4778
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А. В. Исаев
Заполнители для тяжёлого бетона
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине
«Строительные материалы» по направлению подготовки 08.03.01
Строительство
направленность (профиль) Автомобильные дороги, Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций, Водоснабжение и водоотведение,
Теплогазоснабжение и вентиляция, Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство, Организация инвестиционно-строительной деятельности,
Промышленное и гражданское строительство
Нижний Новгород
2022
1
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А. В. Исаев
Заполнители для тяжёлого бетона
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине
«Строительные материалы» по направлению подготовки 08.03.01
Строительство
направленность (профиль) Автомобильные дороги, Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций, Водоснабжение и водоотведение,
Теплогазоснабжение и вентиляция, Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство, Организация инвестиционно-строительной деятельности,
Промышленное и гражданское строительство
Нижний Новгород
ННГАСУ
2022
2
УДК 691.22
Исаев, А.В. / Заполнители для тяжёлого бетона : учебно-методическое пособие / А.В. Исаев; Нижегородский государственный архитектурно-
строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. − 33 с. −
Текст : электронный.
В пособии приводятся основные требования и стандартные методики испытаний плотных заполнителей для тяжёлых бетонов, описывается поря-
док выполнения лабораторных работ.
Пособие предназначено обучающимся в ННГАСУ по дисциплине
«Строительные материалы» по направлению подготовки 08.03.01 Строи-
тельство.
© А.В. Исаев, 2022 © ННГАСУ, 2022
3
|
|
Содержание |
|
Введение |
4 |
||
1 |
Цель работы |
6 |
|
2 |
Порядок выполнения работы |
6 |
|
3 |
Методика выполнения работ |
7 |
|
|
3.1 |
Испытание песка для строительных работ |
7 |
|
3.2 |
Испытание щебня и гравия для строительных работ |
16 |
4 |
Заключение по результатам испытаний |
27 |
|
|
4.1 |
Техническое требование к песку для строительных |
|
|
|
работ |
27 |
|
4.2 |
Технические требования к крупному заполнителю |
|
|
|
для тяжёлых бетонов |
29 |
|
Литература |
32 |
4
Введение
В бетоне заполнители занимают до 80 % объёма и оказывают суще-
ственное влияние на его свойства.
Введение в бетон заполнителей позволяют резко сократить расход це-
мента, являющегося наиболее дорогим компонентом. Кроме того, заполни-
тели улучшают технические свойства бетона. Жёсткий скелет из заполните-
лей повышает модуль упругости бетона (уменьшает деформации конструк-
ций под нагрузкой), снижает его усадку и ползучесть. При этом неправильно говорить, что заполнители повышают прочность тяжёлого бетона, так как она определяется не только прочностью заполнителей, но и прочностью це-
ментного камня и прочностью сцепления его с заполнителями.
Качество заполнителей существенно влияет на технические свойства тяжёлых бетонов, особенно высокопрочных. Стоимость заполнителей со-
ставляет (30 − 50) %, а иногда и более, от стоимости железобетона, поэтому экономически выгодно применять там, где это возможно, более дешёвые местные материалы.
Правильный выбор заполнителей для бетона, их разумное использова-
ние является одной из важнейших задач технологии бетона.
В зависимости от размеров зёрен заполнители подразделяют на мелкий
(строительный песок) и крупный (щебень и гравий).
Строительный песок – сыпучий каменный материал, состоящий из зё-
рен крупностью от 0,16 до 5 мм. Для изготовления тяжёлых бетонов могут применяться пески:
-природный по ГОСТ 8736 [5];
-из отсевов дробления горных пород по ГОСТ 31424 [9];
-из доменных и ферросплавных шлаков чёрной металлургии по ГОСТ
5578 [1];
- мелкозернистые золошлаковые смеси по ГОСТ 25592 [6].
5
В данном пособии рассматриваются только наиболее часто применяе-
мые природные пески.
Природные пески образуются в результате естественного разрушения горных пород. В зависимости от условий залегания они бывают речными,
морскими и горными (овражными). Речные и морские пески имеют округлую форму зёрен; горные пески содержат остроугольные зёрна, что обеспечивает их лучшее сцепление с цементным камнем, однако, они обычно больше за-
грязнены глинистыми и пылевидными примесями, чем речные и морские.
Гравий – совокупность окатанных обломков горных пород размером от 5 до 70 (150) мм. Природный гравий – это продукт естественного разру-
шения горных пород. Гравий получают путём рассева песчано-гравийных смесей (ПГС), представляющих собой природную смесь песка (не менее 5 %
по массе) и гравия (не менее 10 % по массе).
Щебень − сыпучий каменный материал, состоящий из остроугольных обломков размером от 5 до 70 (150) мм. Он образуется при выветривании горных пород (природный щебень − применяется редко) или в результате их дробления и последующего рассева. Последний подразделяют на щебень из горных пород, щебень из гравия (валунов) и щебень из отсевов дробления.
В данном учебном пособии рассматриваются только указанные круп-
ные заполнители, на которые распространяются ГОСТ 8267 [2] и ГОСТ
31424 [9]. Кроме них в тяжёлом бетоне могут применяться:
-щебень из доменных и ферросплавных шлаков чёрной металлургии по ГОСТ 5578 [1];
-щебень из шлаков ТЭЦ по ГОСТ 26644 [8];
-щебень из дроблёного бетона и железобетона по ГОСТ 32495 [10].
