Керамзит фракции 20 40 технические характеристики. Какие бывают фракции керамзитового гравия? Керамзит теплопроводность по фракциям
Совершенствование строительных технологий постоянно движется в направлении повышения прочности материалов и снижения их веса. Важным аспектом, как в условиях холодного, так и жаркого климата, остается понижение теплопроводности. Одним из строительных материалов, в которых аккумулированы неплохие прочностные и теплоизоляционные свойства, является керамзит.
Общие свойства материала, его структура и виды
Керамзит производится из глины путем высокотемпературного обжига, проводимого на специализированных предприятиях. Наружная поверхность глиняных конгломератов оплавляется, что обеспечивает её гладкость и специфичную окраску. Образование пористой структуры происходит за счет газов, выделяющихся во время обжига.
Глина, в различном виде, находится в составе большинства важных строительных материалов – кирпича, цемента и ряда других.
В зависимости от формы, внешнего вида и технологического процесса производства, керамзит подразделяется на такие виды:
- керамзитовый гравий – классические овальные, почти круглые окатыши или гранулы, имеющие красно-коричневый цвет поверхности – основная форма выпускаемого керамзита. Такой гравий применяется повсеместно в строительной сфере;
- керамзитовый щебень
– представляет собой фрагменты крупных конгломератов керамзита, полученные раскалыванием последних. Форма щебня угловатая и отличается острыми краями. Основное применение ограничено добавлением в состав бетонов; - керамзитовый отсев или песок
– мелкие частицы, являющиеся побочным продуктом при обжиге или дроблении керамзита и применяющиеся как пористый наполнитель.
Гравий и щебень имеют размеры от 5 до 40 мм, а керамзитовый песок представляет собой частицы менее 5 мм. Мелкие дробленые фракции керамзита применяются в системах очистки (фильтрации) воды, а также как подсыпка в террариумах и аквариумах. Подобное использование является одним из свидетельств низких токсических качеств, позволяя поставить керамзиту «5» за экологичность.
Внешний вид материала весьма непрезентабелен, однако это не имеет никакого значения. Керамзит почти не применяется в открытом виде, а входит в состав бетона или изолированных деревянных и бетонных перекрытий. Стоимость керамзита наиболее низкая среди доступных теплоизоляционных и конструкционных материалов, за что заслуженно получает оценку «5».
На картинке — фото, общее описание керамзита и его особенностей
Технические характеристики
Параметры материала установлены ГОСТ 9757-90, регламентирующим качество строительных пористых материалов. Некоторые показатели не регулируются, однако все равно остаются важной характеристикой.
- Фракционный состав. Всего установлены три фракции материала, имеющие диапазон размеров 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм. Отдельной категорией проходят фракции, редко применяющиеся в строительных работах. К ним относятся гранулы и щебень керамзита размерами от 2,5 до 10 мм, а также широкая смесевая фракция от 5 до 20 мм.Теплоизолирующие керамзитные прослойки, используемые в виде насыпной массы, представляют смесь всех фракций – от 5 до 40 мм. Это связано с необходимостью заполнения пустот в теплоизолирующем слое, что увеличивает жесткость конструкции и ликвидирует конвекционные токи воздуха.
- Марки керамзита по насыпной плотности (объемному насыпному весу).
Всего установлено семь значений: до 250 кг/м3 – марка 250, от 250 до 300 кг/м3 – марка 300, аналогично – марки 350, 400, 450, 500, 600. Марки 700 и 800 не выпускаются для широкой продажи и производятся только при согласовании с потребителем. Истинная плотность (истинный объемный вес) больше насыпной плотности в 1,5-2 раза.
Данный параметр характеризует плотность материала без учета промежутков между гранулами или осколками материала;
- Марки керамзита по прочности. Для гравия существует 13 марок, различающихся прочностью при сдавливании в цилиндре. Для щебня нормируются 11 марок, имеющих такие же обозначения, как и марки гравия. Прочность щебня и гравия одной марки различается. Так, для марки П100 прочность гравия при сдавливании составляет от 2,0 до 2,5 МПа, тогда как щебня – от 1,2 до 1,6 МПа. Между марками керамзита по плотности и прочности существует связь – увеличение плотности приводит к увеличению прочности. Взаимосвязь между марками также регулируется стандартом ГОСТ 9757-90, что исключает изготовление низкокачественного керамзита высокой плотности, разрушающегося при небольшой нагрузке.
- Коэффициент уплотнения
– согласованная с потребителем величина, которая не превышает значение 1,15 и применяется для учета уплотнения керамзитной массы в результате транспортировки или слёживания.
Использование коэффициента связано с частой отгрузкой материала по насыпному объему, удобной при реализации крупных партий.
- Теплопроводность – является наиболее важным параметром, характеризующим теплоизоляционные свойства. Для керамзита коэффициент теплопроводности составляет от 0,10 до 0,18 Вт/(м?°C). Диапазон значений достаточно узкий, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах материала. С увеличением плотности коэффициент теплопроводности увеличивается. Это связано с уменьшением количества и объема пор, содержащих главный теплоизолятор – воздух.
- Водопоглощение – важный параметр, показывающий поведение материала при воздействии воды. Керамзит относится к относительно устойчивым к материалам и характеризуется значением водопоглощения 8-20 %.
- Звукоизоляция
– как и большинство теплоизоляционных компонентов, керамзит обладает повышенной звукоизоляцией. Наилучшие результаты достигаются при звукоизоляции деревянного пола, в которой керамзит выступает в виде прослойки между наружной частью пола и межэтажной плитой.
- Морозоустойчивость – благодаря низкому водопоглощению и глине, которая является основой материала, керамзит имеет достаточно высокие морозоустойчивые свойства. Численные значения не нормируются стандартами, поскольку керамзит морозоустойчив «по умолчанию». Нормируются лишь показатели строительных камней, в составе которых содержится керамзит – керамзитоблоки.
Недостатки – отдельные параметры
На достоинства керамзита (неплохая прочность, низкая теплопроводность) практически не оказывают влияние его отдельные недостатки. В отличие от многочисленных теплоизоляторов, недостатки керамзита весьма условные.
К ним относятся следующие:
- повышенная склонность к пылеобразованию, которая особо заметна при работах внутри помещения. Решить проблему помогает респиратор, который на стройке должен всегда быть под рукой;
- длительное высыхание влажного материала – насколько тяжело керамзит поглощает влагу, настолько сложно от неё потом избавиться.
Чтобы в помещениях, содержащих керамзит, не было повышенной влажности, следует заранее предусмотреть надежную влаго- и парозащиту.
Незначительные недостатки, в совокупности с высокими эксплуатационными показателями, позволяют оценить практичность керамзита в 4 балла.
Главные свойства и характеристики керамзитового гравия, а также его плюсы и минусы в большей степени зависят от и правильности этапов его выполнения.
Альтернатива керамзиту – пенополистирол и вермикулит
Пенополистирол (пенопласт) является эффективным утеплителем, успешно применяющимся при отделке помещений. Его теплопроводность примерно в 3 раза ниже, чем у керамзита. Это создает, на первый взгляд, реальную альтернативу выбора.
В реальности способы применения данных материалов отличаются, что вызвано высокой хрупкостью пенопластовых плит. Утепление пенополистиролом весьма эффективно, однако не может использоваться в местах, подверженных механическому воздействию.
Еще одним минусом пенопласта является его пожарная опасность. При возгорании пенополистирол будет не только поддерживать огонь, но и выделять токсичные газы.
Вермикулит относится к вспученным под воздействием высокой температуры минералам и обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Материал является эффективной заменой керамзиту при использовании в виде прослоек или подсыпок. Для производства композиционных блоков керамзит по-прежнему вне конкуренции.
Еще одним препятствием применению вермикулита является его цена, превышающая в 4-5 раз стоимость керамзита. Несмотря на высокие теплоизоляционные свойства вермикулита, его использование обойдется значительно дороже.
