Комбинированный расчет зернового состава – песок и щебень

Зерновой состав заполнителей для бетона должен соответствовать определенным параметрам по распределению размеров частиц. Как для песка, так и для щебня, существуют кривые просеивания, соответствующие граничным значениям распределений по размерам. Допустимые значения зерновых составов заполнителей должны занимать внутреннюю область между граничными значениями. В данной статье мы рассмотрим комбинированный расчет, включающий зерновой состав песка и щебня.

Допустим, что у нас имеются песок №1 и щебень, зерновой состав которых задан следующими таблицами:

Состав песка №1, %

Остатки на ситах

Размеры отверстий сит, мм

Прошло сквозь сито 0,14

10

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

частные

15

15

20

20

20

5

5

полные

15

30

50

70

90

95

Состав щебня, %

Остатки на ситах

Размеры отверстий сит, мм

50

40

20

10

5

частные

5

70

20

5

полные

5

75

95

100

Проведем теперь расчет зернового состава песка после отсева крупной фракции (5‑10 мм). Тогда сумма частей по массе составит 100‑15 = 85. Для пересчета в проценты частных остатков песка после отсева крупной фракции, определим «переходный» коэффициент κ = 100/85 и тогда все частные остатки для нового состава получаются из прежних путем умножения на этот коэффициент. Например, частный остаток на сите 2,5 был 15%, умножаем на 100/85 и получаем 17,7% для песка без крупной фракции. Проделав, аналогичные вычисления и для других сит получим следующую таблицу:

Состав песка №2

Остатки на ситах

Размеры отверстий сит, мм

Прошло сквозь сито 0,14

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

частные (для песка №1)

15

20

20

20

5

5

частные (для песка №2)

17,7

25,5

23,5

23,5

5,9

5,9

полные (для песка №2)

17,7

41,2

64,7

88,2

94,1

На рисунке 1 график зернового состава песка для двух случаев: с отсевом крупной фракции зерен (5‑10 мм) – синяя кривая, и без отсева (начальное состояние песка) – красная кривая. Будем считать, что песок с отсевом зерен крупной фракции – это песок №2.

График зернового состава песка

Рис. 1. Зерновой состав песка до отсева (красная кривая) и после отсева (синяя кривая) крупной фракции

Видно, что кривая зернового состава до отсева выходит из зоны допустимых значений из-за наличия крупной фракции в количестве 15%. Однако при отсеве этой фракции зерновой состав нового песка соответствует требованиям ГОСТ – кривая зернового состава не выходит из заштрихованной зоны.

Проведем расчет зернового состава крупного заполнителя в бетоне с учетом фракции 5‑10 мм, содержащейся в песке №1. Допустим, что по условиям задачи соотношение между песком №1 и щебнем в бетоне составляет 0,4. Это означает, что содержание зерен размером 5‑10 мм в щебне на 15·0,4 = 6% увеличится за счет «прибытия» новых зерен из песка №1. Таким образом, частный остаток на сите с отверстиями 5 мм для щебня составит:

a5 = (aп + ащ)/106 ‑> 10,4%.

Частные же остатки на других ситах (более 5 мм) уменьшатся пропорционально 100/106 = 0,94 раз. Результаты расчетов сведены в таблицу ниже.

Зерновой состав щебня, обогащенного песком с фракцией 5‑10 мм

Остатки на ситах

Размеры отверстий сит, мм

50

40

20

10

5

частные (до обогащения)

5

70

20

11

частные (после обогащения)

4,7

66

18,8

10,4

полные (после обогащения)

4,7

70,7

89,5

99,9

Соответствующие кривые зернового состава щебня изображены на рисунке 2. Начальный состав щебня показан кривой 1 (синяя), которая выходит из зоны допустимых ГОСТ значений – зерновой состав неудовлетворительный из-за избытка крупных зерен.

Рисунок зоны допустимости для щебня

Рис. 2. Зерновой состав щебня до обогащения песком (кривая 1 - синяя) и после обогащения (кривая 2 - совпадает с нижней предельной кривой)

После обогащения щебня песком с крупной фракцией (5‑10 мм) мы получаем кривую зернового состава, совпадающую с нижней предельной кривой, рекомендованной ГОСТ. Таким образом, недостаток мелкой фракции в щебне компенсируется излишком этой же фракции в песке и, хотя по отдельности песок и щебень не удовлетворяют требованиям ГОСТ, при взаимном обогащении в бетоне мы получаем удовлетворительный итоговый гранулометрический состав.

Комментарии закрыты.