Щебень

Плотность щебня и его типы

Все типы материала, а именно плотность щебня должно соответствовать гост. На рельефность щебневых крупинок влияет плоскостные размеры каждой частицы в составе щебня.

Самые существенные показатели уплотнения прослеживаются в зернах формой напоминающие куб, что содержат пятнадцать процентов игловатых и пластинчатых крупинок. При существенной их концентрации плотность становится меньше. Такой материал характеризуется более высокой посадкой и поглощением влаги.

Плотность

Плотность гранитного щебня измеряется в кг м3. Сегодня его считают наиболее популярным, при достижении значения плотности 1300-1700 кг/м3. Материал данного типа можно разделить по фракциям.

Отличаются такие его типы:

зерна до 5 мм. Эти гранулы считают самыми мелкими, они больше похожи на отсев с большим содержанием пыли. Его часто приобретают для создания дизайна на ландшафте, при домашнем декоре, им часто обустраивают площадки для спортивных состязаний;

Фракция 0-5 мм

плотность щебня 5 10. В нем есть небольшое процентное соотношение пыли.Сегодня эту группу материалов считают самой покупаемой.
Ее применяют на этапе сооружения основы, конструкций из бетона;

Фракция 5-10

плотность щебня 10 20. В нем практически нет пыли. Материал используется для сооружения основы, конструкций из железобетона, автомобильной магистрали. Также материал может использоваться как основа для возведения площадок, для установки тяжелой техники;

Фракция 10-20

размер зерен 25-60 мм. Используется крайне редко. Его применяют во время изготовления строительного раствора, при сооружении массивных зданий. Бывают случаи, когда его приобретают исключительно для фильтрации;

Фракция 25-60

размер зерен 40-70 мм. Является бутовым камнем, несмотря на то, что по составу он дроблен. Размер частиц равняется 20-30 мм. Материал используют для создания прочной основы, подпорной стены, облицовки. Плотность песка щебня должна также обязательно учитываться.

Фракция 40-70

Коэффициент уплотнения

Итак, что же это за загадочное понятие? Смотрите, насыпная плотность — это показатель, имеющий силу ровно после того, как куча щебня была свободно высыпана на поверхность и затем не подвергалась никаким физическим воздействиям

При транспортировке и хранении важно именно это число, поскольку материал в машинах и на складах находится именно в таком виде

Но, когда речь заходит о строительных или дорожных работах, ситуация меняется. Ведь, как правило, в таких случаях щебень не лежит спокойно в естественном состоянии, его обычно так или иначе утрамбовывают. Проще говоря, искусственным путем сокращают количество и объем пустот между фракциями.

После трамбовки объем слоя, естественно, меняется

А это очень важно для всех видов работ. Чтобы было проще понять, можно рассмотреть ситуацию на примере манной крупы или панировочных сухарей

Допустим, вы высыпаете продукт в банку, и она заполняется доверху. Но стоит вам пару раз стукнуть этой емкостью по столу, как ее содержимое резко осядет, и там обнаружится место еще для какого-то количества той же манки.

В случае с банкой это не так уж критично, а вот когда речь идет о строительстве, подобная внезапная нехватка объема материала может оказаться критичной. Поэтому обязательно нужно знать, как проверить уплотнение.

Вообще, существуют стандартные значения, которые варьируются в зависимости от разновидности, например:

• гравийный щебень — коэффициент уплотнения 1,1,
• керамзитный — 1,15,
• смесь песка и гравия — 1,2.

В целом, разброс показателей составляет 1,05–1,52. Но можно, опять же, не слепо ориентироваться на готовые числа, а самостоятельно определить данный коэффициент. Процедура, в общем-то, не слишком сложная.

1. Берем определенный объем щебня, взвешиваем.
2. Делим массу на объем, записываем результат.
3. Затем высыпаем щебень на поверхность земли и утрамбовываем до точно такого же состояния, которое планируется.
4. С помощью рулетки измеряется полученный объем. Делим на него изначальную массу и получаем второй необходимый показатель.
5. Затем делим одно полученное значение на другое, и в итоге у нас есть искомый коэффициент уплотнения, на который можно ориентироваться.

