Дробильність щебеню (гравію) при стиску у циліндрі

Обладнання і матеріали. Гідравлічний прес з зусиллям до 500 кН, ваги настільні циферблатні або лабораторні, циліндри сталеві зі змінним дном і плунжером, з внутрішнім діаметром 75 і 150 мм, сита із стандартного набору, сито з сіткою №1,25, сушильна шафа, дробарка щокова лабораторна ДЛЩ 60*100, проба матеріалу.

Випробування. Щебінь фракцій 5-10; 10-20; 20-40 мм просіюють крізь два сита з отворами розмірами, які відповідають найбільшій (Д_найб) і найменшій (Д_найм) крупності випробуваної фракції.

Із залишку на ситі з отворами розміром, що дорівнює Д_найм, відбирають дві проби масою не менш як 0,5 кг кожна для випробування в циліндрі діаметром 75 мм і не менш як 4 кг для випробування в циліндрі діаметром 150 мм.

Сталевий циліндр заповнюють щебенем кожної проби, вільно засипаючи з висоти 50 мм так, щоб після розрівнювання верхній рівень матеріалу приблизно на 15 мм не доходив до верхнього краю циліндра. Потім у циліндр вставляють плунжер. При цьому плита плунжера повинна бути на рівні верхнього краю циліндра. В тому випадку, коли верх плити плунжера не співпадає з краєм циліндра, видаляють або додають кілька зерен щебеню. Після цього циліндр поміщують на нижню плиту преса.

Збільшуючи тиск преса на 1-2 кН/с, доводять його при випробуванні щебеню в циліндрі діаметром 75 мм до 50 кН (5 тс), а при випробуванні в циліндрі діаметром 150 мм до 200 кН (20 тс). Після стиску випробувану пробу висипають з циліндра і зважують. Потім подрібнений у циліндрі щебінь просіюють крізь сито, діаметр отвору якого залежить від розміру випробуваної фракції. Для фракції 5-10 мм – 1,25 мм; для фракції 10-20 мм – 2,5 мм і для фракції 20-40 мм – 5 мм.

Залишок щебеню (гравію) на ситі після просіювання зважують і визначають показник дробильності Д_r, %, з точністю до 1 % за формулою (1.13.):

, (1.13.)

де m₁ – маса аналітичної проби, кг; m₂ – маса залишку на контрольному ситі після просіювання подрібненої у циліндрі проби щебеню (гравію), кг.

Випробування проводять два рази, використовуючи дві підготовлені проби.

Залежно від показника дробильності щебінь з вивержених гірських порід поділяють на марки за міцністю: 1400 – при втраті маси до 12% для інтрузивних порід і до 9% для ефузивних порід; 1200 – при втраті маси до 16 і 11% відповідно; 1000 – 20 і 13%; 800 – 25 і 12%; 600 – 34 і 20%. Марки за міцністю щебеню з осадових і метаморфічних порід такі: 1200 – втрата маси до 11%; 1000 – до 13%; 800 – 15%; 600 – 19%; 400 – 24%; 300 – 28%; 200 – 35%.

2. ПРОЕКТУВАННЯ СКЛАДУ ВАЖКОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНУ МЕТОДОМ «АБСОЛЮТНИХ ОБ’ЄМІВ» - МЕТОД Б.Г. СКРАМТАЄВА

Бетон - це штучний кам'яний матеріал конгломератної будови, одержуваний в наслідок твердіння раціонально складеної, перемішаної до однорідного стану і ущільненої суміші в'яжучої речовини, води, крупного і дрібного заповнювачів, а також, у разі потреби, хімічних добавок. До початку твердіння, тобто орієнтовно після закінчення тужавіння цементу, така суміш називається бетонною сумішшю.

Склад бетону характеризується оптимальним співвідношенням між компонентами при якому забезпечуються задані показники властивостей бетонної суміші і бетону при найменшій витраті цементу.

Склад бетону виражають масою всіх складових матеріалів на 1м³ укладеної і ущільненої бетонної суміші (за масою або об’ємом) або масовим співвідношенням компонентів до маси цементу, прийнятою за одиницю, тобто 1:m:n:p, де m, n, p - відповідно маса дрібного і крупного заповнювачів, а також води, віднесених до маси цементу.

Розрізняють номінальний і виробничий склади бетону. Номінальний склад одержують при використанні заповнювачів в повітряно-сухому стані. Виробничий - перерахуванням номінального складу на вологість заповнювачів, яка у виробничих умовах може змінюватися.

В завданні на проектування складу важкого цементного бетону повинні бути вказані:

- проектна міцність бетону на стиск R_б або клас бетону В;

- характеристика бетонної суміші за легкоукладальністю (рухливість або жорсткість);

- активність (R_ц, МПа) та істинна густина (r, кг/м³) цементу;

- істинна густина (r, кг/м³) та модуль крупності піску;

- найбільша крупність зерен (Д_найб.), істинна (r, кг/м³) та насипна (r, кг/м³) густини щебеню;

- вологість піску (W_п, %) та щебеню (W_щ, %).

