Испытания песка

Прочность и безопасность возводимых зданий во многом обусловливается качеством стройматериалов. Убедиться в надлежащих характеристиках используемого песка можно только с помощью испытаний, проведенных по определенным правилам. Они регламентированы ГОСТом 8735-88. Этот нормативно-правовой документ распространяется на испытание песка, применяемого в качестве заполнителя для бетонов сборных бетонных, монолитных, железобетонных конструкций. С помощью проведенных с учетом его положений экспертиз определяют, допускается ли эксплуатация конкретного вещества для приготовления строительных растворов.

Основные цели испытаний песка

Сфера применения сыпучих материалов в возведении сооружений обширна. Их задействуют в строительстве гражданском, военном, транспортном, промышленном, гидротехническом. Они являются составляющей бетонных растворов. Инертный материал необходим почти на всех этапах строительных работ, его применяют в основаниях дорог, для возведения насыпей, в пескоструйной обработке, декорировании поверхностей. Поэтому от его качества зависят характеристики конструкций и отделки.

Требования к свойствам материала различны – многое зависит от условий и сферы его применения. Но основными критериями, на оценке которых основаны экспертизы, выступают однородность, радиоактивность, коэффициент уплотнения. Дополнительно получают данные о степени фильтрации, устойчивости к воздействию низких температур.

Испытания песка для строительных работ помогают определить его соответствие установленным государственным требованиям, запросам к целевому использованию при возведении зданий. Если не провести такую проверку, возможно применение низкокачественных продуктов, что чревато негативными последствиями:

• размыванием фундамента под постройками – жилыми либо промышленными;
• приготовлением некачественных строительных смесей;
• быстрым разрушением дорожных покрытий;
• повреждением взлетных полос после недолгой эксплуатации;
• изготовлением низкосортных монолитных бетонных изделий.

Все эти отрицательные последствия придется устранять, а это предполагает дополнительные денежные и временные траты. Поэтому так важно не пренебрегать методами испытания песка по ГОСТ. Благодаря им устанавливают класс стройматериала, его пригодность в конкретных целях.

Исследования песка делятся на лабораторные и полевые, они позволяют также правильно рассчитывать расходы сырья. Некоторые конкретные виды испытаний, например, определение плотности, помогают узнать примерный срок службы возводимой постройки.

Лабораторные исследования песка

Эти тестирования направлены на установление физико-механических свойств сырья. Они помогают выяснить, отвечает ли оно требованиям проекта, а также положениям нормативных документов, соблюдались ли при производстве технологии.

Тесты выполняют на определение:

• зернового состава и модуля крупности песчаных частиц. Это исследование помогает определить класс и группу материала. Но также можно узнать содержание глинистых и пылевидных частиц, глины в комках;
• насыпной плотности. Эта экспертиза помогает вычислить объем нужных партий сырья. Составленная на основе полученных экспериментальных данных смета считается предельно точной;
• истинной плотности. Этот параметр учитывают при проектировании гидротехнических сооружений, сложных в техническом плане конструкций, он важен в высотном строительстве;
• влажности. От этого критерия зависит способность сырья к уплотнению. Если влажность чрезмерная или недостаточная, применение материала становится невозможным из-за несоответствия техническим требованиям;
• коэффициента уплотнения. Для этого задействуют режущие кольца — метод измерения плотности в конструктиве – в уложенных слоях песчаной основы. Коэффициент уплотнения составляет от 1,05 до 1,3, в зависимости от вида сырья.

Но можно узнать и другие интересующие параметры, в зависимости от задач. Например, можно определить дренирующие свойства уплотненного слоя. Для этого выполняют фильтрацию вещества.

По завершении работ в лаборатории предоставляют официальные отчеты – акты отбора, протоколы с заключениями.

Определение фракционного и зернового составов

Взятые пробы упаковывают так, чтобы их свойства и масса остались стабильными. Состав смеси определяют:

• сухим способом – высушенный стройматериал просеивают, для этого берут сита с ячейками размером 2,5, 5, 10 мм. Так выявляют процентное содержание гравия;
• мокрым способом – песчаную навеску располагают в резервуаре с водой и оставляют на сутки. Затем содержимое просеивают, пока вода не будет прозрачной.

Эти опыты проводят вручную, но допускается применение механических инструментов.

