Модуль крупности песка: формула расчета и ГОСТ. Что он означает?

Так называемые промышленные пески производятся с разными характеристиками. Главный, наиболее востребованный и незаменимый их вид — строительный. Широкое применение субстрата с низкой себестоимостью обусловлено также качественными показателями изделий, составной частью которых он является. Модуль крупности песка – один из основных параметров, во многом определяющий сферу применения той или иной группы материала.

Что это такое и зачем нужен?

Термином «песок» обозначается субстрат сыпучей консистенции нерудного образования, используемый в строительстве. В эту группу включают рассыпчатые субстраты разных видов, различающиеся способами производства, параметрами фракций и разных примесей. В продаже реализуются субстраты с разнообразными характеристиками. Главной их разновидностью, самой широко применяемой и незаменимой, стал песок. Специфика его использования определила наличие дополнительной классификации.

Примечательно, что, несмотря на бурный рост развития строительной индустрии, это недорогое и популярное сырьё до сих пор не имеет стоящих заменителей. Так, природный камень продуктивно заменяет кирпич, бетонные элементы, блочные конструкции; железные и деревянные изделия уступают место новейшим сплавным и пластмассовым элементам. А пески остаются уникальными и незаменимыми видами природных ресурсов.

Существенно и то, что количество их природных запасов более чем в достаточной степени удовлетворяет потребности строительной индустрии и промышленности.

Обширность сфер и специфика применения сыпучего субстрата определяют его приемлемые физические параметры, которые решающим образом зависят от крупности фракций, зернистости и условий возникновения. Так, он применяется:

в медицинской сфере – процедуры с нагретым песком (морским и кварцевым);
в области сельского хозяйства (для оптимизации почвенных структур);
в сфере жилищного хозяйства (подсыпка на дорогах зимой);
в искусстве дизайна и в аквариумном деле;
в строительстве.

Виды его различны, а обобщающими характеристиками являются рыхлость и структура: овальные или многоугольные крупинки с размерами 0,1–5 мм. Цвет и особые признаки определяются условиями происхождения. Наиболее часто встречаются субстраты жёлтого цвета, но они могут быть красными, зелёными, чёрными, лиловыми, оранжевыми.

Не следует забывать и о том, что чем меньшими размерами обладают зёрна песка, тем более значительное количество жидкости требуется для изготовления из него консистенций для стройки. Поэтому наиболее мелкие виды субстратов стали применяться для изготовления именно растворов, а субстраты средних параметров чаще применяются для приготовления бетона.

По способам получения сыпучие материалы разделяют на добытые в природе и искусственно произведённые. По природным особенностям их фактура может быть:

морской или озёрной;
эоловой (ветряной);
аллювиальной (принесённой водными массами) и делювиальной (добытой в отложениях).

Искусственные разновидности производятся с помощью механической обработки горных пород посредством дробления. Они бывают:

из керамзитовых пород;
чистые.

Исходным материалом для получения таких песков являются граниты, мрамор, туф, известняки, дробящиеся до получения нужной структуры.

Такие субстраты применяются для создания декоративных изделий.

Значимой сферой применения сыпучих субстратов остаётся стройиндустрия. При этом чем выше их зернистость, чем крупинки больше, тем большую прочность обеспечит стройсмесь, но одновременно с этим убывает такое её качество, как пластичность. Это и определяет специфику их применения.

Крупнозернистость оптимальна при подготовке бетонов высококачественных марок, например В35 (М450), которые применяются для построек частного сектора, изготовления плиток, бордюров, колец для колодцев, дренажа.
Средняя зернистость отменно подходит для кирпичных производств, изготовления популярных типов бетона, например, В15 (М200), применяемых при установке лестничных пролётов и подпорных стоек. Этим бетоном заливаются площади, дорожки.
Мелкозернистые субстраты входят в стройсмеси, к которым предъявляются исключительные критерии, связанные с выравниванием и качеством отделки (штукатурка, наливные поля): там, где актуальна тонкость, ровность и гладкость покрытия.

Иными словами, крупность песка наряду с иными его качествами – это основное его свойство, определяющее сферы производственного использования. Для оценки параметров песков, их классификации в ГОСТе используется условная величина – модуль крупности (измеряется в условных единицах), позволяющая оценить доминирующую величину зёрен в партии.

Модуль крупности (Мк) означает усреднённый размер зерна, характерный для конкретной партии. От значения этого параметра зависит используемый объём рыхлой песочной массы, консистенция растворов, итоги работы, качественные параметры и сроки службы сооружений. Значения модуля определяют требуемые объёмы воды в растворах, поскольку при её излишках поверхность изделия при высыхании скоро растрескивается.