2.1. Попередній розрахунок складу бетону

2.1.1. Орієнтовану кількість води В для замішування бетонної суміші визначають за таблицями (табл. 2.1.) або за графіками залежно від рухливості або жорсткості бетонної суміші, виду та крупності заповнювачів, нормальної густоти цементного тіста та інших факторів.

Таблиця 2.1.

Орієнтований вміст води на 1м³ бетонної суміші

Примітка. Суміші на цементі з нормальною густотою тіста 26-28% і піску М_к=2-2,5. При зменшенні нормальної густоти цементного тіста на кожний процент в менший бік втрату води слід зменшити на 3-5 л/м³, в більший – збільшувати на ту ж саму величину. У випадку зміни модуля крупності піску в менший бік на кожні 0,5 його значення слід збільшувати, а в більший зменшувати витрату води на 3-5 л/м³.

2.1.2. Використовуючи формули міцності бетону (2.1., 2.2.), визначають витрату цементу:

R_b=A·R_ц(Ц/В-0,5) при Ц/В£2,5, (2.1.)

R_b=A₁·R_ц(Ц/В+0,5) при Ц/В>2,5, (2.2.)

де R_b – міцність бетону при стиску, МПа (за проектними даними); А₁ і А – коефіцієнти, що враховують якість матеріалів (табл. 2.2.); R_ц – активність цементу, МПа.

Таблиця 2.2.

Значення коефіцієнтів А₁ і А

Примітки: 1. Високоякісні матеріали: щебінь із щільних гірських порід високої міцності, пісок оптимальної крупності ; заповнювачі чисті, промиті, фракціоновані, з оптимальним зерновим складом. 2. Рядові матеріали: заповнювачі середньої якості, що відповідають вимогам Держстандарту. 3. Матеріали зниженої якості: крупні заповнювачі низької міцності і дрібні піски.

, (2.3.)

- Якщо витрата цементу виявиться менше допустимої з умов щільності бетону (200-220 кг/м³), то її збільшують до потрібної норми або компенсують недолік цементу введенням дисперсних мікронаповнювачів.

- Витрати піску і щебеню визначають, розв’язуючи систему рівнянь

(2.4) і (2.5)

де Ц, В, П, Щ – відповідно витрати за масою цементу, води, піску і щебеню (гравію) на 1м³ бетону, кг; r_ц, r_в, r_п, r_щ – відповідно істинна густина цементу, води, піску і щебеню, кг/дм³, a - коефіцієнт розсунення зерен крупного заповнювача (табл. 2.3).

Перше рівняння складене з умов, що сума абсолютних об’ємів всіх компонентів, витрачених на 1м³ бетону, дорівнює 1000 л свіжоукладеної і ущільненої бетонної суміші. Друге рівняння - з умов, що цементно-піщана розчинна суміш повинна заповнити об’єм пустот в крупному заповнювачі з деяким розсуненням його зерен. При цьому невеличкий об’єм повітря 2-3%, яке залучено в бетонну суміш при її готуванні і ущільненні, у розрахунок не приймається.

(2.6.)

(2.7.)

Таблиця 2.3.

Значення коефіцієнта a

Примітка: . при інших Ц і В/Ц коефіцієнт a знаходять інтерполяцією.

2.1.3. Обчислюють коефіцієнт виходу бетону b, що дорівнює об’єму бетонної суміші в ущільненому стані, поділеному на суму об’ємів сухих складових, витрачених на її приготування за формулою (2.8):

(2.8)

Значення коефіцієнту знаходиться у межах 0,55-0,75.

2.3. Приготування й випробування легкоукладальності бетонної суміші. Визначення показників якості бетону

Від властивостей бетонної суміші залежить не тільки формування оптимальної структури бетону із заданими показниками фізико-механічних властивостей, але і вибір відповідного технологічного обладнання і машин для готування, укладки і ущільнення суміші й режими їх роботи.

Отриманий розрахунком склад бетону перевіряють і при необхідності корегують. Для цього визначають витрату матеріалів і готують пробні заміси об’ємом 0,01 м³(10 л).

Вихідні матеріали висушують до сталої маси у сушильній шафі при температурі 105-110 ⁰С. Після охолодження заповнювачі зважують за масою з похибкою 2%, цемент і воду - 1%.

Ручне приготування бетонної суміші виконують на металевому бойку. Бойок, лопати та інше обладнання, що стикається з бетонною сумішшю, змочують, надлишки води знімають вологою шматиною. Сухі матеріали (цемент, пісок, крупний заповнювач), відважені на заміс, перемішують зустрічним рухом двох лопат до рівномірного розподілення значного заповнювача в суміші. В середині суміші роблять заглиблення, куди вливають половину вимірюваної води. Обережно перемішують, збирають матеріали докупи і виливають решту води. Енергійно перелопачують бетонну суміш до однорідності. Тривалість перемішування (від моменту додавання води) при об’ємі замісу до 30 л - 5 хвилин, при більшому об’ємі - 10 хвилин.

