+7 (351) 225-37-39
Статьи

Щебень - зачем его контролировать?

Щебень – чрезвычайно популярный строительный материал. Его применяют практически по всех сферах строительства как заполнитель в бетоне, для отсыпки площадей, в качестве дорожной подушки для автомобильных и железнодорожных дорог. Щебень подразделяют на известняковый и гранитный.

Известняковый щебень получают посредством дробления известняка, представляющего собой осадочную породу органического происхождения. Известняк залегает обычно целыми пластами и образовывается на протяжении десятки тысяч лет на дне бывших морских бассейнов.

Гранитный щебень – добывают в результате дробления гранитных пород (образование камней различной формы и размера). Важнейшим преимуществом гранита является повышенная твердость и низкое водопоглощение.

Последнее из указанных свойств значимо, особенно, при строительстве бассейнов и фонтанов. Гранитный щебень не поддается деформации под влиянием влаги.

Известняковый щебень, в отличии от гранитного является более ударопрочным материалом, несмотря на то, что значительно уступает по прочности гранитному.

Но главное достоинство известняка — экологическая чистота.  

Физико-технологические свойства щебня

1. Лещадность

Это свойство характеризует зерновой состав щебня, и является важной характеристикой щебня. Свое название термин получил от слова «лещадь» (так называли раньше плоскую деревянную дощечку или каменную плитку). Лещадность измеряется в процентах, и может быть вычислена, как отношение суммарной массы зерен, имеющих нестандартную (пластинчатую и игловатую) форму, к массе общего количества щебня.

Лещадность щебня отражается на протекании различных процессов (производственных и строительных). Следует также знать некоторые вспомогательные определения. Пластинчатым называется зерно, длина которого в 3 и более раз меньше толщины. Игловатое зерно имеет ширину в 3 и более раз меньшую, чем его длина. Щебень различных пород по ГОСТ, в зависимости от показателя лещадности, подразделяют на 5 групп.
Обычно, лещадность измеряют с помощью шаблона лещадности КП-601/5.
Первая группа (содержит до 10% зерен игловатого и пластинчатого типа), называется кубовидной из-за относительно низкой доли нестандартных зерен. Пятая группа содержит от 35% до 50% зерен указанных выше типов. Заметим, что плотность утрамбовки щебня напрямую зависит именно от лещадности. Ведь, чем больше во фракции нестандартных зерен, тем выше вероятность образования пустот между ними. Поэтому, вполне очевидно, что сооружение из кубовидного щебня, должно получиться более прочным.
Лещадность известнякового щебня по основным фракциям, составляет:
а) 10-12% (5-20 мм); б) 11-12 % (20-40 мм); в) до 15 % (40-70 мм). По этим значениям видно, что известняковый щебень относится ко 2-й, так называемой улучшенной группе.

2. Определение содержания глинистых веществ

Предельное содержание глинистых и пылевидных частиц в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости  приведено в ГОСТ 8267-93. Существуют аналогичные требования в стандартах других государств, например ASTM С 33—57 и BS 882:1954.

ГОСТ 8269.0-97 предусматривает несколько способов определения содержания глинистых и пылевидных частиц. Часть из них сводится к гравиметрическому методу определения (когда смытые глинистые частицы взвешиваются на весах). Недостатком данных методов является их высокая длительность. Сушка образцов до постоянной массы занимает много времени, что затрудняет ускоренный анализ качества поступающего щебня и гравия. В качестве экспресс метода ГОСТ 8269.0 предлагает использовать фотоэлектрический метод (в данном случае его правильней назвать фотоколориметрическим методом). Для этого предлагается использовать прибор типа КЗМ, к которым относится и прибор ФК-1 компании ООО «УралПромТэк».