Определение плотности сыпучего вещества

Для определения реальной плотности 30 г смеси просеивают через сито. Диаметр отверстий должен составлять 5 мм. Затем массу охлаждают до комнатной температуры, сушат, делят на 2 одинаковые части, которые помещают в пикнометр. Его заполняют дистиллированной водой на 2/3, смешивают содержимое, кипятят в течение 15 минут в песчаной ванне либо на водяной бане. Из жидкости в процессе удаляются воздушные пузырьки. Емкость снова охлаждают, доливают воду до нужной метки, взвешивают. Потребуется еще одно взвешивание – после освобождения сосуда от содержимого и наполнения его дистиллированной водой. Результаты обрабатывают по указанным в ГОСТе 8735-88 формулам.

Определение морозостойкости

Для этого песчаную навеску в емкости с водой замораживают и размораживают. Температуры должны быть -20°С и +20°С соответственно. Навеску затем высыпают на контрольное сито, промывают, высушивают до постоянной массы.

Морозостойкость сырья определяют по уменьшению массы навески. Для этого ее взвешивают до и после тестирования, а разницу между показателями делят на массу доиспытательного вещества.

Полевые испытания песка

Для установления некоторых параметров отбор проб не нужен. Сами работы инженеры проводят непосредственно на объекте строительства, используя для этого специализированные приспособления и реактивы.

Полевые испытания включают:

• экспресс-методы – с их помощью можно получить значения коэффициента уплотнения без ожидания результатов тестирования;
• модуль упругости песка — показатель несущей способности уложенного песчаного слоя, он задан как мера контроля обустройства дорожных полотен.

Если сведения необходимы срочно – в течение 1–2 дней – задействуют экспресс-методы по итогам отбора проб с 10 точек как минимум.

Расчетные модули упругости песков, а также супеси легкой крупной при недлительной нагрузке и отсутствии результатов тестирования различны в зависимости от типа стройматериала. Для крупного гравелистого песка это значение равно 130 Мпа, для мелкого – 100 Мпа, для очень мелкого одномерного – 75 Мпа, для супеси легкой крупной – 70 Мпа.

Эти сведения следует применять тогда, когда нужен расчет конструкций на прочность при воздействии подвижной нагрузки. Если интересует статическое действие нагрузок, эти модули уменьшают на 10% для связных грунтов, на 5% – для несвязных.

Химический анализ песка

Прочность стройматериала обусловливается содержанием в нем диоксида кремния. Узнать его количество можно только с помощью химического анализа песка. Это исследование позволяет дополнительно определить содержание кварца и иных примесей, снижающих качественный уровень сырья. Оксид железа, например, уменьшает прочность. А кремнезем, наоборот, способствует повышению эксплуатационных характеристик продукта.

Анализ песка проводят методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Образцами выступают песчаные взвеси в минеральных кислотах. Их подвергают микроволновому излучению. Спектрометр в результате такой процедуры показывает количество кварца, диоксида кремния и иных компонентов – алюминия, железа, серы, магния, калия. В массе исследуемого образца определяют их процентное содержание.

Такая экспертиза позволяет точно установить пригодность вещества для эксплуатации в интересующей области. Например, в стекольном производстве или при изготовлении асфальтных смесей.

Как выбрать песок

При выборе и заказе стройматериала важно знать, отвечает ли он требуемым промышленным, строительным нормативам, прописанным в ГОСТах. Кроме того, свойства материала отличны в зависимости от его происхождения:

• если надо закупить сырье с мелкими частицами, предпочтение следует отдать морскому песку;
• если необходимо универсальное сырье, чтобы уложить стены и выполнить отделку, берут карьерный или намывной песок;
• если нужны особые свойства, выбирать целесообразно дробленный или отфильтрованный стройматериал из горных пород.

Лабораторное исследование песка необходимо как поставщикам, так и потребителям. Если планируется закупка партии стройматериала, важно удостовериться, что он позволяет добиться поставленных задач по всем требуемым параметрам. Только в таком случае возведенное здание будет долго служить.

Чтобы вложенные в реализацию проекта ресурсы вернулись в виде качественного результата, нужен анализ строительного песка. Это более рациональный и экономичный подход, нежели затем исправлять дефекты и укреплять сооружение, а в худших случаях – даже перестраивать его.