Подведем итоги. Керамзит может применяться для реализации широкого ряда строительных задач, включая строительство частных домов и теплоизоляцию квартир. Высокие характеристики и относительно небольшая цена делают керамзит оптимальным для скромного бюджета. Использование заменителей керамзита возможно, однако оправдано лишь в незначительном ряде случаев.
Керамзитовый гравий обладает высокими теплосберегающими и звукоизоляционными показателями, что позволяет его повсеместно и утепления различных конструкций.
Керамзит фракции 10-20 используют при отделочных работах, в строительстве кровли, а так же служит в качестве наполнителя в керамзитобетонной смеси и при производстве керамзитобетонных блоков. Данная фракция не самая крупная и легкая из всех представленных, но обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и может использоваться практически во всех сферах где необходим керамзит это связано с универсальным размером гранул.
Цена на керамзит фракции 10-20
Фракция |
|
Стоимость продукции за м3 |
|
Цена тарированного керамзита за шт. |
|
За 1 мешок (0,05 м3) |
|
За 1 мешок (0,04 м3) |
Технические характеристики керамзита
ООО «Кушвинский керамзитовый завод»
Керамзит выпускается согласно ГОСТ 32496-2013 «Заполнители пористые для легких бетонов».
Наименование показателей |
Фракция 20-40мм |
Фракция 10-20мм |
Фракция 5-10мм |
Фракция 0-5мм |
1.Насыпная плотность. кг/куб.м |
||||
2. Прочность, Мпа |
||||
4.Зерновой состав, % Соответствует ГОСТ |
Д от 85 до 100 |
Д от 85 до 100 |
Д от 85 до 100 Факт данные Сито 10мм -7- 8% Сито 5мм-90-92% Поддон -1-2% |
Д от 85 до 100 |
5. |
||||
6. Морозостойкость- марка |
||||
Имеется санитарно-эпидемиологическое заключение на содержание естественных радионуклидов: соответствуют требованиям класса 1 (А эфф не более 370 Бк/кг).
Современный дом невозможно представить без утепляющих элементов. И это определяет широкое предложение необходимых материалов, как по форме, так и по составу.
В качестве утеплителя он подходит «от неба до земли» . Гранулами утепляют крышу и стены, засыпают под пол в тех же целях, обеспечивают теплоизоляцию фундамента.
Термин «керамзит»
подразумевает несколько разновидностей утеплителя, объединённых общим исходным сырьём для производства. Выделяются гравий трёх фракций, песок и щебень.
Гравий
выглядит как округлые или овальные гранулы. Производится обжигом пород легкоплавкой во вращающихся печах. Особенности применения определяются диаметром фракции:
- Гравий керамзитовый фракции 20 – 40 мм. Обладает наименьшей насыпной плотностью. Употребляется там, где нужен толстый теплоизолирующий слой: отсыпка фундаментов и погребов, засыпка перекрытий на чердаках.
- Гравий керамзитовый фракции 10 – 20 мм. Служит утеплителем для кровли, полов в доме и стен с колодцевым способом кладки.
- Гравий керамзитовый фракции 5 – 10 мм. Идёт на засыпку в качестве основания под «тёплый» пол. Зёрна этой фракции используются при утеплении фасада, когда масса из небольшого количества цемента и керамзита заливается между кладкой и облицовочным слоем.
Песок получают отсевом глинистой мелочи и дроблением больших кусков керамзита в шахтных печах. Области применения:
- Песок керамзитовый фракции до 5 мм. Незаменим при наведении цементных стяжек полов.
- Песок керамзитовый фракции до 3 мм.
Позволяет получить уникальный «тёплый» кладочный раствор.
Теплопроводность такого раствора составляет 0,34 Вт/(м*С), а у смеси на основе кварцевого песка — 1,15 Вт/(м*С).
Щебень тоже выходит от дробления крупных частей запекшейся глины. Используется как наполнитель в производстве бетонных конструкций меньшей удельной плотности и лучшей тепло- и звукоизоляцией.
Преимущества и недостатки материала
В результате анализа этих разновидностей керамзита напрашивается вывод, что именно как утеплитель лучше выбрать гравий. Его преимущество подтверждается комплексом свойств:
- Долговечность. Сохраняет свои качества в течение длительного времени.
- Огнеупорность. Материал абсолютно не горюч.
- Химическая инертность. Не подвержен воздействию кислот и прочих химреактивов.
- Биостойкость. Устойчив к образованию грибка и не даёт проникать грызунам.
- Морозоустойчивость.
Стабилен при колебаниях температур. Переносит более двадцати смен промерзания и оттаивания.
- Небольшая насыпная плотность. От 250 до 800 кг/м 3 . Чем крупнее фракция, тем меньше плотность.
- Высокая прочность.
- Хорошая тепло- и звукоизоляция. Следствие низкой теплопроводности, порядка 0,16 Вт/м и пористости.
- Экологическая чистота. Не выделяет вредных веществ.
Стоит отдельно рассмотреть реакцию керамзита на воду . У него солидная водостойкость и, если гравий просушить после смачивания, все параметры восстановятся.
Но в то же время керамзит обладает заметным влагопоглощением. Пропитанный влагой гравий прибавляет в весе и теряет в изолирующих качествах . Поэтому не забывайте про гидроизоляцию.
Важно!
При утеплении горизонтальных и наклонных поверхностей керамзитовым гравием методом сухой насыпки применяйте для пароизоляции плотную полиэтиленовую плёнку или рулонный материал на основе битума. Листы для герметичности укладываются внахлёст, а на боковых стенках подгибаются до уровня засыпки.
Сравнить технические характеристики различных видов утеплителей поможет таблица 1.
Наименование утеплителя | Удельный вес, насыпная плотность, кг/м 3 | Теплопроводность, Вт/(м*С) | Коэффициент влагопоглощения,% |
Керамзит (гравий) | 250 | 0,099 | 10-20 |
То же | 300 | 0,108 | 10-20 |
» | 350 | 0,115 | 10-20 |
» | 400 | 0,12 | 10-20 |
» | 450 | 0,13 | 10-20 |
» | 500 | 0,14 | 10-20 |
» | 600 | 0,14 | 10-20 |
Пеностекло | 200-400 | 0,07-0,11 | 0,05 |
Маты из стекловолокна | 150 | 0,061 | 10-130 |
40-180 | 0,036 | 50-225 | |
40-80 | 0,029-0,041 | 18-50 | |
125 | 0,052 | 3-5 |
Таблица построена на основе данных СП-23-101-2004
и рекламных сайтов.
Расход гравия определить не сложно, учитывая его сыпучую форму. При засыпке больших массивов необходимо просто вычислить потребный объём. А на утепление поверхностей тратится 0,1 куб. м на слой в 10 см на 1 м 2 .
Положительным моментом применения керамзита при мероприятиях по утеплению жилища следует признать:
- Гарантию, что выполнив все работы правильно, дом будет утеплён на весь срок эксплуатации.
- Материал не выделяет вредных веществ.
- Возможность сделать всё своими руками. Требуются минимальные навыки.
Коэффициент теплопроводности керамзитового гравия несколько выше, чем у современных синтетических и минеральных утеплителей. Отсюда вытекает основной недостаток, который проявляется в значительной толщине утепляющего слоя и увеличении толщины стен. Желательно учесть этот казус на этапе проектирования.
Как выполняются работы по утеплению керамзитом
Гравий керамзитовый очень простой в работе
материал. Он не требует какого-то специнструмента. Нужны будут лопаты, вёдра (носилки), брус-трамбовка, уровень строительный, правило, рулетка, маячки.
Из расходуемых материалов: паро- или гидроизоляция, ленты и т. п. для проклейки швов, цемент на приготовление «молочка» .
Фундамент
Для фундамента нужна термоизоляция с целью сохранения от годичного колебания температур. Технология его защиты посредством отсыпки керамзитом следующая:
- Вокруг готового фундамента роется траншея глубиной, соответственно величине промерзания грунта. Ширина траншеи не менее 50 см.
