Песок для строительных растворов

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов дневного и заочного отделения специальностей 2903(ПГС) и 2915(ЭиУН).

г.Наб. Челны

2003г

Песок для строительных растворов: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов дневного и заочного отделения специальностей 2903(ПГС) и 2915(ЭиУН)./Составители: Антонов В. Г., Крутова В. Н. Набережные Челны: КамПИ,2003,15с.

Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с основными методами проверки качества строительных материалов.

Рецензент В. А. Чернов

Печатается по решению редакционно-издательского совета камского государственного политехнического института от…………….2003 года

Камский государственный политехнический институт, 2003

Качество песка для общестроительных работ и бетона должно соответствовать требованиям ГОСТ 8735-88, ГОСТ 10268-80, ГОСТ 8736-85. В качестве мелкого заполнителя для приготовления тяжелого бетона и раствора применяют природный песок, который представляет собой рыхлую смесь зерен крупностью 0,14-5мм, образовавшуюся в результате естественного разрушения твердых горных пород. Природные пески в зависимости от условий залегания могут
быть речные, морские и горные /овражные/. Речные и морские пески имеют округлую форму зерен, горные пески содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с бетоном. Однако горные пески обычно больше загрязнены вредными примесями, чем речные и морские. Искусственные тяжелые пески получают дроблением пород. Форма зерен дробленых песков остроугольная, а поверхность шероховатая. Дробленые пески имеют высокую стоимость и поэтому их применяют для обогащения мелкого природного песка, используемого в производстве высокопрочных бетонов.

В настоящей работе рассматриваются методы испытания только рядового тяжелого природного песка с зернамиот 0,14 до 5,0 мм.

1. ОТБОР СРЕДНЕЙ ПРОБЫ

Партией песка считают количество песка, отгружаемого одному потребителю в барже, в железнодорожном составе или автомобильным транспортом в течение одних суток.

Отбор средней пробы в количестве 5-10 кг производят по указанию приемщика из транспортных средств или с транспортеров при их разгрузке. При доставке песка ж/д транспортом пробы отбирают из трех вагонов, в каждом не менее чем из пяти мест.

Пробы, отобранные из разных вагонов, не смешивают и испытывают раздельно. Если отгрузка производится в баржах или автомобильным транспортом, то пробу отбирают от каждых 500 т песка. В баржах — из разных мест внутри баржи, в автомашинах - одну, пробу из нескольких машин. Пробы, отобранные из вагонов, баржи или нескольких автомашин, объединяют в одну, тщательно перемешивают и из всего объема пробы методом квартования /деления на 4 части и отбрасывания двух противоположных четвертей – кварт/ отбирают нужные для испытания 5-10 кг песка.

Среднюю пробу высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 105-110°C /разницу между двумя последними взвешиваниями допускают не более 0,1%/

2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ

2.1. Истинная плотность, насыпная плотность,

пустотность песка

Эти показатели не учитывают при определении качества песка, их определяют как необходимые показатели, например, для расчета состава бетона, для определения массы песка по его объему или наоборот и т.д.

Истинная плотность может быть определена методами, приведенными в методике "Физико-механические свойства материалов".

Истинную плотность по ГОСТ 8735-88 рекомендуется определять с помощью пикнометра, метод определения подробно изложен в указанной методике.

Насыпную плотность песка определяют в рыхлом, неуплотненном состоянии. Для этого высушенный песок, просеянный через сито 5мм, насыпают в мерный сосуд объемом 1 л с высотой 10 см. Избыток песка осторожно, без встряхивания сосуда, срезают вровень с краями и взвешивают. Удобно для всыпания песка в мерный сосуд воспользоваться специальной воронкой.

По результатам взвешивания подсчитывают насыпную плотность:

,

где - насыпная плотность, кг/м³;

- масса мерного сосуда с песком, кг;

- масса мерного сосуда, кг;

- объём сосуда, м³.

Пустотность песка в рыхлом состоянии определяют по формуле: ,

где - пустотность, %;

- плотность песка, кг/м³;

- насыпная плотность песка в сухом состоянии,

кг/м³.

2.2. Определение зернового состава песка

2.2.1. Определение содержания зерен крупнее 10 мм и от 5 до 10 мм

Из средней пробы песка, подготовленной как было указано выше, взвешивают навеску 2 кг и просеивают ее через сито 10 и 5 мм. Количество зерен крупнее 10 и от 5 до 10 мм определяют по формулам:

, ,

где - содержание зерен крупнее 10 мм, %;

- содержание зерен крупностью от 5 до 10 мм, %;

- остаток на сите 10 мм, г;

- остаток на сите 5 мм, г;

- навеска песка, г.

