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

В статье описывается основанная на европейских стандартах методика определения лещадности – плоскостности - щебня с использованием специального штангенциркуля.

Лещадность – параметр, определяющий степень плоскостности щебня (от слова «лещ», т.е. плоский как лещ). Она характеризует содержание в щебне зерен пластинчатой и игловатой формы, которое нормируется. К зернам пластинчатой и игловатой форм относят такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более.

По форме зерен нормативные документы в разных странах по-разному классифицируют лещадность щебня. Но все они представляют ее как процентное содержание зерен пластинчатой и игольчатой формы к общей массе. Например, ГОСТы по форме зерен щебень подразделяют на четыре группы:

· содержание лещадных зерен до 15% – «кубовидный»,

· 15–25% – «улучшенный»,

· 25–35% – «обычный»,

· 35–50% – «обычный».

Лещадность – одна из самых важных характеристик качества щебня. Чем меньше лещадность, тем качественнее считается щебень. Использование щебня кубовидной формы способствует лучшему уплотнению и меньшей водопотребности бетонной смеси.

Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности смеси. Это, в свою очередь, приводит к увеличению расхода цемента и дополнительным материальным расходам. Кроме того, кубовидные зерна обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм. Следовательно, использование кубовидного щебня в производстве бетона наиболее целесообразно.

Для определения лещадности щебня сотрудники лаборатории используют специальный штангенциркуль, имеющий соотношение размеров между верхними и нижними открывающимися «лапками» 1:3 (см. рис. 2.8.1).

Сущность испытания

За счет измерения отдельных зерен щебня с использованием специального штангенциркуля из общей пробы щебня отделяется часть зерен пластинчатой и игловатой формы (у которых соотношение длины и ширины больше чем 3:1). После сортировки пробы на зерна «кубовидной» и «лещадной» формы они взвешиваются и результаты вычислений представляются в % по массе.

Средства контроля и вспомогательное оборудование

· специальный штангенциркуль;

· желобчатый делитель;

· набор сит 4; 8; 16; 31,5; 63 мм;

· установка для просеивания щебня;

· сушильный шкаф;

· 3 емкости для щебня;

· ручной совок;

· весы с диапазоном до 10 кг и точностью 1 гр.;

· весы с диапазоном до 50 кг и точностью 10 гр.

Подготовка и проведение испытания

В зависимости от крупности заполнителя для испытаний на лещадность используется следующее минимальное количество щебня (см. табл. 1):

Табл. 1

Размер самого крупного зерна

Минимальное количество испытуемого материала

63,0 мм

45,0 кг

31,5 мм

6,0 кг

16,00 мм

1,0 кг

8,00 мм

0,1 кг

Примечание: если для испытаний предоставляется проба, состоящая из смеси самых разных фракций (например, 0/32 мм), тогда она перед испытаниями на лещадность делится на группы (например, 4/8, 8/16, 16/32 мм).

Далее описывается испытание на лещадность группы заполнителя фракции 8/16 мм.

Материал пробы высушивают в сушильном шкафу при температуре 110±50°С до достижения стабильной массы (см. рис. 2.8.2).

Отделяют от материала пробы зерна менее 4 мм (см. рис. 2.8.3) и более 63 мм и исключают их из дальнейших испытаний.

Количество материала пробы сокращают с использованием желобчатого делителя до величины, указанной в вышеприведенной таблице с учетом примечания (см. табл. 1 и рис. 2.8.4).

Взвешивают пробу и фиксируют ее массу (М1).

Рассортировать вручную материал пробы на лещадные и кубовидные зерна. При этом отдельные зерна, при сортировке которых возникает сомнение, к какой группе их отнести, проверяются с использованием специального штангенциркуля. Вначале, вращая зерно, необходимо измерить его максимальную длину (см. рис. 2.8.5). Эта длина фиксируется на штангенциркуле.

Затем необходимо проверить, проходит ли зерно через щель, которая характеризует толщину зерна (см. рис. 2.8.6). Если оно пролазит через щель штангенциркуля, тогда зерно характеризуется как некубическое и имеющее пластинчатую или игловатую форму. Если же оно не проходит, то это означает, что зерно необходимо отсортировать к группе зерен кубической формы. Для простоты процесса сортировки его необходимо производить на лабораторном столе на листе ватмана, прочертив заранее границу между «кубовидными» и «лещадными» зернами (см. рис. 2.8.7).

После завершения сортировки пробы взвешиваются все зерна пластинчатой и игловатой формы с точностью до 1 гр. (М 2).

Лещадность щебня (европейское обозначение SI - Sharp Index) определяется по следующей формуле и округляется до следующего целого значения в процентах:

SI = M2 / M1 · 100,

где M1 — масса всей пробы в гр.,

М2 – масса всех зерен пластинчатой формы в гр.

Обработка результатов

Согласно DIN 4226-1 лещадность щебня SI не должна превышать выбранную категорию (см. табл. 2):

Табл. 2

Лещадность, %

Категория лещадности SI

≤15

SI15

≤20

SI20

≤40

SI40

≤55

SI55

нет требований

SINR

Пример расчета

При сортировке пробы щебня зернового состава 8/16 мм получены следующие величины:

М1 = 1053 гр.; М2 = 307 гр.

Лещадность щебня определяем по вышеуказанной формуле:

SI = (307 / 1053) · 100 = 29,2%

29,2 округляем до следующего целого числа и получаем 30.

Согласно вышеуказанной таблице категория лещадности SI в этом случае будет SI 40.

Распространенные ошибки и специальные рекомендации

Распространенные ошибки:

· не измеренные штангенциркулем зерна неправильно отсортированы «на глаз»;

· щели специального штангенциркуля выбраны неверно;

· толщина зерна заменена шириной.

При сушке щебня и вынимании емкости из сушильного шкафа необходимо обязательно использовать защитные перчатки, чтобы исключить возможные ожоги рук.

Для потребителей, которые выпускают высококачественные асфальт, бетон и железобетонные (в том числе мостовые) конструкции, кому по технологии требуется использование качественного кубовидного щебня, рекомендуется применять гранитный и габбро-диабазовый высококачественный щебень с лещадностью 8%, 12% и 15%.

Гранитный щебень пользуется самым высоким спросом у заказчиков из-за низкого показателя лещадности по сравнению с другими видами щебня.

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

Подписи к рисункам:

Рис. 2.8.1. Специальный штангенциркуль для определения лещадности

Рис. 2.8.2. Сушка щебня в сушильном шкафу

Рис. 2.8.3. Отсев материала с зернистостью менее 4 мм

Рис. 2.8.4. Разделение материала пробы с использованием желобчатого делителя

Рис. 2.8.5. Определение максимальной длины зерна с использованием специального штангенциркуля

Рис. 2.8.6. Определение толщины

Рис. 2.8.7. Ручная сортировка щебня