Spęcznianie piasku – przyczyny, badania i znaczenie

Spęcznianie kruszywa drobnego lub piasku jest zjawiskiem polegającym na zwiększeniu objętości piasku na skutek wzrostu jego wilgotności. Badanie spęczania kruszyw drobnych należy wykonać przed zastosowaniem ich w budownictwie.

W niniejszym artykule opisano procedurę i znaczenie oznaczania spęczania kruszyw drobnych.

Przyczyny spęczania piasku

Wilgoć zawarta w piasku tworzy cienkie warstwy wokół cząstek piasku. W związku z tym każda cząstka wywiera nacisk. W ten sposób odsuwają się one od siebie, powodując zwiększenie objętości. Spęczanie kruszywa zależy od dwóch czynników:

1. Drobnoziarnistość kruszywa
2. Procentowa zawartość wilgoci

Jak pokazano na rysunku 1 poniżej, spęczanie piasku wzrasta wraz ze wzrostem zawartości wilgoci. Dzieje się tak do pewnej granicy, po przekroczeniu której każdy dodatek wilgoci powoduje zmniejszenie objętości.

W pełni nasycone kruszywo drobne nie wykazuje spęczania. Szybkość spęczania jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości kruszywa. Stąd kruszywo drobne pęcznieje bardziej niż kruszywo grube.

Oznaczanie pęcznienia piasku

Poniżej opisano aparaturę i procedurę oznaczania procentowego pęcznienia kruszywa drobnego.

Laboratory Test for Bulking of Sand

Apparatura

1. Cylinder miarowy o pojemności 250 ml
2. Waga
3. Drobne kruszywo

Postępowanie

1. Pobierz 500 gramów drobnego kruszywa wysuszonego w temperaturze od 100 do 110 stopni Celsjusza przez 24 ± 0,5 godziny. Masę tę mierzy się jako W1
2. Schłodzony piasek pobiera się do hermetycznego pojemnika. Ta waga jest mierzona jako W2.
3. Zawartość wody w próbce jest obliczana jako

Wc = (W1-W2)x 100/W1 Eq.1

1. W szalce bierze się 250 gramów piasku
2. Do tego dodaje się 2% wagowo wody. Jest to odpowiednio wymieszane
3. Mieszanina jest wlewana do cylindra o pojemności 250 ml. Jest to konsolidowane przez wstrząsanie
4. Powierzchnia jest wyrównywana. Odczyt jest mierzony jako Y1.
5. Próba jest powtarzana dla pozostałej ilości piasku dla 2% wody wagowo za każdym razem. Odczyty wykonuje się jako Y2, Y3…..etc aż do zaobserwowania zmniejszającej się objętości.
6. Po osiągnięciu tego poziomu dodaje się 4% wody i kontynuuje badanie aż do całkowitego nasycenia próbki.
7. Do próbki wzorcowej w cylindrze miarowym dodaje się około 50 ml wody rudej i dobrze miesza próbkę.
8. (xi) Zanotować poziom powierzchniowy zalanego piasku (Y ml).

Obliczenia

Percentowe spęcznienie piasku = (Y1-Y)x100/Y

Wyniki

Wykres jest wykreślony z procentową zawartością wody wzdłuż osi X i procentowym spęczaniem wzdłuż osi y. Na podstawie wykresu otrzymano następujące wyniki:

1. % zaistniałego spęcznienia =
2. % zawartości wody przy maksymalnym spęczaniu=
3. % zawartości wody przy zerowym spęczaniu=
4. % spęcznienia dla początkowej zawartości wody (W) w próbce =

Field Test for Bulking of Sand

Field Test. Test określa niezbędną korektę wymaganą do spęczniania drobnego kruszywa

Aparatura

1. Cylinder miarowy o pojemności 250 ml
2. Drobne kruszywo

Postępowanie

1. Wsypać piasek do cylindra miarowego o pojemności 250 ml do znaku 200 ml.
2. Wypełnić cylinder wodą i dobrze wymieszać (należy wlać tyle wody, aby piasek był całkowicie zanurzony i można było zauważyć, że powierzchnia piasku jest teraz poniżej pierwotnego poziomu)
3. Podać odczyt na powierzchni piasku (Y ml)

Obliczenia

Percentowe spęcznienie piasku = x100

Wynik

Percentowe spęcznienie próbki polowej=

Ważność określenia procentowego spęczenia

Nierealistyczna objętość jest wykazywana przez kruszywo drobne z powodu spęczania. Kiedy ma być wykonane dozowanie betonu, problem spęcznienia piasku jest problemem. Jeśli efekt pęcznienia nie jest właściwie zbadany, projektowany beton będzie miał niewystarczającą ilość piasku, co spowoduje, że mieszanka będzie szorstka. Spęcznianie piasku będzie miało wpływ na wydajność betonu przy danej zawartości cementu.