К вопросу о соответствии классификаций ГОСТ 25100-95 и ГОСТ 8736-93 для песка по крупности

3/2011_МГСу ТНИК

К ВОПРОСУ О СООТВЕТСТВИИ КЛАССИФИКАЦИИ ГОСТ 25100-95 И ГОСТ 8736-93 ДЛЯ ПЕСКА ПО КРУПНОСТИ

TO THE ISSUE OF COMPLIANCE OF CLASSIFICATIONS GOST 25100-95 AND GOST 8736-93 FOR THE SAND IN TERMS

OF SIZE

A.B. Козлов

A.V. Kozlov

ОАО ЦНИИС

В статье рассмотрена возможность соотнесения классификаций ГОСТ 2510095 и ГОСТ 8736-93 для песка по крупности. Это позволяет решить ряд задач, связанных с применением песка в строительном производстве.

The article discusses the possibility of correlating classifications GOST 25100-95 and GOST 8736-93 for the sand in terms of size. It allows solving a number of problems, connected by using the sand in the construction industry.

Одним из древнейших строительных материалов является песок - несвязный грунт, характеризующийся преобладанием в его составе мономинеральных частиц размером 0,05 - 2,0 мм. Требования к классификации песка по крупности изложены в двух независимых нормативных документах - ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» и ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия».

В то время как ГОСТ 8736-93 распространяется на природный песок и песок из отсевов дробления горных пород с истинной плотностью зерен от 2,0 до 2,8 г/см3, предназначенные для применения в качестве заполнителя тяжелых, легких, мелкозернистых, ячеистых и силикатных бетонов, строительных растворов, приготовления сухих смесей, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов, область действия ГОСТ 25100-95 значительно шире - она охватывает все грунты и устанавливает их классификацию, применяемую при производстве инженерно-геологических изысканий, проектировании и строительстве. Кроме того, ГОСТ 25100-95 определяет техногенные грунты1, использование которых в строительстве крайне актуально с точки зрения их утилизации.

Другое различие вышеупомянутых документов заключается в том, что в основу классификации по [1] положен рассев по ГОСТ 12536-79 на ситах с отверстиями диаметром 10, 5, 2 мм и с сетками 1; 0,50; 0,25; 0,10 мм, а в основу классификации по [2] -определение зернового состава в соответствии с ГОСТ 8735-88 при помощи набора сит с круглыми отверстиями диаметром 2,5 мм и с сетками 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм.

1 Значительное количество песчаных фракций содержат следующие техногенные грунты: отсевы дробления горных пород, золы уноса (0,05 - 0,2 мм до 50%) и золош-лаковые смеси, отходы от очистки путевого балласта и т.п.

ВЕСТНИК 3/2011

При этом, согласно [2], группу песка по крупности характеризуют значением его модуля крупности Мк и полным остатком на сите №063, в отличие от [1], где определяющим признаком выступает только процентный остаток песка на том или ином сите.

Таким образом, есть два узаконенных и неравнозначных подхода к определению крупности песка. Казалось бы, области действия документов четко определены, однако, на практике часто возникают ситуации, когда существующие независимо друг от друга классификации песка по крупности вызывают путаницу. Для полноты картины следует привести характерные примеры из практики автора в ходе научно-технического сопровождения ряда крупных транспортных объектов Центрального Федерального округа.

Пример №1.

При возведении земляного полотна железных или автомобильных дорог часто используется карьерный песок. Предприятие-изготовитель или поставщик песка предоставляют на него паспорт, где указано, что по крупности песок согласно ГОСТ 8736 относится к группе мелких песков при модуле крупности 1,8. А в проекте указано, что земляное полотно отсыпается из песка средней крупности или более крупного по ГОСТ 25100. Здесь важно понимать, что нельзя проводить соответствие между мелким песком по ГОСТ 8736 и мелким песком по ГОСТ 25100, поскольку крупность песка по разным нормативным документам не тождественна.

Итог: хороший, пригодный для строительства песок бракуется или затрачивается значительное время на согласование его применения в ущерб срокам строительства и, соответственно, качеству возводимых сооружений. Для исключения подобных ситуаций в Технологические регламенты, разрабатываемые ЦНИИС, одновременно вносились допускаемые по крупности пески как по [1], так и по [2].

