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:

- P = (m2 – m1)/V, где

Р – плотность, кг/м³;

m2 – масса тары с насыпью, кг;

m1 – масса пустого сосуда, кг;

V – насыпанный объём щебёнки, м³.

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:

1. Первичный. Его получают путём дробления крупных глыб горных пород в карьерах и на заводах.
2. Вторичный производят методом дробления старых бетонных конструкций из кирпича и бетона, асфальта.

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:

• Фракция 5/8 (10) – 1420 кг/м³.
• Плотность щебня 20/40 находится в пределах 1370-1400 кг/м³.
• Камни 40/70 аналогичны предшествующим – 1380-1400 кг/м³.

Гранитный щебень сложно перепутать с другими видами: камни характерного от тёмного серого до розоватого цвета, оттенки обусловлены включением разных минералов в основную породу. Существенный минус материала - способность накапливать радиацию. Зачастую добытый из недр булыжник уже имеет высокий лучевой фон и его применение строго ограничено для определенных условий. Например, разрешено использование только для автомобильных магистралей, расположенных вне жилых зон.

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:

Разбег значений для одного типа камней обусловлен разнородностью исходного материала и примесей в его составе. Неправильная форма камней также может влиять на показатель относительной плотности.

Классификация

Кроме расчета плотности по весу, на отношение массы к объёму влияет марка щебня. Классификацию производят по нескольким признакам.

По прочности

Сопротивление материала нагрузкам разного рода определяет сферу его использования. Марка щебня по прочности – основная характеристика, которую учитывают при расчетах конструкций и выборе вида насыпи. Её определяют экспериментальным методом в лабораторных условиях. Существует закономерность между плотностью и прочностью материала – при росте одной характеристики увеличивается другая, и наоборот.

Маркировка щебня обозначается буквой М:

• М200–М600 относятся к слабым породам, такой материал применяют для негромоздких конструкций или насыпей дорожек. Его плотность до 450 кг/м³.
• М600-М800 – щебень среднего качества. Его насыпной вес составляет до 800 кг/м³.
• М800-М1200 – прочный материал, пригодный для широкого использования. Плотность достигает 1250-1650 кг/м³, в зависимости от породы происхождения.
• Высокопрочный щебень марки М1400-М1600 незначительно отличается от предшественника и достигает 1650 кг/м³.

Самый прочный камень – гранитный. Именно его производные применяют для приготовления бетонных растворов для ответственных конструкций, насыпей.

По морозостойкости

Важная характеристика, необходимая для учета при строительстве объектов в местностях с высокими перепадами температур и возможностью промерзания материалов. Маркируется буквой F со значением количества полных циклов застывания-оттаивания. Отметим, что параметр определяется в лабораториях, для анализа используют специальные растворы для пропитки материала. В реальности на щебень действует обычная вода с определенным количеством агрессивных примесей, но в меньшей концентрации. Поэтому присвоенная марка морозостойкости в условиях обычной эксплуатации может быть более высокой.

Щебень имеет марку морозостойкости от F15 до F400. Для средних широт нашей страны целесообразно применение камней не ниже F300.

Самый стойкий материал – гранитный, щебень спокойно выдерживает 300-400 циклов заморозки и оттаивания без потери первоначальных свойств.

Гравийный включает марки F15-F200, известняковый – до 100.

Закономерности между плотностью и морозостойкостью не выявлены.

Форма

Не последнюю роль в определении насыпной плотности щебня играет форма камушков. Различают 2 типа «огранки»:

1. Кубовидные зёрна имеют объёмную форму без большой разницы параметров длины и ширины камня.
2. Лещевидные – плоские частицы.

Разнородность форм в рабочей насыпи создает разный вес объёма продукта:

• Обычная насыпь включает до 35% лещевидных зерен с острыми и игольчатыми гранями.
• Улучшенный щебень имеет 25% плоских камней.
• Кубовидная насыпь в своей основе имеет объемные зерна с небольшой примесью лещевидных – до 15%.

Щебень 20 разных типов насыпей имеет отличные друг от друга значения плотности. Лучшей считается кубовидная форма с минимальным включением плоских частиц. Такой материал пользуется спросом ввиду своей высокой прочности.