Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.11.2018


17.11.2018


17.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


09.11.2018


05.11.2018


02.11.2018


26.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Щебеночные и гравийные материалы

Щебеночные и гравийные материалы

30.07.2014

Методы испытаний местных материалов, применяемых в дорожном строительстве, в принципе не отличаются от той методики, которая приводится в ГОСТах, СНиПе и технических условиях для испытания основных дорожно-строительных материалов. Отдельные особенности, которые имеют местные материалы, учтены авторами при изложении методов испытаний.
В полном объеме методы испытаний дорожно-строительных материалов освещены в специальной литературе. В настоящей книге приводятся те методы испытаний, которые имеют наибольшее значение для оценки качества местных материалов и в зависимости от этого они излагаются с большей или меньшей полнотой.
Оценка качества всех видов горных пород, независимо от их прочности, производится на основании единой методики испытаний, установленной ГОСТ 8269—64.
Существуют другие, нестандартные, предложенные различными авторами методы испытания каменных материалов, которые могут практиковаться в лабораториях. Так, например, М, И. Волковым, Б. И, Ладыгиным, А. М. Викторовым, Б. И. Курденковым, К. Г. Зеленовым, были предложены более простые методы определения прочности каменных материалов.
Ниже приводятся наиболее важные методы испытаний в сжатом изложений.
Щебеночные и гравийные материалы

Определение плотности (удельного веса) исходной горной породы и частиц щебня (гравия). Для определения необходима аппаратура: пикнометр объемом 100 мл, весы технические, бюкса по ГОСТ 7148—70 или фарфоровая чашка, чугунная или фарфоровая ступка, эксикатор по ГОСТ 6371—73, сушильный шкаф, песчаная ванна, или водяная баня.
Отобранную пробу щебня последовательным дроблением измельчают до тонкости порошка.. Готовят две пробы порошка по 10 г каждая. Каждую навеску насыпают в пикнометр и заливают дистиллированной водой до метки, удаляя при этом пузырьки воздуха. Пикнометр с порошком и водой взвешивают. Затем пикнометр освобождают от содержимого, наполняют до метки дистиллированой водой и взвешивают.
Плотность вычисляют с точностью до 0,01 г/см3 по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g — навеска порошка, высушенного до постоянной массы, г; γв — плотность воды, равная единице; g1 — масса пикнометра с дистиллированной водой, г; g2 — масса пикнометра с навеской и дистиллированной водой после удаления пузырьков воздуха, г. Плотность исходной горной породы вычисляют как среднее арифметическое определение плотности обеих навесок. При этом расхождение между результатами двух определений не должно быть более 0,02 г/см3.
Определение объемной массы исходной горной породы и частиц щебня (гравия). Отобранные образцы исходной горной породы, или навески щебня (гравия), высушивают до постоянной массы g затем погружают их в воду на 2 ч. Насыщенные водой образцы взвешивают g1 сначала на технических, а затем на гидростатических весах, помещая пробу в сетчатый стакан, погруженный в воду (рис. 17)
Объемную массу вычисляют по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g — масса образца или пробы в сухом состоянии, г; g1 — масса образца или пробы в насыщенном водой состоянии на воздухе, г; g2 — масса образца или пробы в насыщенном водой состояний в воде, г.
Образцы горной породы неправильной формы с мелкими открытыми порами вместо насыщения водой разрешается покрывать пленкой парафина толщиной около 1 мм.
В этом случае объемную массу вычисляют по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g — масса образца в сухом состоянии, г; g1 — масса парафинированного образца на воздухе, г; g2 — масса парафинированного образца в воде, г; γп — плотность парафина (может быть принята равной 0,93 г/см3).
Объемные массы горных пород, особенно осадочных, могут колебаться в широких пределах. Так, объемная масса известняков может колебаться в пределах 1,7—2,6 г/см3, при этом изменяется и его прочность соответственно от 100 до 1000 кгс/см2. Некоторые известняки имеют прочность до 2500 кгс/см2. Известняк ракушечник имеет объемную массу от 0,9 до 2,0 г/см3, прочность его при этом колеблется от 4 до 150 кгс/см2.
Объемная масса известняков косвенно характеризует их прочность. Однако вполне определенную характеристику прочности дает только непосредственное испытание образцов на сжатие или другие виды механических испытании. Объемные массы изверженных горных пород имеют небольшой диапазон колебаний. Граниты 2,6—2,7, базальты 2,9—3,2, диабазы 2,8—3,0 г/см3 Плотность в сочетании с объемной массой характеризуют пористость горной породы. Чем выше разница между плотностью и объемной массой, тем больше пористость горной породы.
Пористость исходной горной породы определяется по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где γо — объемная масса горной породы или зерен щебня (гравия), г/см3; γу — плотность горной породы или зерен щебня (гравия), г/см3
Определение водопоглощения исходной горной породы и щебня (гравия). Для определения водопоглощения щебня (гравия) пробу промывают и высушивают до постоянной массы. Образцы укладывают в сосуд с водой и выдерживают в течение 48 ч, после чего их вынимают из сосуда, удаляют влагу с поверхности и. взвешивают.
Водопоглощение вычисляют с точностью до 0,1% по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g — масса образца или пробы в сухом состоянии, г; g1 — масса образца или пробы в насыщенном водой состоянии, г.
Водопоглощение вычисляют как среднее арифметическое результатов определения водопоглощения пяти образцов горной породы или двух проб щебня (гравия).
Определение морозостойкости щебня (гравия) непосредственным замораживанием. Для определения необходимы: холодильная камера, сушильный шкаф, весы технические или торговые, сита из стандартного набора, ванна для насыщения водой и оттаивания щебня (гравия), металлический сосуд для испытания щебня (гравия) .
Испытываемый щебень (гравий) рассеивают на ситах на отдельные стандартные фракции. Каждую фракцию щебня (гравия) испытывают на морозостойкость отдельно. Для испытания берут от каждой испытываемой фракции две пробы. Масса каждой пробы должна соответствовать указанной ниже:
Щебеночные и гравийные материалы