Показатель соответствует размеру фракций сыпучей массы и подразумевает наличие нескольких разновидностей песков:

пылеватые субстраты (масса с тонкой структурой, похожей на пыль, с зернами 0,05–0,14 мм), подразделяющиеся на маловлажные, влажные, влагонасыщенные;
мелкие – 1,5–2,0 мм;
среднеразмерные – 2–2,5 мм;
крупных размеров – 2,5–3,0 мм;
увеличенной крупности – 3,03,5 мм;
очень крупные – 3,5 мм и больше.

На практике представляется возможным отследить целевое использование песка по критерию значений Мк:

Мк не меньше 2,5 (крупноразмерные зёрна) используют для получения высококачественного бетона В25;
Мк уровня 2–2,5 (среднеразмерные) – для смесей В15;
Мк уровня 1,5–2,0 (мелкоразмерные) – для консистенций подводных бетонов;
Мк уровня 1,0–1,5 (крайне мелкие) – для изготовления мелкодисперсных элементов.

Классификация песка по модулю крупности

По структурным различиям и степени включений пылеобразных и глинистых образований песок разделяют на 2 класса. По модулю крупности различаются:

категория 1 – высокоразмерные, крупноразмерные, среднеразмерные и мелкие;
категория 2 – высокоразмерные, крупноразмерные, среднеразмерные, мелкие, очень мелкие, тонкие и очень тонкие.

Для каждой группы установлены конкретные величины Мк. Отличием между классами является то, что состав худшего качества (2 класс) включает ещё 3 дополнительные фракции. Малые, пылеватые частицы нежелательны в составе строительных растворов, поскольку ухудшают качество связей между более крупными песчаными гранулами, связывающими цемент. Значения Мк позволяют делить субстраты на группы и составлять таблицы:

крайне тонкие пески (модуль до 0,7);
тонкие (0,7–1,0);
мелкие (1,0–1,5);
очень мелкие (1–1,5);
мелкие (1,5–2,0);
средние (2,0–2,5);
крупные (2,5–3,0);
увеличенной крупности (3,0– 3,5).

Степень зернистости сыпучей массы приблизительно можно оценить на глаз. Однако лучше измерять. Для этого достаточно насыпать немного песка около линейки и сравнить размеры гранул со значениями в таблице. Желательно, чтобы субстрат был по возможности однородным. Следует ориентироваться и на цвет песков:

крупноразмерные пески – жёлтые (ближе к бежевому);
среднеразмерные – ярче, желтее;
мелкоразмерные – бледно-желтые, светлые, с сероватым оттенком.

В производстве определение параметров Мк (по ГОСТу) выполняется в лабораторных условиях по типовому алгоритму.

Как определить крупность?

По ГОСТ 8736-2014 модуль измеряется по особой методике.

От пробы массой 2 кг с использованием сит сепарируют зёрна размером более 5 мм. Согласно нормативным параметрам госстандарта, в песках допускается наличие гравийных включений с габаритами более 10 мм в объеме 0,5%, а включений от 5,0 до 10,0 мм – в пределах 10,0%;
Остатки массой 1 кг поочерёдно пропускают через сита с ячейками 2,5–0,16 мм (5 сит). Части массы в процентах от 1 кг, оставшиеся на ситах, фиксируют в таблице. Процесс обработки заканчивают, когда песчинки уже не проходят через ячейки.
Расчёт Мк производят по формуле Мк = (Q2,5 + Q1,25 + Q0,63 + Q0,315 + Q0,16) /100, где Q — оставшиеся на 5 ситах части в процентном соотношении к суммарной массе.

Данные результатов проводимых замеров дают возможность выстроить график кривой отсева песка, отражающий гранулометрию и дающий картину, в каких именно бетонных составах оптимально использовать материал. Так, если кривая на графике расположена между 2 линиями, построенными по нормативным показателям, то песок удовлетворяет приготовлению требуемого бетонного раствора.

То есть, Мк является величиной, отображающей количественные характеристики зерен вещества, согласно которой определяется конкретная группа.

В физическом смысле формула соответствует определению средневзвешенного количества зёрен той или иной крупности в единице сыпучей массы. Чем выше уровень наличия крупнозернистых частиц в пробах, тем большим значением обладает Мк.

Тем не менее такая закономерность справедлива не всегда. Эксперты отмечают, что 2 партии мелкого субстрата с частицами различных габаритов могут обладать подобными величинами Мк. Именно по этой причине для высококачественного и более точного описания сыпучих веществ кроме Мк ориентируются и на иные параметры: