Способы определения плотности песка сухого

Испытание природногопеска для тяжелого бетона

5.1.Цель работы

Освоение методов определения параметровпеска стандартными методами.

5.2.Содержание работы

Определение истинной плотности песка.Определение насыпной плотности песка.Определение пустотности песка.Определение влажности песка.Определение содержания в песке пылевидных и глинистых частиц.Определение зернового состава и модуля крупности песка.

5.3.Основные теоретические положения

Природный песок представляет собойрыхлую смесь зерен крупностью 0,145мм, образовавшуюся в результатеестественного разрушения прочных горныхпород. Природные пески в зависимостиот условий залегания могут быть речные,морские, горные.

Для обычного бетона требования кприродному песку следующие:

а) содержание в песке зерен, проходящихчерез сито 0,14 мм, не должно превышать10 %, а содержание глинистых, илистых ипылевидных примесей, определяемыхотмучиванием, не должно превышать 3 % помассе. Наиболее вредна примесь глины,обволакивающей зерна песка, так как онапрепятствует сцеплению с цементнымкамнем;

б) органические примеси (гумусовые идр.) допускают только в самом небольшомколичестве, так как они понижают прочностьи даже разрушают цемент. При обработкепеска раствором едкого натра окраскараствора не должна становиться темнеецвета эталона.

Допускается содержание в песке сернокислыхсоединений в пересчете на SO3— 2%.

Наличие в песке зерен крупнее 10 мм недопускается; зерен размером 5-10 мм должнобыть не более 5 % (по массе).

В зависимости от крупности пески,пригодные для бетона, разделяютсяследующим образом (табл.5.1):

Таблица 5.1

Группа пескаМодуль крупности,МкПолный остаток на сите№ 0,63,% по массеКрупный3,52,55070Средний2,52,03550Мелкий2,01,52035

Если при определении группы песка покрупности он не отвечает полностьютребованиям табл. 5.1, решающей являетсявеличина Мк.

В хорошем песке пустотность не должнапревышать 38 %.

Самый большой объем песок занимает привлажности около 5-7%.

Природный песок применяют в качествезаполнителя в бетонах, штукатурных икладочных растворах, а также дляизготовления искусственных каменныхматериалов.

Определение истинной плотности песка

Истинная плотностьпеска определяется в пикнометре или спомощью прибора Ле-Шателье.

Натехнических весах взвешивают 100 г песка,высушенного до постоянного веса притемпературе 105°С и охлажденного докомнатной температуры в эксикаторе надконцентрированной серной кислотой илинад безводным хлористым кальцием.

Приборнаполняют водой до нижней нулевой риски,причем уровень воды определяют понижнему мениску. Каждую навеску пескавсыпают через воронку прибора небольшимиравномерными порциями до тех пор, покауровень жидкости в приборе, определенныйпо нижнему мениску, не поднимется дориски с делением 20 мл (или другим делениемв пределах верхней градуированной частиприбора). Это будет означать, что песоквытеснил объем воды в 20 см3.

Дляудаления пузырьков воздуха приборповорачивают несколько раз вокруг еговертикальной оси.

Остаток песка, не вошедший в прибор,взвешивают, все взвешивания производятс погрешностью до 0,01 г.

Истинную плотностьвычисляют по формуле:

г/см3,

гдеm— массанавеска песка, г;

m1—массаостатка песка, г;

V— объем вытесненной воды, см3.

Для строительных нужд используются природные пески различного происхождения – речной, морской, карьерный, барханный и т.

д. Их различия состоят в способе добычи, процентном содержании глинистых и органических примесей, а также пылевидных частиц, негативно сказывающихся на качестве бетонных смесей и прочности готовых строительных конструкций. Определенную роль на сферу применения того или иного вида песка оказывает степень его загрязненности, форма зерен, стоимость материала и его доступность, фракционный состав и влажность.

Отличия и особенности карьерного песка

Разница между наиболее распространенными видами песков – карьерным и речным – состоит в способе их добычи. Оба они относятся к природным неорганическим материалам и добываются в результате разработки месторождений, но в первом случае песок извлекается открытым способом, а во втором – гидромеханическим со дна рек. В свою очередь, карьерный песок подразделяется на:

сеяный;намывной, или мытый;необработанный, низкокачественный.