- В образовавшейся полости ставится опалубка из подручных материалов (доски, листы шифера).
- По дну и боковым поверхностям проводятся работы по гидроизоляции (плёнка, рубероид и т. д.).
- Засыпается керамзитовый гравий до нулевого уровня, уплотняется. Выравнивается поверхность.
- Сверху утеплитель тоже изолируется от влаги.
- Затем вокруг фундамента делается отмостка или насыпается тонкий слой грунта.
Пол
Изолировать пол на бетоном основании от холода снизу получится в результате поэтапного выполнения таких операций:
- Поверхность тщательно готовится. Убирается весь сор и нивелируются всяческие неровности.
- Обеспечивается пароизоляция. Плёнка по периметру загибается на стену на высоту слоя керамзита.
- Маяками обозначается заданный уровень. Зафиксировать рейки маяков можно небольшими комками раствора.
- Керамзит засыпается когда схватится раствор под планками маячков. Лучше брать гранулы разных фракций , для получения более прочного слоя.
- Насыпь выравнивается по маячкам рейкой или правилом. А затем поливается сверху «цементным молочком» .
- Завершающий этап — цементная стяжка. Желательно перед ней уложить на керамзит металлическую сетку армирующую. Толщина стяжки выбирается не менее трёх сантиметров.
Стены
Наружные стены
в доме отвечают за сохранение тепла в наибольшей степени. Но технология утепления их керамзитом сложнее, чем для пола или потолка. Возводить такие стены должен профессиональный каменщик.
Кладка ведётся в два слоя : внутренний (основной) и наружный из облицовочного кирпича. Зазор между кладками около десяти сантиметров, куда и засыпается керамзит. Между кладками обязательны перемычки-связки.
Потолок
Деревянный потолок можно утеплять разными материалами, в том числе и керамзитом. Вначале потолок надо подготовить. Проверить балки и потолочные доски. Заменить негодные и при необходимости перебить доски плотнее. Ведь с утеплением увеличится и нагрузка.
Порядок действий затем такой:
- Накрываем конструкцию пароизолирующим материалом. Стыки надо проклеить. Края подогнуть на высоту засыпки.
- Засыпать керамзит на высоту балки.
- Нанести на слой гравия цементную стяжку или в крайнем случае прикрыть гидроизоляцией.
- Если чердак будет использоваться как жилое помещение или для хранения вещей настелить поверху половую доску.
Из всего вышесказанного можно заключить, что керамзит по праву занимает одно из ведущих мест среди утеплителей.
Как получается и применяется экологически чистый утеплитель керамзит — смотрите на видео:
Керамзит как экологичный и недорогой строительный материал сегодня находит массовое применение в качестве основы легких бетонов, а также отличного термо- и звукоизолятора. Получаемый из глинистых (гидрослюдистых) пород путем их обжига с дальнейшей переработкой, он различается по фракциям, что определяет его базовые эксплуатационные свойства — плотность, теплопроводность и др. Сегодня к наиболее востребованным маркам материала относится керамзит фракции 10-20 с размером частиц 10-20 мм, обладающий завидной универсальностью и идеально соответствующий отношению качество/цена.
Рабочие характеристики и сфера использования керамзита 10-20
Основные рабочие физические характеристики керамзита фракции 10-20 таковы:
- Насыпная плотность — 400-500 кг/м.
куб.;
- Прочность — П75-П100;
- Теплопроводность — 0,094 Вт/мС;
- Морозостойкость — F15.
Весь отечественный керамзит, производимый на предприятиях стройиндустрии, соответствует ГОСТ 9757-90 и проходит полный цикл сертификации уполномоченными официальными организациями.
Основная область применения керамзита 10-20 — надежная тепловая и акустическая защита межэтажных перекрытий, кровли, служебных помещений, подвалов, стен и т.п. Материал повсеместно используется в индивидуальном строительстве для задания глубины закладки фундаментов и высоты полов. Он также востребован в качестве основы керамзитобетонных блоков.
Поставка и фасовка керамзита 10-20
Поставка керамзита марки 10-20 осуществляется россыпью или в фасованном виде (в стандартных мешках). При отгрузке россыпью расчеты за него ведутся, исходя из количества кубометров отпущенного материала, при отгрузке мешками — исходя из стоимости полного мешка.
При оптовых поставках, позволяющих покупателю существенно сэкономить, изначально оговаривается минимальное количество мешков (объем) керамзита, при которых действует оптовая цена.
Параметры материала установлены ГОСТ 9757-90, регламентирующим качество строительных пористых материалов. Некоторые показатели не регулируются, однако все равно остаются важной характеристикой. Рассмотрим детальнее основные свойства керамзита.
- Фракционный состав. Всего установлены три фракции материала, имеющие диапазон размеров 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм. Отдельной категорией проходят фракции, редко применяющиеся в строительных работах. К ним относятся гранулы и щебень керамзита размерами от 2,5 до 10 мм, а также широкая смесевая фракция от 5 до 20 мм.Теплоизолирующие керамзитные прослойки, используемые в виде насыпной массы, представляют смесь всех фракций — от 5 до 40 мм. Это связано с необходимостью заполнения пустот в теплоизолирующем слое, что увеличивает жесткость конструкции и ликвидирует конвекционные токи воздуха.
- Марки керамзита по насыпной плотности (объемному насыпному весу).
Всего установлено семь значений: до 250 кг/м3 — марка 250, от 250 до 300 кг/м3 — марка 300, аналогично — марки 350, 400, 450, 500, 600.
Марки 700 и 800 не выпускаются для широкой продажи и производятся только при согласовании с потребителем. Истинная плотность (истинный объемный вес) больше насыпной плотности в 1,5-2 раза. Данный параметр характеризует плотность материала без учета промежутков между гранулами или осколками материала;
- Марки керамзита по прочности. Для гравия существует 13 марок, различающихся прочностью при сдавливании в цилиндре. Для щебня нормируются 11 марок, имеющих такие же обозначения, как и марки гравия. Прочность щебня и гравия одной марки различается. Так, для марки П100 прочность гравия при сдавливании составляет от 2,0 до 2,5 МПа, тогда как щебня — от 1,2 до 1,6 МПа. Между марками керамзита по плотности и прочности существует связь — увеличение плотности приводит к увеличению прочности. Взаимосвязь между марками также регулируется стандартом ГОСТ 9757-90, что исключает изготовление низкокачественного керамзита высокой плотности, разрушающегося при небольшой нагрузке.
- Коэффициент уплотнения
— согласованная с потребителем величина, которая не превышает значение 1,15 и применяется для учета уплотнения керамзитной массы в результате транспортировки или слёживания.
Использование коэффициента связано с частой отгрузкой материала по насыпному объему, удобной при реализации крупных партий.
- Теплопроводность — является наиболее важным параметром, характеризующим теплоизоляционные свойства. Для керамзита коэффициент теплопроводности составляет от 0,10 до 0,18 Вт/(м?°C). Диапазон значений достаточно узкий, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах материала. С увеличением плотности коэффициент теплопроводности увеличивается. Это связано с уменьшением количества и объема пор, содержащих главный теплоизолятор — воздух.
- Водопоглощение — важный параметр, показывающий поведение материала при воздействии воды. Керамзит относится к относительно устойчивым к материалам и характеризуется значением водопоглощения 8-20 %.
- Звукоизоляция
— как и большинство теплоизоляционных компонентов, керамзит обладает повышенной звукоизоляцией. Наилучшие результаты достигаются при звукоизоляции деревянного пола, в которой керамзит выступает в виде прослойки между наружной частью пола и межэтажной плитой.
- Морозоустойчивость — благодаря низкому водопоглощению и глине, которая является основой материала, керамзит имеет достаточно высокие морозоустойчивые свойства. Численные значения не нормируются стандартами, поскольку керамзит морозоустойчив «по умолчанию». Нормируются лишь показатели строительных камней, в составе которых содержится керамзит — керамзитоблоки.
