Щебень: насыпная плотность
Насыпная плотность щебня – это соотношение веса и объема неуплотненной измельченной породы. Показатель насыпной плотности указывает, какая масса щебня со всеми примесями и пустотами занимает объем равный 1 м3.
Это свойство зависит от происхождения и фракционности щебня. Исходя из насыпной плотности, выбирают условия транспортировки и хранения, а также количество щебня, необходимое для приготовления бетонного раствора нужной прочности.
Определение насыпной плотности
Чтобы узнать насыпную плотность, щебень свободно высыпают в емкость с высоты 1 метр, затем срезают получившуюся «горку» и взвешивают. Из полученного результата вычитают вес емкости, а затем вес самого щебня делят на объем сосуда. Так получают показатель насыпной плотности, измеряемый в кг/м3.
Для мелкофракционного щебня высокой прочности (гранитного, гравийного) показатель насыпной плотности будет выше, для крупнозернового материала с большим количеством пустот — меньше.
Насыпную плотность определенного вида щебня можно узнать без лабораторных исследований с помощью специальных таблиц, но в этом случае погрешность составляет около 1%. Ниже приведены такие показатели для наиболее распространенных разновидностей.
Насыпная плотность разных видов щебня
Гранитный щебень
Для щебня с фракциями 20-40 мм насыпная плотность составляет 1370-1400 кг/м3. У партий с крупными фракциями показатель может достигать 1690 кг/м3.
Гравийный щебень
Известняковый щебень
При размере фракций от 10 до 20 мм насыпная плотность равна 1250 кг/м3, для фракций от 20 до 40 мм – 1280 кг/м3, а свыше 40 и до 70 мм – 1330 кг/м3.
Также приблизительную насыпную плотность можно определить по марке прочности щебня: у М200 она равна 200-250 кг/м3, М300 – 300-350 кг/м3 и так далее.
Значение насыпной плотности в применении щебня
Так как эта характеристика указывает на объем, занимаемый определенной массой неуплотненного щебня, от значения насыпной плотности зависит:
количество вагонов (составов), необходимых для перевозки требуемого объема щебня;
размеры места хранения всей партии и виды транспорта для перевозки щебня между объектами строительства;
количество материала, необходимого для изготовления прочной бетонной конструкции (чем выше плотность, тем меньше щебня потребуется для приготовления цементного раствора).
Насыпная плотность щебня
Щебень является производным материалом дробления крупных камней – гравия, валунов разных горных пород. Отношение объёма к массе насыпного материала – плотность щебня в рабочем состоянии. Этот параметр влияет на прочность камней, его учитывают при приготовлении бетонных смесей и выборе фракции для создания насыпей и подстилок. 
Истинная и насыпная плотность
Отношение массы к объёму может быть относительным и абсолютным. Насыпная плотность щебня измеряется средним или фактическим количеством материала на единицу измерения. Причем для одного типа камней этот показатель может отличаться из-за размера фрагментов: чем они мельче, тем выше значение. Это обусловлено прослойками воздуха между составляющими.
Истинная плотность щебня не может быть определена наверняка. Эта характеристика подразумевает отношение веса к объёму без учета воздушных зазоров. Истинный показатель может быть рассчитан только в лабораторных условиях, его значение выше насыпного варианта.
Определение плотности
Перед применением материала необходимо узнать, насколько прочным он является и какими свойствами наделит бетонную смесь и конструкцию. Чем тверже исходная порода до обработки, тем крепче её производная.
Чтобы определить плотность щебня, в лабораторных условиях берут пустую ёмкость до 50 литров и насыпают в нее камни. Взвешивают и производят вычисление по формуле:
Р – плотность, кг/м 3 ;
m2 – масса тары с насыпью, кг;
m1 – масса пустого сосуда, кг;
По результату исследования составляют сопроводительную документацию на материал, поставляемый на крупные строительные объекты. 
Самостоятельно плотность щебня можно определить подобным образом, только вместо специальной тары использовать ведро или корыто известной вместимости. Далее взвесить ёмкость с насыпью и вычесть массу бака, затем воспользоваться формулой вычисления насыпного отношения.