В первом случае его распределяют на фракции путем просеивания, удаляя при этом крупные включения. Такой песок получается недостаточно чистым, так как в его составе прослеживаются глинистые, известковые и почвенные примеси. В связи с этим, использование материала допускается при низких технических требованиях к выполняемым работам.

Намывной песок подвергается гидромеханической обработке водой, избавляющей его от ненужных составляющих, что в конечном итоге сказывается на чистоте и качестве насыпного материала.

Разрабатываемые карьеры могут располагаться на равнинах, косогорах, в горах или руслах высохших рек и водоемов. В зависимости от состава песчаных зерен карьерный песок бывает:кварцевым;известняковым;полевошпатовым;доломитовым и т. д.Равнинные карьеры представляют собой ровные площадки с залегающими чуть ниже уровня грунта толстыми песчаными слоями.

Наличие подземных вод и глубина разработки напрямую влияют на влажность песка, который может быть как сухим, так и обводненным.Косогорные участки располагаются на возвышенностях, за счет чего порода остается всегда сухой, а водные карьеры, хотя и не имеют поверхностных вод, все же отличаются наличием обводненных песков. Их добыча, в данном случае, производится с использованием гидромеханизации в виде землесосов и рыхлителей. Горные карьеры обеспечивают строительную отрасль кварцевыми песками.

По размерам песчаных зерен материал подразделяется на семь групп, начиная с очень тонкого (модуль крупности до 0,7) и заканчивая повышенной крупностью (модуль крупности 3-3,5). В таблице 4 ГОСТ 8736-2014 указывается максимальное процентное содержание по массе глинистых и пылевидных частиц в строительном песке в пределах от 2 до 10%, в зависимости от группы сыпучего материала, а также наличие комковой глины – не более 0,25-1%.

Характеристики материала

Необработанный карьерный песок значительно грязнее речного, но в 1,5-2 раза дешевле, что определяет его сферу применения. Он незаменим в работах, где к техническим показателям материалов не предъявляется высоких требований, так как его стоимость остается привлекательной. Следует отметить, что более дорогой, очищенный карьерный песок составляет неплохую альтернативу речному собрату при использовании в бетонных смесях, что происходит за счет неровной формы зерен, имеющих хорошую цепкость, по сравнению с гладкими частицами.

Важными характеристиками карьерного песка считаются:

плотность – насыпная и истинная;пустотность – определяет процентный состав воздуха в общем объеме сыпучего материала;модуль крупности песчаных зерен, указывающий на определенную группу материала;процентный показатель инородных включений, в том числе глинистых, органических и пылевидных;влажность;морозостойкость;радиоактивность;коэффициент фильтрации.

Какой бывает плотность карьерного песка

Из всего перечня технических характеристик рассматриваемого строительного материала можно выделить:

насыпную плотность песка карьерного (кг/м3), определяемую для условий естественной влажности;истинную плотность зерен (г/см3).

Под насыпной плотностью подразумевается вес одного куба сыпучего материала, находящегося в неуплотненном состоянии. Сюда входит не только объем твердых частиц, но и пустоты между ними, поэтому показатели насыпной плотности крупнозернистого песка всегда бывают меньше соответствующих величин, относящихся к мелкозернистым материалам. В первом случае, к примеру, среднее значение плотности песка, добытого из карьера открытым способом, составляет 1400-1500кг/м3, а во втором – 1700-1800кг/м3.

Насыпную плотность сыпучих стройматериалов нередко называют средней, что не совсем верно, так как термин «средняя плотность» больше относится к твердым и жидким средам.

Истинная плотность материала является постоянной величиной, зависящей от структуры песчаных зерен и их химического состава. Исходя из технических условий, представленных в ГОСТ 8736-2014, показатель истинной плотности песчаных зерен природного песка должен находиться в пределах 2-2,8г/см3. Материал с такими значениями вводят состав растворов, бетонов и сухих смесей, его используют при устройстве оснований под автодорогами и взлетно-посадочными полосами.

От плотности карьерного песка зависит его расход на выполнение тех или иных работ. При одинаковом объеме материала и меньшем показателе его плотности, потребуется приобрести меньше песка в весовом эквиваленте.

Иными словами, при насыпной плотности 1400кг/м3 – в одном кубе окажется 1,4т песка, а при показателе 1800кг/м3 – 1,8т песка.Но при меньшей плотности материала придется учесть его бóльшую пустотность, которая может повлиять на усадку при трамбовке песчаного слоя или на увеличение расходов при покупке вяжущих, входящих в состав бетонной смеси. Не стоит забывать и о том, что на плотность песка влияет его влажность и наличие глинистых примесей. Данные факторы ухудшают качество насыпного материала.