Марки керамзита и области его применения
Керамзитовый гравий. Фракция 10-20 мм
Керамзитовый гравий фр. 10-20 мм, выпускаемый « ООО Лёгкий керамзит» полностью соответствует ГОСТ-32496-2013. Возможен выпуск четырёх марок данной фракции: М-250, М-300, М-350, М-400.
М-250 | М-300 | М-350 | М-400 | |
насыпная плотность | 210-250 кг/м³ | 250-300 кг/м³ | 300-350 кг/м³ | 350-400 кг/м³ |
прочность | 0,5-0,7 Мпа( П-25) | 0,7-1,0 Мпа( П-35) | 1,0-1,5 Мпа( П-50) | 1,5 Мпа( П-75) |
теплопроводность | 0,0960 Вт/м С° | 0,0960 Вт/м С° | 0,1020 Вт/м С° | 0,1110 Вт/м С° |
Гравий керамзитовый фрак. |
Керамзитовый гравий. Фракция 5-10 мм
Керамзитовый гравий фракции 5-10 мм очень востребованный строительный материал. Это обусловлено широтой его применяемости. Незаменим при разработке « тёплого» пола (им заполняют пространство под гипсоволокнистым листом), используя немецкую технологию. Керамзит данной фракции используют в производстве керамзитобетонных блоков, имеющих небольшой вес, высокую прочность и теплоизоляцию. При помощи керамзитовых блоков можно возводить как внутренние, так и внешние стены постройки. Фракция 5-10 мм часто применяется в качестве основы под бетонную стяжку. Керамзит фр.5-10мм,выпускаемый ООО «Лёгкий керамзит», соответствует ГОСТ32496-2013. | |
М-400 | |
насыпная плотность | 350-400 кг/м³ |
прочность | ≥ 1,5-2,0 Мпа( П75, П100, П125) |
теплопроводность | 0,1110 Вт/мС° |
Гравий керамзитовый. Фракции 0-10 мм; 0-5 мм
Гравий керамзитовый фракций 0-5мм и 0-10мм применяется при заливке цементной стяжки пола, выравнивая и делая его намного теплее, используется при изготовлении конструктивно-теплоизоляционных лёгких бетонов.![]() | |
|
М400 (0-10 мм) | М450; 500 (0-5 мм) | |
насыпная плотность | 350-400 кг/м³ | 400-500 кг/м³ |
прочность | не менее 2,0 Мпа | не менее 2,0 Мпа |
ТУ | 5711-003-75164759-2016 | 5712-002-00282352-2003 |
Гравий керамзитовый дроблёный. Фракция 0-10 мм
насыпная плотность | 350-400 кг/м³ |
прочность | не менее 1,5 Мпа |
ТУ | 5711-005-75164759-2016 |
Наиболее часто, материал применяется для утеплительной просыпки в трехслойной кирпичной стене, в частном и малоэтажном строительстве. |
Спецкерамзит. Фракции 10-40 мм
насыпная плотность | 180-220 кг/м³ |
прочность | 0,11Мпа |
теплопроводность | 0,0844Вт/м С° |
ТУ | 5712-001-00282352-2002 |
Гравий керамзитовый со специальными свойствами фр.10-40 мм из-за самой малой насыпной плотности используется для засыпания фундаментов,чердачных помещений, погребов (в местах, где необходима большая теплоизоляционная сила), используется при посадке кустарников и крупных деревьев в качестве дренажа. | |
Керамзит- экологически чистый и долговечный материал:
Свойства:
- высокий уровень прочности
- хорошие показатели тепло- и звукоизоляции
- морозоустойчивость
- химическая инертность
- влагостойкость
- пожаро- и взрывобезопасность
- долговечность
- оптимальное соотношение качества и стоимости
БЗКГ (Боганднский завод керамзитового гравия). Керамзит.
Предлагаем гравий керамзитовый в мешках (0.9)м — ГОСТ 32496 -2013.
Экологически чистый, высококачественный керамзитовый гравий в регионах Урала и Западной Сибири.
Марка по насыпной плотности: М450, М500, М600.
Плотность при сдавливании(МПа)
М450-1,2/2,0 (П-75)
Теплопроводность составляет для
М500-2,0/2,5 (П-100) фр.(5-10мм) — 0,097 Вт/(Мс)
М600-2. 5/3,3 (п-125) фр.(10-20мм) — 0,094 Вт/(Мс)
Водопоглощение (% по массе):до 20
Влажность(% по массе):до 5
Морозостойкость(циклов): не более МР 3.15
Технологии производства: Керамзитовый гравий представляет собой искуственный пористый материал, изготовленный из глины Каштырлинского месторождения, путем ее переработки, сушки гранул и вспучивания их при обжиге в печи. Обожённые гранулы охлождаются и сортируются по фракциям.
Какими свойствами обладает керамзит ?
1.Сохраняет тепло.
2.Не поддается влиянию химически активных веществ, устойчив к воздействию кислоты. Не нанесут вреда этому материалу и органические разрушители, такие, например, как грибок, плесень или другие микроорганизмы.
3.Керамзит очень долговечен.
4.Звукоизоляционные свойства
5.Высокая прочность дает возможность применять этот материал как наполнитель при заливке бетона и производстве керамзитовых блоков.
6.Морозоустойчивость.
7. Влагостойкость.
8.Отличные свойства по устойчивости к возгоранию делают керамзит практически незаменимым при утеплении чердаков.
9. Использование в ландшафтном дизайне.
Характеристики керамзита:
Прочность керамзита.
Прочность — наиболее важная характеристика керамзитового гравия, основной показатель его качества. Прочность керамзита определяется путем проведения лабораторных испытаний с применением следующих методик:
— метод одноосного сжатия — испытание прочности на сжатие отдельных гранул керамзита;
— метод сжатия в циллиндре — испытание прочности, путем сжатия определенного количества гранул и измерение к первоначальному объему.
ГОСТом 32496-2013 установлено 13 марок керамзита по прочности (П15 — низкая прочность, П400 — очень высокая прочность). Соответственно, чем выше показатель прочности, тем качественнее керамзит и, как следствие, тем лучше он переносит перевозку, перегрузку, перепады температуры и иные внешние воздействия.
Насыпная плотность керамзита.
Насыпная плотность — показатель отношения массы керамзитового гравия к занимаемому им объему.
Существует 15 марок керамзита по насыпной плотности (начиная М150 — до 150 кг/м3, заканчивая М1200 — до 1200 кг/м3 соответственно).
Чем выше фракция керамзита, тем ниже его насыпная плотность (поскольку чем крупнее фракция, тем выше вспученность, а значит масса ниже). Насыпная плотность керамзита позволяет определить рациональность использования конкретной фракции в той, или иной ситуации.
Как правило, у фракции 0-5мм насыпная плотность равна 600-850 кг/м3, у фракции 20-40мм соответственно 350-450 кг/м3.
Самым распространенным является керамзитовый гравий марок П50 — П150.
Водопоглощение керамзита.
Водопоглощение — показатель процентного отношения к массе сухого материала.
Благодаря обжигу на гранулах керамзита образуется корочка, препятствующая проникновению влаги внутрь гранулы. Соответственно, чем качественнее материал (чем больше объем целых гранул), тем ниже водопоглощающая способность. К тому же, гранула керамзита имеет в два раза более низкую водопоглощаемую способность, чем щебень.
Чем выше марка по насыпной плотности, тем ниже водопоглощающая способность (у марки М400 — 30%, у марки М800 — 20%).
Морозостойкость керамзита.
Морозостойкость — показывает сколько циклов замораживания и оттаивания способен выдержать керамзит сохраняя все свои первоначальные характеристики и свойства.
ГОСТом установлена минимальная морозостойкость F15 (т.е. 15 циклов), как правило любой производитель выдерживает данное требование.
Показатель морозостойкости наиболее важен при использовании керамзитового гравия в более тяжелых условиях (северных регионах), особенно данный показатель важен при изготовлении керамзитобетона и других бетонных изделий.
