Происхождение щебня играет ключевую роль в определении его прочностных характеристик. Кроме того, размер фракции влияет на насыпную плотность и коэффициент уплотнения. Важно отметить, что успех применения данного материала в строительстве зависит также от процесса шелушения, который способствует изменению плотности. Рассмотрим подробнее эти аспекты.
Удельный вес или плотность щебня фракций 5-20, 20-40 и 40-70 кг/м³
Щебень, как строительный материал, находит широкое применение в самых разных секторах, включая дорожное строительство. Например, при укладке асфальта, щебень используется в качестве основного слоя, поддерживающего устойчивость дорожного покрытия. Он также входит в состав большинства горячих битумобетонных смесей, что подчеркивает его важность в современных строительных проектах.
Одним из ключевых свойств щебня является его плотность, которая прямо влияет на прочность конструкций. Правильно подобранная плотность позволяет не только заполнить промежутки между зернами щебня, что способствует эффективному уплотнению, но и правильно рассчитать конструктивные характеристики, что, в конечном счете, гарантирует прочность и долговечность готового объекта.
Плотность щебня в строительной практике делится на насыпную плотность, объемную плотность и фактическую (реальную) плотность, каждая из которых имеет свои особенности и области применения.
Насыпная плотность щебня
Плотность щебня можно измерять различными методами, наиболее распространенными из которых являются использование справочных таблиц, где погрешность измерений не превышает 1%, или применение специальных контейнеров фиксированного объема (от 5 до 50 литров). При использовании контейнеров, их заполняют щебнем или суспензией, после чего измеряют массу с заполненным материалом и вычитают массу пустого контейнера. Оставшееся значение делится на объем контейнера, что дает насыпную плотность щебня.
Например, если вы проводите измерения самостоятельно, вы можете использовать обычный контейнер, такой как старое корыто, чтобы сделать необходимые расчеты.
Формула для расчета насыпной плотности выглядит следующим образом:
Pn = (m2 — m1) : V, где
V — объем сосуд без заполнителя; m1 — масса пустого контейнера; m2 — масса контейнера с заполнителем.
Эти измерения производятся в соответствии с нормами, установленными в стандарте 9758-2012.
Объёмная плотность
Во время транспортировки щебня, под действием внешних сил, образуется уплотнение, что приводит к изменению плотности материала. В данном контексте насыпная плотность, как правило, превышает объемную плотность. Разница между этими величинами называется коэффициентом сжатия, который не имеет физического измерения, но согласно ГОСТу, его предел составляет 1,1.
При расчете объема и веса, важно помнить, что клиент оплачивает именно объем. Для оперативного определения этой величины измеряется фактический объем партии щебня при его приемке и умножается на соответствующий коэффициент. Это общее количество, которое будет выставлено клиенту.
Виды щебня
Существует множество сортов щебня, которые принято делить на первичный и вторичный. Первичный щебень создается через дробление и измельчение горных пород, таких как гранит и базальт. Вторичный щебень, в свою очередь, производится из вторичных материалов, включая дробленные кирпичи и пеноблоки, а также строительный мусор, включая старую штукатурку и бетон.
Первичный щебень активно используется для возведения зданий и сооружений, тогда как вторичный щебень чаще применяется для создания временных и постоянных объектов дорожного строительства. Стоит отметить, что оба типа щебня обладают своей плотностью, выражаемой в килограммах на кубический метр.
Согласно ГОСТ, реальная плотность щебня определяется как вес материала без учета воздушных пустот; в свою очередь, насыпная плотность учитывает все пустоты, образованные при наложении щебня в непривязанном состоянии. Пустоты могут возникать из-за неровности отдельных частиц, что также оказывает влияние на плотность. В ряде случаев используются тактики, которые ориентируются на коэффициент продуваемости — это значение помогает указать процент пустот в конкретном виде щебня. Например, мелкие частицы могут заполнять пустоты между более крупными камнями, что происходит на дне кучи щебня, и тем самым достигается максимальная насыпная плотность.
Для щебня каждого фракционного диапазона существуют усредненные значения, определенные стандартами. Чем меньше фракция, тем ближе насыпная плотность к фактическому значению, что делает важным правильно выбирать размер фракции в зависимости от назначения щебня в строительстве.
Для гранитного щебня фактическая плотность совпадает с плотностью самого гранита, в то время как для кирпичного щебня — с плотностью недробленого кирпича. Это видно на специфическом примере, когда плотность определяется в зависимости от конкретного содержания минералов, составляющих гранит. Это важный аспект, который стоит учитывать как при проектировании, так и при исполнении строительных работ.