Полученные результаты сравнивают с нормативами, приведенными в технических условиях на песок, и выводы помещают в заключение о качестве песка.

2.2.2. Характеристика песка по зерновому составу

Взвешивают 1 кг песка, просеянного через сито 5 мм, и просеивают через комплект сит 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14 мм.

Остатки на каждом сите взвешивают и записывают в таблицу. Эти остатки называют частными /в граммах/.

Частные остатки в граммах пересчитывают в % по отношению ко всей навеске. Затем подсчитывают полные остатки в % и заполняют третью строку таблицы.

Полным остатком на каждом сите называют сумму частных остатков в % на всех вышележащих ситах.

Таблица 2.1.

Примерная таблица просеивания навески песка 1000 г

Остатки на ситах	Размеры, мм
		2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	Прошло 0,1
Частные, г
Частные, %
Полные, %

По результатам просеивания подсчитывают модуль крупности песка. Модулем крупности песка /М_п/ называют сумму полных остатков, на всех стандартных ситах, деленную на 100, где: А_2,5…А_0,14 - полные остатки на соответствующих ситах, %.

В нашем примере:

М_п=

Модуль крупности является величиной условной, не имеющей физического смысла и размерности, но он очень удобен для практического применения. Однако модуль не дает полной характеристики зернового состава песка.

Могут быть случаи, когда песок характеризуется высоким модулем засчет больших остатков на сите 0,315, но имеет мало зерен средней и выше средней крупности /остатки на ситах 0,63; 1,25;2,5 мм/.

Поэтому дополнительно введен показатель, определяющий значения полных остатков на среднем сите 0,63 мм /см. помещенную в технических условиях нормативную таблицу групп песка по крупности/.

В рассмотренном примере модуль крупности позволяет отнести песок к группе песков средней крупности, но по остатку на сите 0,63 мм он не удовлетворяет требованию стандарта. Песок практически одномерен. Проход через сито 0,14 мм в рассмотренном примере равен 15% /более 10% /.

Если песок рассматривается как заполнитель для бетона и, особенно, в ответственных конструкциях, то оценку зернового состава песка производят по графику, приведенному ниже в технических условиях /рис.3. /. Для этого на график наносят полные остатки на всех ситах, полученные при просеивании песка. Линия полных остатков его должна разместиться в зоне оптимальной гранулометрии.

2.3. Определение суммарного содержания

пылевидных и глинистых примесей

Загрязненность песка пылевидными и глинистыми примесями определяют методом отмучивания. Навеску песка 1 кг, высушенного до постоянной массы при температуре 105-110⁰С и просеянного через сито диаметром отверстий 5 мм, помещают в сосуд. Песок в этом сосуде заливают водой так, чтобы слой воды над песком был около 250 мм, и в таком состоянии песок оставляют на 2 часа.

По истечении этого времени песок с водой энергично перемешивают и через две минуты сливают воду из сосуда с помощью сифона. Конец трубки сифона должен быть на расстоянии не менее 30 мм от поверхности песка.

Промывание песка ведут до тех пор, пока вода над песком после промывания не будет прозрачной. Промытую пробу песка высушивают до постоянной массы и взвешивают, а затем определяют потерю массы в результате промывания. Содержание в песке глинистых и пылевидных примесей, % по массе определяют с точностью до 0,10% по формуле:

где - содержание в песке отмученных частиц,%;

- навеска сухого песка до отмучивания, г;

- масса промытого и высушенного песка, г.

Результаты определения содержания пылевидных и глинистых примесей заносят в журнал лабораторных работ.

2.4. Определение содержания органических примесей в песке

Присутствие органических примесей в песке может ухудшить качество бетона, т.к. эти примеси выделяют органические кислоты, которые разрушают цементный камень в бетоне и снижают его прочность.

Степень загрязнения песка органическими примесями определяют сравнительным методом окрашивания /колориметрическая проба/.

Испытанию на органические примеси подвергают среднюю пробу при естественной влажности.

Для проведения испытания используют мерный стеклянный цилиндр емкостью 250 мл, который наполняют испытуемым песком до уровня 130 мл, после чего песок заливают 3% раствором едкого натра до отметки 200 мл, энергично взбалтывают, затем перемешивание повторяют через 4 часа и оставляют на 24 часа, считая от начала опыта.

