Тяжелый бетон. Испытание заполнителей

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Ангарская государственная  техническая академия

Кафедра «Промышленное  и гражданское строительство» 
 
 
 
 

Отчет

по лабораторной работе №1

по курсу  материаловедения

на тему: «Тяжелый бетон. Испытание заполнителей» 
 
 
 

  Выполнил: Росляков А.В.

студент группы ПГС 08-1

                                                   Проверила: Алексеева Л.Л. 
 

Ангарск 2010

Цель  работы: изучить характеристики материала и его области применения.

Материалы: щебень, полученный дроблением из гравия; бетонный песок.

1. Испытание крупного заполнителя

1.1 Определение зернового  состава

Зерновой состав крупного заполнителя в значительной мере влияет на качество приготовленного  на нем бетона. При выборе зернового  состава крупного заполнителя необходимо исходить из основного требования: получить наименьший объем пустот в заполнителе, а следовательно, наименьший расход цемента в бетоне заданной прочности.

В зависимости от размера  зерен крупный заполнитель подразделяется на следующие фракции: 5-10, 10-20, 20-40, 40-70 мм. Затем материал просеивают через стандартный набор сит следующих размеров: 40, 20, 10, 5 мм.

Взвесив остатки пробы  после просеивания на каждом сите, входящем в набор, определяют характеристики: частный (а) и полный (А) остатки.

Частный остаток, а, % на каждом сите вычисляют по формуле:

где m_n- масса остатка на данном сите, кг;

Σm- сумма частных остатков на всех ситах, кг.

По известным значениям  частных остатков  рассчитывают полные остатки. А, % на каждом сите:

По величинам полных остатков устанавливают наибольшую (Д_наиб) и наименьшую (Д_наим) крупность зерен заполнителя. Кроме того, вычисляют размер промежуточной фракции [0,5(Д_наиб+Д_наим)], которая влияет на величину пустотности заполнителя.

Лабораторное испытание:

Д_наиб=20 мм

Д_наим=5 мм

0,5(Д_наиб+Д_наим)=10 мм

Таблица 1-Зерновой состав крупного заполнителя

 

Вывод: испытуемый щебень соответствует требованиям ГОСТ.

1.2 Определение прочности

Прочность зерен оценивают  по его дробимости. Сущность этого  испытания состоит в том, что пробу зерен заполнителя фракций 5-10, 10-20 или 20-40 сжимают с необходимым усилием в толстостенном стальном цилиндре, а затем определяют какая часть зерен при этом раздробилась.

Цилиндр с плунжером  помещают на нижнюю плиту пресса. Повышая давление пресса на 1-2 кН/с, доводят его до 200 кН. После этого испытуемую пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, а затем просеивают через сито, размер отверстий которого зависит от размера фракции. 
 
 
 
 

Рисунок 1- Схема  испытания крупного заполнителя  на прочность

Остаток заполнителя  после просеивания на сите взвешивают и определяют показатель дробимости (Др) с точностью до 1% по формуле:

где m₁- масса навески заполнителя до испытания, кг;

m₂- масса остатка на сите после просеивания раздробленного материала, кг.

Вывод: в зависимости  от показателя дробимости щебень (гравий) подразделяют на следующие марки: Др8 (при потере массы до 8%), Др12 (при  потере массы от 8 до 12%), Др16 (при потере массы от 13 до 16%), Др24 (при потере массы от 16 до 24%). Наш лабораторный щебень относится к марке Др8.

1.3    Определение содержания  пылевидных, илистых  и глинистых частиц

Пылевидные, илистые  и глинистые – вредные примеси  в крупном заполнителе, т.к. покрывая поверхность зерен, они препятствуют сцеплению заполнителя с цементным камнем и этим снижают прочность и морозостойкость бетона. Суммарное содержание этих примесей определяют методом отмучивания, т.е. многократной отмывкой заполнителя водой и сравнением его массы до и после отмывки.

Содержание в заполнителе  отмучиваемых пылевидных, илистых и  глинистых частиц П_отм, % вычисляют с точностью до 0,1% по формуле:

где m- масса пробы до отмучивания, г;

m₁- масса пробы после отмучивания, г.