На удельный вес щебня также влияет его форма, указывающая на тонкость, то есть количество игольчатых или клиновидных зерен. Такие формы приводят к образованию большего количества пустот между зернами по сравнению с обычными формами. Тонкость различных партий щебня, даже если они исходят из одного и того же месторождения гранита, может варьироваться. Например, более крупные частицы, имеющие низкое содержание игольчатых зерен, обычно стоят выше, чем щебень, из которого их не отфильтровали.
Плотность разного щебня
Гранитный щебень считается одним из самых востребованных и популярных материалов в строительстве, его удельный вес варьируется от 1,3 до 1,7 г/см³. Фракция щебня размером до 5 мм обычно считается дробленым отсевом, который в свою очередь содержит значительно больше доли остаточной пыли и песка, чем допускается согласно ГОСТу (более 2 %). Этот вид щебня активно используется для мощения тротуаров, детских площадок, а также игровых полей. Частицы размером 5-20 мм являются обязательным компонентом бетона для создания фундаментов одноэтажных частных домов и хозяйственных построек.
Щебень размером 20-40 мм используется как важный элемент для создания бетона, особенно для автомобильных и железнодорожных мостов, которые подвержены постоянным динамическим нагрузкам. Важно отметить, что эти нагрузки могут достигать нескольких тонн и нередко имеют характера вибраций, с частотой до десяти колебаний в секунду. Наилучшие результаты достигаются при использовании бетона с переменной фракцией от 5 до 40 мм на камень. Также данный вид щебня используется для создания площадок для парковки тяжелой спецтехники, поддерживающей массу более тонны.
Щебень фракции 40-70 мм, как правило, представляет собой строительный отход, применяемый для насыпей в автомобильных и железных дорогах, а насыпь с переменной фракцией может достигать насыпной плотности до 1700 кг/м³.
Известняковый щебень имеет ограниченный диапазон насыпной плотности, варьирующий от 1280 кг/м³ до +50 кг на кубический метр. Его основными достоинствами являются экологическая чистота и улучшенная морозостойкость — он даже не впитывает более 2,5 % воды, даже в условиях длительных осадков, тогда как содержание примесей может достигать 10 % от общих показателей веса.
Дробленый шлаковый щебень, в отличие от известных горных пород, легче воды, его удельный вес не превышает 800 кг/м³. Прочностные характеристики такого щебня располагаются в диапазоне М800-М1200, а их повышенные значения находятся в пределах М1400-М1600.
Вторичный щебень может иметь увеличенную плотность, иногда достигающую значений, превосходящей гранит — от 1200 до 2800 кг/м³. Кроме того, мрамор имеет одни из самых высоких показателей, достигая до 3000 кг/м³. На практике крайне сложно найти щебень с плотностью более 3 т/м³, так как такие показатели можно встретить исключительно у базальта, происходящего, например, из глубин бурения нефтяных и газовых скважин на глубину до 15 км. Процесс добычи базальта является высокозатратным, в результате базальтовые строительные материалы (как щебень, так и вата) будут также дорогостояще. Плотность базальта может доходить до 3,1 т/м³ благодаря его залеганию на значительных глубинах в земной коре.
В то же время галька из керамзитового щебня или дробленого пенопласта может иметь плотность всего 250-600 кг/м³, что делает её значительно легче воды.
Плотность черного щебня примерно сопоставима с базальтом, достигая 3100 кг/м³. Это один из самых высокоценных щебней из-за своей прочности, достигающей 3 т/м³, что позволяет ему выдерживать разрушительные давления до 800 атмосфер.
Комбинированный щебень, получаемый из остатков различных видов и марок, нужно использовать с осторожностью. Это касается особенно тех случаев, когда щебень применяется в создании дорожных покрытий или строительных площадок, где традиционные стандарты не критичны.
Способы определения плотности щебня
Определение фактической и объемной плотности щебня в лабораторных условиях дает наибольшую надежность. Для пользователей — например, покупателей — целесообразно воспользоваться электронными таблицами для расчетов насыпной плотности, используя простые емкости, например, литровые банки. Зная вес пустой емкости, можно легко определить насыпную плотность балласта.