Если есть сомнения в собственных силах, или же банально нет возможности проводить подобные процедуры, то можно заказать лабораторное исследование. Специалисты осуществят все необходимые действия и выдадут вам готовый результат по вашему конкретному материалу. Конечно, подобное решение потребует дополнительных трат, но сэкономит массу времени и сил.

Применение

Щебень по своим характеристикам можно разделить на различные фракции, которые используются для определенного вида строительства.

фракция с размерами 0 5 мм. Она отлично подходит для декора в виде отделки, для преображения вашего ландшафта в саду или дачного участка, отсыпания дорожек. Также используется при создании ЖБ конструкций;

Фракция 0-5 мм

фракции с размерами 3-8, 10-20 мм. Широко распространен среди строителей. Материал с такими характеристиками достаточно широко используется в строительстве, в частности, для изготовления бетона и бетонных конструкций, дорог и т.д.;

Фракция 10-20

фракция 20 40. Материалы данной фракции используются практически во всех строительных сферах: строительство железных дорог, изготовление фундамента, стяжки, благоустройство площадок со строительной техникой;

Фракция 20-40 мм

фракция с размерами 25 60;

Фракция 25-60 мм

фракция 40 70 мм. Является продуктом с крупными зернами и хорошо подходит для изготовления бетона, который в свою очередь используется для создания массивных сооружений. Если рассчитывать удельный вес, то показатель для щебня фракции 40 70 будет равен примерно 1300-1400 кг/м3;

Фракция 40-70 мм

фракция с размерами 40 200 мм. Более известен как бутовый камень. Применяется при сооружении стен и оград.

Бутовый камень

Каждая фракция обладает различной плотностью. Из этого следует, что щебень, который относится к группе с высокой фракцией, обладает низким показателем насыпной плотности. Эти характеристики должны быть обязательно указаны в сопроводительной документации товара.

Для того чтобы определить плотность щебня (5 20) обращаются в специальные лаборатории. Анализируя материал берут одно ведро субстанции и относят в лабораторию.

Как определить насыпную плотность

Насыпную плотность определяют разными способами. Одни могут использоваться даже в полевых у словиях, другие доступны только в специализированных лабораториях.

Весовой метод

Это самый простой способ определения показателя. Для его проведения необходимо иметь воронку, цилиндр определенного объема и весы. Материал засыпают в воронку, из которой он поступает в цилиндр. Когда емкость полностью заполнится, специальной пластиной выравнивают верхний слой. Затем пробу взвешивают и вычисляют соотношение массы к объему.

Весовым методом можно определить насыпную плотность и в полевых условиях. Достаточно иметь емкость известного объема (например, ведро) и бытовые весы. В ведро насыпаем мате риал и взвешиваем. Получаем вес. Далее вычисляем насыпную плотность.

Например, ведро 10 литров имеет объем 0,01 м³. Гранитный щебень, помещенный в это ведро, весит 18 кг. Это значит, что насыпная плотность будет равна 1800 кг/м³. Понятно, что результат будет лишь приблизительным, так как в лабораторных условиях точно взвешивают масс у емкости и массу пробы, пробу насыпают с определенной высоты и так далее. Но если под рукой нет оборудования и специалистов, то можно определить примерную насыпную плотность таким вот образом.

Метод режущих колец

Насыпную плотность грунта вычисляют с помощью режущих колец с известным объемом. В качестве вспомогательных инструментов служат нож и две металлические пластины.

Последовательность методики следующая:

• Взвешивают кольцо и пластины
• Выравнивают ножом поверхность грунта
• Смазывают внутреннюю поверхность кольца техническим маслом
• Опускают кольцо в гр унт, пока он полностью не заполнит внутреннее пространство
• Выравнивают ножом верхний край
• Срезают грунт снизу кольца конусом
• Аккуратно на ноже переносят кольцо на пластину и устанавливают вверх конусом
• Срезают верхний слой земли на уровне кольца
• Взвешивают пробу и отнимают от ее массы данные кольца и пластин
• Разделяют вес грунта на объем кольца и получают насыпн ую плотность

Лабораторные методы

В научных лабораториях применяют косвенные методы определения насыпной плотности по затуханию рентгеновских, радиоактивных или ультразвуковых лучей. При прохождении через разные материалы они частично поглощаются. С помощью специальных п риборов измеряется интенсивность излучения до и после прохождения через пробу.