Способы определения плотности

Возможные методы, их сущность, требуемое оборудование и инструменты для проведения измерений указываются в ГОСТ 8735-88. Здесь же уточняются этапы проведения испытаний и способы обработки полученных результатов.

Насыпная плотность песка определяется в результате его взвешивания в мерных металлических сосудах цилиндрической формы.

Их вместимость составляет 1дм3 и 10дм3. Первый сосуд предназначается для высушенного и просеянного, а второй – для непросеянного песка, находящегося в своем естественном состоянии при нормальной влажности. Пустые и полные емкости взвешивают, после чего по формуле определяют значение насыпной плотности песка.

В бытовых условиях используют обычное 10-литровое ведро, в которое с высоты около 10см насыпают песок до заполнения посудины «с горкой». Далее возвышение срезают вровень с краем ведра, а вместившийся в емкость песок – взвешивают и определяют его чистую массу без ведра. Полученный в килограммах результат делят на 0,01м3, что позволяет выяснить насыпную плотность песка, или массу одного куба материала в тоннах.Самостоятельные измерения и расчеты рекомендуется выполнять не менее двух раз, после чего потребуется вычислить среднее арифметическое значение насыпной плотности.В лаборатории для определения истинной плотности зерен используют два метода:пикнометрический – с помощью пикнометра, представляющего собой сосуд из стекла специальной формы и определенной вместимости;ускоренный – с помощью прибора Ле-Шалье, имеющего своеобразную форму с воронкой в верхней части и шкалой, нанесенной на горлышке стеклянного сосуда.Подготовка и проведение испытаний досконально описаны в вышеуказанном ГОСТ.

Способы определения истинной плотности значительно отличаются друг от друга, а обработка результатов производится по совершенно разным формулам. Но в итоге цифры получаются идентичными, хотя по продолжительности и трудоемкости процессы заметно разнятся.Качественный состав сыпучего материала совершенствуют двумя способами – просеиванием и промывкой. В процессе обработки удаляются крупные обломки и камни, а также глиняные и органические включения.

Сеяный песок более однороден и в большинстве случаев уже пригоден для замеса фундаментных и штукатурных растворов.Мытый песок, как видно из названия, подвергают очищению с помощью большого количества воды. Как правило, процесс происходит в условиях обводненных карьеров, но при необходимости обработки песка в сухих условиях, его состав улучшают путем дополнительного устройства водных резервуаров. В результате очистки, из песка вымываются практически все глинистые включения, а материал по качеству приближается к более чистому речному аналогу.Намывной песок допускается использовать в ответственных монолитных конструкциях и производстве прочных бетонов.

Применение разных составов карьерного песка

Предназначение рассматриваемого материала зависит от его качества, наличия или отсутствия примесей. К примеру, низкокачественный карьерный песок, благодаря своей низкой стоимости и универсальности, широко используется в нескольких направлениях, не всегда связанных со строительством. В частности:

для «облегчения» почвенного слоя в сельскохозяйственных работах;при устройстве насыпей на низменных или заболоченных участках;в ландшафтном дизайне;в дорожном строительстве;на очистных сооружениях;в качестве обратных засыпок траншей или при заполнении канав;при хранении овощей;в бытовых и хозяйственных целях – для выращивания рассады и цветов, посыпки обледенелых дорожек и пр.

Сеяный песок, добытый из карьеров, используют в отделочных работах, закладывая его в состав штукатурных и цементных смесей.Материал допускается применять при устройстве фундаментных подушек и асфальтовых покрытий. Мелкозернистые фракции превосходно себя показывают в составе начальных шпаклевок, различных затирок и декоративных смесей.

Крупнозернистый карьерный песок укладывают в качестве дренирующего слоя и добавляют в растворы при заливке бордюрных камней и тротуарных плиток.Намывной песок предназначается для бетонных и железобетонных конструкций, ответственных за несущую способность строений. Его вводят в состав сухих строительных смесей различного предназначения.Не стоит делать ставку на экономное приобретение низкокачественного песка, если для работы требуется более дорогостоящий материал. Получив единоразовую выгоду, можно приобрести целый комплекс проблем, решать которые придется на протяжении долгих лет.

Источники:

• studfiles.net
• semidelov.ru