Уплотнение керамзита
Уплотнение — характеристика отображающая уменьшение объема керамзитового гравия к исходному в результате уплотнения и улеживания при перевозке и хранении.
ГОСТом установлено значение потери по массе равное 15% от первоначального общего объема.
Однако в силу внешних факторов (осаднов, влажности, температурного режима и др.) возможно отклонение объемных показателей от весовых.
Теплопроводность керамзита.
Теплопроводность — важная характеристика, отражающая теплоизоляционные способности керамзита.
Коэффициент теплопроводности для керамзитового гравия составляет 0,10 — 0,18 Вт/м*К, что в свою очередь является очень хороши признаком того, что керамзит действительно эффективно можно использовать в качестве теплоизоляции (утеплителя).
Теплопроводность керамзита обусловлена наличием поризованной структуры. Так, чем выше насыпная плотность и мельче керамзитовые гранулы — тем выше показатель теплопроводности.
фото, технические характеристики и свойства, плотность, теплопроводность, удельный вес, фракции, виды, гост
Совершенствование строительных технологий постоянно движется в направлении повышения прочности материалов и снижения их веса. Важным аспектом, как в условиях холодного, так и жаркого климата, остается понижение теплопроводности. Одним из строительных материалов, в которых аккумулированы неплохие прочностные и теплоизоляционные свойства, является керамзит.
Общие свойства материала, его структура и виды
Керамзит производится из глины путем высокотемпературного обжига, проводимого на специализированных предприятиях. Наружная поверхность глиняных конгломератов оплавляется, что обеспечивает её гладкость и специфичную окраску. Образование пористой структуры происходит за счет газов, выделяющихся во время обжига.
Глина, в различном виде, находится в составе большинства важных строительных материалов – кирпича, цемента и ряда других. Её природные свойства характеризуются высокими параметрами прочности, которых не лишен керамзит. Несмотря на пористую структуру, улучшающую теплоизоляционные свойства, его сопротивление сжатию является достаточным для применения в составе бетонов, керамзитоблоков и обычной подсыпки.
В зависимости от формы, внешнего вида и технологического процесса производства, керамзит подразделяется на такие виды:
- керамзитовый гравий – классические овальные, почти круглые окатыши или гранулы, имеющие красно-коричневый цвет поверхности – основная форма выпускаемого керамзита.
Такой гравий применяется повсеместно в строительной сфере;
- керамзитовый щебень – представляет собой фрагменты крупных конгломератов керамзита, полученные раскалыванием последних. Форма щебня угловатая и отличается острыми краями. Основное применение ограничено добавлением в состав бетонов;
- керамзитовый отсев или песок – мелкие частицы, являющиеся побочным продуктом при обжиге или дроблении керамзита и применяющиеся как пористый наполнитель.
Гравий и щебень имеют размеры от 5 до 40 мм, а керамзитовый песок представляет собой частицы менее 5 мм. Мелкие дробленые фракции керамзита применяются в системах очистки (фильтрации) воды, а также как подсыпка в террариумах и аквариумах. Подобное использование является одним из свидетельств низких токсических качеств, позволяя поставить керамзиту «5» за экологичность.
Внешний вид материала весьма непрезентабелен, однако это не имеет никакого значения. Керамзит почти не применяется в открытом виде, а входит в состав бетона или изолированных деревянных и бетонных перекрытий. Стоимость керамзита наиболее низкая среди доступных теплоизоляционных и конструкционных материалов, за что заслуженно получает оценку «5».
На картинке — фото, общее описание керамзита и его особенностей
Технические характеристики
Параметры материала установлены ГОСТ 9757-90, регламентирующим качество строительных пористых материалов. Некоторые показатели не регулируются, однако все равно остаются важной характеристикой. Рассмотрим детальнее основные свойства керамзита.
- Фракционный состав. Всего установлены три фракции материала, имеющие диапазон размеров 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм. Отдельной категорией проходят фракции, редко применяющиеся в строительных работах. К ним относятся гранулы и щебень керамзита размерами от 2,5 до 10 мм, а также широкая смесевая фракция от 5 до 20 мм.Теплоизолирующие керамзитные прослойки, используемые в виде насыпной массы, представляют смесь всех фракций – от 5 до 40 мм. Это связано с необходимостью заполнения пустот в теплоизолирующем слое, что увеличивает жесткость конструкции и ликвидирует конвекционные токи воздуха.
- Марки керамзита по насыпной плотности (объемному насыпному весу). Всего установлено семь значений: до 250 кг/м3 – марка 250, от 250 до 300 кг/м3 – марка 300, аналогично – марки 350, 400, 450, 500, 600. Марки 700 и 800 не выпускаются для широкой продажи и производятся только при согласовании с потребителем. Истинная плотность (истинный объемный вес) больше насыпной плотности в 1,5-2 раза. Данный параметр характеризует плотность материала без учета промежутков между гранулами или осколками материала;
- Марки керамзита по прочности. Для гравия существует 13 марок, различающихся прочностью при сдавливании в цилиндре. Для щебня нормируются 11 марок, имеющих такие же обозначения, как и марки гравия. Прочность щебня и гравия одной марки различается. Так, для марки П100 прочность гравия при сдавливании составляет от 2,0 до 2,5 МПа, тогда как щебня – от 1,2 до 1,6 МПа. Между марками керамзита по плотности и прочности существует связь – увеличение плотности приводит к увеличению прочности.
Взаимосвязь между марками также регулируется стандартом ГОСТ 9757-90, что исключает изготовление низкокачественного керамзита высокой плотности, разрушающегося при небольшой нагрузке.
- Коэффициент уплотнения – согласованная с потребителем величина, которая не превышает значение 1,15 и применяется для учета уплотнения керамзитной массы в результате транспортировки или слёживания. Использование коэффициента связано с частой отгрузкой материала по насыпному объему, удобной при реализации крупных партий.
- Теплопроводность – является наиболее важным параметром, характеризующим теплоизоляционные свойства. Для керамзита коэффициент теплопроводности составляет от 0,10 до 0,18 Вт/(м?°C). Диапазон значений достаточно узкий, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах материала. С увеличением плотности коэффициент теплопроводности увеличивается. Это связано с уменьшением количества и объема пор, содержащих главный теплоизолятор – воздух.
- Водопоглощение – важный параметр, показывающий поведение материала при воздействии воды. Керамзит относится к относительно устойчивым к материалам и характеризуется значением водопоглощения 8-20 %.
- Звукоизоляция – как и большинство теплоизоляционных компонентов, керамзит обладает повышенной звукоизоляцией. Наилучшие результаты достигаются при звукоизоляции деревянного пола, в которой керамзит выступает в виде прослойки между наружной частью пола и межэтажной плитой.
- Морозоустойчивость – благодаря низкому водопоглощению и глине, которая является основой материала, керамзит имеет достаточно высокие морозоустойчивые свойства. Численные значения не нормируются стандартами, поскольку керамзит морозоустойчив «по умолчанию». Нормируются лишь показатели строительных камней, в составе которых содержится керамзит – керамзитоблоки.
