О.Н. БОЛОТСКИХ, доктор-инженер, заведующий кафедрой «Технологии строительного производства и строительных материалов Национальной академии городского хозяйства (г. Харьков), член-корреспондент Академии строительства Украины

Рассказывается об основной форме контроля выпускаемых строительных материалов и изделий – выборочном контроле, при котором испытаниям подвергаются взятые для исследования отобранные образцы - пробы. Описан процесс и методика научно обоснованного получения средней пробы и дан соответствующий пример расчета.

Основная форма контроля выпускаемых строительных материалов и изделий – выборочный контроль, при котором испытаниям подвергается не вся продукция, а только образцы (или пробы), отбираемые от определенного объема предъявляемой к контролю продукции, называемого партией. Отобранные для испытания образцы (пробы) называют выборкой, а их количество – объемом выборки .

Важнейшее условие применения выборочного контроля – репрезентативность, т.е. представительность выборки, которая должна объективно отражать свойства контролируемой продукции. Это достигается при соблюдении строгой математической обоснованности объема выборки и принципа случайности в процессе отбора проб. Чем больше объем выборки, тем достовернее результат ее испытания характеризует свойства всей партии материала. Однако с ростом объема выборки достоверность растет медленнее, чем затраты труда и времени на испытания. Поэтому в стандартах на материалы и изделия указаны определенные, научно обоснованные объемы проб (выборок), отбираемых от партии материала, и размер партии материала.

От каждой партии материала отбирают среднюю пробу – небольшое количество материала, соответствующее по своим физико-механическим и химическим свойствам всей партии. Размер средней пробы для каждого материала также устанавливается соответствующим стандартом. Отбор пробы от партии производят тщательно, так как неправильно взятая проба не даст действительной характеристики материала или изделия, что может привести к браку на производстве.

Среднюю пробу берут в виде отдельных порций – частных проб – из разных мест и на разной глубине. Особенно важно это для кусковых материалов (гравия, щебня), бетонных и растворных смесей. Такие материалы при транспортировании склонны к расслаиванию; при этом по высоте материала его состав становится неодинаковым.

Чем более неоднороден по размерам частиц материал, тем больше порций следует отбирать в среднюю пробу.

Заполнители, особенно природные – неоднородный по составу и свойствам материал. Поэтому, чтобы пробы заполнителя были представительны, т.е. достаточно достоверно отражали его свойства, от испытуемого заполнителя отбирают необходимое количество частных проб, из которых путем объединения и усреднения получают среднюю пробу.

В бетонах заполнители занимают примерно 80–85% всего объема. В качестве заполнителей обычно применяют распространенные природные материалы (песок, гравий, щебень) или отходы промышленности (металлургические шлаки). Заполнители снижают усадку бетонов и растворов, повышают их трещиностойкость и существенно влияют на их свойства. Поэтому они должны отвечать определенным требованиям.

Заполнители – это природные или искусственные материалы в виде зерен различного диаметра – от 0,16 до 70 мм. В зависимости от размера зерен различают заполнители мелкие (песок) – зерна размером 0,16–5 мм и крупные (гравий, щебень) – зерна размером 5–70 мм. Для бетона массивных конструкций размер зерен крупного заполнителя может достигать 120–150 мм. В бетонах применяют как мелкий, так и крупный заполнители (см. рис. 1).

Сущность испытания

Для обеспечения того, чтобы испытываемый заполнитель по характеристикам соответствовал общему его количеству, отбирают, к примеру, некоторое количество частных проб, из которых путем объединения получают среднюю пробу.

Средства контроля и вспомогательное оборудование

· ведро

· металлический лист для отбора проб

· крест для квартования

· емкость

· весы (диапазон измерения до 100 кг, точность - 50 гр)

· приспособления для отбора проб:

· пробоотборник;

· совок;

· лопата;

· рамка;

· трубка;

· ящик;

· желобчатый делитель (см. рис. 2).

Подготовка и проведение испытания

Для определения объема выборки используют следующее уравнение:

[кг],

где

m – масса пробы в килограммах;

D – наибольший размер заполнителя в мм;

ρb – насыпная плотность в кг/дм 3 (соответствует г/см3), определяемая по DIN EN 1097-3

Отбор проб с остановленного конвейера

Предупреждение: Отбор проб с ленты необходимо осуществлять после определенной продолжительности работы транспортера. Это позволит предотвратить возможные значительные отклонения по составу отдельных проб.

Для отбора проб с конвейера его необходимо остановить и на ленту установить и вдавить в транспортируемый заполнитель специальную рамку (см. рис. 2в). В случае отсутствия рамки для разделения материала можно использовать металлический лист или совок. Массу отбираемого материала можно определить заранее с использованием вышеуказанного уравнения или отобрать материал с участка ленты, который по длине втрое превышает ширину ленты конвейера.

Процесс отбора пробы необходимо повторять до тех пор, пока не получено достаточное количество материала.

Объединенную пробу разделяют до лабораторной пробы за счет использования желобчатого делителя или квартования до необходимого для проведения лабораторных исследований количества. Материал пробы, включая мелкие частицы, загружают в емкость.

Отбор проб с конвейера, спускного желоба или силосного сооружения

Предупреждение: Отбор проб необходимо осуществлять после определенного задела (т.е. в середине процесса прохождения материала). Это позволит предотвратить возможные значительные отклонения по составу отдельных проб.

Для отбора проб следует использовать механические приспособления, определить промежутки времени, через которые осуществляются отборы проб, и зафиксировать их количество. Отбор проб следует осуществлять в середине заранее определенного промежутка времени.