Количество пылевидных, илистых и глинистых частиц в  крупном заполнителе не должно превышать 1% по массе.

Вывод: По содержанию пылевидных, илистых и глинистых щебень соответствует требованиям ГОСТ.

1.4 Определение содержания  органических примесей

Степень загрязненности заполнителей органическими примесями  определяют методом окрашивания (колориметрическая проба).

Пробу заполнителя  с наибольшей крупностью 20 мм помещают в стеклянный мерный цилиндр вместимостью 250 мл до отметки 130 мл и заливают 3 %-ным  раствором едкого натра (NаОН) до отметки 200 мл. После энергичного взбалтывания содержимое цилиндра оставляют в покое на 24 ч и по истечении этого срока сравнивают цвет раствора над заполнителем с цветом эталона.

Если окраска раствора над заполнителем заметно светлее  эталона, материал пригоден для бетонов, если заметно темнее, то непригоден.

Вывод: по содержанию органических примесей щебень пригоден для бетона.

1.5 Определение насыпной  плотности

Щебень (гравий) насыпают совком с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный цилиндр до образования  конуса над краями цилиндра. Излишек материала срезают стальной линейкой вровень с краями, цилиндр со щебнем взвешивают и вычисляют насыпную плотность с точностью до 10 кг/м³ по формуле:

где m₁- масса цилиндра с заполнителем, кг;

m₂- масса пустого цилиндра, кг;

V- объем цилиндра, м³.

Вывод: насыпную плотность  необходимо знать для расчета  состава бетона, определения пустотности  крупного заполнителя, а также для  расчетов, связанных с перевозкой щебня (гравия), проектированием складов  крупного заполнителя.

1.6 Определение межзерновой  пустотности

Межзерновую пустотность  щебня (гравия) определяют по предварительно найденным значениям средней и насыпной плотности.

Пустотность V_n, % по объему, вычисляют с точностью до 0.1% по формуле:

ρ=ρ_m=2,5 г/см³ – средняя плотность зерна

Межзерновая пустотность  крупного заполнителя по производственному опыту должна быть не более 45% во избежание перерасхода цемента и пластических деформаций ползучести при работе конструкции.

Вывод: по объему пустот щебень пригоден для тяжелого бетона. 

1.7 Заключение о проведенных  испытаниях и соответствии  качества крупного  заполнителя техническим  требованиям

Общий вывод о пригодности  материала в качестве крупного заполнителя:

• при оценке зернового состава заполнителя учитывают требования ГОСТ 8267-93. Наш испытуемый щебень соответствует этим требованиям;
• по прочности заполнителя данный материал использовать для производства тяжелого бетона можно. По показателю дробимости щебень относится к марке Др8 (при потере массы до 8%);
• количество пылевидных, илистых и глинистых частиц в крупном заполнителе равнялось 0,6%, т.е. соответствовало требованиям ГОСТ (не более 1% по массе);
• при определении содержания органических примесей цвет раствора, над заполнителем оказался светлее эталонного, в этом случае заполнитель можно применять для производства бетонов;
• значение насыпной плотности в лабораторной работе было равно 1,442 г/см³ или 1442 кг/м³ (должно находиться в пределах 1400-1600 кг/м³), т.е. такой заполнитель можно применять;
• межзерновая пустотность крупного заполнителя не превышала 45%, что соответствует требования ГОСТ.

2. Испытание мелкого  заполнителя

2.1 Определение зернового  состава

Для определения зернового  состава  песка применяют ситовой  анализ (как и в случае с крупным  заполнителем).

Перед испытанием песок  высушивают до постоянной массы, отбирают навеску 1000 г и просеивают через стандартный набор сит с размерами отверстий: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. После просеивания определяют частные и полные остатки песка на каждом сите.

Таблица 2-Зерновой состав песка

 

Вывод: бетонный песок  по зерновому составу соответствует  требованию ГОСТ 8736-93. 
 