Как рассчитать сколько кубов керамзита в мешке расскажет следующее видео:
Влияние содержания органических веществ на технические свойства глин
Большинство природных осадочных глин содержат органические вещества, и даже небольшое количество органических веществ будет иметь большое влияние на физические и механические свойства глины.Для выяснения влияния содержания органического вещества на глинистую почву иллит-кварцевую смесь смешивали с природной аморфной торфяной почвой (содержание органического вещества 50%) в разных пропорциях для изучения влияния разного содержания органического вещества на физические свойства. (удельный вес, G s ; влажность,; коэффициент пустот, e ; предел жидкости,; предел пластичности,; индекс пластичности, I p ) и характеристики сдвига (когезия, c ; угол трения φ ) глинистого грунта.Экспериментальные результаты показали, что с изменением содержания органического вещества удельный вес и коэффициент пустотности глины изменяются линейно, в то время как содержание воды, предел Аттерберга, прочность на сдвиг, когезия и угол трения изменяются нелинейно с увеличением содержания органического вещества. . Кривая содержания влаги и предела Аттерберга меняется при ОС = 7,5%. Прочность на сдвиг, сцепление и угол трения имеют очевидные точки поворота, когда ОС = 7,5% и ОС = 37,5%. Изменение содержания влаги и предела Аттерберга в зависимости от содержания органического вещества указывает на то, что ОС = 7.5% может быть предельным значением для различных форм органического вещества в глине. Когда ОС ≤ 7,5%, органическое вещество в глине находится в связанном состоянии; когда ОС> 7,5%, связанное органическое вещество достигает насыщения; а свободное органическое вещество постепенно увеличивается. Закон изменения характеристик прочности на сдвиг в зависимости от содержания органического вещества показывает, что взаимодействие между минералами и органическим веществом проявляет разные характеристики сдвига при разном содержании органического вещества. При ОС ≤ 7,5% глина проявляет минеральные свойства, при 7.5% <ОС ≤ 37,5%, глина демонстрирует свойства свободного органического вещества, а при ОС> 37,5% глина проявляет свойства свободного органического вещества.
1. Введение
Естественно, осадочная глина часто содержит органическое вещество, но содержание и тип органического вещества существенно различаются [1–4]. Различное содержание и разные формы органических веществ существенно влияют на структуру и свойства минеральной почвы. В дорожном строительстве дорога неизбежно будет пересекать территорию с высоким содержанием органических почв или торфяников.Органический грунт и торф с высоким содержанием влаги, высокой сжимаемостью и низкой несущей способностью не подходят для строительства насыпей и автомагистралей, поэтому использование методов предварительной нагрузки, глубокого перемешивания цемента и земляных работ для обработки основания становится все более распространенным. [5–7]. Однако, как оценить влияние содержания органического вещества на почвенно-инженерные свойства глины, все еще не совсем понятно. Изучение влияния содержания и типа органического вещества на инженерные свойства глины имеет важное значение при проектировании и строительстве дорожного полотна [8–10].
Многие ученые использовали разные методы для изучения влияния органических веществ на инженерные свойства почвы. В соответствии с кратким изложением методов исследования влияния органического вещества на инженерные свойства почвы, основные методы исследования можно разделить на 3 класса. Первый метод заключается в отборе образцов почвы с различным содержанием органических веществ в нескольких областях, а затем анализе влияния содержания органических веществ на инженерные свойства почвы.Например, Odell et al. [11] изучили 26 групп различных органических почв в штате Иллинойс и проанализировали влияние содержания органического вещества на предел Аттерберга. Было обнаружено, что предел Аттерберга увеличивается с увеличением содержания органического вещества. Они также обнаружили, что органические вещества были ответственны за большую часть наблюдаемой изменчивости предельных значений пластичности образцов; Буш и Келлер [12] изучали физические свойства отложений на двух участках континентального склона Перу-Чили и восточной части плиты Наска.Результаты показывают, что содержание влаги и предел Аттерберга отложений положительно коррелируют с содержанием органических веществ; Bennett et al. [13] изучали взаимосвязь между органическим веществом и свойствами отложений на двух континентальных окраинах Соединенных Штатов. Было обнаружено, что содержание влаги, предел Аттерберга и содержание частиц тесно связаны с содержанием органических веществ. Однако они пришли к выводу, что корреляция между содержанием органического вещества и Аттербергом недостаточно сильна, чтобы предполагать значительную взаимозависимость.Из-за различных источников органического вещества и различного минерального состава в органической почве в разных регионах самым большим недостатком этого метода является то, что при изменении содержания органического вещества изменяется также и состав минерального и органического вещества почвы. Другой распространенный метод — приготовление композитов из органической глины путем добавления органических соединений в чистую минеральную почву. Например, Ольгун и Йылдыз [14] смешали метанол, этанол, изопропанол, уксусную кислоту и дистиллированную воду в разных пропорциях и добавили их в почву, собранную в городе Аксарай в Турции, чтобы подготовить органическую почву с различным содержанием органических веществ.Предел Аттерберга грунта был измерен, и были выполнены испытания на трехосное сжатие. Результаты показали, что предел жидкости и индекс пластичности уменьшаются с увеличением отношения содержания органического вещества к содержанию влаги, а почва с метанолом в качестве органического вещества имеет более низкий индекс сжатия и индекс набухания, чем другие органические почвы. Zeng et al. [15] смешали нерастворимые в воде органические вещества (гуминовую кислоту) и три водорастворимых органических вещества (фталеин гуминовой кислоты, гумат калия и тканевую кислоту) с восемью глинами (шесть природных глин и две чистые минеральные глины).Были приготовлены органические соединения различных минералов и разного органического вещества, а также изучены физические свойства различных органических соединений. Результаты показывают, что пределы Аттерберга для глины с разными минералами и различным составом органического вещества сильно различаются. Однако состав этого органического соединения значительно отличается от состава природного органического вещества в почве, что не может полностью учесть реальную ситуацию. Некоторые ученые также занимаются органической почвой с помощью химических средств для регулирования содержания органического вещества в почве.Например, Рошид и Браун [16] использовали перекись водорода для удаления органических веществ из исходной почвы, а затем добавили гуминовую кислоту, чтобы подготовить органическую почву с содержанием органического вещества от 0% до 4%, а также инженерные свойства почвы с различным органическим веществом. содержание было изучено. Результаты показали, что пластичность, сопротивление недренированному сдвигу и сжимаемость почвы увеличиваются с увеличением содержания органических веществ. Бут и Даль [17] удалили органическое вещество из осадочной почвы с помощью раствора перекиси водорода, а затем смешали их с исходной осадочной почвой пропорционально, чтобы подготовить образцы с различным содержанием органического вещества (0.57% ∼3,2%). Результаты показывают, что органическое вещество имеет значительную корреляцию с пределом текучести, индексом пластичности и удельным весом. Однако этот метод был сложным, трудоемким и трудоемким и подходил только для образцов почвы с минимальным содержанием органических веществ.
Кроме того, текущие исследования взаимосвязи между органическим веществом и инженерными свойствами глин все еще сосредоточены в относительно небольшом диапазоне (0% ≤ OC ≤ 20%) [11–13, 16–19]. Например, Hameedi et al.[20, 21] и Fattah et al. [22] изучали инженерные свойства глины с содержанием органического вещества 2 ~ 15% на юге Ирака. Однако для особых глин, таких как органическая почва и торф, содержание органического вещества почвы в большинстве случаев превышает 20% [23–25]. С целью устранения вышеуказанных недостатков смесь иллит-кварца и природный аморфный торфяной грунт (содержание органического вещества 50%) были смешаны в различных пропорциях для получения 12 наборов глинистых грунтов с одинаковым минеральным составом и различным содержанием органических веществ (0% ~ 50%). %).Основная цель этой статьи — выяснить влияние содержания органических веществ на физико-механические свойства глинистой почвы. С другой стороны, это исследование проанализировало порог различных форм органического вещества (связанного и свободного) и влияние взаимодействия между органическим веществом и минералами в различных формах на характеристики сдвига глинистой почвы.