Частицы крупнее 70 мм дробят и испытывают фракцию размером 40—70 мм. Полученные пробы щебня (гравия) тщательно промывают и высушивают до постоянной массы.
Каждую пробу щебня (гравия) данной фракции насыпают в сосуд и заливают водой, имеющей температуру 20±5°С. Через 48 ч воду сливают, и сосуд с щебнем помещают в холодильную камеру с температурой минус 17—25° С. Продолжительность одного выдерживания при температуре минус 17—25° С должна быть 4 ч. После этого сосуд с щебнем (гравием) помещают в ванну с водой при температуре 20±5°С и выдерживают в ней до полного оттаивания щебня (гравия), но не менее 2 ч. Далее цикл испытаний повторяют.
После 15, 25 и каждых последующих 25 циклов навеску щебня (гравия) высушивают до постоянной массы, просеивают сквозь сито, на котором она полностью оставалась перед испытанием, взвешивают остаток на сите и вычисляют потерю в массе с точностью до 0,1% по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g1 — масса пробы до испытания, г; g2 — масса остатка на сите после соответствующего цикла замораживания и оттаивания, г. Кроме определения потери в массе, величина которой нормируется техническими условиями, необходимо наблюдать наличие трещин, шелушения на поверхности камня.
Определение морозостойкости щебня (гравия) ускоренным методом в растворе сернокислого натрия. Испытанию в растворе сернокислого натрия, как и непосредственным замораживанием, подвергают отдельные фракции щебня (гравия). Раствор сернокислого натрия приготовляют следующим образом: отвешивают 250—300 г безводного сернокислого натрия (ГОСТ 4166—66) или 700—1000 г кристаллического сернокислого натрия (ГОСТ 4171—66) и растворяют в 1 л подогретой дистиллированной воды. Пробу щебня (гравия) насыпают в сосуд, заливают раствором сернокислого натрия и выдерживают в нем 20 ч при комнатной температуре. Затем раствор сливают, а сосуд с щебнем (гравием) помещают на 4 ч в сушильный шкаф с температурой 105—110° C. После этого щебень (гравий) охлаждают, заливают раствором сернокислого натрия на 4 ч и вновь помещают в сушильный шкаф на 4 ч. После определенного числа циклов пробу промывают горячей водой для удаления сернокислого натрия, высушивают до постоянной массы и просеивают сквозь сито, на котором она оставалась перед испытанием. Остаток на сите взвешивают и вычисляют потерю в массе по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g1 — масса пробы до испытания, г; g2 — масса остатка на сите после соответствующего цикла испытаний, г.
Определение дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Для определения необходима следующая аппаратура: пресс гидравлический с усилием до 10 или 50 тс, цилиндры стальные со съемным дном и плунжером, с внутренними диаметрами 75 и 150 мм (рис. 18), весы торговые, сита стандартного набора, сита с отверстиями диаметром 2,5 и 1,25 мм, сушильный шкаф, сосуд для насыщения щебня (гравия) водой.
Пробу готовят следующим образом. Из остатка на сите с отверстиями, равными Dнаим, отбирают пробу массой не менее 0,8 кг для испытания в цилиндре диаметром 75 мм или не менее 6 кг для испытания в цилиндре диаметром 150 мм, отдельно для каждой фракции 5—10, 20—40, 10-—20 мм.
Щебень и гравий крупнее 40 мм предварительно дробят и испытывают фракции 10—20 или 20—40 мм.
Испытание щебня (гравия) разрешается производить как в сухом, так и в водонасыщенном состоянии.
Щебеночные и гравийные материалы

