Оглавление:
- Определение плотности щебня
- Определение истинной плотности пикнометрическим методом
- Ускоренное определение истинной плотности щебня
- Средняя плотность гранитного щебня
- Насыпная плотность гранитного щебня
Под понятием истинная плотность щебня подразумевается масса данной единицы объема без учета имеющихся пор и пустот, в истинно плотном состоянии. Это значение всякий раз определяется по заданной формуле и используется после этого в расчетах определения пористости материала. Образуется щебень путем дробления твердых горных пород различных фракций и имеет очень хорошее сцепление с компонентами бетонных смесей. Щебень в виде зерен применяется в различных сферах строительства.
Виды щебня: а кубовидный, б остроугольный, в клиновидный, г лещадный.
Производится бетон на гранитном щебне, и изделия из такого бетона используют как посыпку в дорожном покрытии и при производстве асфальтобетона. Такой бетон применяется при возведении сооружений ответственных, к которым предъявляются высокие требования прочности.
Определение плотности щебня
Среди инертных материалов гранитный щебень до сих пор сохраняет лидирующие позиции.
Таблица характеристик щебня.
Составить конкуренцию прочной каменной породе магматического происхождения не может ни один из видов крупного заполнителя с другим составом. Имеют взаимозависимость основные характеристики щебня.
Чем у гранитного щебня лучше показатели плотности, тем выше такие его характеристики, как плотность и морозостойкость. Технологии строительства, как правило, различают для нерудного материала несколько видов плотности, которую принято определять тремя видами:
- истинной,
- средней,
- насыпной.
В свою очередь истинная плотность, как щебня, так и гравия, может быть найдена несколькими способами, а именно: пикнометрическим и ускоренным.
Определение истинной плотности пикнометрическим методом
Этот метод, используемый для определения плотности, подразумевает измерение массы и единицы объема для заранее подготовленного, высушенного и измельченного, материала. Чтобы определить истинную плотность этой горной породы в геологической пробе, готовится специально лабораторная проба. Щебень для получения результата закладывают в дробилку, и после обработки рассеивают в ней продукты дробления. Чтобы определить истинную плотность, применяют также дробление до тонкого порошка и высушивание затем при 105-110°C до получения постоянной массы. Степень измельчения породы при этом может быть различна и зависит от стандарта на каждый материал. Для определения понадобится:
Виды фракций щебня.
- пикнометр вместимостью 100 мл, соответствующий ГОСТ 22524,
- весы настольные: циферблатные должны соответствовать ГОСТ 29329, а лабораторные 24104,
- фарфоровая чашка для взвешивания по ГОСТ 9147 или стаканчик по ГОСТ 25336,
- фарфоровая или чугунная ступка,
- эксикатор, соответствующий ГОСТ 25336,
- серная концентрированная кислота по ГОСТ 2184,
- кальций хлористый или хлорид кальция (безводный) по ГОСТ 450,
- сушильный шкаф,
- песочная или водяная баня,
- лабораторная щековая дробилка ДЛЩ 60х100 или ДЛЩ 80х150,
- металлическая щетка,
- сито №0125 ГОСТ 6613.
Имеющиеся фракции подвергаются забору материала, для исследования материала берется по 2 одинаковые пробы от каждой разновидности фракции, иначе результат будет неточен. Вес каждой забираемой пробы будет зависеть от размеров отдельно взятой фракции щебня. Так, для фракции от 5 до 10 мм берется 1 кг, от 10 до 20 мм 1,5 кг, от 20 до 40 мм 2,5 кг, от 40 до 70 мм 5 кг, а если имеются зерна, более крупные по фракции, то их предварительно до забора пробы дробят до достижения ими ~70 мм или чуть меньше.
Чтобы подготовить к испытанию щебень и определить его истинную плотность при помощи пикнометрического метода, щебень металлической щеткой тщательно очищается от пыли и грязи, затем он измельчается в лабораторной специальной дробилке до размеров зерна не более 5 мм. Эту массу перемешивают и берут из нее 150 г, после этого еще раз измельчают и берут оттуда 30 г. Эта проба должна быть измельчена до состояния пыли, перемешана, и при этом частицы не должны для готовности к опыту превышать 0,125 мм. Истертый таким образом щебень помещается в заранее подготовленную чашку из фарфора или в специальный стакан, предназначенный для лабораторного взвешивания.
Схема производства щебня.
В этой лабораторной посуде взятые пробы очень аккуратно просушиваются и охлаждаются после этого до достижения значений температуры, близких к комнатным. Чаще всего в лабораторных условиях производят охлаждение, держа предмет опыта над парами концентрированной серной кислоты, в других случаях охлаждают опыт над безводным хлоридом кальция.
Когда все условия исполнены, для того чтобы определить истинную плотность, берутся 2 навески по 10 г каждая из них, затем они всыпаются в пикнометры, заранее подготовленные для этого, сухие и чистые. После этого наливают туда же дистиллированную воду, взяв ее для этого опыта в количестве, необходимом для того, чтобы она заполнила собой не более чем половину от общего объема всего пикнометра. Содержимое кипятится на водяной или специальной песчаной бане, для точного результата должно пройти с начала кипения не менее 15-20 мин, это нужно для полного удаления из смеси пузырьков воздуха. Находиться при этом он должен в наклонном по отношению к основной плоскости положении. Также пузырьки воздуха, неизбежно возникающие при соединении воды и порошка щебня, могут удаляться при помощи удерживания пикнометра некоторое время в эксикаторе над вакуумом.
