Удельный (насыпной) вес строительного щебня широко используется при подборе пропорций бетона, расчете количества для засыпки подушек и оснований, проверки массы и объема отгрузки, планировании условий хранения и аналогичных операциях. На его точное значение влияют плотность зерновой основы, размер фракций, происхождение наполнителя и степень его насыщения влагой.
Факторы влияния плотности на другие рабочие характеристики
С учетом сыпучей природы данный основополагающий параметр описывается как отношение массы к занимаемому объему. Расчет проводят исходя из замеров, проведенных в обычных условиях (поддержке нормативной влажности и отсутствии трамбовки). Полученное число является усредненным, но оно косвенно определяет прочностные, весовые и аналогичные рабочие характеристики. Существует прямая связь между величиной насыпной плотности и:
- Размерами отдельных фракций: мелкозернистые виды ПГС и их аналоги имеют большой удельный вес (1600 кг/м3), востребованная марка 20-40 с примерно одинаковой прочностью – 1400. Это же относится к содержанию частиц с пластинчатой или игольчатой формой: чем выше лещадность, тем больший объем воздуха вовлечен.
- Истинной плотностью щебня, напрямую зависящей от структуры материала основы и его марки прочности. При равных размерах максимальный удельный вес будут иметь продукты дробления гранитных и габбро-диабазовых пород.
- Пористостью и водопоглощением. Туф, пемза и схожие наполнители легких видов бетона весят не более 800 кг/м3 и имеют максимальные способности к накапливанию влаги, средние наблюдаются у известняковых пород.
В строительной практике большое значение удельного веса не является однозначным признаком высокой марочной прочности, но оно обязательно учитывается при подборе пропорций. При замесе раствора с таким заполнителем вяжущее расходуется более экономно. Также при использовании разновидностей с высоким удельным весом тратится меньше сил на трамбовку подушек под фундамент и дорожных оснований.
Способы определения показателя в домашних и лабораторных условиях
Методы измерения насыпной плотности регламентированы ГОСТ 9758, полученные параметры в обязательном порядке указываются в паспорте продукции. Для проведения этого опыта в лаборатории проба высушивается до постоянной массы и засыпается в сосуды с известной емкостью без дополнительного уплотнения. При этом высота насыпания – установленная величина и не превышает 1 м, размеры воронки задаются нормами ГОСТ. Так, для нахождения удельного веса наполнителя с зерном в пределах 5 мм применяется 1 л чаша высотой в 108,5 и диаметром 108 мм, крупных кусков в 70 мм – 234 и 233,8, соответственно.
Вес пустой тары узнается заранее, после чего она еще раз взвешивается в заполненном виде. Далее расчет ведется по простой формуле – разница масс в кг делится на объем мерного сосуда в м3. Опыт с замерами повторяют дважды, предельно допустимое расхождение результатов не должно превышать 5 %. Одним из важнейших требований стандарта при этом является взятие каждый раз новых проб щебня с той же фракцией и его просушкой с той же длительностью.
В заводских и домашних испытаниях отборы берут при хранении сыпучего материала в условиях естественной влажности, в сушильном электрошкафу при этом нет необходимости. Размер частиц в ходе замеров строго контролируется, для каждой группы определяется своя величина плотности. Полученное среднеарифметическое значение используется в качестве рабочего с учетом его возможного увеличения на 7 % при намокании. Данный опыт без проблем проводится дома, единственное ограничение – отсутствие правильных мерных сосудов. Оно устраняется увеличением числа замеров и применением емкости с хорошо известным объемом.
При необходимости получения истинной плотности опыт усложняется. Проводится только в лаборатории, нужная величина рассчитывается исходя из объема вытесняемой материалом дистиллированной воды из пинометра в процессе кипячения. Размер фракций при этом роли не играет, в ходе подготовки продукция последовательно измельчается до 5 и 1,25 мм и протирается до полного прохождения через сито №008.
По аналогии с опытом по определению насыпного удельного веса полученная взвесь нуждается в просушивании до постоянной массы в условиях комнатной температуры, дальнейшие действия отличаются – проба кипятится в пикнометре 15-20 минут и взвешивается. Окончательный результат выбирается исходя из данных двух параллельных опытов, расхождение между ними не должно отклоняться от ±0,05 г/см3, при значительной разнице дистиллированную воду заменяют керосином.
Таблица плотности для разных видов щебня
В зависимости от способа происхождения условно разделяется на первичный (получаемый при пропускании через грохоты и дробилки гравия, гальки и камня, добываемого в отвалах и карьерах) и вторичный (являющийся продуктом измельчения старых кусков бетона, кирпича, асфальта, шлаков и аналогичного сырья).
| Вид | Средняя плотность, кг/м3 | Ориентировочный вес 1 строительного ведра объемом в 12 л, кг |
| Гранитный или гравийный | 1470 | 17,5 |
| Габро-диабазовый | 1580 | 18,9 |
| Песчаник | 1300 | 15,5 |
| Туф и аналогичный наполнитель для легких бетонов | 800 | 95 |
| Терриконовый (черный) | 1150 | 14 |
| Шлаковый | 1500 | 18 |
| Вторичный щебень (отходы строительства) | 1200 | 14,4 |
| Известняковый | 1300 | 15,5 |
| Мраморный | 1500 | 18 |
На практике помимо истинной плотности и пористости на значение оказывает сильное влияние размер фракций, форма и лещадность. Взаимосвязь между ними для наполнителей с разным происхождением отражена в таблице:
| Вид | Размер, мм | Значение насыпной плотности, кг/м3 |
| Продукты дробления гранитных пород | 20-40 | 1370-1400 |
| 40-70 | 1380-1400 | |
| от 70 и выше | 1400 | |
| Известняковый | 10-20 | 1250 |
| 20-40 | 1280 | |
| 40-70 | 1330 | |
| Шлаковый | 20-40 | 800 |
| Вторичный строительный | Нефракционный | 1170-1310 |
| ПГС | 0-5 | 1600 |
| Гравийный щебень и просеянная галька | 5-20 | 1430 |
| 40-100 | 1650 | |
| более 160 | 1730 |
