Краткие теоретические сведения. Песок может быть природным и искусственным.

Песок может быть природным и искусственным.

Природный песок - рыхлая смесь зерен крупностью 0,16 … 5 мм - состоит главным образом из зерен кварца SiO₂, возможна примесь полевых шпатов, слюды, известняка. Реже встречаются пески иного состава, например полевошпатные, известняковые. Природные пески добывают в карьерах и подвергаются только рассеву и промывке. Насыпная плотность природного песка 1300 … 1500 кг/м³.

По происхождению природные пески разделяют на горные (овражные), речные и морские.

Горные (овражные) пески образуются в результате выветривания горных пород и последующего переноса продуктов выветривания ветром и ледниками. Угловатая и шероховатая поверхность зерен способствует хорошему сцеплению их с вяжущим. Недостаток таких песков - загрязненность глиной и примесь в них гравия.

Речные и морские пески более чистые, но их зерна, как правило, округлой формы в результате длительного воздействия движущей воды.

Искусственные пески, используемые значительно реже, бывают тяжелые и легкие.

Тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород (базальта, диабаза, мрамора), применяют для специальных целей (отделочные растворы, кислотостойкие бетоны и растворы).

Легкие пески получают дроблением пористых горных пород (пемза, туф) или изготовляют специально. Например, перлитовый песок получают термическим вспучиванием вулканических стекол, керамзитовый - обжигом глиняного сырья. Эти пески применяют для теплоизоляционных и акустических растворов и бетонов.

Оценка качества песка. Поступающий на строительство песок должен отвечать требованиям ГОСТа по зерновому (гранулометрическому) составу, наличию примесей и загрязнений.

 

Зерновой состав песка определяют на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315 и 0,16. Навеску сухого песка просеивают через набор сит и определяют сначала частные (%) а затем полные остатки на каждом сите. Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех ситах большего размера. Размеры полных остатков характеризуют зерновой состав песка.

На основании результатов ситового анализа рассчитывают безразмерный показатель - модуль крупности песка (М_кр):

М_кр = (А_2,5 + А_1,25 + А_0,63 + А_0,315 + А_0,16) / 100, (33)

где: А_2,5, А_1,25, А_0,63, А_0,315, А_0,16 - полные остатки на ситах с размерами ячеек соответственно 2,5, 1,25, 0,63, 0,315 и 0,16 мм.

В зависимости от М_кр и А_0,63 пески подразделяют на группы по крупности, указанные в таблице 18.

Таблица 18.
Группа песка	Модуль крупности Мкр
Повышенной крупности	Св.	3,0	до	3,5
Крупный	"	2,5	до	3,0
Средний	"	2,0	"	2,5
Мелкий	"	1,5	"	2,0
Очень мелкий	"	1,0	"	1,5
Тонкий	"	0,7	"	1,0
Очень тонкий	До 0,7

 

Полный остаток песка на сите N 063 должен соответствовать значениям, указанным в таблице 19.

Таблица 19.
В процентах по массе

Группа песка	Полный остаток на сите N 063
Повышенной крупности	Св.		до
Крупный	"		"
Средний	"		"
Мелкий	"		"
Очень мелкий	До 10
Тонкий	Не нормируется
Очень тонкий	"
Примечание - По согласованию предприятия-изготовителя с потребителем в песке класса II допускается отклонение полного остатка на сите N 063 от вышеуказанных не более чем на ±5%.

 

Чем мельче песок, тем больше необходимо воды для его смачивания (водопотребность песка) и вяжущего для обмазывания поверхности его частиц.

Зерновой состав песка для бетонов нормируется ГОСТ по остаткам на всех ситах. Зерновой состав песка удобно представить графически, если по горизонтали отложить размеры отверстий сит, а по вертикали - полные остатки на ситах. На рис. 4 в виде заштрихованной области указаны допустимые пределы колебаний зернового состава песков для бетона.

Рис. 4. График зернового состава песка:

I – допускаемая нижняя граница крупности песка (М_кр = 1,5);

2 – рекомендуемая нижняя граница крупности песка (М_кр = 2,0)

для бетонов класса В 15 и выше; 3 - рекомендуемая нижняя граница крупности песка (М_кр = 2,5) для бетонов класса В 25 и выше; 4 - допускаемая верхняя граница крупности песка (М_кр = 3,25) для растворов и бетонов (заштрихованная область – пески, допустимые для использования в растворах и бетонах).

Содержание в песке зерен крупностью св. 10; 5 и менее 0,16 мм в зависимости от класса не должно превышать значений, указанных в таблице 20. Для песков, применяемых в составе асфальтобетонных смесей, содержание зерен менее 0,16 мм не нормируется.
Таблица 20.
В процентах по массе

Класс песка	Группа песка	Содержание зерен крупностью
		Св. 10 мм	Св. 5 мм	Менее 0,16 мм
I	Повышенной крупности, крупный и средний	0,5
	Мелкий	0,5
II	Повышенной крупности
	Крупный и средний
	Мелкий и очень мелкий	0,5
	Тонкий и очень тонкий	Не допускается	Не нормируется

 

Присутствие в песке пылеватых, илистых и глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов. Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в таблице 21.

 

Таблица 21.

В процентах по массе

Класс песка	Группа песка	Содержание пылевидных и глинистых частиц	Содержание глины в комках
I	Повышенной крупности, крупный и средний		0,25
	Мелкий		0,35
II	Повышенной крупности, крупный и средний		0,5
	Мелкий и очень мелкий		0,5
	Тонкий и очень тонкий		1,0
Примечание - Содержание пылевидных и глинистых частиц в очень мелком песке класса II по согласованию с потребителем допускается до 7% по массе.