Когда весь воздух из взятого для опыта щебня, смешанного с очищенной дистилляцией водой, удален, пикнометр требуется обтереть и охладить, а имеющая те же характеристики вода дополнительно в него доливается до метки, которой ее уровень соответствовал до кипячения, прибор после этой процедуры взвешивают. После взвешивания пикнометр полностью освобождается от своего содержимого, тщательно промывается, наполняется до того же уровня аналогичной очищенной водой и вторично взвешивается. Чтобы опыт имел больше точности, проводятся два параллельных одинаковых по условиям опыта.
Истинная плотность фракций щебня таким образом определяется как среднее арифметическое между двумя измерениями и вычисляется по формуле.
Номограмма определения стандартной плотности грунтощебня.
Формула для расчета истинной плотности щебня используется следующая:
r=mr8/(m+m¹-m²)(1.11), где:
- r истинная плотность щебня, в г/см³,
- r8 плотность воды, которая принимается по умолчанию за 1 г/см³,
- m масса навески порошка, выбранная для определения истинной плотности щебня, который высушен до постоянной массы, в г,
- m¹ масса пикнометра с дистиллированной водой, в граммах,
- m² масса пикнометра с навеской и дистиллированной водой после того, как удалены путем кипячения пузырьки воздуха, в граммах.
Ускоренное определение истинной плотности щебня
При использовании этого метода значение, которое известно как истинная плотность породы и зерен щебня, определяется вычислениями общей массы предварительно измельченного и после этого высушенного материала. В этом случае, чтобы точно определить все параметры, используется предназначенный для этого прибор Ле Шателье. Потребуется следующее оборудование и материалы:
- прибор Ле Шателье,
- весы лабораторные ГОСТ 24104 или настольные циферблатные по ГОСТ 29329,
- для взвешивания: фарфоровая чашка ГОСТ 9147 или стаканчик 25336,
- эксикатор ГОСТ 25336,
- сушильный шкаф,
- серная кислота ГОСТ 2184,
- хлористый кальций (хлорид кальция безводный) ГОСТ 450,
- сито, размер отверстий 5 мм, ГОСТ 6613,
- металлическая щетка.
Схема прибора Ле Шателье.
Хорошо измельченный щебень, подготовленный аналогично предыдущему способу определения, высыпают в чашку из фарфора или лабораторный стакан, предназначенный специально для взвешивания. Там ее высушивают до достижения ею значения постоянной массы, по достижении этого параметра охлаждают материал до значения, близкого к значению комнатной температуры, при помощи эксикатора. Охлаждение можно проводить над серной концентрированной кислотой или безводным хлоридом кальция. Из высушенного порошка отбираются две навески, по 50 г общим весом каждая.
Для начала прибор заполняется водой до достижения уровня самой нижней из имеющихся отметки, определить этот уровень можно при помощи нижнего мениска. После этого внутрь приборов через воронку в каждый помещают подготовленную навеску малыми порциями. Насыпать продолжают до момента, когда уровень находящейся внутри воды с разметки самого нижнего деления под действием измельченного щебня уйдет вверх до 20 мл либо любого выбранного деления, которое находится в верхней части шкалы. Чтобы удалить по возможности лишний скопившийся воздух, в процессе прибор слегка встряхивают.
Определяют искомую плотность материала в этом случае путем взвешивания той части взятого щебня, что не вошла внутрь. Расхождение между двумя результатами при итоговых вычислениях не должно быть больше чем 0,02 г/м³. Если расхождение получилось больше, производят дополнительно третье определение, чтобы затем принять в расчет 2 ближайших друг другу значения.
После этого в качестве результата принимается среднее арифметическое 2 наиболее близких значений. В том случае если возникает необходимость определить плотность щебня или гравия, который представляет собой смесь фракций, значение по каждой фракции определяется отдельно.
Средняя плотность гранитного щебня
Особенности гранитного щебня.
Определяя для гранитного заполнителя эту характеристику, учитывают имеющиеся внутри зерна, поры и пустоты. Влажность материала играет большую роль на показатели средней плотности щебня.
Чтобы это значение было определено, контрольную навеску необходимо высушить до постоянной массы и только потом взвесить. Взвесив, щебень помещают на 2 часа в сосуд с водой.
Когда контрольный срок времени истекает, щебень снова взвешивается, определяя таким образом вес.
Насыпная плотность гранитного щебня
Учесть весь объем зерна щебня вместе с пустотами внешними и внутренними может вычисление насыпной плотности материала. Это значение чаще всего используется, когда подсчитывают расход материала при выборе состава бетона, чтобы составить строительные сметы. Зависит насыпная плотность от фракции щебня, и чем крупнее камень, тем показатель меньше, так как между фракциями в этом случае образуется больше пустот.
Чтобы определить это значение, требуется высушить контрольную навеску щебня гранитного до его постоянного веса. Вслед за этим материал засыпают в литровую емкость. Найденные значения позволяют вычислить насыпную плотность материала.
