Насыпная плотность может быть в сухом стандартном неуплотненном состоянии или в партии в состоянии естественной влажности с учетом имеющихся в нем зерен гравия. В первом случае она необходима для определения пустотности песка, для расчета состава бетона, во втором – для перевода количества поставляемого песка из весовых единиц в объемные.
Песок для тяжелого бетона класса В15 и выше и для бетона, подвергаемого замораживанию в насыщенном водой состоянии, должен иметь насыпную плотность не ниже 1,55 г/см3, в остальных случаях – не ниже 1,4 г/см3.
Оборудование и материалы: проба песка массой 5–10 кг; весы технические; мерный цилиндрический сосуд; совок; шкаф сушильный; металлическая линейка; сито с отверстиями 5 мм.
Проведение испытаний. Насыпную плотность песка в стандартном неуплотненном состоянии определяют при помощи мерного цилиндрического сосуда вместимостью 1 л. Пробу песка массой от 5 до 10 кг (в зависимости от содержания и размера фракций гравия) высушивают до постоянной массы и просеивают через сито с круглыми отверстиями 5 мм.
Просеянный песок с высоты 10 см всыпают в предварительно взвешенный мерный сосуд с избытком. Избыток срезают линейкой и сосуд с песком взвешивают.
Обработка результатов. Насыпную плотность вычисляют по формуле
ρнп= (m1 –m)/V, (3)
где ρнп – насыпная плотность песка, г/см3; m – масса пустого мерного сосуда, г; m1 – масса мерного сосуда с песком, г; V – объем сосуда, см3.
Испытания повторяют два раза на новых навесках песка. За окончательный результат берут среднее арифметическое из двух определений. Результаты записывают в табл. 3.
Таблица 3
Определение плотности песка
Показатель | Номер определений | |
Масса пустого мерного сосуда m, г | ||
Масса мерного сосуда с песком m1, г | ||
Объем сосуда V, см3 | ||
Насыпная плотность ρнп, г/см3 | ||
Среднее значение насыпной плотности ρнп, г/см3 |
Пустотность песка вычисляют по ранее определенной истинной и насыпной плотности песка по формуле
, (4)
где Пп – пустотность, %; рн – насыпная плотность песка, г/см3; ри – истинная плотность песка, г/см3.
Для бетонов считается хорошим песок с пустотностью не более 40%.
Определение зернового состава и модуля крупности песка
Зерновой состав песка оказывает существенное влияние на качество бетона. В тяжелом бетоне песок заполняет пустоты между зернами крупного заполнителя, а пустоты между зернами песка должны быть заполнены цементным тестом. Цементным тестом обволакиваются также зерна песка. Лучшим является песок с минимальной пустотностью и меньшей суммарной поверхностью частиц. Он наиболее экономичен. Песок по зерновому составу делят на пять групп.
Песок природный и из отсевов дробления подразделяют на группы: повышенной крупности, крупный, средний, мелкий и очень мелкий.
Обогащенный природный песок подразделяют на группы: повышенной крупности, крупный, средний и мелкий.
Обогащенный песок из отсевов дробления подразделяют на группы: повышенной крупности, крупный и средний.
Группа песка определяется по модулю крупности и полному остатку на сите с сеткой №063, которые должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 4.
Таблица 4
Зерновой состав песка
Группа песка | Модуль крупности | Полный остаток на сите № 063,% по массе |
Повышенной крупности | Св. 3 до 3,5 | Св. 65 до 75 |
Крупный | Св. 2,5 до 3,0 | Св. 45 до 65 |
Средний | Св. 2,0 до 2,5 | Св. 30 до 45 |
Мелкий | Св. 1,5 до 2,0 | Св. 10 до 30 |
Очень мелкий | Св. 1,0 до 1,5 | до 10 |
Если песок по модулю крупности относится к одной группе, а по полному остатку на сите № 063 – к другой, то определяющим показателем является модуль крупности. В паспорте же на песок указывают остаток на сите № 063.