Пример №2 (ситуация, обратная Примеру №1).

Согласно ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» без проведения дополнительных исследований для бетонов применяется песок с модулем крупности в диапазоне 1,5 - 3,25. Однако, имея на руках данные гранулометрического состава песка по [3], затруднительно говорить о том, какой модуль крупности ему соответствует. Соответственно, нельзя однозначно сказать, насколько отвечает данный песок требованиям ГОСТ 26633-91, и может ли он использоваться для приготовления бетонных смесей без осуществления специальных мероприятий по улучшению зернового состава. Поэтому приходится затрачивать время на проведение дополнительных испытаний по [4].

Такие примеры наглядно иллюстрируют проблему соотнесения двух классификаций. Актуальность их приведения в соответствие друг с другом давно не дает покоя специалистам.

Решение этой проблемы найдено автором и основывается на следующем подходе.

На основе рассева по [3] определяется крупность песка по [1]. Определяется модуль крупности и группа крупности песка в соответствии с [2].

В качестве следующего шага предлагается ввести и оценить величину интегральной крупности Ик. По смыслу эта характеристика аналогична модулю крупности Мк, но отражает полный гранулометрический состав песка для рассева по ГОСТ 12536.

3/2011 ВЕСТНИК

_МГСУ

и = Ло + A5 + A2 + A1 + Л50 + A025 + A010 + 100

к 100 ' (;

где A10, A5, А2, А1, А050, А025, А010 - полные остатки на ситах с круглыми отверстиями диаметром 10, 5, 2 мм и на ситах с сетками размером 1,0; 0,50; 0,25; 0,10 мм.

Анализ более 500 данных параллельных испытаний песков различной крупности по обеим методикам позволил разработать таблицу соответствия гранулометрических характеристик и групп песка по крупности.

Диапазон соответствующих значений

мк Группа песка

менее 0,7 очень тонкий менее 2,1 пылеватый

0,7 - 1,0 тонкий 2,1 - 2,4 пылеватый; мелкий

1,0 - 1,5 очень мелкий 2,4 - 2,9 мелкий

1,5 - 2,0 мелкий 2,9 - 3,4 | средней крупности

2,0 - 2,5 средний 3,4 - 3,9

2,5 - 3,0 крупный 3,9 - 4,4 крупный

3,0 - 3,5 повышенной крупности | свыше 4,4 гравелистый

свыше 3,5 очень крупный

Сравнение групп песка по крупности выявило следующую закономерность: крупность одного и того же песка по ГОСТ 8736, как правило, на порядок ниже, чем по ГОСТ 25100. Например, мелкий песок по ГОСТ 25100 соответствует очень мелкому по ГОСТ 8736, а песок средней крупности по [1] может соответствовать как мелкому, так и среднему песку по [2].

Сопоставление гранулометрических параметров Мк и Ик показало наличие между ними тесной взаимосвязи: значение коэффициента корреляции составляет 0,926.

Ик = Мк +1,39

Мк = Ик -1,39

Модуль крупности учитывает в своем составе основные фракции песка, поэтому он является одной из наиболее информативных характеристик гранулометрического состава [5, 6]. В связи с этим, было высказано предположение, что модуль крупности может быть применен для прогноза основных физико-механических свойств песка. Это в равной степени относится и к его аналогу - интегральной крупности.

В ходе исследований высказанные предположения подтвердились при коэффициенте неоднородности песка Си не превышающем 5, в диапазоне значений 0,30<МК<4,0 и 1,5<ИК<5,0. Оказалось, что с достаточной для практических целей точностью воз-

ВЕСТМГСУ 3/2011

можно предсказывать величины максимальной плотности песков при стандартном уплотнении, пористости, коэффициента пористости [7]. Анализ опытных данных позволил установить уравнения регрессии для расчета прогнозируемых величин1

максимальной плотности при стандартном уплотнении:

Ра тах = 0,14 • 1п Мк +1,73,

Ра тах = 0,25 • 1п Ик +1,51;

пористости:

п = 6'67 -1пМ' ,

19

п = ;

10,64

коэффициента пористости:

19

е =--1,

1п Мк +12,34

---10,64--1.