Ящик для отбора проб (см. рис. 2д) необходимо равномерным движением перемещать через поток высыпающегося материала. При этом необходимо охватить весь поток высыпающегося материала.

Процесс отбора пробы необходимо повторять до тех пор, пока не получено достаточное количество материала.

Объединенную пробу с помощью желобчатого делителя или квартования разделяют до необходимого для проведения лабораторных исследований количества. Материал пробы, включая мелкие частицы, загружают в емкость.

Отбор проб материала, высыпанного на плоское основание

Отбор проб необходимо осуществлять одинаковыми порциями с разных мест площадки с рассыпанным материалом и с различной высоты или глубины (см. рис. 3. и 4).

Процесс отбора пробы необходимо повторять до тех пор, пока не получено достаточное количество материала.

Объединенную пробу разделяют до лабораторной пробы за счет использования желобчатого делителя (см. рис. 2ж и 6) или квартования до необходимого для проведения лабораторных исследований количества. Материал пробы, включая мелкие частицы, загружают в емкость.

Отбор проб с железнодорожных вагонов, самосвалов и барж

Для отбора проб могут использоваться различные приспособления (см. рис. 2). При поступлении сыпучих порошкообразных материалов (например, цемента, гипса) в мешках пробу берут либо из каждого мешка (при небольшом количестве материала), либо из каждого второго, пятого, десятого и т.д. мешка. В этом случае пробы материала отбирают пробоотборником (см. рис. 2а). Если же материал поступает россыпью, пробу можно отбирать совком, лопатой или специальной трубкой (см. рис. 2e и 4).

Среднюю пробу берут из разных мест и на разной глубине (см. рис. 5). Особенно важно это для кусковых материалов (гравия, щебня), бетонных и растворных смесей. Такие материалы при транспортировании склонны к расслаиванию; при этом по высоте материала его состав становится неодинаковым. Чем более неоднороден по размерам частиц материал, тем больше порций следует отбирать на среднюю пробу (см. пример расчета в таблицах).

Процесс отбора пробы необходимо повторять до тех пор, пока не получено достаточное количество материала.

Объединенную пробу разделяют до лабораторной пробы за счет использования желобчатого делителя или квартования до необходимого для проведения лабораторных исследований количества. Материал пробы, включая мелкие частицы, загружают в емкость.

Разделение пробы методом квартования

Перед разделением материал высыпается на металлический лист, тщательно перемешивается и формируется в виде конуса.

Метод квартования состоит в том, что после перемешивания конус материала разравнивают в виде круга толщиной 8–10 см (см. рис. 7). Полученный круг делят двумя взаимно перпендикулярными диаметрами на четыре равные части.

Для деления используют специальный делительный крест, который может быть согласно EN 932-1 выполнен из древесины или металла. Фирма TE STING предлагает делительный крест из нержавеющей стали размерами 700 х 700 мм и высотой ребра 75 мм.

Две любые противоположенные четверти удаляют (см. рис. 8 и 9), а две оставшиеся при помощи совка или совковой лопаты объединяются и после тщательного перемешивания и разравнивания снова делят на четыре части. Последовательным квартованием отобранный материал сокращают в два, четыре и т.д. раза до количества, требуемого стандартом для средней пробы данного материала. Оставшийся материал пробы, включая мелкие частицы, загружают в емкость.

Пример расчета

Для определения массы средней пробы заполнителя фракции 8/16 в уравнении используются следующие показатели:

D = 16 мм

ρb = 1,6 кг/дм 3 (г/см3)

 

m = 6·4·1,6

m = 38,40 кг

(после округления получаем 40 кг)

Для различных групп заполнителей, имеющих разную плотность, используют следующие массы средней пробы:

Обычный заполнитель плотностью около 2,65 кг/дм 3

 

Фракция заполнителя	Объемный насыпной вес, кг/дм3	Минимальная масса средней пробы, кг
0/32	1,65	60
16/32	1,40	50
8/16	1,50	40
4/8	1,55	30
0/4	1,60	20

 

 

 

Легкий заполнитель плотностью около 1,80 кг/дм 3

 

Фракция заполнителя	Объемный насыпной вес, кг/дм3	Минимальная масса средней пробы, кг
0/25	1,10	33
16/25	0,50	15
8/16	0,60	14
4/8	0,70	12
0/4	0,90	6

 

 

 

Распространенные ошибки и специальные рекомендации

В разных странах используют разнообразные бланки или формы для фиксирования процесса отбора проб, т.е. составления отчета. В этих отчетах фиксируют, как правило, следующие показатели:

· производитель или предприятие

· поставщик

· контролирующая организация

· место отбора пробы

· общее количество материала

· вид заполнителя

· классификация материала

· массы пробы (в кг)

· ф.и.о. лаборанта

· место и дата отбора пробы

· присутствующие при отборе (с указанием их места работы, должности и проставлением подписи).

Данная статья подготовлена на основе одной из глав книги Олега Николаевича Болотских «Европейские методы физико-механических испытаний бетона»

Рис. 1. Щебень - один из самых распространенных заполнителей

Рис. 2. Оборудование для отбора и разделения проб

Рис. 3. Места отбора проб на плоском основании

Рис. 4. Отбор пробы с использованием трубки

Рис. 5. Отбор средней пробы сыпучего материала из железнодорожного вагона (точками показаны места отбора пробы)

Рис. 6. Желобчатый делитель

Рис. 7. Метод квартования сыпучих кусковых материалов

Рис. 8. Материал до квартования

Рис. 9. Материал после квартования