По величине насыпной плотности материалы разделяют на группы:

• Легкие (меньше 600 кг/м³)
• Средние (600-11 00 кг/м³)
• Тяжелые (1100-2000 кг/м³)
• Сверхтяжелые (больше 2000 кг/м³)

Важность показателя насыпной плотности щебня

При производстве бетона существует зависимость – чем выше насыпная плотность или, к примеру, удельный вес щебня фракции 20-40, тем меньше используется цемента. Параметр насыпной плотности важен для транспортировки и хранения – определения грузоподъёмности транспорта и вместительности склада. От точности информации зависят параметры полученного бетона, характеристики строительных конструкций, транспортные расходы.

Для получения точного значения насыпной плотности проводятся лабораторные измерения. Так, например, чтобы определить удельный вес щебня 40-70 данным материалом заполняется определенная мера объёма, как правило, бочка объёмом до 50 литров. Взвешивание производится пустой и заполненной тары, разница показаний делится на объём. Полученный результат отражается в сертификатах сопровождающих материал.

Плотность определяет и после измельчения и высушивания единицы материала, что исключает наличие пустот. Так определяется реальная плотность щебня и его пористость. Например, если удельный вес щебня 5-20 составляет 1300 кг/м3, то полученный по данной методике результат будет составлять порядка 2500 кг/м3.

Можно и самостоятельно определить примерную насыпную плотность щебня, для чего необходима любая емкость, объём которой либо хорошо известен, либо легко определяется путем умножения длины на ширину и на высоту. Далее, как и в лаборатории, тара взвешивается пустой и заполненной материалом, полученная разница составляет чистый вес щебня. Полученный результат необходимо разделить на объем, и вы узнаете примерный удельный вес материала. Более точный результат дают только лабораторные исследования.

Ускоренное определение истинной плотности щебня

При использовании этого метода значение, которое известно как истинная плотность породы и зерен щебня, определяется вычислениями общей массы предварительно измельченного и после этого высушенного материала. В этом случае, чтобы точно определить все параметры, используется предназначенный для этого прибор Ле Шателье. Потребуется следующее оборудование и материалы:

• прибор Ле Шателье,
• весы лабораторные ГОСТ 24104 или настольные циферблатные по ГОСТ 29329,
• для взвешивания: фарфоровая чашка ГОСТ 9147 или стаканчик 25336,
• эксикатор ГОСТ 25336,
• сушильный шкаф,
• серная кислота ГОСТ 2184,
• хлористый кальций (хлорид кальция безводный) ГОСТ 450,
• сито, размер отверстий 5 мм, ГОСТ 6613,
• металлическая щетка.

Схема прибора Ле Шателье.

Хорошо измельченный щебень, подготовленный аналогично предыдущему способу определения, высыпают в чашку из фарфора или лабораторный стакан, предназначенный специально для взвешивания. Там ее высушивают до достижения ею значения постоянной массы, по достижении этого параметра охлаждают материал до значения, близкого к значению комнатной температуры, при помощи эксикатора. Охлаждение можно проводить над серной концентрированной кислотой или безводным хлоридом кальция. Из высушенного порошка отбираются две навески, по 50 г общим весом каждая.

Для начала прибор заполняется водой до достижения уровня самой нижней из имеющихся отметки, определить этот уровень можно при помощи нижнего мениска. После этого внутрь приборов через воронку в каждый помещают подготовленную навеску малыми порциями. Насыпать продолжают до момента, когда уровень находящейся внутри воды с разметки самого нижнего деления под действием измельченного щебня уйдет вверх до 20 мл либо любого выбранного деления, которое находится в верхней части шкалы. Чтобы удалить по возможности лишний скопившийся воздух, в процессе прибор слегка встряхивают.