Иногда в качестве заполнителя в тяжёлом бетоне применяют более де-
шёвые песчано-гравийную смесь ПГС или обогащённую песчано-гравийную смесь ОПГС.
6
1 Цель работы
1.1 Целью работы является испытание строительного песка и щебня или гравия с определением их основных свойств и технических характери-
стик, а также установление их соответствия требованиям национальных стандартов.
1.2 Так как в течение четырёх учебных часов, отведённых програм-
мой на эти работы, невозможно выполнить все испытания песка и щебня
(гравия), то некоторые испытания заполнителей в данном методическом по-
собии не приводятся.
2 Порядок выполнения работы
2.1 Испытания песка и щебня (гравия) выполняются студентами в те-
чение двух занятий, то есть четырёх учебных часов.
Испытания выполняются отдельными звеньями по 3-5 студентов.
Каждому звену выдаётся задание по определению одного или нескольких свойств заполнителей. В конце занятия студенты обмениваются результа-
тами испытаний, и каждый заносит их в рабочую тетрадь, после чего уста-
навливает соответствие фактических показателей техническим требованиям,
предъявляемым к заполнителям.
7
3 Методика выполнения работы
3.1 Испытания песка для строительных работ
3.1.1 Испытания песка для строительных работ проводят по ГОСТ 8735
[4], регламентирующему определение одиннадцати различных показателей,
важнейшими из которых являются:
-зерновой состав и модуль крупности,
-содержание глины в комках,
-содержание пылевидных и глинистых частиц,
-наличие органических примесей.
К справочным можно отнести такие технические показатели, как ис-
тинная плотность (хотя по этому показателю к песку как заполнителю в тя-
жёлые бетоны есть ограничения – см. п. 4.1), насыпная плотность, пустот-
ность, влажность. В песке, также как и в других строительных материалах,
удельная эффективная активность естественных радионуклидов (Аэфф)
должна быть не более, Бк/кг:
- 370 – при применении его во вновь строящихся жилых и обществен-
ных зданиях;
- 730 – для дорожного строительства в пределах территории населён-
ных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении произ-
водственных зданий и сооружений;
- 1500 – для дорожного строительства вне населённых пунктов.
ГОСТ 8735 не предусматривает определение потребителем реакцион-
ной способности песков по отношению к цементному камню, однако следует учитывать, что применение реакционноспособных песков может привести к катастрофическим последствиям – разрушению конструкции через не-
сколько лет после изготовления, то есть в процессе эксплуатации объекта.
8
3.1.2 Отбор проб
Процесс отбора проб песка для испытаний должен обеспечивать полу-
чение пробы, в максимальной степени отражающей свойства всей партии песка. Для этого из различных мест с различной глубины или через опреде-
лённое время с конвейера отбирают точечные пробы, из которых составляют объединённую пробу не менее 10 кг. Затем методом квартования отбирают лабораторную пробу, масса которой должна быть не менее чем в два раза больше суммарной массы, необходимой для проведения испытаний.
Для каждого испытания из лабораторной пробы отбирают аналитиче-
скую пробу, а из неё отбирают навески в соответствии с методикой испыта-
ний.
Студенты используют для испытаний пробу, подготовленную кафед-
рой.
3.1.3 Общие требования к проведению испытаний
3.1.3.1 Пробы взвешивают с погрешностью до 0,1 % массы.
3.1.3.2 Пробы для навески песка высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре (105 ± 5) оС до тех пор, пока, разница между результатами двух взвешиваний будет не более 0,1 % массы. Каждое последующее взвешивание производят после высушивания не менее 1 ч и охлаждения не менее 45 мин.
3.1.3.3 Результаты испытаний рассчитывают с точностью до второго знака после запятой, если не даны другие указания.
3.1.3.4 За результат испытаний принимают среднее арифметическое значение параллельных определений, предусмотренных для соответствую-
щего метода.
9
3.1.3.5 Температура помещения, в котором проводят испытания, а
также воды и песка перед началом испытаний должна быть (25 ± 10) оС.
3.1.4 Определение зернового состава и модуля крупности песка
Зерновой (гранулометрический) состав песка имеет большое значение для получения бетона заданной прочности при минимальном расходе це-
мента. В тяжёлом бетоне песок служит для заполнения пустот между зёрнами крупного заполнителя, в то же время все пустоты между зёрнами песка должны быть заполнены цементным тестом. Кроме того, этим же тестом должны быть покрыты зёрна песка и крупного заполнителя. Для уменьшения расхода цементного теста следует применять пески с малой пустотностью и наименьшей суммарной поверхностью частиц.
Чем крупнее песок, тем меньше его удельная поверхность – отношение суммарной площади поверхности всех частиц материала к их общей массе –
Sуд (выражается в квадратных метрах на килограмм или в квадратных санти-
метрах на грамм). Песок, состоящий только из крупных частиц, имеет мень-
шую удельную поверхность, но повышенную пустотность. Поэтому луч-
шими являются полифракционные пески средней крупности. Применение та-
ких песков обеспечивает получение бетона плотной структуры при наимень-
шем расходе цемента.
Зерновой состав песка характеризуется процентным содержанием в нём зёрен различного размера. Для определения зернового состава песка при-
меняют ситовой анализ.
Сначала определяется содержание в песке зёрен гравия.
Высушенную до постоянной массы пробу песка в количестве не менее
2 кг просеивают сквозь сита с круглыми отверстиями диаметром 5 мм и 10
мм. Остатки на ситах взвешивают и вычисляют процентное содержание в