Для определения марки щебня (гравия) используют цилиндр диаметром 150 мм. Для текущего контроля качества щебня (гравия) фракций 5—10 и 10—20 мм разрешается применять также цилиндр диаметром 75 мм.
При испытании щебня (гравия) в цилиндре диаметром 75 мм берут навеску 400 г, при испытании в цилиндре 150 мм — навеску 3 кг.
Навеску щебня (гравия) насыпают в цилиндр с высоты 5 см. Затем в него вставляют плунжер и цилиндр помещают на нижнюю плиту пресса. Co скоростью 100—200 кгс/с доводят давление: при испытании щебня (гравия) в цилиндре диаметром 75 мм до 5 тс, а при испытании в цилиндре диаметром 150 мм—до 20 тс. Раздробленную в цилиндре пробу просеивают в зависимости от размера испытываемой фракции сквозь сито, размеры отверстий которого указаны ниже:
Щебеночные и гравийные материалы

Остаток на сите взвешивают и определяют показатель дроби-мости с точностью до 1 % по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g1 — испытываемая навеска щебня (гравия), г; g2 — масса остатка на контрольном сите после просеивания раздробленной в цилиндре пробы щебня (гравия), г.
Показатель дробимости определяют как среднее арифметическое двух параллельных испытаний.
Определение истираемости щебня (гравия) в полочном барабане. Аппаратура: полочный барабан (рис. 19), чашечные весы, сушильный шкаф, сита 70, 40, 30, 20, 10, 3, 1,25 мм.
Испытывают щебень (гравий) фракций 5— 40, 10—20 и 20— 40 мм. Отвешивают пробу 5 кг для щебня (гравия.) с предельной крупностью зерен до 20 мм и 10 кг для щебня (гравия) фракции 20—40 мм.
Щебеночные и гравийные материалы

