Определение гранулометрического состава песка в строительной лаборатории

Песок — один из самых востребованных природных материалов в строительстве. Его используют при производстве бетона и асфальтобетона, устройстве оснований автомобильных и железных дорог, засыпке траншей, планировке территорий и формировании насыпей.

Однако не каждый песок одинаково подходит для тех или иных задач. Его свойства напрямую зависят от зернового состава. Именно поэтому определение гранулометрического состава — обязательный этап лабораторного контроля качества.

Что такое гранулометрический состав песка

Гранулометрический состав — это процентное содержание частиц различной крупности по отношению к общей массе пробы.

Согласно ГОСТ 12536-2014 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава», учитываются первичные частицы, не объединенные в агрегаты.

В песке встречаются зерна разного диаметра:

• гравийные частицы — более 2 мм;

• песчаные — от 2 мм до 0,25 мм;

• пылеватые — от 0,25 до 0,005 мм;

• глинистые — менее 0,005 мм.

Для разных строительных задач требуется материал строго определенного зернового состава.

Почему это важно в строительстве

Гранулометрический состав влияет на:

• прочность бетона;

• водопотребность смеси;

• усадку;

• плотность и морозостойкость;

• устойчивость дорожных оснований.

Например, кварцевый песок для стекольной промышленности должен содержать не менее 95% диоксида кремния (SiO₂) и строго ограниченное количество крупных и мелких фракций (ГОСТ 22551-2019).

В строительстве требования проще, но классификация песка обязательно учитывает модуль крупности.

Основной метод — ситовой анализ

Самым распространенным способом определения зернового состава является ситовой метод.

Суть метода

1. Пробу песка высушивают до постоянной массы.

2. Материал просеивают через набор стандартных сит.

3. Определяют частные и полные остатки.

• Частный остаток — количество материала, оставшегося на конкретном сите.

• Полный остаток — сумма материала на данном сите и всех более крупных.

Для строительных песков применяются сита с диаметром отверстий:

10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм.

Частицы, прошедшие через сито 0,16 мм, относят к пылеватым и глинистым.

Определение содержания пылевидных и глинистых частиц

Избыточное содержание мелких фракций ухудшает свойства песка. Для их определения используют несколько методов.

1. Метод мокрого просеивания

Пробу замачивают в воде и промывают через сито.

Мелкие частицы проходят вместе с водой. После высушивания определяют их массовую долю.

2. Метод отмучивания

Основан на размывании мелких частиц в воде с последующим отделением взвеси.

3. Фотоэлектрический метод

Определяется световая проницаемость суспензии.

Фотоколориметр измеряет количество света, проходящего через мутную жидкость. Чем больше мелких частиц — тем ниже светопроницаемость.

Более точные методы

Для детального определения фракционного состава применяют:

• пипеточный метод;

• ареометрический метод.

Эти способы более трудоемкие, но позволяют установить содержание частиц по размерным диапазонам.

Пипеточный метод

Метод основан на скорости осаждения частиц в воде.

Суспензию отбирают пипеткой с заданной глубины через определенное время.

После высушивания рассчитывают содержание фракций.

Продолжительность отбора проб

Далее вычисляют долю фракций:
0,05–0,01; 0,01–0,002; 0,002–0,001 и менее 0,001 мм.

Ареометрический метод

Используется ареометр — прибор, работающий по принципу поплавка.

Чем выше плотность суспензии, тем меньше он погружается.

По мере осаждения крупных частиц плотность жидкости уменьшается, и прибор погружается глубже.

Время снятия показаний

После измерений выполняются расчеты массовой доли фракций.

Современные технологии

Сегодня активно применяются:

• лазерные анализаторы;

• автоматизированные ситовые установки;

• цифровые системы обработки данных.

Однако единых ГОСТированных методик для всех современных приборов пока не существует. Кроме того, такое оборудование отличается высокой стоимостью.

Заключение

Определение гранулометрического состава песка — обязательная процедура лабораторного контроля качества строительных материалов.

Правильно подобранный зерновой состав обеспечивает:

• прочность бетонных смесей;

• устойчивость дорожных оснований;

• долговечность конструкций;

• соответствие нормативным требованиям.

Испытания в аккредитованной строительной лаборатории позволяют точно определить характеристики песка и гарантировать надежность будущего объекта строительства.