Разновидности материала
Различают несколько видов щебня:
Наиболее прочным является первичный щебень, его применяют для замеса бетонных растворов, заполнения несущих конструкций зданий, мостов и набережных.
Продукт переработки старых изделий также широко применяют в строительстве, но его прочностные характеристики заметно уступают каменным изделиям.
При обоих способах производства фрагменты сортируют на фракции щебня по размерам камней. Их пропускают через сита с отверстиями 3/8, 5/20, 20/40, 25/60, 40/70 мм. Неотсеянные камни подвергаются повторной обработке, если их размер превышает используемый фильтр. 
Насыпная плотность щебня более мелких фракций выше, чем у крупных. Стоит отметить, что для разных пород показатель может отличаться даже в пределах одного размера элементов.
Гранитный щебень
Самый прочный и востребованный насыпной материал родом из карьеров по добыче осадочных пород высокой плотности. Гранит – твердый строительный материал, отличающийся долговечностью и устойчивостью к различного вида воздействиям. Его производные имеют самый большой вес:
Другие виды
Кроме гранитного щебня, существуют насыпи из других пород. Они менее прочные, обладают теми характеристиками, которыми наделены исходные глыбы. Далее приведены фракции щебня и соответствующие им показатели средней насыпной плотности:
Плотность и коэффициент уплотнения щебня
Фракции мраморного щебня. Фото Петрович
Щебень является востребованным для решения многих задач сыпучим материалом. Те из клиентов, кто планировал и выполнял строительные и ремонтные работы, сталкивался с необходимостью приобретения материала. В результате возникало несколько вопросов. Как рассчитать необходимое количество щебня для выполнения или иных работ? Как проверить объем доставленного компанией материала? Что такое плотность? Что такое насыпная плотность? Что такое коэффициент уплотнения? На данные и другие вопросы мы ответим в статье.
Добыча, производство
Характеристики, две из которых рассмотрены далее, зависят от вида щебня, их несколько, по типам их возможно классифицировать на:
Многообразие типов исходного сырья, их свойств обеспечивает и различия в характеристиках, составе и сферах применения щебня.
Понятия, методы определения
Плотность напрямую связана с прочностью щебня. Под данным показателем понимают отношение массы к объему. Измеряется она в тоннах или килограммах на кубический метр. Плотность — характеристика, имеющая несколько значений, которые значительно отличаются друг от друга.
Насыпная
Является самой распространенной характеристикой. Показатель показывает соотношение веса и объема. Т.е. параметр демонстрирует какой вес материала (без дополнительного уплотнения) помещается в один кубический метр. Зная данный показатель возможно легко перевести объем щебня в вес и наоборот, что при необходимости помогает организовать транспортировку (выбрать транспортное средство с оптимальной вместимостью и грузоподъемностью) и хранение.
Известняковый щебень разных фракций. Фото Грунтовозов
Рассчитывая пропорции материалов для изготовления бетонной смеси необходим знать насыпную плотность, так как процентное соотношение компонентов определяется в объемном выражении на 1 куб.м. Показатель будет отличаться не только для различного типа пород, но и для одного, но измельченного на разные фракции. В результате, чем меньше зерна щебня, тем плотнее они укладываются, а, следовательно, возрастает насыпная плотность, которую называют также кажущейся или удельной. Между крупными фракциями образуется большее количество воздушных зазоров, соответственно, кубический метр стройматериала будет весить меньше. Но пустоты воздуха необходимо будет заполнять песком или цементом, что увеличивает стоимость реализации проекта.
Насыпная плотность является изменчивой величиной, на которую в значительной степени влияют несколько факторов:
1) Размер и форма зерна. Чем меньше размер частицы, тем плотнее они располагаются. Поэтому наиболее высокой насыпной плотностью обладает отсев щебня — до 1910 кг/куб.м. В то время как материал крупной фракции, например 40-70, имеет показатель, не превышающий 1170 кг/куб.м. Таким образом, в емкость одного и того же объема поместится больше мелких фракций щебня, чем крупных. Важную роль играет форма зерен. Лучше всего уплотняются фракции правильной (кубовидной) формы. Значительное количество лещадных зерен снизить показатель насыпной плотности.