Использование мерного сосуда
В данном методе литр представляет собой емкость объемом 1 литр. На ней отмечают уровень заполнения, чтобы контролировать, сколько воды было использовано для этого литра. Воду выливают, а емкость высушивается — после чего наполняется количеством гравия, превышающим уровень. Давайте рассмотрим последовательность действий:
- Из-за неровностей частиц щебня верхние грани могут выступать за пределы установленной отметки. При отмеривании 1 дм³ щебня, его следует несколько раз встряхнуть, чтобы заполнить максимальное объемное пространство.
- Затем емкость помещается на точные весы—может использоваться даже кухонная шкала. Полученное значение массой минус вес пустой емкости – это и будет насыпная плотность.
Результат определяет насыпной удельный вес материала.
- Чтобы рассчитать фактическую плотность, в емкость с сухим щебнем добавляется вода (с помощью мерного сосуда с заводскими делениями) до тех пор, пока уровень воды практически полностью не покроет камешки. Например, может оказаться, что в пустоты, оставленные 1 дм³ щебня, влит стакан воды объемом 220 мл, который заполнил все воздушные промежутки между частицами.
Полученная разница, в нашем случае 780 мл, показывает полезный (реальный) объем щебня (780 см³ от 1 дм³). Используя основные пропорции (вспомните уроки математики), можно посчитать вес 1 дм³ реального строительного материала.
С помощью справочной таблицы
Качество гранита может быть определено по величине достигнутой плотности щебня в сравнении с плотностью гранита (2,7 г/см³ или 2,7 кг/дм³). Если значения значительно отклоняются от стандартов «гранитного», это может означать, что щебень на самом деле не гранитный, а относится, например, к базальту или переработанным материалам. Это также может иметь значение для щебня, который внешне похож на гранит, например, обломки глинистого сланца, который при переработке выглядит как мелкий гранит или его отсев. Знание плотности щебня упрощает выбор нужного материала по ГОСТ-9578.
Таким образом, важно помнить, сколько килограммов содержится в одном кубическом метре, чтобы правильно провести расчеты.
Сколько весит куб щебня?
Кубом называется объем, равный 1 м³, что можно выразить через формулу: ширина * длина * высота = 1 м³. Приведем средние показатели для различных фракций:
- ➡️ 0 – 5 мм – 1.50 т;
- ➡️ 5 – 10 мм – 1.45 т;
- ➡️ 5 – 20 мм – 1.37 т;
- ➡️ 20 – 40 мм – 1.41 т;
- ➡️ 40 – 70 мм – 1.47 т;
- ➡️ 70 – 120 мм – 1.48 т.
Эти данные позволяют определить, сколько тонн щебня находится в одном кубе. Например, если вы планируете закупить 20 кубов щебня фракции 5-20 мм:
20 * 1,37 т = 27 400 кг (или 27,4 тонн).
Обратите внимание, что зная точные показатели, не следует забывать о погрешности в расчете — в пределах 10% из-за особенностей щебня, его фракционности, водопоглощения и ряда других факторов. Поэтому рекомендуется закупать щебень с определенным запасом.
Лещадность
Лещадность, или относительное количество плоских фракций в смеси угловатых частиц, существенно влияет на качество бетонной массы. Более высокие показатели приводят к снижению прочности бетона, а это в свою очередь может способствовать появлению воздушных пустот, что делает конструкцию менее надежной, долговечной и прочной.
Водопоглощение
Водопоглощение — это важный параметр для определения веса куба щебня. Этот показатель зависит от пористости щебня, размера отдельных камней и их породы, что критически важно для долгосрочных характеристик готового бетонного изделия.
Сколько кубов в тонне щебня?
Ответ на этот вопрос легко увидеть, сопоставив данные в таблице выше — это просто. Важно учитывать, что расчет основывается на использовании бутового камня, и всегда будут допускаться небольшие отклонения. Определение точного ответа на этот вопрос зависит от фактических измерений и предварительного взвешивания. Небольшие различия могут возникать из-за того, что разные карьеры используют различное оборудование для дробления щебня, и форма зерен может отличаться. Например, щебень кубической формы обычно демонстрирует наивысшую насыпную плотность.