Для проведения сравнения по цвету готовится эталон. В стеклянный цилиндр емкостью 250 мл отмеряют 5,0 мл 2% раствора танина в 1% растворе спирта. В этот же цилиндр вливают 195,0 мл 3% раствора едкого натра. После энергичного перемешивания эталон оставляют в покое 24 часа. Через 24 часа сравнивают цвет жидкости над песком с цветом эталона. Если жидкость над песком не окрашена или окрашена заметно светлее цвета эталона, то песок считают пригодным для бетона и раствора.

В том случае, когда окраска жидкости над песком темнее цвета эталона, необходимо произвести определение прочности бетона с песком, взятым без промывки, и с песком, промытым известковым, молоком, а затем водой. Прочность бетона на непромытом песке по сравнению с прочностью бетона, приготовленного на промытом песке, не должна снижаться.

Результаты определения наличия органических примесей записывают в журнал.

По результатам испытания делают заключение о качестве песка. Например, песок по зерновому составу относится к группе песков средней крупности, по остатку на сите 0,63 мм не удовлетворяет ГОСТ 8736-85, проходя через сито 0,14 мм более 10%. В зону оптимальных песков для бетона не укладывается, по содержанию органических, пылевидных и глинистых примесей соответствует норме. Песок может быть применен для строительных растворов/для бетона/. В заключении необходимо отметить, если песок требует промывки.

3.ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ /ТРЕБОВАНИЯ/

Для определения зернового состава песка его просеивают через сито 5 мм.

Зерна крупнее 5 мм отбрасывают, а более мелкие подвергают дальнейшему просеиванию на стандартных ситах.

Песок подразделяют на 4 группы по крупности зерен: крупный, средний, мелкий и очень мелкий.

Вид или группу песка определяют по полному остатку в % на сите №0,63 /среднее сито/ и модулю крупности /ГОСТ 8736-85/. Если полный остаток на сите №0,63 не укладывается в пределы, указанные в таблице, то группу песка определяют по модулю крупности. В заключении, однако, следует отметить, что такой песок не имеет оптимального зернового состава, даже при наличии высокого значения модуля крупности.

Для оценки зернового состава песка, применяемого в бетонах, ГОСТ 10268-80 приводит более жесткую характеристику. Этот стандарт рекомендует применять для бетонов песок средней крупности и крупный с модулями крупности 2,10-3,25 при строго определенном зерновом составе, лимитированном пределами полных остатков на всех ситах. В таблице даны значения полных остатков, по которым построена предельная зона просеивания, приведенная на рис.3.1.

Если полные остатки исследуемого песка при нанесении их на график укладываются в рекомендуемую зону, то песок пригоден для бетона. Содержание в песке зерен гравия крупнее 10 мм ограничивается 0.5%, зерна размером от 5 до 10 мм допускаются в количестве 5 % по массе.

Таблица 3.1.
Характеристика песка

Группа песка	Полный остаток на сите №0,63 в % /по массе/	Модуль крупности
Крупный Средний Мелкий Очень мелкий	более 50 30-50 10-30 менее 10	более 2,5 2,5-2.0 2,0-1,5 1,5-1.0

Таблица 3.2.
Таблица нормативных полных остатков на стандартных ситах

Размер отверстий, мм	Полные остатки на ситах, %
5,0
2,5	0-20
1,25	15-45
0,63	35-70
0,315	70-90
0,14	90-100
Проходит через сито 0,14 мм	10-0
Модуль крупности	2,10-3,25

В случае применения песка для строительных растворов зерна крупнее 5 мм вообще не допускаются. Если песок применяется для бетона, то зерен менее 0,14 мм допускается не более 10 %, а в песке для кладочных растворов этот предел увеличивается до 20 %. Количество пылевидных и глинистых примесей в песке допускается не более 3% и в том числе глины не более 0,5 % по массе.

Органические примеси, определенные колориметрическим методом, должны давать окраску не темнее цвета эталона.

Размер отверстий сит, мм

Рис. График зернового состава песка

Библиографический список

1. А.Г.Попов. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. Учебное пособие. М. Высшая школа. 1984. 168с.

2. Г.И.Горчаков. Строительные материалы: Учебник для студентов вузов. М. Высшая школа. 1981. 412с.

3.В.Г.Микульский, В.Н. Куприянов, Г.П. Сахаров и др. Строительные материалы: Учебник (Под общей ред. В.Г. Микульского). М.: Изд-во АСВ, 2000.- 536 с.