Методы испытаний песка

Задание №1. Определение истинной плотности песка

Приборы и материалы:

1. Навеска песка разной фракции

2. Пикнометр

Ход работы:

Истинную плотность песка определяют с помощью пикнометра емкостью 100 мл (рис. 2). Навеску песка (30 г) предварительно просеивают через сито с диаметром отверстий 5 мм и высушивают до постоянной массы. Отвешивают две навески по 10…15 г и высыпают в пикнометр.

Рис. 2. Пикнометр

Затем в пикнометр наливают дистиллированную воду на 2/3 объема, перемешивают содержимое пикнометра, ставят на песчаную или водяную баню и кипятят в течение 15…20 минут для удаления пузырьков воздуха. Затем пикнометр обтирают, охлаждают до температуры помещения, доливают до метки дистиллированной водой и взвешивают. После этого пикнометр освобождают от содержимого, промывают, наполняют до метки дистиллированной водой и снова взвешивают. Истинную плотность ρ, г/см³, определяют по формуле:

ρ= ,

где m – масса навески материала, г;

m₁ – масса пикнометра с дистиллированной водой, г;

m₂ – масса пикнометра с дистиллированной водой и навеской, г.

Плотность вычисляют как среднее арифметическое результатов определения плотности обоих частей навески (расхождение между ними не должно превышать 0,02 г/см³).

Задание №2. Определение (насыпной) плотности песка

Приборы и материалы:

1. Навеска песка разной фракции

2. Мерный сосуд емкостью 1 л.

3. Специальная воронка с затвором для пропуска сыпучих материалов

Ход работы:

Для определения средней насыпной плотности сыпучих материалов используют стандартную воронку (рис. 3) емкостью 2-2,5 л, имеющую в нижней части затвор.

Рис. 3. Схема прибора для определения насыпной плотности материала в рыхлонасыпанном состоянии:

1 — стандартная воронка; 2 — задвижка; 3 — мерный цилиндр

Пробу песка (5кг) высушивают до постоянной массы, просеивают через сито 5 мм и наполняют воронку. Под воронку устанавливают заранее взвешенный сосуд емкостью 1 л. Открыв затвор воронки, медленно заполняют сосуд с высоты 10 см до образования пирамидки над сосудом. Затем пирамидку срезают линейкой и взвешивают сосуд с материалом. Определяют среднюю плотность ρ_н, с точностью до 0,01 г/см³ по формуле:

ρ_н= ,

где m₁ – масса пустого сосуда в, г;

m₂ – масса сосуда с материалом, г;

V – объем сосуда, л.

Задание №3. Определение пустотности песка

По результатам определения истинной плотности и средней насыпной плотность определяют пустотность песка, %, по формуле:

V_п = ,

Задание №4. Определение содержания органических примесей методом окрашивания (колориметрическая проба)

Приборы и материалы:

1. Навеска песка разной фракции

2. Цилиндр емкостью 250 мл

3. 3%-й раствор едкого натра

Ход работы:

Производят путем сравнения интенсивности окраски жидкости после обработки песка 3% раствором едкого натра (NaOH) c эталоном. Если жидкость над песком светлее эталона, то песок пригоден для бетона.

Цилиндр емкостью 250 мл наполняют песком до уровня 130 мл и заливают 3%-ым раствором едкого натра до отметки 200 мл. Содержимое перемешивают и оставляют в покое на 24 часа, после чего сравнивают цвет жидкости на песком с эталоном. Органические примеси содержат гумусовые кислоты, которые при действии на них щелочью приобретают окраску от светло-желтой до темно-коричневой.

Приготавливают эталонный раствор, растворяя 2,5 мл 2%-ного раствора танина в 97,5 мл 3%-ного раствора гидроксида натрия. Приготовленный раствор перемешивают и оставляют на 24 ч.

Результаты сравнения жидкости над песком с эталоном:

- жидкость светлее цвета эталона – заполнитель пригоден для приготовления бетона;

- жидкость незначительно светлее цвета эталона – содержание цилиндра подогревают в течение 2-3 часов в водяной бане при температуре Т=60..70 ⁰С и вновь сравнивают с эталоном;

- жидкость темнее цвета эталона – производят испытания заполнителя в бетонах или растворах в специализированных лабораториях по коррозии бетона.

Задание №5. Определение зернового состава и модуля крупности песка

Приборы и материалы:

1. Навеска песка разной фракции

2. Набор сит с отверстиями 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14 мм

Ход работы:

Зерновой состав определяют, просеивая пробу песка через набор стандартных сит: 10, 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315, 0,14 мм.

Пробу песка массой около 2 кг высушивают до постоянной массы, просеивают через сито с отверстиями 10 и 5 мм. Остатки на ситах взвешивают и определяют содержание, %, в песке зерен гравия фракций 5-10 мм (Гр₅) и выше 10 мм (Гр₁₀):

Гр₁₀= ,

Гр₅= ,

где m₁₀ – остаток на сите 10 мм, г;

m₅ – остаток на сите 5 мм, г;

m – масса взятой пробы.

Из пробы песка, пропущенной через сито с отверстиями 5 мм, отбирают навеску 1000 г и просеивают через стандартный набор сит. Остатки на каждом сите взвешивают с точностью до 0,1 г и вычисляют частные (а_i) и полные (А_i) остатки, %, на каждом сите:

а_i= ,

где m_i – частный остаток, г;

m – навеска песка, г.

Полный остаток вычисляют как сумму остатков на всех предыдущих верхних ситах, начиная с сита 2,5 мм, и частного остатка на данном сите:

А_i=а_2,5+…+а_i,

где а_2,5 – частный остаток на сите 2,5, %;

а_i – частный остаток на данном сите, %.

Результаты испытаний оформляются в таблицу 2.

Таблица 2. Гранулометрический состав песка

Модуль крупности определяют по формуле:

Мк = ∑А_{0,14 – 2,5}/100,

где А_i – полный остаток на ситах от 0,14 до 2,5.

По величинам Мк и А_0,63 определяют вид песка по крупности (табл. 1).

По полным остаткам строят график зернового состава (рис. 1), сравнивают его с рекомендуемыми пределами согласно ГОСТ и делают вывод о пригодности песка для бетонов.

При несоответствии зернового состава природных песков требованиям графика следует применять:

- к мелким и очень мелким пескам укрупняющие добавки – песок из отсевов дробления или крупный песок;

- к крупному песку - добавку, понижающую модуль крупности, мелкий или очень мелкий песок.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое мелкий заполнитель?

2. Перечислите основные технические требования, предъявляемые к мелкому заполнителю бетона.

3. Опишите методику определения истинной плотности песка?

4. Как определяется насыпная плотность песка?

5. Что такое пустотность и как ее рассчитывают?

6. Опишите метод определения органических примесей в песке?

7. Почему ограничивают содержание органических примесей в мелком заполнителе?

8. Как определяют зерновой состав песка?

9. Что такое частные и полные остатки, модуль крупности?

10. Приведите классификацию песка в зависимости от модуля крупности и полного остатка на сите № 0,63.