При испытаний щебня (гравия), состоящего из смеси нескольких фракций, его рассеивают на стандартные фракции и каждую фракцию испытывают отдельно. Щебень фракции крупнее 20—40 мм дробят до получения частиц меньше 40 мм и испытанию подвергают частицы с размерами фракции 20—40 мм.
Приготовленную пробу загружают в барабан вместе с чугунными или стальными шарами диаметром около 48 мм и массой 405—450 г каждый. Крышку барабана закрепляют и приводят его во вращение частотой 30—33 об/мин.
Количество чугунных или стальных шаров, а также общее количество оборотов барабана в процессе одного испытания щебня (гравия) принимают по табл. 23.
Щебеночные и гравийные материалы

По окончании испытания содержимое барабана просеивают сквозь предохранительное сито с отверстиями 5 мм и контрольное сито с сеткой 1,25 м. Остатки на ситах соединяют вместе и взвешивают.
Показатель истираемости вычисляют с точностью до 0,1% по формуле
Щебеночные и гравийные материалы

где g — масса пробы щебня (гравия), г; g1 — суммарная масса остатков на предохранительном и контрольном ситах после просеивания пробы, обработанной в барабане, г.
Испытание повторяют 2 раза.
Оценка качества щебня и гравия. Главными показателями, характеризующими качество щебня и гравия, служат морозостойкость, дробимость и истираемость в барабане, а при составлении оптимальных смесей и гранулометрический состав.
Морозостойкость горных пород непосредственно связана с их водонасыщением и пористостью. Чем больше пористость, тем больше водонасыщение и тем большее разрушение окажет замерзающая в порах вода при своем расширении. По показателям морозостойкости гравий и щебень делятся на марки Мрз 15, Мрз 25. Мрз 50, Мрз 100, Мрз 150, Мрз 200, Мрз 300.
Морозостойкость может быть определена ускоренным способом в растворе сернокислого натрия и непосредственным замораживанием. Если проба не выдержала испытания с помощью раствора сернокислого натрия, то окончательное суждение о морозостойкости щебня (гравия) должно быть сделано на основании дополнительного испытания непосредственным замораживанием.
В табл. 24 приведены технические требования к щебню и гравию по показателям морозостойкости.
Щебеночные и гравийные материалы

В зависимости от дробимости при сжатии (раздавливании) в стальном цилиндре щебень подразделяют на марки по прочности: 1200, 1000, 800, 600, 400, 300, 200. Марки щебня по дробимости из осадочных горных пород определяют по табл. 25 в соответствии с полученными данными при испытании, а для изверженных и метаморфических пород — по табл. 26.
Щебеночные и гравийные материалы

Для гравия установлены марки по дробимости Др8, Др 12, Др16 и Др20. Потеря в массе при испытании для марки Др8 должна быть менее 8%, Др12 9—12, Др16 13—16, Др20 17—20%. Клас-сификация щебня по дробимости и износу (истираемости) в полочном барабане, а также технические требования приведены в табл. 27,
Классификация и технические требования к гравию и щебню из гравия приведены в табл. 28.
Щебеночные и гравийные материалы

Технические требования к каменным материалам предъявляются в зависимости от их назначения и климатических условий.
Щебеночные и гравийные материалы

При строительстве местных дорог широко применяют местные слабопрочные каменные материалы из осадочных пород, особенно известняков. В практике строительства, помимо слабопрочных осадочных горных пород, нередко приходится иметь дело с выветрелыми изверженными горными породами, которые используются как местный материал для дорожного строительства.
Степень выветрелости резко сказывается на качестве горных пород, снижая их физико-механические свойства.
Щебеночные и гравийные материалы

В табл. 29 приведены показатели свойств гранитов в зависимости от их выветрелости. По таблице, предложенной М. М. Подъяконовым, по внешним признакам выветрелости гранита можно ориентировочно судить о его прочности и физических свойствах.
Щебеночные и гравийные материалы

Исследования, проведенные на кафедре дорожных строительных материалов МАДИ, показали, что щебень выветрелых пород может быть значительно улучшен путем его обогащения повторным дроблением и отсевом.