1п Ик + 6,04

Рассмотренный в статье подход позволяет провести параллель между двумя неравнозначными классификациями песка. Установлен возможный путь перехода от классификации по ГОСТ 25100-95 к классификации по ГОСТ 8736-93 и обратно.

Показано, что в зерновом составе песков содержится скрытая информация об их свойствах. Представленные эмпирические зависимости позволяют раскрыть эту информацию и прогнозировать физико-механические свойства песка.

Результаты исследований подтвердили, что имея данные гранулометрического состава песка по [3] или по [4], можно судить о его возможной области применения -как для устройства земляных сооружений, так и для производства строительных материалов (растворы, бетонные смеси и бетоны на их основе и др.), что, в конечном итоге, упрощает принятие решения о том или ином использовании этого важнейшего строительного материала.

Литература

1. ГОСТ 25100-95. «Грунты. Классификация»

2. ГОСТ 8736-93. «Песок для строительных работ. Технические условия»

1 Уравнения справедливы для кварцевых песков. Плотность частиц песка принятаps =2,66 г/см3.

Значения пористости и коэффициента пористости соответствуют уплотненному состоянию пес-

ка при максимальной стандартной плотности рАmax.

3/2011_МГСу ТНИК

3. ГОСТ 12536-79. «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава»

4. ГОСТ 8735-88. (СТ СЭВ 5446-85, СТ СЭВ 6317-88). «Песок для строительных работ. Методы испытаний».

5. Козлов А.В. Сравнительная оценка гранулометрических характеристик и их влияние на механические свойства грунта. // Научные труды ОАО ЦНИИС. Выпуск 228. Юбилейный. Часть 2. - М., ОАО ЦНИИС, 2005. - с. 57 - 64.

6. Козлов А.В. Модуль деформации конструктивных слоев земляного полотна - критерий качества их уплотнения. // Современные проблемы транспортного строительства. Научные труды ОАО ЦНИИС. Выпуск 255. - М., ОАО ЦНИИС, 2009. - с. 90 - 96.

7. Козлов А.В. Формирование защитных слоев железнодорожного земляного полотна с применением щебеночно-песчаных смесей. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., ОАО ЦНИИС, 2007. - 24 с.

The literature

1. GOST 25100-95. Soils. Classification.

2. GOST 8736-96. Sand for construction works. Specifications.

3. GOST 12536-79. Soils. Methods of laboratory granulometric (grain-size) and microaggregate distribution.

4. GOST 8735-88. Sand for construction work. Testing methods.

5. Kozlov A.V. Comparative evaluation of granulometric characteristics and their influence on mechanical properties of the soil. // Scientific proceedings of OJSC TSNIIS. Issue 228. Anniversary ed. Part 2. - M., TSNIIS, 2005. - Pp. 57 - 64.

6. Kozlov A.V. The modulus of deformation of structural layers of the road bed - criterion of the quality of their compaction. // Modern problems of transport construction. Scientific proceedings of OJSC TSNIIS. Issue 255. - M., TSNIIS, 2009. - Pp. 90-96.

7. Kozlov A.V. Formation of protecting layers of the railway embankment with the use of crushed stone-sandy mixtures. The author's abstract of the dissertation on competition of a scientific degree of the Cand. Tech. Sci. M., TSNIIS, 2007. - 24 p.

Ключевые слова: Гранулометрический состав, заполнители для бетонов, земляные сооружения, зерновой состав, модуль крупности, песок, строительные материалы.

Key words: Granulometric composition, fillers for concrete, earth structures, grain-size composition, size module, sand, constructing materials.

129329, Россия, г. Москва, ул. Кольская, д.1.

Телефон: +7 (499) 189-87-61; факс +7 (499) 189-87-61; e-mail: KozlovAV@tsniis.com.

Рецензент: Ведущий научный сотрудник НИИ Строительной физики (НИИСФ РААСН) , кандидат технических наук Козлов В.А.