Виды щебня
При использовании щебня в различных сферах деятельности, особенно в строительстве, используются следующие типы балласта, каждый из которых обладает специфическими свойствами и преимуществами:
- аглопоритовый: материал, напоминающий керамзит, который получается путем обжига глинистых пород;
- базальтовый: высокопрочный и термоустойчивый вид щебня;
- вторичный: щебень, получаемый из переработанных материалов, отличается невысокой прочностью и приемлемой ценой;
- гранитный: один из самых прочных и долговечных материалов, однако более дорогой;
- гравийный: доступный по цене и с низкой радиоактивностью;
- доломитовый: щебень с морозостойкими свойствами и устойчивостью к воздействию воды и огня;
- известняковый: широко распространен, доступен на рынке, имеет матовую текстуру;
- кварцевый: получается из минерала кварца и активно используется как декоративный материал;
- керамзитовый: искусственный состав, получаемый путем обжига глины;
- мраморный: интересен своим декоративным видом, что делает его популярным в ландшафтном дизайне;
- сланцевый: имеет широкий спектр характеристик в зависимости от располагаемых условий, в т.ч. подводных;
- шлаковый: производится из разбитых металлургических шлаков, имеет низкую стоимость.
Классификация щебня
Плотность 1 м³ щебня варьируется в зависимости от следующих факторов:
- Тип породы, из которой производятся камни;
- Фракция и степень лещадности. Для многих строительных задач подбираются зерна размером 5-20 мм, тогда как для подготовительных работ могут быть использованы как более крупные, так и более мелкие фракции.
В зависимости от происхождения, щебень можно классифицировать на несколько категорий:
- Гранитный: считается самым прочным и востребованным, но одновременно дорогим. У него высокая плотность, так как камни не имеют пустот, а лещадность по ГОСТ 8267-93 должна быть не более 5% для плоских зерен, что также способствует достижению максимальной плотности насыпи.
- Известняковый: применяется как добавка в бетоны низкой прочности и известных по его содержанию материалов. Из-за низкого содержания кальция, один куб имеет меньший вес по сравнению с гранитным.
- Гравийный: образуется из скалистых пород, добываемых в карьерах или реках. Обладает желаемыми характеристиками, схожими с гранитными, однако имеет более низкую цену и широко доступен.
- Шлаковый: производится из переработки металлургических отходов. Прочный и недорогой щебень с высоким весом на куб.
- Песчаниковый: щебень из твердых горных пород, применяется в большинстве строительных работ.
- Террикон: также называемый черным щебнем, это побочный продукт старых угольных шахт, иногда используемый в дорожном строительстве.
Существуют и другие типы щебня, но вышеперечисленные — это наиболее часто используемые материалы в строительстве.
Типы горных пород, из которых производится щебень, имеют разные свойства, такие как водопоглощение, вес и пористость, что играет важную роль при определении веса материала на кубический метр.
Удельный и объёмный вес
Существует два основных обозначения веса щебня:
1) Удельный вес — это отношение веса материала, находящегося в сильно уплотненном состоянии (без воздушных промежутков и полостей), к его объему. Обычно для определения удельного веса используются образцы, исследуемые в лабораториях. Этот показатель указывается в кг/м³ или т/м³.
2) Объемный вес — это отношение веса щебня к его общему объему, включая все поры, трещины и включения, что характеризует щебень в его непривязанном состоянии. Объемный вес также указывается в кг/м³ или т/м³. Важно отметить, что для абсолютно плотных тел, к которым щебень не относится, значения удельного и объемного веса совпадают. Однако для сыпучих материалов (песка, щебня и т.д.) объемный вес будет ниже удельного, что имеет весомое значение при расчете веса отдельных конструктивных элементов.
Кубовидный щебень имеет высокие показатели уплотнения благодаря своей форме и шелушению. На фото изображен грязный вагон, показывающий наличие такого щебня.
Следует также учитывать, что удельный вес нередко путают с плотностью. Эта ошибка возникают, когда речь идет о терминах «вес» и «масса». Однако, если смотреть на данные термины с научной точки зрения, удельный вес не является физико-химическим свойством, в отличие от плотности, так как он определяется значением ускорения свободного падения в момент измерения. Эти термины можно свести к следующей формуле: Удельный вес = Плотность x Ускорение свободного падения.
Применение щебня
Форма и текстура зерен щебня варьируется в зависимости от его тонкости. Их поверхность обладает шероховатой структурой, что обеспечивает надежное сцепление с цементно-песчаным раствором при производстве бетона.
Щебень фракций 3-8 и 5-20 мм используется для изготовления бетона и бетонных изделий. Щебень размером 20-40 мм чаще всего применяют в качестве подушки фундамента для различных зданий, тогда как фракции 25-60 и 40-70 мм наиболее востребованы в дорожном строительстве.
Фракция 25-60 щебня имеет особое ограничение: она может использоваться только в качестве балласта для железнодорожного полотна (согласно ГОСТ 7392-2002), а остальные фракции щебня используются по стандартам, установленным в ГОСТ 8267-93.