 

Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и тем самым снижает прочность бетона и раствора. Для оценки количества органических примесей пробу песка обрабатывают раствором едкого натра NaOH и сравнивают цвет раствора с эталоном. Если цвет раствора темнее эталона, песок нельзя использовать в качестве заполнителя.

В природном песке могут содержаться и неорганические примеси, которые вызывают химическую коррозию цементного камня. К этой группе примесей относятся сернокислые и сернистые соединения (например, пирит FeS₂).

Слюда также относится к числу вредных примесей, так как ее листочки легко расслаиваются по плоскостям спайности.

Аморфные модификации кремнезема (опал, халцедон и др.) иногда содержатся в заполнителе. Кремнезем вступает в химическую реакцию со щелочами, имеющимися в цементе (Na₂O, K₂O), при этом образуются вещества, вызывающие расширение и растрескивание бетона.

Влажность и насыпная плотность песка. Песок изменяет свой объем и соответственно насыпную плотность при изменении влажности в пределах от 0 до 20 %. При влажности 3 … 10 % плотность песка резко снижается по сравнению с плотностью сухого песка, потому что каждая песчинка покрывается тонким слоем воды, и общий объем песка возрастает. При дальнейшем увеличении влажности вода входит в межзерновые пустоты песка, вытесняя воздух, и насыпная плотность песка снова увеличивается. Изменения насыпной плотности песка при изменении влажности необходимо учитывать при дозировке песка по объему.

 

Ход работы

I. Определение зернового состава песка.

Высушенную пробу песка массой 1кг пропускают через стандартный набор сит (5; 2,5; 0,63; 0,315 и 0,16 мм). Остатки на каждом из сит а (частные остатки) взвешивают с погрешностью 5 г. Также взвешивают пыль, прошедшую через сито 0,16 мм и оставшуюся на поддоне. Результаты заносят в таблицу. Далее вычисляют значения частных остатков а в % и заносят во вторую строку табл. 22.

Таблица 22. - Результаты просеивания песка

Показатели	Размеры отверстий сит, мм	Проход через сито № 0,16
	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16
Остатки частные (а), г
То же, %
Остатки полные (А), %

 

Затем рассчитывают полные остатки А на каждом сите как сумму частных остатков на данном сите и всех вышележащих, например:

А_0,63 = а _2,5 + а _1,25 + а _0,63

 

Далее подсчитывают общее количество просеянного песка, равное сумме частных остатков на ситах и поддоне (проход через сито № 0,16) и потери при просеве.

Пригодность песка по зерновому составу для использования в бетонах определяют, строя кривую просеивания песка и кривые по ГОСТу. Если кривая испытуемого песка укладывается между стандартными кривыми, ограничивающими область песков, допустимых для использования, песок по зерновому составу считается пригодным.

Модуль крупности песка вычисляют по формуле:

М_кр =(А_2,5 + А_1,25 +… +А_0,16 )/100, (33)

Крупность песка определяют по модулю крупности песка М_кр и полному остатку на сите № 063 (ГОСТ 8736-2014, табл. 1 и 2).

Также необходимо определить содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках, и сравнить их количество с требованиями стандарта (ГОСТ 8736-2014, табл. 4).

II. Определение насыпной плотности песка различной влажности

Для работы берут пробу сухого песка массой 2 кг. Насыпную массу определяют с помощью цилиндрического сосуда вместимостью 1 дм³ (заранее надо определить массу пустого сосуда m _c, г). Совком с высоты 10 см песок засыпают в мерный сосуд до тех пор, пока песок не образует конус над краями сосуда. Избыток песка срезают вровень с краями сосуда, и сосуд с песком взвешивают, определяя массу песка в сосуде:

m ₀= m _c+п – m _с, (34)

где m _c+п – масса сосуда с песком.

Затем всю пробу (2 кг) сухого песка собирают в тазик вместимостью 3…4 дм³ и увлажняют до 5%. Для этого мензуркой отмеряют 100 см ³ воды и выливают ее в песок, который тщательно перемешивают до достижения равномерной влажности во всем объеме. Увлажненный песок насыпают в мерный сосуд вместимостью 1 дм³ (так же, как и сухой песок – без уплотнения). Сосуд с песком взвешивают и вычисляют массу находящегося в нем песка по указанной формуле.

Эту операцию повторяют еще 3…4 раза, доводя влажность взятой пробы песка (2 кг) последовательно до 10, 15 и 20% (для мелкого песка возможно и до 25%). Заканчивают испытание в тот момент, когда над поверхностью песка начнет выступать вода.

Полученные данные заносят в таблицу 19, по ним вычисляют насыпную плотность песка и строят график изменения плотности песка (r_нас) в зависимости от его влажности (W _m.).

Таблица 23. - Результаты испытаний.

Показатели	Влажность песка W, % по массе
Добавка воды, см3
Масса песка в сосуде, г
Насыпная плотность песка, кг/м3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Понятия о мелком заполнителе. Происхождение, размеры частиц.

2. Загрязненность песка глинистыми, илистыми частицами: как определяется,

сколько допускается, как влияет на качество бетонов и растворов.

3. Загрязненность органическими примесями: как определяется, сколько допускается, как влияет на качество бетонов и растворов.

4. Зерновой состав: что называется полным остатком, классификация песка по

назначению модуля крупности, построение кривой просеивания.

Лабораторная работа № 9