2) Пористость присуща всем сыпучим материалам, измеряется объемом пустот между зернами. Различают открытые и закрытые поры. Количество открытых может уменьшаться при уплотнении. Закрытые располагаются внутри зерен, заполнены влагой или воздухом, они уменьшает плотность и мало влияют на изменение показателя при трамбовании. Пористой структурой обладает керамзитовый щебень, поэтому его насыпная плотность низкая.
3) Влажность наибольшим образом может повлиять на показатель плотности. Так как влага вытесняет из пор воздух, показатели которого не учитываются при вычислении плотности. Поэтому в дождливую погоду или после хранения щебня под снегом показатели насыпной плотности увеличиваются.
Керамзитовый щебень 5-10. Фото Грунтовозов
4) Транспортировка и хранение. Вибрация при перевозке вызывает смещение зерен щебня, уменьшает пористость и вызывает усадку. Тоже самое происходит и при хранении, но в данном случае материал уплотняется под тяжестью собственного веса. Насколько уменьшиться объем щебня возможно с помощью коэффициента уплотнения, но об этом далее.
5) Плотность является самым стабильным показателем, который зависит только от свойств материала, не изменяется при транспортировке, хранении и повышении влажности.
Каждому виду щебня присущи собственные усредненные показатели насыпной плотности. Ориентироваться на справочные данные рекомендуется только приблизительно, поскольку показания могут отличаться. Надежная информация указывается в сопроводительной документации к товару. Кроме этого, показатель возможно рассчитать самостоятельно. Насыпная плотность определяется несколькими способами, которые возможно реализовать в полевых условиях или только в лабораторных. Рассмотрим все:
1) Весовой метод является самым простым. Для выполнения расчетов потребуется емкость определенного объема цилиндрической формы, весы и воронка. Щебень засыпается в предварительно взвешенную емкость через воронку (!до полного заполнения емкости). Верхний слой материала выравнивается, его поверхность должна быть строго вровень с краем сосуда. Затем наполненная емкость взвешивается. В результате получается три показатели: вес пустой емкости, ее объем и вес наполненной емкости. Из второго значения веса вычитается первый, полученный результате делится на объем и получается нужный показатель. Формула выглядит следующим образом —
3) Лабораторные методы.
4) Справочная информация.
Пустотность
Пустотность щебня — объем свободного пространства между фракциями, который предопределяется зерновым составом и влияет на насыпную массу и плотность. Однородность зернового состава обеспечивает высокий показатель пустотности, что является отрицательным моментом при выполнении строительных работ. Потому что воздушное пространство между зернами придется заполнять цементным раствором, что увеличивает стоимость работ и снижает прочность конструкций.
Гранитный щебень низкой лещадности. Фото Грунтовозов
Наглядным примером борьбы с пустотностью является метод расклинцовки, т.е. послойной укладки щебня различных фракций: крупная — средняя — мелкая. Также на пустотность влияет лещадность щебня. Чем больше содержание игольчатых и пластинчатых частиц в массе щебня, тем больше пустот.
Пустотность рассчитывается по следующей формуле — Vпуст = (1 — Pн/Po) х 100, где:
Объемная масса — масса одного кубометра горной породы в естественных условиях, с учетом всех пор. Насыпная масса — масса куба щебня в его готовом состоянии, с учетом пористости и пустот между зернами.
Истинная
Данный показатель демонстрирует плотность самого материала, т.е. породы, из которой методом дробления получают щебень, воздушные промежутки в данном случае не учитываются. Истинная плотность нужна, чтобы знать прочностные характеристики материала. Так как плотность указывает на пористость. Значительное количество пор демонстрирует низкую прочность.
Аналогичным образом данный параметр влияет на морозостойкость. Так как прочность и морозостойкость являются основными свойствами, то определение истинной плотности — это главная задача.
Обычно расчеты выполняются в лабораторных условиях. Однако, возможно выполнить данную процедуру самостоятельно, но для этого потребуется широкий перечень инструментов, оборудования:
Процедура выполняется следующим образом:
1) Образцы щебня очищаются от пыли и грязи с помощью металлической щетки.
2) Образцы помещаются в дробилку и измельчаются. В результате должны получиться зерна размером не более 5 мм.