 

Зерновой состав песка  характеризуется также модулем  крупности М_к, который вычисляют с точностью до 0,1 по формуле:

Таблица 3-Классификация  песков по зерновому составу

 

Вывод: испытуемый песок  по классификации относится к  крупному песку.

2.2 Определение содержания  пылевидных, илистых  и глинистых    частиц

Испытание песка аналогично испытанию крупного заполнителя, отличие состоит лишь в массе навески (для песка 1000г).

Количество примесей, определенных отмучиванием, для природных песков всех групп крупности в соответствии с требованиями ГОСТ 8736-93 не должно превышать 3% по массе.

Вывод: лабораторный песок соответствует требованиям  ГОСТ.

2.3 Определение содержания  органических примесей

Методика определения  содержания органических примесей в  песке аналогична такой же для  крупного заполнителя. Оценка результатов  испытаний подобная, т.е. если окраска  раствора над заполнителем заметно  светлее эталона, материал пригоден для бетонов, если заметно темнее, то непригоден.

Вывод: по содержанию органических примесей песок пригоден для бетона.

2.4 Определение насыпной плотности

Для испытания применяют  мерный стальной цилиндр емкостью 1л. Пробу песка от 5 до 10 кг высушивают до постоянной массы, просеивают через сито №5. Количество просеянного песка должно быть не менее 4 кг. Определение насыпной плотности проводят по методике, изложенной в пункте 1.5.

2.5 Определение межзерновой  пустотности

Пустотность определяют по предварительно найденному значению насыпной плотности и заданной преподавателем значению истинной плотности песка.

пустотность песка, V_n, % по объему, вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле:

ρ=2,5 г/см³ – истинная плотность песка.

Межзерновая пустотность  мелкого заполнителя по производственному  опыту должна быть не более 38% во избежание  перерасхода цемента и пластических деформаций ползучести при работе конструкции.

V_n = 44,72% > 38%

Вывод: в данном случае, повышенная пустотность песка. С  такой пустотностью для тяжелого бетона нельзя применять данный песок. Нужно регулировать зерновой состав по фракции 2,5. 

2.6 Заключение о проведенных  испытаниях и соответствии качества мелкого  заполнителя техническим требованиям

Общий вывод о пригодности  песка в качестве мелкого заполнителя  для тяжелого бетона:

• при оценке зернового состава заполнителя учитывают требования ГОСТ 8736-93, изложенные в таблице 2, и таблице 3. Наш испытуемый песок соответствует требованию ГОСТ, а также по классификации относится к крупному песку;
• количество пылевидных, илистых и глинистых частиц в крупном заполнителе равнялось 0,8%, т.е. соответствовало требованиям ГОСТ (не более 3% по массе);
• при определении содержания органических примесей цвет раствора, над заполнителем оказался светлее эталонного, в этом случае заполнитель можно применять для производства бетонов;
• насыпная плотность песков не играет такой существенной роли, как для крупного заполнителя. Значение насыпной плотности песков может быть в пределах 1500-1700 кг/м³. В нашем случае,  значение насыпной плотности равнялось 1382 кг/м³, что может повлиять только на пустотность песка (чем выше плотность, тем ниже пустотность);
• межзерновая пустотность крупного заполнителя превышала 38%, поэтому лабораторный песок использовать нельзя в качестве заполнителя. Повышенная межзерновая пустотность может повлиять на расход цемента при изготовлении тяжелого бетона, а это в свою очередь повлияет на поведение конструкции при ее службе (могут появиться деформации ползучести).

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература

1. Алексеева Л.Л. Строительные материалы Восточной Сибири. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство». -  Ангарск: АГТА, 2004.- 49с.

2. ГОСТ 8267-93. Щебень  и гравий из плотных горных  пород для строительных работ.  Технические условия.

3. ГОСТ 8269-97. Щебень  и гравий из плотных горных  пород и отходов промышленного  производства для строительных  работ. Методы физико-химических испытаний.

4. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.

5. ГОСТ 8735-88. Песок  для строительных работ. Методы  испытаний.

6. Микульский В.Г.  и др. Строительные материалы.  Материаловедение. Технология конструкционных материалов. – М.: АВС, 2007. – 519с.