При механічному перемішуванні в бетономішалку завантажують матеріали в такій послідовності: пісок, цемент, крупний заповнювач, вода. Тривалість перемішування - не менш 2 хвилин, рахуючи з моменту додавання води.

Легкоукладальність - це здатність бетонної суміші порівняно легко і швидко приймати задану форму, зберігаючи при цьому монолітність і однорідність будови бетону. Легкоукладальність суміші визначається її в’язкістю в момент заповнення форми і ступенем пластичності, тобто здатністю деформуватися без розриву суцільності. Залежно від легко укладальність розрізняють рухливі і жорсткі бетонні суміші.

2.3.1. Рухливість бетонної суміші (ДСТУ БВ 2.7-7-114-02)

Мірою рухливості бетонних сумішей є величина осадки конуса стандартних розмірів, свіжозаформованого з бетонної суміші, під дією власної ваги. Показник осадки конуса (ОК) вимірюється в сантиметрах.

Обладнання і матеріали. Конус нормальний стандартний, воронка, металевий бойок, металевий стрижень, кельма, лінійки сталеві, бетонна суміш, волога тканина.

Рис. 1 - Конус для визначення рухомості

1 - ручка; 2 - корпус; 3 - упори; 4 - зварний шов

протирають вологою тканиною. Конус встановлюють на металевий бойок і заповнюють бетонною сумішшю через воронку в три шари однакової висоти. Кожний шар ущільнюють штикуванням металевим стрижнем 25 разів. Конус під час наповнення щільно притискують до листа. Після ущільнення бетонної суміші воронку знімають і надлишок суміші зрізають кельмою нарівні з верхніми краями конуса. Далі конус плавно піднімають 5-7 с. Звільнена від форми бетонна суміш під дією власної ваги осідає. Зняту форму конуса обережно встановлюють поруч з осілою бетонною сумішшю.

На верхню основу конусу укладають стрижень від нижньої поверхні якого до найвищої точки бетону вимірюють осадку бетонної суміші лінійкою з точністю до 0,5 см.

Осадку конуса визначають двічі і беруть середнє арифметичне з двох визначень, що не повинні відрізнятися одне від другого більш ніж на 1 см при ОК£9 см, не більш ніж на 2 см при ОК=10-15 см і не більш ніж на 3 см при ОК³16 см.

Якщо бетонна суміш утворилася менш рухливою, ніж потрібно, то збільшують кількість цементу порціями по 10% первісного і добавляють відповідне цементно-водному відношенню кількість води. У випадку, коли рухливість суміші вийшла більше потрібної, додають невеличкими порціями пісок і крупний заповнювач, зберігаючи їх співвідношення незмінними. Таким шляхом досягають заданої рухливості бетонної суміші.

2.3.2. Жорсткість бетонної суміші (ДСТУ Б В 2.7-114-2002)

Жорсткість бетонної суміші характеризують часом вібрації у секундах, необхідних для ущільнення бетонної суміші.

Обладнання і матеріали. Технічний віскозиметр (установка типу Вебе), стандартний нормальний конус, воронка, металевий стрижень, вібромайданчик, секундомір, кельма, волога тканина, бетонна суміш.

Випробування. Циліндр 1, конус 2, воронку 4 технічного віскозиметру (рис. 2.2) збирають і закріплюють на вібромайданчику.

Заповнення конусу віскозиметру бетонною сумішшю, ущільнення суміші і знімання з відформованої суміші конусу здійснюють відповідно методики визначення рухливості (див. 2.3.1).

1 - циліндр з фланцем у основі; 2 - конус; 3 - кільце-тримач з ручками; 4 - завантажувальна воронка; 5 - штатив; 6 - напрямна втулка; 7 - втулка, яка фіксує; 8 - диск з шістьма отворами; 9 - сталева шайба; 10 - штанга

Рис. 2.2. Установка типу Вебе

Поворотом штативу 5 диск 8 встановлюють над відформованим конусом бетонної суміші і плавно опускають його до дотикання з поверхнею суміші.

Одночасно вмикають вібромайданчик і секундомір, спостерігають за вирівнюванням і ущільненням бетонної суміші. Суміш вібрують доки не почнеться виділення цементного тіста з будь-яких двох отворів диску 8. У цей момент вимикають секундомір і вібратор. Виміряний час у секундах характеризує жорсткість бетонної суміші.

Жорсткість бетонної суміші визначають двічі. Загальний час випробування з початку заповнення конусу при першому визначенні і до закінчення вібрування при другому визначенні не повинен перевищувати 10 хв.

Жорсткість обчислюють з округленням до 1 с., як середньоарифметичне значення результатів двох випробувань жорсткості з однієї проби суміші, які відрізняються між собою не більше ніж на 20% середнього значення. При більшій розбіжності результатів визначення випробування повторюють на новій пробі суміші.