Тема І. Дослідження технічних властивостей бетонів та розчинів польовими методами.

Дослід 1: визначення модуля крупності піску в польових умовах.

Методика: При оцінці якості піску в польвих умовах можна використати метод визначення зерен піску, що припадає на 1 см². Для цього використовують фотографічний чорний папір на який розсипають пісок і лупу 2,5 кратного збільшення. Якщо в 1 см² розміщуються 10-15 зерен, томодуль крупності піску від 3,0 до 3,5, якщо 1 см² припадає 20-40 зерен то модуль крупності від 2,8 до 2,3. Якщо кількість зерен перевищує 50-60 на 1 см² модуль крупності ще менший. Розміщення зерен із кількох шість, розсипного піску.

Рис. 1.1 схема визначення модуля крупності піску.

Результат:

n1=202

n2=270

Висновок: згідно польової методики в 1 см² виявлено 202-270 штук зерен кварцового піску, тому орієнтовний модуль крупності досліджуваного природнього кварцового піску становить: М_кр< 2.3; топто даний пісок є дрібним чи дуже дрібним.

Дослід 2: контроль модуля крупності піску ситовим аналізом та визначення його зернового складу.

Методика: Відбираємо наважку повітряно сухого піску масою не менше 2 кг та просіваємо її крізь колонку стандартних піщаних сит із слідуючими діаметрами отворів з верху до низу: 5 мм, 2,5 мм, 1,25мм, 0,63 мм, 0,315мм, 0,16 мм, підон Рис 1.2.

Рис 1.2 схема ситового аналізу піску.

Шляхом зважування визначаємо часткові залишки на кожному ситі в грамах, а потім у відсотках за залежністю:

а_і=(m_і/m)*100 % (1.1)

За тим розраховуємо повні залишки на кожному ситі у % за формулами.

А5=а₅

А_2,5= а_2,5+а₅

А_1,25= а_1,25+а_2,5+а₅

А_0,63= а_0,63+а_1,25+а_2,5+а₅ (1.2)

А_0,315= а_0,315+а_0,63+а_1,25+а_2,5+а₅

А_0,16=а_0,16+а_0,315+а_0,63+а_1,25+а_2,5+а₅

Результати аналізу кварцового піску заносимо в таблицю 1.1

Зерновий склад піску Таблиця1.1

фракції	mі, г	аі, %	Аі, %
>5	30	1,5	1,5
5-2,5	196	9,9	11,4
2,5-1,25	180	9,1	20,5
1,25-0,63	210	10,6	31,1
0,63-0,315	1060	53,4	84,5
0,315-0,16	250	12,6	97,1
<0.16	60	3,0	100
сума	1986	100	-----

На підставі таблиці 1.1 будуємо графік зернового складу кварцового піску.

Рис 1.3 Графік зернового складу кварцового піску.

Пустотність піску (П) приблизно рівна 30-35 %

1-зерновий склад просіяного кварцового піску;

2-нижня границя придатності пісків для важкого бетону;

3- верхня границя придатності пісків для важкого бетону;

4- дуже дрібний кварцовий пісок;

5-оптималізований зерновий склад піску 4 піском 3 у пропорції 1/1.

На підставі таблиці розрахуємо модуль крупності кварцового природнього піску.

М_кр= (1.3)

Тоді модуль крупності просіяного кварцового піску становить:

М_кр= =

Згідно ДСТУ піски для бетонів та розчинів класифікуються за модулями крупності:

М_кр=1,0-1,5 -дуже дрібний пісок;

М_кр=1,5-2,0 -дрібний;

М_кр=2,0-2,5 -середній;

М_кр=2,5-3,0 -крупний;

М_кр=3,0-3,5 -дуже крупний.

Висновок:

• Згідно Рис 1.3 зерновий склад кварцового піску (1) вписується в область придатності піску для бетонів, топто його зерновий склад принципово придатний для виготовлення бетону та має оптимальну пустотність 30-35%.

• Дослідженому природньому кварцовому піску виявлено більше 3% за масою частинок 0,16 мм при загальній нормі не більше 3%, а для споруд першого класу капітальності 0%.

• Модуль крупності досліджувального кварцового піскустановить М_кр=2,45 отже даний пісок є середнім, із якого можна виготовляти бетон марки М 500 та вище.

Дослід 3. Дослідження пустотності природних кварцових пісків в польових умовах

Методика: Порожнистість піску має дуже важливе значення при визначенні складу бетонів і розчинів. Із збільшення порожнистості, збільшується витрата в’яжучих. Об’єм порожнин піску із зерен майже однакової крупності становить 40...42 % при оптимальному сполученні крупних, середніх і дрібних зерен піску об’єм його порожнин зменшується до 30...45 %. У піску задовільної якості об’єм порожнин не має перевищувати 40%, а доброго 37...38%. Приблизну порожнистість піску можна визначити з допомогою однакових циліндричних стакані. В перший насипають пісок, ущільняють його легким постукуванням стаканом об стіл і загладжують ножем або лінійкою в рівень з кромкою склянки. З другої склянки до країв наповнюють водою, обережно переливають воду в першу до тих пір, поки вона повністю заповнить порожнини в піску. Після цього заміряють висоту стовпа води яка залишається в другій склянці.

Різниця висоти склянки і води в ній, що залишилась , взята відносно повної висоти склянки становить приблизну порожнистість в відсотках.

Рис. 1.4 Визначення порожнистості піску за допомогою двох склянок

Висновок: Пустотність дослідження кварцового піску.