Определяют искомую плотность материала в этом случае путем взвешивания той части взятого щебня, что не вошла внутрь. Расхождение между двумя результатами при итоговых вычислениях не должно быть больше чем 0,02 г/м³. Если расхождение получилось больше, производят дополнительно третье определение, чтобы затем принять в расчет 2 ближайших друг другу значения.

После этого в качестве результата принимается среднее арифметическое 2 наиболее близких значений. В том случае если возникает необходимость определить плотность щебня или гравия, который представляет собой смесь фракций, значение по каждой фракции определяется отдельно.

Определение плотности щебня

Среди инертных материалов гранитный щебень до сих пор сохраняет лидирующие позиции.

Таблица характеристик щебня.

Составить конкуренцию прочной каменной породе магматического происхождения не может ни один из видов крупного заполнителя с другим составом. Имеют взаимозависимость основные характеристики щебня.

Чем у гранитного щебня лучше показатели плотности, тем выше такие его характеристики, как плотность и морозостойкость. Технологии строительства, как правило, различают для нерудного материала несколько видов плотности, которую принято определять тремя видами:

• истинной,
• средней,
• насыпной.

В свою очередь истинная плотность, как щебня, так и гравия, может быть найдена несколькими способами, а именно: пикнометрическим и ускоренным.

Как определить вес щебенки?

Для расчета массы 1 кубометра нерудных материалов в лабораторных условиях используют специальные мерные емкости цилиндрической формы. Их объем составляет от 5 до 50 литров, а щебень в них засыпают с помощью совка. Материалы насыпают с горкой, а затем удаляют излишки, выходящие за края емкости. Затем наполненный сосуд взвешивают, чтобы определить соотношение массы к объему, занимаемому щебенкой.

Делают это по формуле:

p = m : V, где p – насыпная плотность, m – масса вещества, V – объем сосуда.

Например, если в мерной емкости объемом 50 л умещается 69 кг гранитного щебня с размером зерен 20–40 мм, можно вычислить примерную насыпную плотность:

69 кг : 0,05 куб. м = 1380 кг/куб. м

Такова насыпная плотность материала в сухом, неуплотненном состоянии. Трамбовать щебенку и взвешивать ее влажной нецелесообразно, поскольку плотность сильно возрастет и не будет отражать реальные физико-механические свойства материала.

Плотность щебня в зависимости от марок

Прочность щебня шлакового типа зависит от его маркировки. Марки М800-1200 – самые прочные, а 1400-1600 – высокопрочные.

Для щебня из шлаков, который применяется в качестве заполнителя при замесе бетона, существует пять марок прочности: М1200 (плотность 1100-1200 кг/м3), М1000 (плотность – 900-1000 кг/м3), М800, М600 и ниже.Данные фракции часто используются в процессе приготовления бетонных растворов в качестве наполнителя. Проведение строительных работ предполагает точный расчет всех нагрузок на возводимую конструкцию, а также вес материала в зависимости от его объема, так как щебень часто используется и для других целей (устройство «подушек», подсыпок, производство асфальтобетона и тому подобное), и уже сам является нагрузкой на основание, в том числе, и на грунт. Он бывает разных видов, но более широкое применение имеет продукция, получаемая в результате переработки горных пород.

Именно такое сырье обеспечивает максимальную прочность конечного продукта, поэтому разговор будет идти о насыпной плотности щебня из гранита.

Этот показатель равен частному от деления численного значения массы вещества на величину занимаемого им объема. Данная характеристика используется как для определения долевого соотношения компонентов в приготовляемой смеси, так и весовых параметров конечного продукта.Нужно понимать, что она относится только к материалу, который не подвергался уплотнению.В строительстве различают несколько показателей плотности щебня – истинную, усредненную и насыпную, о которой и идет речь. Она, в отличие от двух предыдущих, учитывает не только объем всех гранул, но и имеющиеся между ними пустоты.

Естественно, что после утрамбовки материала данный показатель возрастает. Кроме того, имеется обратная зависимость между данной характеристикой и размерами фракций. Чем они крупнее, тем больше воздушных пустот находится в объеме материала, это указано в ГОСТ на щебень.