2. Материалы и методы
2.1. Материалы
Образцы природного торфяного грунта отбираются на строительной площадке возле озера Дяньчи в городе Куньмин, провинция Юньнань, Китай, как показано на рисунках 1 (a) и 1 (b).Ручной отбор проб показан на Рисунке 1 (c). Образец показан на рисунке 1 (d). Результаты испытаний показаны в таблице 1. Среди них потери при возгорании () были определены для всех образцов торфяного грунта в соответствии с ASTM (D2974 2014) [26]; содержание волокон () было определено для всех образцов торфяной почвы согласно ASTM (D1997-13) [27], и согласно методам классификации ASTM (D4427 2013) [28], можно судить о том, что торфяная почва относится к аморфному торфу. почва. Для определения минералогического состава торфяных почв были проведены исследования рентгеновской дифрактометрии (XRD).Образцы для XRD-тестов были подготовлены в соответствии с методами, описанными Whittig and Allardice [29]. На рис. 2 представлены рентгенограммы торфяной почвы. Преобладающим глинистым минералом исследованной природной торфяной почвы является иллит, доля которого колеблется в диапазоне от 75% до 85%, за ним следует кварц (10% ~ 20%). В соответствии с соотношением содержания иллита к кварцу в аморфной торфяной почве массовое отношение иллита к кварцу в смеси ( d ≤ 0,038 мм), добавленной к исследуемому образцу в этой статье, составляет 4: 1.Минеральные компоненты торфяной почвы, иллита и кварца представлены в таблице 2.
|
|
2.2. Подготовка образцов и методы испытаний
Удалите остаточные волокна в аморфной торфяной почве перед тем, как приступить к работе с образцом, и добавили дистиллированную воду для приготовления образца суспензии с содержанием воды в 2,0 раза превышающим предел жидкости. Содержание органических веществ в суспензиях после полного перемешивания составило 50%. Суспензии с исходным содержанием органического вещества 50% были смешаны с иллит-кварцем (с содержанием органического вещества 0%) в необходимых пропорциях для приготовления образцов с содержанием органического вещества от 0% до 50% (как показано на рисунке. 3).Образцы были приготовлены путем предварительного отверждения глинистых суспензий в течение 24 часов. Суспензии предварительно уплотняли, помещая их в ячейку диаметром 61,8 мм и высотой 40 мм. Перед измерением физико-механических параметров образцы предварительно уплотняли давлением до 50 кПа путем постепенного увеличения давления (12,5, 25,0 и 50,0 кПа).
Измеренные физические свойства включают удельный вес ( G s ), содержание воды () и пределы Аттерберга (предел жидкости; предел пластичности; и индекс пластичности I P ).Испытания проводятся согласно стандартам испытаний ASTM D854 [30]; ASTM (D2974-14) [26]; ASTM (D4318-17) [31].
Следует отметить, что до сих пор не применялся специальный метод испытаний на сдвиг для торфяных грунтов для определения их параметров прочности на сдвиг. Но среди обычных испытаний на сдвиг более подходящими оказались испытания на кольцевой сдвиг и прямой простой сдвиг, в которых влияние волокон на процедуру испытания невелико [32]. Следовательно, в этой статье для проверки прочности образцов на сдвиг используется испытание на прямой сдвиг.Образцы предварительно сжимаются (приложенное предварительное давление () составляло 50 кПа, 100 кПа, 150 кПа и 200 кПа соответственно) перед испытанием на сдвиг. Испытание проводится в соответствии со стандартом испытаний ASTM (D3080 / D3080 M — 11) [33].
3. Результаты и обсуждение
3.1. Физические свойства
Перед изучением влияния содержания органического вещества на сдвиговые свойства глины были оценены основные физические свойства каждой группы образцов. Основные физические свойства показаны в таблице 3.Кривая соотношения между различным содержанием органического вещества и каждым индексом была построена для дальнейшего анализа правила изменения каждого физического индекса при разном содержании органического вещества.
|
3.1.1. Влияние содержания органического вещества на удельный вес
В предыдущих исследованиях [12, 24] органическое вещество и минеральные компоненты образцов торфяной почвы из разных регионов сильно различаются, удельный вес органической почвы существенно не коррелирует с органическим веществом. содержание, и данные очень дискретны.Это может быть связано с различиями в минералах и органическом веществе, а также с небольшим диапазоном содержания органического вещества. Влияние содержания органического вещества на значение удельного веса ( G s ) очевидно из рисунка 4. Значения G s глин линейно уменьшаются с увеличением содержания органического вещества и имеют высокую корреляцию ( R 2 = 0,997). Содержание органического вещества увеличилось с 0% до 50%, а значения образца G s уменьшились с 2.От 75 до 1,65. Уменьшение значений G s с увеличением органического вещества в основном связано с низким значением удельного веса органического вещества [16, 17, 34, 35].
3.1.2. Влияние содержания органических веществ на коэффициент пустотности
На рисунке 5 показано соотношение пустотности в зависимости от содержания органического вещества в образцах. Видно, что коэффициент пустотности увеличивается с увеличением содержания органического вещества, и корреляция очень высока ( R 2 = 0.983). Хамуш и Зентар [36] изучали отложения с различным органическим веществом и получили результат, что коэффициент пустотности увеличивается с увеличением количества органического вещества.
3.1.3. Влияние содержания органического вещества на содержание влаги
Хамуш и Зентар [36] обнаружили, что взаимосвязь между содержанием влаги и содержанием органического вещества увеличивается линейно. Взаимосвязь между содержанием органического вещества и содержанием влаги в этом документе показана на рисунке 6. Стоит отметить, что взаимосвязь между содержанием влаги и содержанием органического вещества не является линейным увеличением.При ОС = 7,5% прямая линия поворачивается, а наклон увеличивается с 2,040 до 4,497. Гумус имеет огромную удельную поверхность и гидрофильные группы, а его сильное водопоглощение является основной причиной повышения влажности почвы [37].
3.1.4. Влияние содержания органических веществ на предел Аттерберга
В настоящее время, что касается взаимосвязи между пределом жидкости и пределом пластичности и изменением содержания органического вещества, существует консенсус, что предел жидкости и предел пластичности увеличиваются линейно с увеличением содержания органического вещества. содержимое, как показано в таблице 4.Из таблицы видно, что, хотя содержание органического вещества имеет высокую корреляцию с пределом жидкости и пределом пластичности, диапазон изученного содержания органического вещества относительно невелик. Что касается индекса пластичности ( I P ) органической почвы, многие исследователи обнаружили, что I P увеличивается с увеличением ОС, но корреляция незначительна [11, 13, 16, 38 , 39].
|
Связь между пределом текучести, пределом пластичности и показателем пластичности глины в этой статье с содержанием органических веществ показана на рисунках 7 (а) –7 ( в). Из рисунка 7 видно, что предел жидкости, предел пластичности и индекс пластичности увеличиваются с увеличением содержания органического вещества.Стоит отметить, что прямая линия разделена на два этапа (ОС = 7,5%). Когда ОС ≤ 7,5%, содержание органического вещества увеличивается на 1%, а предел текучести, предел пластичности и индекс пластичности увеличиваются на 1,89%, 0,62% и 1,26% соответственно; когда ОС> 7,5%, содержание органического вещества увеличивается на 1%, а предел жидкости, предел пластичности и индекс пластичности увеличиваются на 7,48%, 2,15% и 5,21% соответственно.
3.2. Влияние содержания органических веществ на сопротивление сдвигу
Испытания прочности на сдвиг были проведены на 12 группах образцов для оценки влияния различного содержания органических веществ на сопротивление сдвигу и соответствующие параметры торфяной почвы.Кривая сопротивления сдвигу-смещения связного грунта при предварительном давлении 50 кПа, 100 кПа, 150 кПа и 200 кПа показана на рисунках 8 (a) –8 (d), соответственно. Из рисунка 8 видно, что кривая сопротивления сдвигу-смещения не имеет явного пика, и Бадв и Саядиан [25] также получили аналогичные результаты исследований. Стоит отметить, что кривая сопротивления сдвигу-смещения постепенно опускается с увеличением содержания органического вещества при том же вертикальном давлении. Это явление становится более очевидным с увеличением вертикального давления.
Согласно стандарту ASTM (D3080 / D3080M – 11) [33], когда нет пикового значения, напряжение сдвига, соответствующее сдвиговому смещению 10%, принимается как напряжение сдвига при разрушении образца. В таблице 5 показаны показатели прочности на сдвиг и прочности на сдвиг (когезия и угол трения) для 12 групп образцов при различных давлениях консолидации. Взаимосвязь между прочностью на сдвиг, параметрами прочности на сдвиг и содержанием органического вещества была проведена для дальнейшего анализа правила изменения характеристик сдвига при различном содержании органического вещества.
|
3.2.1. Влияние содержания органического вещества на прочность на сдвиг
На рисунке 9 представлена кривая изменения прочности на сдвиг образца в зависимости от содержания органического вещества при различных вертикальных давлениях. Из рисунка видно, что прочность глины на сдвиг постепенно снижается с увеличением содержания органического вещества.Стоит отметить, что при ОС = 7,5% и ОС = 37,5% прямая линия имеет точку поворота, и скорость изменения прочности на сдвиг замедляется.