Разновидности щебня
Гранитный щебень
Гранитный щебень — это составной элемент из прочной горной породы с характерной зернистой структурой, который широко распространен во всем мире. Гранит — это магматическая порода, образовавшаяся на значительной глубине, и состоит из кристаллов, таких как полевой шпат, кварц и слюда. В зависимости от соотношения этих компонентов, гранит может иметь различные оттенки — от красного до серого. Блоки получаются в процессе дробления породы, завершающим этапом которого является просеивание материала по фракциям.
- 0-5 мм (гранитный отсев) — это грудка самого мелкого щебня, технически не считается полноценным щебнем, а больше относится к побочным продуктам его производства. Широко применяется как декоративный компонент в ландшафте и для отсыпки дорожек и площадок, а также в изготовлении бетонных изделий с визуально привлекательной «мытой» поверхностью;
- 5-10 мм — считается самой мелкой фракцией из коммерчески доступных типов. Она используется в производстве бетона и конструкций, а также для оптимизации фракционного состава крупного заполнителя;
- 5-20 мм (композиция из 5-10 и 10-20) — наиболее востребованный тип щебня. Используется активно в управлении бетона, особенно в основу фундамента, а также для создания мостов и дорожных оснований;
- 20-40 мм — фракция средней величины. Применяется при производстве бетона и железобетонных конструкций. Обычно используется в автодорогах и железнодорожных путях, а также в закладке фундаментов;
- 20-70 мм, 40-70 мм — являются крупной фракцией, часто используемыми для массивных конструкций из бетона и в дорожном строительстве;
- 70-120 мм, 120-150 мм и 150-300 мм (БУТ) — используются реже и обычно предназначены для декоративных целей, таких как обустройство заборов, водоемов и бассейнов.
Эти примеры использования щебня показывают его большой потенциал в строительстве. Хорошие свойства щебня делают его любимым материалом среди строителей, поскольку он является идеальным наполнителем для высококачественного бетона. Кроме того, гранитный щебень может выступать в качестве декоративного элемента. Он доступен в различных цветах (серый, красный, розовый) и имеет отличную зеркальную поверхность после полировки.
Гравийный щебень
Гравийный щебень, получаемый путем дробления горных пород, в том числе природных, характеризуется тем, что его прочность ниже, чем у гранитного. Однако он имеет свои преимущества: низкий уровень радиоактивного загрязнения и доступная цена.
Он находят применение для фундамента, также используется для изготовления бетона и бетонных изделий, а также в дорожном строительстве.
Существует несколько видов щебня:
- Колотый щебень — природный или дробленный;
- Гравий — округлые камни, которые обычно имеют речное или морское происхождение.
Наиболее часто встречающиеся размеры щебня: 3-10 мм, 5-20 мм, 5-40 мм и 20-40 мм.
Ссылки
- ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.Проверено 18 марта 2009 года.
- ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний.Проверено 18 марта 2009 года.
- ГОСТ 8269.1-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа.Проверено 18 марта 2009 года.
- ГОСТ 26644-85 Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций для бетона. Технические условия..Проверено 18 марта 2009 года.
- ГОСТ 22856-89 Щебень и песок декоративные из природного камня. Технические условия.Проверено 18 марта 2009 года.
- ГОСТ 5578-94 Щебень и песок из шлаков чёрной и цветной металлургии для бетонов. Технические условия.Проверено 18 марта 2009 года.
- ГОСТ 22263-76 Щебень и песок из пористых горных пород. Технические условия.Проверено 18 марта 2009 года.
| Группа «Рок | Размер фрагмента | Без | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Грубообломочные породы или псефиты | 10 — 1 м | Глыбовые валуны | Глыбы | — | — |
| 1 м — 10 см | Валуны | Отломы (блоки) | Валунный конгломерат | Отломовая (блоковая) брекчия | |
| 10 — 1 см | Галька | Щебень | Галечниковые конгломераты | Щебеночные брекчии | |
| 1 см — 2 мм | Гравий | Дресва | Гравелиты | Дресвяники | |
| Песчаные породы или псаммиты | 2,0 — 0,05 мм | Пески | Песчаники | ||
| Пылеватые породы или алевриты | 0,05 — 0,005 мм | Алевриты | Алевролиты | ||
| Глинистые породы или пелиты | менее 0,005 мм | Илы, глины | Глины, аргиллиты | ||
- Обломочные горные породы
- Строительные материалы