Поэтому, к примеру, показатель насыпной плотности щебня 10 20 будет выше, чем аналогичная характеристика материала с гранулами размером 40 – 70.На практике руководствуются табличными значениями насыпной плотности. Такие величины рассчитаны для всех сыпучих материалов. Для гранитного щебня можно использовать следующие численные показатели (размер фракций – плотность в кг/м3):(5 – 10) – 1 420;(5 – 20) – 1 400;(20 – 40) – 1 380;(40 – 70) – 1 350.

Целесообразно привести весовые данные и на некоторые другие виды продукции (кг/м3):известняковая – 1 300;гравийная – 1 400.Знание, к примеру, насыпной плотности щебня 5 20 (наиболее применяемый вид материала в частном домостроении) позволяет правильно определить возможности по его транспортировке. Ведь стоимость товара при так называемом «самовывозе» значительно ниже, чем при доставке его на объект силами продающей организации, так как не учитываются транспортные расходы. Следовательно, ориентируясь на данную характеристику щебня, можно правильно спланировать рабочий процесс: рассчитать потребное количество грузовых машин (если она одна, то число рейсов), общее время доставки всей закупленной партии стройматериала на место работ.

Естественно, возникает вопрос – а как определить, например, плотность щебня 20 40, который покупается?Ведь все «цифры» в голове не удержишь. На любую продукцию у ее Продавца должен быть сертификат качества. Именно в нем отражена не только эта, но и все остальные характеристики товара.

Расчет цифрах

Для правильного расчета необходимо располагать следующими данными:

• толщина слоя щебня;
• площадь выполняемых работ (длина и ширина фундамента для изготовления бетона, участка для отсыпки и пр.);
• удельный вес щебня;
• коэффициент уплотнения демонстрирует, как плотно утрамбовывается щебень при помощи специального оборудования: катка или виброплиты, показатель приравнивается к 1,3.

Кубовидный щебень уплотняется лучше лещадного. Фото Грунтовозов

Удельный вес и плотность указываются в соответствующих сертификатах и сопровождающих документах. В случае, если данные отсутствуют, то необходимо брать усредненные величины.

Расчет кубов щебня на 1 куб бетона

Бетонные растворы с щебнем используются прежде всего при строительстве фундаментов. Количество компонентов смеси, в том числе и щебня, возможно рассчитать с помощью формулы или узнать из рецептов бетона различных марок.

1) Количество щебня по формуле определяется из расчета на один кубический метр бетонной смеси. Представим что толщина слоя укладки составляет 400 мм. Чтобы вычислить объем необходимо перемножить данные ширины, длины и высоты. Соответственно расчеты выглядят следующим образом — 1 м. х 1 м. х 0,4 м. = 0,4 куб.м. Полученная величина умножается на коэффициент уплотнения и удельный вес щебня.

Представим, что для строительства фундамента используется гранитный щебень, этот прочный материал подходит для решения любых задач в различных сферах деятельности. В результате расчеты выглядят так: 0,4 куб.м. х 1,3 х 1,47 т. = 0,7644 куб.м. — это необходимый объем щебня на один куб бетона. Чтобы узнать общее количество щебня для строительства фундамента необходимо данное число умножить на площадь основания.

Справка. Расчет щебня для строительство дороги осуществляется по аналогичной схеме. Но толщина слоя в данном случае составляет 150 мм. Расчеты следующие: 0,15 куб.м. х 1,47 (для гранитного щебня) х 1,3 = 0,287 куб.м.

2) Определить количество щебня для бетонной смеси возможно по рецептам приготовления растворов. Высчитать точное количество компонентов невозможно, так как объем материалов может в незначительной степени отличаться. Однако, следует придерживаться следующих пропорций:

• 1 часть цемента;
• 1 часть щебня;
• 3 части песка;
• в необходимом количестве в сухую смесь вводится вода, которая добавляется в последнюю очередь и небольшими порциями, чтобы добиться оптимальной консистенции раствора.