3) Из получившейся массы отмеряется и откладывается 150 грамм.
4) Остальная масса вновь дробится до размера не более 0,125 мм., т.е. практически до пылеобразного состояния.
5) От массы пыли отмеряется и откладывается 30 грамм.
6) Получившиеся образцы помещаются в ступку, сушатся (используется сушильный шкаф) и охлаждаются (с помощью концентрированной серной кислоты или хлорид кальция, над парами которых нужно держать образцы) до комнатной температуры.
7) В пикнометр (физико-химический прибор, стеклянный сосуд специальной формы и определённой вместимости) помещается по 10 граммов образца, которые заливаются дистиллированной водой до половины емкости и нагреваются на песчаной или водяной бане до кипения. За время кипячения (продолжительность 15-20 минут) пузырьки воздуха выходят из массы.
Щебень шлаковый. Фото Дюна
8) После кипячения пикнометр обтирается от влаги и остужается вместе с массой.
9) В пикнометр до того уровня, который был первоначально, т.е. до кипячения, доливается дистиллированная вода.
10) Пикнометр взвешивается вместе с содержимым.
11) Пикнометр освобождается от содержимого и заливается дистиллированной водой до той же отметки, которая означала уровень смеси.
12) Пикнометр с водой взвешивается.
13) на этом практические испытания заканчиваются, для определения истинной плотности следует воспользоваться следующей формулой — r = m rв/ (m + m1– m2), где:
Средняя
Средняя плотность высчитывается с учетом способности материала впитывать влагу. Поэтому испытания подразумевают выполнение следующих процессов: образец высушивается до достижения неизменяемой массы, взвешивается, помещается на 120 минут в емкость с водой, затем снова взвешивается. Разница показателей и является средней плотностью.
Испытания на плотность, дробимость и не только
Адгезия – способность вяжущих веществ сцепляться с щебнем. Фото Грунтовозов
Испытания в полевых и лабораторных условиях позволяет рассчитать не только плотность, но и другие характеристики:
Показатель в кг или т/м3 для разных фракций: 5-20, 10-20, 20-40, 40-70
Показатели плотности заметно меняются при переходе от одной фракции к другой. Обусловлено это тем, что объем пустот в щебне мелкой фракции меньше, нежели в крупной.
Однако, рассматривать показатели фракций без учета видов щебня нецелесообразно, поэтому далее представлена наиболее полная информация по фракциям и видам. Кроме этого, следует помнить, что данные в разных источниках отличаются, причем значительно. Поставщики могут предлагать ознакомиться с показателями, присущими реализуемой ими продукции, в ознакомительных статьях предоставляется справочные сведения из ГОСТа.
Виды: гравийный и не только, таблица
Коэффициент уплотнения
Коэффициент уплотнения — показатель, который демонстрирует насколько изменится объем материала при трамбовке или транспортировке. Определяется характеристика соотношением общей и максимальной плотности. Т.е. коэффициент уплотнения — это разница между материалом в естественном и утрамбованном состояниях. Знание показателя позволяет:
Щебень является одним из компонентов асфальтобетона. Фото Грунтовозов
Коэффициент определяется в лабораторных условиях следующим образом:
Показатели коэффициента уплотнения щебня различаются при перевозке и в процессе проведения строительных работ. В первом случае согласно ГОСТу коэффициент не должен превышать 1,1. Знание показателя позволяет избежать обмана нечестных производителей и поставщиков, а также претензий клиентов. Для определения правильности доставленного количества щебня
необходимо умножить объем привезенного материала и коэффициент его уплотнения. Результат должен совпадать с прописанным в документах.
Щебень, используемый для засыпки котлованов, фундаментов, обустройства подушек под дорожное полотно, дополнительно утрамбовывается. Коэффициент уплотнения при выполнении строительных работ в сравнении с показателем при транспортировке увеличивается.
От чего зависит
Кубовидный щебень уплотняется лучше лещадного. Фото Грунтовозов
Коэффициент уплотнения при транспортировке в отличие от некоторых других характеристик не зависит от породы и фракции. На него влияют следующие факторы:
При выполнении строительных работ коэффициент зависит от размера зерен (неоднородный состав и наличие лещадных частиц приводит к увеличению показателя), типа породы исходного сырья, метода уплотнения (при ручной утрамбовке материал уплотняется хуже, чем при использовании вибрирующих механизмов).
