Прямое определение прочности зерен гравия и щебня, дробленного из гравия, практически невозможно.
Поэтому она определяется по дробимости. Навеска зерен определенной фракции в стальном цилиндре подвергается сжатию при фиксированной нагрузке. После чего просеиванием через мелкое сито определяют количество разрушенных зерен. Их отношение, к массе навески и есть дробимость.
Этот метод оказался удобен и для щебня из горных пород. Дело в том, что прочность зерен заполнителей оказывается выше, чем более крупных образцов, выпиленных из породы, например кубов с ребром 5 см. Обычно горная порода ослаблена порами и трещинами. Ее разрушение при дроблении происходит в первую очередь по ослабленным местам, которые тем самым «ликвидируются».
В итоге прочность образцов может оказаться заниженной по сравнению с прочностью зерен щебня. В этом случае также целесообразно определение дробимости. Более достоверные результаты может дать только достаточно трудоемкое определение прочности заполнителя в бетоне.
Стандартом установлены марки по дробимости Др8,Др 12 и Др 16 и требования к заполнителю по дробимости в зависимости от класса бетона:
- Др1б — для бетона класса В22,5 и ниже;
- Др12 — для бетона класса В25;
- Др8 — для бетона класса ВЗО и выше.
Отдельно учитывают содержание слабых зерен. К ним относят зерна с прочностью менее 20 МПа, разрушающиеся при легких ударах молотком. На них оставляет царапины стальная игла (используемая для магматических и метаморфических пород). Содержание слабых зерен ограничивается 5-15% (меньшие значения для бетонов более высоких классов).
Требование к поверхности заполнителей зависят от уровня прочности бетона. При прочности ниже 30 МПа достаточное сцепление с цементным камнем обеспечивает даже гравий. Для бетонов с прочностью 30 МПа и более должен применяться щебень. Во всех случаях поверхность должна быть чистой как от пыли, так и особенно от пленок глины.
Недостаточное сцепление заполнителей с цементным камнем можно обнаружить визуально, по характеру поверхности разрушения бетона. Если она в большинстве случаев огибает заполнители или они выдергиваются из «ложа», то сцепление недостаточно. При хорошем сцеплении должно наблюдаться значительное количество случаев разрушения зерен заполнителей.
Зерновой состав
Для оценки зернового состава крупный заполнитель рассеивается на стандартных ситах, устанавливаемых в порядке увеличения отверстий: 5, 10, 20, 40, 80 (или 70), 120 мм. При рассеве формируются фракции: зерна, размер которых ограничен размерами отверстий смежных сит. Например, фракция 5-10 мм; 10-20 мм и т. д. Процентное содержание зерен на каждом сите называется частным остатком, а всех зерен крупнее размера отверстий данного сита — полным остатком.
Для крупного заполнителя удельная поверхность невелика, поэтому нормируются зерновые составы, обеспечивающие минимальную пустотность. Для получения рационального зернового состава заполнитель должен рассеиваться на фракции, которые затем смешиваются в оптимальных соотношениях.
ГОСТ допускает определенные колебания содержания фракций, при которых пустотность смеси меняется незначительно. Возможно применение смеси двух смежных фракций, соответствующих приведенным требованиям. Но это менее благоприятный вариант, так как заполнители при транспортировании и перегрузках разделяются по крупности и зерновой состав ухудшается. Например, крупные зерна, обладающие большей кинетической энергией, скапливаются у основания конуса складируемого заполнителя.
По результатам рассева находят и наибольшую крупность (НК) щебня или гравия. Она определяется размером первого сита с оставшимися зернами, если их количество не превышает 10%. В противном случае за НК принимается размер предыдущего сита. Например, первый остаток был на сите с отверстиями 20 мм, и он составил 12%. Наибольшая крупность заполнителя — 40 мм.
Форма зерен
Пустотность заполнителя зависит не только от его зернового состава, но и формы зерен. Желательна сферическая или кубо-образная форма, дающая наименьшую пустотность. При повышении угловатости зерен пустотность возрастает (она меньше у гравия, чем у щебня). Наиболее сильно повышают пустотность зерна удлиненной формы (лещадные и пластинчатые).
Предложена следующая классификация зерен по отношению длины к толщине зерен: кубические (до 2), неправильные (от 2 до 3), лещадные и пластинчатые (один или два размера в 3 и более раза превышают третий). Количество последних не должно превышать 35%, но желательно не более 15% (иногда такой щебень называют кубовидным).