Пустотність становить 41,6% при оптимальній нормі 30...35% отже даний природній пісок необхідно оптимізувати за зерновим складом.

Дослід 4. Дослідження природного кварцового піску в польових умовах на наявність в ньому пилуватих і глинистих часток

Методика: При відсутності обладання для зважування забрудненості піску глинистими, мулистими і пилуватими частинками можна підрахувати таким методом: беруть мірний циліндр з наклеєною на ній смужкою міліметрового паперу заповнюють до половини його висоти піском і заливають водою на 3/4 висоти посудини. Після цього пляшку на протязі 5…6 с заміряють по мірних рисках або по міліметровому папері рівень піску, якій осів на дно. Через 15...20 с знову замічають рівень піску, що сів але разом з домішками. Різниця заміряних рівнів, відносно до загальної висоти, виражена в відсотках (%) становитиме приблизний відсоток забрудненості піску.

(1.4)

де - забрудненість піску, %;

- висота рівня піску, мм;

- висота рівня піску і домішок, мм.

Рис.1.5. Схема визначення забрудненості піску глинистими і пилуватими частинками

Висновок: В досліджуваному природному кварцовому піску виявлено більше 6,8% за масою пилуватих і глинистих часток при загальній нормі небільше 3 % для бетонів. Тому пісок даного родовища економічно доцільно використовувати для штукатурних розчинів без промивання його.

Дослід 5 Оптимізація (покращення) технічних параметрів природних і техногенних пісків для бетонів інженерними способами.

Методика: Для будівельних робіт застосовують слідуючі види природних і техногенних пісків:

• Пісок кварцовий природній із вмістом SiO₂>90% та міцністю при стиску в стальному циліндрі 100 МПа і більше.

• Піски польовошпатні з міцністю при стиску 50-60 МПа.

• Піски вапнякові природні з міцністю при стиску 20-40 МПа

• Піски техногенні із відходів підрібнення гірських порід на щебінь-відсіви гранітні, базальтові, кварцові, йонітові та ін.

Для оптимізації неконденційних природних і техногенних пісків застосовуются такі способи:

1. Змішування дуже дрібних природних пісків із крупними пісками в різних пропорціях для отримання оптимального зернового складу (див. рис. 1.3).

2. Замішування дрібних природніх пісків із камяними відсівами в різних пропорціях методом «Пирога».

3. Промивання природніх пісків чистою водою у гідравлічних апаратах: гідроциклонах, вертикальних класифікаторах, спіральних класифікаторах та ін.

4. Розділення некондиційних природних і техногенних пісків на необхідні зернові склади для бетонів, мурувальних, штукатурних розчинів, при допомозі гідравлічних апаратів по граничному зерну на фабриках піску.

Дослід 6 Дослідження крупних заповнювачів бетону на наявність в них лещадних зерен (голок і пластинок) зниженої міцності.

Методика: Відбераюмо наважку сухого щебеню чи гравію масою 1-2 кг і розстилаємо її на площині тонким шаром. Візуально відбераємо із наважки зерна пластинки та при допомозі лінійки зерна голки, довжина яких у три рази більші за товщину та зважуємо їх разом.

Забрудненість зерен щебеню розраховуємо за залежністю (1.5):

(1.5)

За вмістом слабких зерен – голок і пластинок у крупних заповнювачах бетону їх поділяють за якістю:

1. До 15% за масою для спорую 1-го класу капітальності.

2. 15-20% для бетонів загально-будівельного призначення.

3. 25-35% для маловідповідальних споруд.

Крім того якість крупних заповнювачів для бетонів суттєвим чином визначають формою їх зерен за якістю і поділяють:

1. Округла чи сферична – найкраща, для високоміцних бетонів.

2. Кубовидна форма зерна.

3. Призмовидна.

4. Пірамідальна.

5. Лещадна.

Результат:

Висновок: В дослідженому щебені виявлено біля 43% слабких зерен, тому даний щебінь за якістю нижче третього сорту.

Дослід 7: оптимізація зернових складів природних та штучних крупних заповнювачів для бетонів.

Методика: відбираємо на важку сухого щебеню, масою не менше 5 кг і просіваємо її крізь колонку зі стандартними ситами із слідуючими діаметрами отворів : 70мм, 40мм,20мм,10мм,5мм і піддон.

Шляхом зважуважування визначаємо частинки на кожному ситі у грамах а потім за формулою 1.1. Повні залишки на кожному ситі розраховуються за формулою 1.2, результати записуємо у таблицю 1.2.

Зерновий склад щебеню Таблиця 1.2

Фракції	mi, г	аі, %	Аі, %
40-20	462	19,9	19,9
20-15	995	43,0	62,9
15-10	226	9,8	72,7
10-5	620	26,7	99,4
<5	13	0,6	100
сумма	2316	100	-

На підставі таблиці 1.2 будуємо графік зернового складу щебеню.

Рис 1.6 Графік зернового складу щебеню

1. Нижня границя придатності крупних заповнювачів для бетонів

2. Верхня границя придатності крупних заповнювачів для бетонів

3. Експерементальний зерновиій склад гранітного щебеню.

Висновок: згідно рисунку 1.6 зерновий склад просіяного щебеню частково не вписується в область придатності зернових крупних заповнювачів бетонів.

Отже для покращеня зернового складу щебеню до нього нобхідно додати фракцію 20-15 у кількості 10-15% за масою кубовидних зерен.

Тема ІІ Польові і неруйнівні методи випробувань будівельних матеріалів