Суть метода заключается измерении оптической плотности, заранее подготовленной, водной суспензии.  Навеску (1 кг) щебня, высушенную до постоянном массы, заливают 5 литрами воды и оставляют на 40 минут. После этого щебень вынимают и тщательно перемешивают полученную суспензию. Ожидают 1 минуту и производят забор пипеткой с глубины 6см. Перемещают пробу в кювету и погружают в нее малогабаритый датчик прибора ФК-1. В течение 1-2 секунд прибор отобразит изменение оптической плотности суспензии по сравнению с чистой водой. По формулам, указанным в ГОСТ 8269.0-97, производится расчет содержания пылевидных и глинистых частиц в щебне.

Приборы, основанные на фотоэлектрическом методе, подчиняются закону Бугера-Ламберта-Бера [3, 4], описывающего  ослабление света в растворе или суспензии в зависимости от концентрации С и толщины поглощающего слоя l:  

                                                                           

В этом законе можно видеть, что концентрация частиц в суспензии C пропорциональна оптической плотности D [3]. Приборы типа ФК-1 компании ООО «УралПромТэк» измеряют оптическую плотность водной суспензии с глинистыми и пылевидными частицами. Зная оптическую плотность контрольной суспензии, можно вычислить содержание твердых частиц в воде по оптической плотности образца. Таким образом, достаточно единожды применить гравиметрический метод вычисления содержания глинистых и пылевидных частиц и далее пользоваться переводным коэффициентом, умножая его на оптическую плотность измеряемого образца. Подобный подход к измерениям, дает возможность ускорить получение концентрации пылевидных частиц в щебне в несколько раз.

Зачем нужен контроль щебня?

Одна из важнейших характеристика бетона — прочность, в полной мере зависит от свойств заполнителей, что объясняет повышенные требования к их качественным характеристикам. Изменения в процессе образования структуры бетонов и их смесей, в том числе, происходят из-за наличия загрязняющих примесей (частичек пыли, глины и ила). В нормативной документации, регламентирующей качественные показатели применяемых заполнителей для бетонов различного назначения, установлены предельно допустимые значения содержания загрязняющих примесей, так как их наличие в значительной степени ухудшает адгезию между цементным камнем и заполнителем.

Максимальное пластифицирующее воздействие на бетонные смеси оказывают пылевидные примеси заполнителей с размером частиц более 0,01 мм, а фракции с размером менее 0,01 мм понижают удобоукладываемость смесей. Согласно ГОСТ 26633-2012 Бетоны тяжелые и мелкозернистые пункт 3.5.2.5, содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать 1% массы. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать 3% массы.

Оказавшиеся в заполнителе глинистые частицы могут образовать поверхностные оболочки на границе раздела цемент-заполнитель, которые препятствуют нормальному сцеплению между заполнителем и цементом [1]. Кроме глины в заполнителе могут присутствовать и другие мелкодисперсные примеси: илистые и пылевидные частицы. Они также могут образовывать оболочки, аналогичные глинистым оболочкам, или могут быть в виде малопрочных частиц, не связанных с крупным заполнителем. В этом случае эти примеси не должны присутствовать в повышенном количестве, так как из-за высокой удельной поверхности илистых и пылевидных частиц увеличивается водоцементное отношение бетонной смеси [2]. Как завышенное, так и заниженное водоцементное отношение приводит к снижению прочности бетона.

Более подробную информацию о свойствах бетонах и оптической плотности суспензий можно найти в соответствующей научной литературе:

1. А. М. НЕВИЛЛЬ  «СВОЙСТВА БЕТОНА» Сокращенный перевод с английского канд. техн. наук В. Д. ПАРФЕНОВА и Т. Ю. ЯКУБ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МОСКВА — 1972.

2. Научно-технический и производственный журнал «Бетон и железо» 1(550) Февраль 2008г. Стр.15. «О физической сущности правила водоцементного отношения» Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин.

3. Сивухин Д. В. § 89. Поглощение света и уширение спектральных линий // Общий курс физики. — М., 2005. — Т. IV. Оптика.

4. И.Н.Дмитревич, Г.Ф.Пругло О.В.Фёдорова, А.А.Комиссаренков  ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Часть II Оптические методы анализа. Учебное пособие для студентов заочной формы обучения Санкт-Петербург 2014г.

click fraud detection