Крупный песок имеет небольшую суммарную поверхность зерен, но значительную пустотность, мелкий – большую суммарную поверхность зерен и малую пустотность. Модуля крупности недостаточно для оценки качества песка по зерновому составу. Хорошим считается песок с оптимальным содержанием зерен разных размеров, он обычно имеет пустотность не выше 38%. Качество песка оценивают путем построения графика зернового состава, приведенного на рис. 1.
Размеры отверстий сит, мм
Рис. 1. График зернового состава песка: 1 – допускаемая нижняя граница крупности песка (модуль крупности – 1,5); 2 – рекомендуемая нижняя граница крупности песка (модуль крупности – 2,0) для бетонов класса В15 и выше, а также для бетонов безнапорных бетонных и железобетонных труб: 3 – рекомендуемая нижняя граница крупности песка (модуль крупности – 2,5) для бетонов классов В22,5 и выше, а также для бетонов напорных и низконапорных железобетонных труб; 4 – допускаемая верхняя граница крупности песка (модуль крупности – 3,25)
Лучшим для бетона является средний песок. Он имеет относительно небольшую развернутую суммарную площадь зерен и оптимальный зерновой состав. Очень мелкий песок (Мкр св. 1,0 до 1,5) для бетонов применять не рекомендуется. Его можно использовать в районах, где отсутствуют пески с Мкр свыше 1,5 в смеси с укрупняющей добавкой.
В песке для бетона ограничивается количество частиц меньше 0,16 мм и крупнее 5 мм.
Содержание зерен, проходящих через сито с сеткой № 016, в процентах по массе, не должно превышать:
- · в песках природном и из отсевов дробления повышенной крупности, крупном и среднем 10
- · то же в мелком и очень мелком 15
- · в обогащенном песке повышенной крупности, крупном и среднем 5
- · то же в мелком 10
- · в обогащенном песке из отсевов дробления 5
Наличие зерен размером свыше 5 мм, в процентах по массе, не должно превышать:
- · в природном песке 10
- · в песке из отсевов дробления 15
- · в обогащенном песке и в обогащенном песке из отсевов дробления 5
Содержание зерен размером свыше 10 мм не должно превышать 0,5% в песках всех видов.
Для бетонов гидротехнических сооружений можно применять пески с Мкр от 1,5 до 3,5 оптимального зернового состава с полными остатками на сите 2,5 мм от 0 до 30%, 1,25 – от 5 до 55%, 0,63 – от 20 до 75%, 0,315 – от 40 до 90% и на 0,16 – от 85 до 100%. При применении мелких песков с Мкр от 1,5 до 20 в бетонные смеси следует вводить поверхностно–активные добавки.
Оборудование и материалы: проба песка массой 2 кг; стандартный набор сит с отверстиями размером 10; 5; 2,5; 1.25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм с поддоном; технические весы; вибростол; сушильный шкаф.
Проведение испытаний. Отвешивают пробу песка массой 2 кг, предварительно высушенного до постоянной массы, и просеивают через сита с отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Вычисляют остатки на этих ситах Гр10 и Гр5 по массе с точностью до 0,1% по формулам
Гр10 = (М10/М) · 100; Гр5 = (М5/М)× 100, (5)
Где М10 и М5 – остатки на ситах, %; М – масса пробы, г.
Из песка, прошедшего через сито с отверстиями диаметром 5 мм, берут навеску в 1000 г и просеивают через стандартный набор сит с отверстиями 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм, расположенных в последовательности по мере уменьшения отверстий.
Вычисляют остатки на этих ситах, которые называются частнымипо формуле
, (6)
где аi – частные остатки на ситах, %; mi – масса остатка на данном сите, г; m– масса просеивое мой навески, г.
Затем с той же точностью определяют полные остатки Аi в процентах по формуле
Ai = а2,5 + а1,25 + a0,63 + a0,315 +a0,16, (7)
Где Аi – полные остатки, %; a2,5, a1,25... ai– частные остатки на ситах, %.
Модуль крупности определяют по формуле
Мкр = (А2,5 + А1,25 + А0,63 + А0,315 + А0,1б)/100, (8)
Где Мкр – модуль крупности; А2,5, А1,25, А0,63, А0,315, А0,1б – полные остатки на ситах, %.
Результаты испытания записывают в табл. 5.
Таблица 5