Испытание щебня

Щебень – один из ключевых материалов, применяемых в строительстве. От его качества зависят прочность, надежность и долговечность строительных конструкций, будь то фундаменты, дорожные покрытия или бетонные сооружения. Чтобы определить его физико-механические характеристики, проводятся специальные испытания. В этой статье рассмотрим методы испытания щебня для строительных работ согласно действующему ГОСТу 8269.0 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний».

Подготовка к испытаниям

Пробу щебня рассеивают на стандартные фракции:

• 5−10 мм;
• 10−20 мм;
• 20−40 мм.

Для этого используют лабораторные сита. Крупный щебень более 40 мм предварительно дробят до получения фракции 20−40 мм или 10−20 мм. Делается это в лабораторной щёковой дробилке, например, марки ЩД 10. Затем из каждой фракции отбираются аналитические пробы для проведения определенных испытаний.

Испытание щебня на дробимость

Дробимость определяют по степени разрушения отобранных проб при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Этот показатель важен для материала, который используется в строительных конструкциях с высокими нагрузками, например, в фундаментах и дорожных покрытиях.

Процедура испытания включает следующие этапы.

1. Отбор двух аналитических проб из каждой фракции.
2. Загрузка пробы в специальный стальной цилиндр. Для проведения испытания используют цилиндры диаметром 150 мм и 75 мм. В первый засыпается от 4 кг щебня, во второй – не менее 0,5 кг.
3. Сжатие пробы под прессом. Силу нажатия постепенно доводят до 200 кН при испытании щебня в цилиндре 150 мм, до 50 кН - в цилиндре 75 мм.
4. Взвешивание и просеивание через контрольное сито с отверстиями подходящего размера для определенной фракции:
   • 1,25 мм – от 5 до 10 мм;
   • 2,5 мм – от 10 до 20 мм;
   • 5,0 мм – от 20 до 40 мм.
5. Определение потери массы и расчет показателя дробимости, который показывает, сколько процентов щебня разрушилось под действием нагрузки. Результаты испытания позволяют присвоить материалу марку по дробимости от М200 до М1400.

Испытание щебня можно проводить и в сухом, и в насыщенном водой состоянии. В первом случае аналитические пробы высушивают до постоянной массы, во втором помещают их в воду на 2 ч.

Испытание щебня на морозостойкость

Этот показатель определяют по потере массы пробы при попеременном замораживании и оттаивании. Такие испытания имеют особое значение в регионах с холодным климатом. Проводятся они следующим образом.

1. Подготовка пробы. Для каждой фракции испытания проводятся отдельно.
2. Насыщение пробы влагой. Для этого ее помещают в воду на двое суток.
3. Помещение образцов в морозильную камеру с температурой -18°C ± 2°C на 4 часа.
4. Полное оттаивание в проточной или сменяемой воде при комнатной температуре не менее 2 часов.
5. Повторение циклов замораживания-оттаивания (от 15 до 300 раз в зависимости от требуемой марки).
6. Измерение массы проб после 15, 25 и каждого последующего за 25-м цикла. При критической (в соответствии с действующими стандартами) потере массы испытания прекращаются и указывается значение морозостойкости, равное количеству проведенных циклов.

Испытания щебня на прочность

Прочность – важнейший показатель для строительных работ, так как она определяет, выдержит ли материал нагрузки в процессе эксплуатации. Показатель определяют методом разрушаемого контроля путем испытания на сжатие. Записывается усилие, при котором происходит разрушение каждого образца. Для определения итогового результата рассчитывается среднее значение всех испытаний. При высоких значениях прочности щебень может применяться в бетоне и других несущих конструкциях.

Методы испытания водопоглощения щебня

Водопоглощение – это способность впитывать и удерживать воду. Чрезмерно высокий показатель свидетельствует о том, что материал быстро разрушится. Согласно ГОСТу испытание щебня включает следующие этапы.

1. Подготовка и взвешивание сухой пробы.
2. Погружение пробы в воду на 48 часов.
3. Извлечение пробы, удаление поверхностной влаги.
4. Взвешивание насыщенной водой пробы.
5. Расчет водопоглощения в процентах.

Метод испытания максимальной плотности щебня

Он позволяет определить наибольшую плотность, которую можно достичь при уплотнении щебня. Знание этого показателя важно для правильного проектирования и строительства дорожных покрытий и других конструкций. Максимальная плотность щебня определяется путем уплотнения образца в специальной форме с использованием вибрационного оборудования. После уплотнения определяется масса и объем образца, что позволяет рассчитать его плотность. Чем она выше, тем меньше пустот и лучше сопротивляемость материала внешним воздействиям.

Какие еще испытания проводятся?

Помимо вышеперечисленных, существуют и другие методы испытаний щебня и гравия по ГОСТ.

• Определение зернового состава. Метод заключается в просеивании пробы щебня через набор сит с различными размерами ячеек. Это позволяет определить процентное соотношение зерен разных размеров в щебне, что важно для оценки его пригодности для различных строительных работ.
• Определение содержания пылевидных и глинистых частиц. Проба щебня промывается водой, затем высушивается и взвешивается. Разница в массе до и после промывки показывает содержание пылевидных и глинистых частиц. Высокое содержание таких частиц может негативно влиять на качество бетона или асфальта.
• Определение содержания глины в комках. Этот метод включает визуальный осмотр и ручное отделение комков глины от щебня. Затем комки взвешиваются, и рассчитывается их процентное содержание. Наличие глины в комках может существенно ухудшить свойства бетона или других строительных смесей.
• Определение содержания зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. Зерна пластинчатой и игловатой формы отбираются вручную из пробы щебня, затем взвешиваются. Рассчитывается их процентное содержание. Высокое содержание таких зерен может ухудшить удобоукладываемость бетонной смеси и прочность готового бетона.

Эти методы испытаний щебня дополняют основные физико-механические испытания щебня, обеспечивая всестороннюю оценку качества материала для строительных работ.

Заключение

Правильно проведенные испытания позволяют оценить качество щебня и его соответствие требованиям проекта и нормативных документов. Это особенно важно при его использовании в ответственных конструкциях, таких как фундаменты, дорожные покрытия, железобетонные изделия.

Стоит отметить, что требования к материалу могут различаться в зависимости от области его применения. Например, для дорожного строительства он должен обладать высокой прочностью и морозостойкостью, в то время как для производства бетона важны такие характеристики, как чистота и отсутствие вредных примесей.

В заключение хотелось бы подчеркнуть важность проведения качественных испытаний щебня перед его использованием в строительстве. Это позволяет избежать многих проблем в процессе эксплуатации зданий и сооружений, обеспечивает их долговечность и безопасность.