3.2.2. Влияние содержания органических веществ на когезию и угол трения
Пулат и Юкселен-Аксой [41] провели испытания на сдвиг твердых бытовых отходов из Европы, Турции и Соединенных Штатов Америки и обнаружили, что угол внутреннего трения линейно уменьшается с увеличением содержания органического вещества с корреляцией 0.6. Хотя сила сцепления увеличивается с увеличением содержания органического вещества, явной функциональной взаимосвязи нет; Braida et al. [42] изучили глину в пяти различных областях Санта-Мария и обнаружили, что угол внутреннего трения линейно уменьшался с увеличением содержания органического вещества, а корреляция находилась в диапазоне от 0,1 до 0,6. Они также считают, что сплоченность не имеет ничего общего с органическим содержанием; Эдиль и Ван [43] проанализировали взаимосвязь между эффективным углом трения и содержанием органических веществ на основе существующих данных исследований органических почв и торфа в Миннесоте и Висконсине и обнаружили, что эти данные обладают высокой дисперсностью.
Из приведенных выше результатов исследования можно обнаружить, что корреляция между органическим веществом и углом трения относительно слабая, а данные дискретны. Связь между органическим содержанием и сплоченностью очень расплывчата. Автор считает, что это связано с различиями в минералах и органических компонентах органической почвы, собранной из разных регионов. В этой статье изменение сцепления в зависимости от содержания органического вещества показано на рисунке 10 (a), а правило изменения угла трения в зависимости от содержания органического вещества показано на рисунке 10 (b).По мере увеличения содержания органического вещества сцепление глины увеличивается, а угол внутреннего трения уменьшается. Стоит отметить, что прямая поворачивается при ОС = 7,5% и ОС = 37,5, а абсолютное значение наклона прямой постепенно уменьшается. Скорость изменения сцепления глины и угла трения замедляется.
3.3. Обсуждение
Органическое вещество в аморфной торфяной почве — это в основном гумус. Удельный вес гумуса меньше, чем у минералов, а его морфология похожа на коллоид и имеет большую удельную поверхность и больше гидрофильных групп, чем минералы.В органической почве гумус и минеральные частицы почвы не просто механически смешиваются, и между ними происходят сложные физические и химические реакции, образуя комплекс органических веществ и минералов. Минералы и гумус образуют комплекс минерал-гумус через анионный обмен, координацию поверхности обмена лигандом, гидрофобность, энтропию, катионные мостиковые соединения и водородные связи в почвоведении (рис. 11). Органическое вещество, прочно поглощенное минеральными частицами на поверхности частиц почвы, называется связанным органическим веществом, а органическое вещество, удаленное от минеральных частиц и не подверженное адсорбции, называется свободным органическим веществом [37].
Согласно приведенному выше анализу можно сделать вывод, что по мере увеличения содержания органического вещества существует порог между различными формами органического вещества (связанное состояние и свободное состояние). Когда содержание органического вещества в почве ниже порогового значения, органическое вещество в основном существует в комбинированном состоянии; когда содержание органического вещества превышает пороговое значение, адсорбционная способность минеральной почвы по отношению к органическому веществу достигает насыщения, и свободное органическое вещество увеличивается (рис. 12).
Из-за взаимодействия между органическими веществами и минералами различные формы органических веществ (связанные и свободные) будут влиять на физические свойства почвы. Согласно результатам этой статьи, влияние в основном отражается на содержании влаги и пределе Аттерберга. Предел Аттерберга — это граничное содержание воды, которое разделяет состояние плотности почвы и тесно связано с содержанием воды в почве. Поскольку гумус является гидрофильным коллоидным веществом, предел Аттерберга и влажность глинистой почвы увеличиваются с увеличением содержания органического вещества (гумуса).Однако связанное органическое вещество адсорбируется минеральными частицами, и его адсорбционная способность по отношению к воде относительно мала, в то время как свободное органическое вещество более свободно, чем связанное органическое вещество, и имеет относительно высокую адсорбционную способность по отношению к воде. Из результатов этого испытания видно, что водопоглощающая способность глинистого грунта изменилась при ОС = 7,5%. Следовательно, ОС = 7,5% может быть предельным значением для связанного органического вещества и свободного органического вещества. Когда ОС <7,5%, минералы и органическое вещество адсорбируют друг друга, органическое вещество существует в форме связанного состояния, и адсорбционная способность по воде является слабой; когда OC = 7.5% связанное органическое вещество достигает насыщения; когда ОС> 7,5%, содержание свободного органического вещества постепенно увеличивается, и способность адсорбции воды увеличивается.
Сдвиговые свойства глин отличаются от предела Аттерберга и содержания влаги. Сплоченность глины в основном зависит от таких факторов, как цементация между частицами почвы и электростатический гравитационный эффект; угол трения в основном зависит от шероховатости и расположения поверхности частиц грунта. Содержание органического вещества увеличилось с 0% до 7.5%; объединенное органическое вещество мало влияет на цементацию между частицами почвы и расположение частиц почвы. Таким образом, когезия и угол трения глины по своим свойствам аналогичны свойствам минералов. По мере увеличения содержания органического вещества с 7,5% до 37,5% свободное органическое вещество между частицами почвы постепенно увеличивалось. Свободное органическое вещество играет роль в соединении, а также играет роль в «смазке» частиц почвы. Определенное влияние оказывают сцепление и угол трения глины.Почва подвержена комбинированному действию минералов и свободного органического вещества, что указывает на природу минерально-органического вещества. При дальнейшем увеличении содержания органического вещества (ОС> 37,5%) свободное органическое вещество между частицами почвы намного превышает связанное органическое вещество, что приводит к уменьшению точек контакта между частицами почвы и значительному изменению их расположения. Следовательно, угол трения глины уменьшается. Коллоидный гумус значительно улучшает цементацию между частицами, увеличивая сцепление глинистой почвы.На этой стадии глина в основном подвержена влиянию свободного органического вещества и проявляет свойства свободного органического вещества.
4. Выводы
(1) Содержание органического вещества в почве имеет линейную зависимость от удельного веса и коэффициента пустотности. Удельный вес уменьшается с увеличением содержания органического вещества, а коэффициент пустотности увеличивается с увеличением содержания органического вещества; влажность и предел Аттерберга увеличиваются с увеличением содержания органического вещества, но становятся равными ОС = 7.5%, и скорость изменения увеличилась. По мере увеличения содержания органического вещества когезия увеличивается, угол трения уменьшается, а прочность на сдвиг уменьшается. Когда ОС = 7,5% и ОС = 37,5%, когезия, угол трения и прочность на сдвиг имеют очевидные переходы. (2) Правило изменения содержания воды и предела Аттерберга с содержанием органического вещества показывает, что ОС = 7,5% является пороговым значением изменение водопоглощающей способности глины. Когда ОС ≤ 7,5%, органическое вещество находится в связанном состоянии. Когда OC> 7.5% связанное органическое вещество насыщается, а свободное органическое вещество увеличивается. (3) При различном содержании органического вещества разница во взаимодействии между органическим веществом и частицами почвы приводит к различию в характеристиках сдвига глины. Когда содержание органического вещества менее 7,5%, глинистая почва проявляет минеральные свойства; когда содержание органического вещества составляет 7,5% ~ 37,5%, глинистая почва проявляет свойства безминерального органического вещества; когда содержание органического вещества превышает 37.5% глинистая почва демонстрирует природу свободного органического вещества.Доступность данных
Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (номера 51568030 и 51768027) и ключевым проектом фундаментальных исследований Юньнани (номер 2018BC013).