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:

Дробление. Фото Грунтовозов

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 —

Рн = (m2 – m1) : V, где:

  • m1 — масса пустой емкости;
  • m2 — масса емкости с щебнем;
  • V — объем мерной емкости.
Внимание! 1) Следует использовать емкость объемом от 5 до 50 литров. При это важно учитывать размер фракций, чем он больше, тем значительнее по объему должна быть емкость. 2) При заполнении емкость нельзя ее встряхивать, щебень должен располагаться естественным путем, без усадки, в противном случае результат будет некорректным.

2) Метод режущих пластин. Для выполнения вычислений потребуются режущие кольца с известным объемом, нож, две металлические пластины. Последовательность следующая:

  • кольца и пластины взвешиваются;
  • ножом выравнивается поверхность грунта;
  • внутренняя поверхность кольца смазывается техническим маслом;
  • кольцо опускается в грунт, пока он не заполнит его внутреннее пространство;
  • верхний край выравнивается;
  • грунт снизу кольца срезается конусом;
  • кольцо аккуратно переносится на пластину и устанавливается вверх конусом;
  • верхний слой земли срезается на уровне кольца;
  • проба взвешивается, от ее массы отнимаются данные кольца и пластин;
  • вес грунта разделяется на объем кольца и получается насыпная плотность.

3) Лабораторные методы.

4) Справочная информация.

Справка. Качественный щебень обладает насыпной плотностью 1300-1400 кг/куб.м. Материал с показателем ниже 1300 кг/куб.м. обладает не слишком высоким качеством. Поэтому перед покупкой необходимо изучить характеристики.

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:

  • Vпуст — показатель пустотности, измеряется в процентах;
  • Pн — насыпная масса щебня;
  • Po — объемная масса.

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:

  • фарфоровая или чугунная ступка;
  • шкаф для сушки;
  • водяная или песочная баня;
  • щетка с металлической щетиной;
  • лабораторная щековая дробилка.

Щебень. Фото ревда-щебень.рф

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:

  • r — истинная плотность щебня, гр/куб.см.;
  • rв — плотность воды, равная 1 гр/куб.см;
  • m — масса смеси, высушенной до постоянной массы, гр.;
  • m1 — масса пикнометра с дистиллированной водой, гр.;
  • m2 — масса пикнометра с смесью и дистиллированной водой после удаления пузырьков воздуха, гр.

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:

  • Прочность или дробимость определяется посредством механического воздействия и вычисления процента потери массы после раздавливания.
  • Морозостойкость определяется двумя способами: 1) метод попеременного замораживания и оттаивания и 2) ускоренный метод.
  • Истираемость определяется посредством прокручивания материала с металлическими шарами в полочном барабане.
  • Адгезия. Показатель возможно определить визуально: камни с шероховатой поверхностью имеют лучший показатель по сравнению с гладкими; мытый щебень лучший в сравнении с немытым. Некоторые источники утверждают, что показатель адгезии зависит от цвета камней, однако это мнение ошибочно. Кроме этого, важно знать, что на показатель влияет лещадность, щебень с малым содержанием зерен неправильной формы обладает отличным сцеплением с вяжущими веществами. Точный показатель определяется в лабораторных условиях.
  • Водостойкость определяется посредством прохождения щебнем циклов насыщения водой и высушивания.

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.

ФракцияНасыпная плотность, кг/куб.м.
5-101295  - 1639
5-201260  - 1649
5-251380
10-151400 - 1648
10-201262 - 1430
15-201395.5
20-401240 - 1580
20-701240 - 1245
20-801380
25-601370
40-701221 - 1550
80-1201400

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

ВидФракция, мм.Насыпная плотность, кг/куб.м.
Гранитный3-01360
5-101320
5-201340
10-151390
20-401350
40-701370
70-2501460
Гравийный0-51600
5-201430
20-401550
40-1001650
100-1501730
более 1601730
Известняковый10-201250
20-401280
40-701330
Керамзитовый5-10270-500
5-20380-500
10-20220-440
20-40210-340
Габбро5-101460
10-151510
15-201395
20-801358
80-1201400
Диоритовый5-201326 - 1360
20-401310
40-701303 - 1370
Мраморный5-101348
5-201262
10-201262
20-401240
40-701170
Серпентиновый5-201300 - 1376
20-401310 - 1400
40-701215 - 1340

Некоторые виды щебня подробно рассмотрены в отдельных публикациях: гранитный, гравийный, известняковый, керамзитовый, мраморный.

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:

  • проконтролировать объем привезенного материала;
  • приобрести правильное количество материала для выполнения определенных работ: засыпка ямы, котлована, канавы;
  • правильно рассчитать количество бетонного раствора при строительстве фундамента, перекрытий.

Щебень является одним из компонентов асфальтобетона. Фото Грунтовозов

Коэффициент определяется в лабораторных условиях следующим образом:

  • измеряется общая и насыпная плотность материала, для этого необходимо определить массу и объем образца и вычислить их соотношение;
  • образец встряхивается или прессуется, повторно измеряется масса и объем, определяется максимальная плотность;
  • по соотношению двух показателей вычисляется коэффициент уплотнения.

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:

  • вид транспорта;
  • расстояние перевозки;
  • качество дорожного полотна;
  • высота засыпки.

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.