Для получения бетона различных марок прочности следует применять отличающиеся друг от друга пропорции компонентов:

Марка бетона	Массовый состав цемент : песок : щебень, в кг.
М100	1 : 4,6 : 7
М150	1 : 3,5 : 5,7
М200	1 : 2,8 : 4,8
М250	1 : 2,1 : 3,9
М300	1 : 1,9 : 3,7
М400	1 : 1,2 : 2,7
М500	1 : 1,1 : 2,5

Заимствование пропорций из табличных данных значительное упрощает процесс подсчета. Но при этом исполнителю потребуется также выполнить перевод массы щебня в его объем, так как некоторые производители и поставщики реализуют материал в кубических метрах.

Для засыпки определенной площадки

Для определения количества щебня для засыпки определенной площади необходимо рассчитать, определить или уточнить размеры обрабатываемой территории и толщину слоя отсыпки, а также удельный вес и коэффициент уплотнения материала, которые представлены в сертификатах или документации производителя или поставщика. Кроме этого, возможно использовать рекомендации из ГОСТов 8267-93 и 8269.0-97.

Отсыпка территории щебнем. Фото Грунтовозов

Расчеты выполняются по формуле: V = S x h, где:

• S — площадь покрытия;
• h — толщина слоя щебня.

Например, площадь засыпки составляет 100 кв.м., а толщина слоя — 100 мм. Результат подсчетов составляет 10 куб.м. Полученную величину необходимо умножить на насыпную плотность и коэффициент уплотнения. Формула для расчетов выглядит следующим образом:

m = V x 1,4 (средний показатель насыпной плотности для фракции 5-20) х 1,3 = 10 х 1,33 х 1,3 = 18,2 т.

Чтобы получить объем щебня для засыпки необходимо полученную массу разделить на показатель насыпной плотности: V = 18,2 / 1,4 = 13 куб.м.

Насыпная плотность

Для пересчета массы щебня в объем и наоборот используется такая единица измерения, как коэффициент насыпной плотности. Иногда эту единицу называют коэффициентом перевода или коэффициентом уплотнения.

Об этом коэффициенте стоит поговорить подробнее с приведением примеров. Когда на строительный объект привозят щебень, то он в пути всегда уплотняется по причине тряски. То есть на заводе загрузили кузов самосвала до полной вместимости, а на строительную площадку машина приезжает как бы с недогруженным кузовом.

Если хищения не было, то масса щебня от утряски не изменилась. Определить это и позволяет коэффициент перевода. Для каждого вида щебня он свой.

Получатель груза знает объем кузова самосвала и легко измеряет объем щебня в нем. Умножив его на коэффициент перевода, получатель определит значение реального веса доставленного материала. Вот так делается учет расхода щебня.

Коэффициент перевода не является константным, для каждого вида сыпучих материалов он свой. Абсолютная же его величина зависит от плотности материала, в нашем случае это щебень.

Так вес одного кубического метра гранитной крошки составляет 2,6 тонны, а такой же объем известняковой крошки будет весить от 2,7 до 2,9 тонн. Известняк тяжелее гранита за счет присутствия в его структуре доломитов и кварца. Понятно, что при равном весе двух сортов такого щебня, их объем будет существенно разным.

О разнице объемов при одинаковой массе будут говорить истинная и насыпная плотность щебня. К примеру, истинная плотность гранитного щебня с фракционностью 5-20 миллиметров составляет 2590 кг/м3, а показатель насыпной плотности для такого же объема гранитного щебня составляет только 1320 кг/ м³. Знание этих величин позволяет точно рассчитать необходимое количество щебня, песка и цемента для изготовления конкретного строительного изделия или элемента конструкции.

Пример

Допустим, машина привезла щебень на строительную площадку. Как провести необходимые измерения? Для этого подсчитывается объем груза и кузова по границе заполнения. Затем полученные значения умножаются на коэффициент уплотнения. Понятно, что цифры будут разными за счет «утряски» груза во время движения, но он не может потерять в массе. В первом случае, с учетом усадки, можно сказать, что это общая плотность щебня или значение, близкое к ней. Во втором – насыпная.

Для лучшего понимания возьмем другой жизненный пример. Купили некоторое количество сахара. Скажем, килограмм. Засыпали в сахарницу, получили первичный объем. Потрясли, постучали, утрамбовали. Измерили. Получили в результате конечный объем.