Удельный вес и прочие характеристики строительного материала, сферы применения
Именно характеристики в значительной мере определяют сферы применения щебня. Поэтому свойства материала вызывают интерес. Плотность является важнейшей характеристикой, так как от нее зависит прочность щебня и конструкций, элементом которых материал будет выступать. Но при выборе материала для выполнения работ не следует забывать и о других характеристиках. Основными свойствами, особенно при выборе щебня для выполнения строительных и дорожных работ, являются прочность, лещадность и морозостойкость.
Немаловажны и прочие: адгезия, радиоактивность, содержания пылевидных и глинистых частиц, содержание зерен слабых пород, водопоглощение.
Видео
Где купить
Купить щебень с различными характеристиками возможно напрямую у производителя или обратившись к поставщику, некоторые представлены здесь.
Насыпная плотность щебня что это
Одним из самых востребованных материалов для строительства является гранитный щебень. Данный материал доступен, дешев, обладает всеми качествами, необходимыми для материалов используемых для отсыпки грунта, строительства фундаментов, укладки дорог, создания дренажных систем для различных строительных оснований. Гранитный щебень продает множество компаний, выбрать и купить щебень с доставкой до нужного объекта не составит труда. На какие качества щебня стоит обратить внимание и какие стандарты существуют для гранитного щебня?
Строительный материал – щебень является материалом с допустимым уровнем радиоактивности. Строительный щебень классифицируется с 1 классом радиоактивности менее 370 Беккерели на кг. Если нужен щебень для дорожных работ, то здесь можно использовать щебень с показателем более 370 Беккерели на кг (второй класс радиоактивности).
Данный показатель измеряется отношением массы щебня к занимаемому объему с учетом пространства между фракциями. При расчете состава бетона, например, необходимо знать этот показатель иначе плотность и прочность будет не соответствовать нужным характеристикам. Определить данный показатель можно следующим образом: взвесив емкость, наполненную щебнем и рассчитав результат по специальной формуле.
Другой вариант – запрашивать у поставщика гранитного щебня подобную информацию, которая, как и радиоактивность, должна обозначаться в соответствующих документах.
Истинная плотность щебня – это отношение его массы к его объему в сжатом состоянии, в котором не учитываются расстояния между зернами, поры между частицами. Истинная плотность – постоянная физическая величина, которая не может быть изменена для материала, в данном случае для щебня гранитного.
В своем естественном состоянии (не уплотненном) сыпучие материалы характеризуются насыпной плотностью. Под насыпной плотностью различных сыпучих материалов понимают количество порошка (сыпучего продукта), которое находится в свободно засыпанном состоянии в определённой единице объема.
Насыпная плотность щебня (D нас. пл.) определяется отношением массы свободно засыпанного щебня (Mасса cып.) к объему этого щебня (Vcосуда) по формуле:
D нас.пл. = Mасса cып / Vcосуда
Насыпная плотность гранитного щебня учитывает не только объем частиц материала, но и пространство между ними, поэтому насыпная плотность гораздо меньше, чем истинная.
Например, истинная плотность каменной соли составляет 2,3 т/м3, а насыпная – 1,02 т/м3.
Расчет насыпной плотности щебня или гравия на примере.
Определение проводят с помощью емкости, объем которой зависит от размера фракции щебня (гравия): при фракции 10 мм объем емкости — 5 л, при крупности фракции-зерна 20 мм — 10 л, 40 мм — 20 л и более 40 мм — 50 л.
Берем необходимое количество гранитного щебня.
Щебень должен быть сухой.
Засыпаем в емкость щебень (или гравий), пока не образуется конус над краями цилиндра.
Остаток щебня срезаем металлической линейкой ровно с краями цилиндра.
Цилиндр вместе со щебнем взвешиваем.
Насыпную плотность щебня считают по формуле:
Где m1 — масса емкости с заполнителем, кг; m2 — масса емкости без заполнителя, кг;
