Насыпная плотность

Гравий – это сыпучая горная порода осадочного происхождения. Основным её компонентом являются камешки различной формы (чаще округлой). В отличие от щебня, гравий имеет естественное происхождение. Он образуется при разрушении горных пород с последующей трансформацией возникающего при этом обломочного материала. По сути, гравий – это тот же песок, но только более крупных фракций. В его состав входят кусочки разных минерал и горных пород. Поэтому цвет и форма поверхности различных камешков не одинаковы.

В виде примеси в нём наиболее часто встречается глина, песок и пыль. Материал, добытый из под земли, содержит больше примесей, чем извлечённый из речных русел или из прибрежной зоны морей. Это связано с вымыванием мелких частиц водными потоками. Постоянное воздействие воды делает частички более гладкими и округлыми. Такой гравий подходит при строительстве небольших сооружений. Для строительства объектов, к которым предъявляются более высокие требования, требуются частицы угловатой формы. В таких случаях более подходящим вариантом будет щебень, или хорошо очищенный карьерный гравий.

Физические свойства гравия

Свойства гравия

Гравий считается рыхлой сыпучей породой. По преобладающему размеру частиц его разделяют на несколько фракций: от 1 до 3 мм, от 3 до 5 мм, от 5 до 10 мм, 1 – 2 см, 2 – 4 см, 4 – 7 см.

Прочность частиц почти целиком зависит от их химического состава и внутренней структуры. Наиболее прочными считаются частицы, состоящие из гранита, полевого шпата, мрамора, кварца. Для определения этого показателя гравий помещают в стальной цилиндр и проверяют, при каком механическом воздействии они начинают раскалываться на кусочки.

Способность частиц сохранять форму и размер определяют в специальной установке (барабане). Вместе с гравием туда помещают металлические шары. При работе этого устройства они трутся друг о друга. По уменьшению размера и массы зёрен определяют показатель истираемости. Его выражают в процентах.

Показатель морозостойкости определяют по количеству циклов замерзания-размерзания при которых частицы существенно не меняются. Таких циклов может быть от 15 до 300.

Способность впитывать воду зависит от пористости: чем она выше, тем такая способность больше. Наиболее пористым является керамзит – материал, внешне похожий на гравий, но полученный при обжиге глины искусственным путём.

Теплопроводность гравия определяет его способность удерживать тепло. В среднем она составляет 0,93 Вт/м2.

Плотность гравия

Этот показатель особенно важен в дорожном строительстве, где используют насыпи из этого сыпучего материала. Важен он и для тех, кто решил приобрети его для строительства собственного дома.

Плотность песка и гравия может определяться как плотность породы, из которой состоят образующие их частицы, или как плотность сыпучего материала, которая называется насыпной плотностью. В любом случае, гравий, состоящей из тяжёлых горных пород (например, гранита) будет весить больше, чем, к примеру, гравий из кварца или известняка. Плотность можно определять как вес куба (кубометра), которая измеряется в килограммах. В среднем гравий имеет плотность 1,4 – 1,7 тонн в кубе. Её ещё называют объёмным весом или удельным весом.

Однако для строительства важна и плотность укладки гравия. Для частиц разной формы и размеров она различна. Насыпная плотность, то есть вес 1 кубического метра гравия в КамАЗе, обычно уменьшается при увеличении размера составляющих его частиц. Для крупного гравия она составляет, в среднем, 1500 кг в 1 м3, а для мелкого – 1700 кг в 1 кубе. Примерно такая же плотность у щебня и песка.

На плотность гравия влияет и влажность. Сильно увлажнённый материал будет иметь большую массу, чем сухой.

Определить плотность материала при известных величинах массы и объёма не составит труда.

Применение гравия

Гравий нашёл широкое применение в строительстве домов, при прокладке дорог, для создания насыпей и при обустройстве приусадебных участков, а также как утепляющий материал.

  1. В строительстве его используют в качестве наполнителя в бетоне. Так же для этой цели применяют щебень, но он является более дорогим материалом.
  2. В дорожном строительстве он подходит для уплотнения грунта. Для этих целей применяются твёрдые сорта гравия, имеющие максимальный показатель насыпной плотности.
  3. При обустройстве скверов и клумб часто используют белый гравий, который зрительно хорошо сочетается с цветами и растениями. Посыпка клумб таким материалом избавляет от необходимости частой прополки и полива, так как сыпучий материал препятствует росту сорняков и способствует удержанию влаги в почве (уменьшает поверхностный сток и испарение).
  4. Речной гравий может использоваться при обустройстве искусственных водоёмов, препятствуя росту водорослей и появлению мути в воде. К тому же дно из камешков смотрится симпатичнее, чем земляное или илистое дно стоячих водоёмов.
  5. Для обустройства детских зон отдыха лучше всего подходит хорошо обкатанный и приятный на вид речной гравий.

Плотность

Самым главным параметром определения качества щебня является плотность. Именно плотность определяет прочность будущего дорожного покрытия или строительной конструкции. Плотность щебня определяется отношением массы к объему. Принято измерять ее в тоннах или килограммах на один кубический метр. Для более точной оценки плотности ее измеряют в двух вариантах. Первый это общая (насыпная) плотность, которая учитывает воздушное пространство между кусками сухого щебня. Второй вариант — это истинная плотность, которую измеряют без учета пустого пространства в мерной емкости. Для этого щебень в лаборатории дополнительно измельчают до полной ликвидации пористости массы. Такой анализ делается для получения наиболее точного результата для проведения ответственных инженерных расчетов. На практике же параметр насыпная плотность используется гораздо чаще. Именно эта единица измерения применяется при производстве щебеночно-цементных смесей.

Плотность щебня может быть измерена разными способами. Чаще всего это делается с использованием мерных емкостей или же таблиц. В качестве мерной емкости используют цилиндрический сосуд емкостью от пяти до пятидесяти литров. Его заполняют щебнем с горкой. Затем горку снимают так, чтобы ни одна крошка не возвышалась над кромкой сосуда. После этого сосуд со щебнем взвешивают и от полученного результата отнимают вес пустого сосуда. Чистый вес щебня разделяют на объем сосуда и получают реальный показатель плотности данной партии щебня.

Такое измерение можно выразить по формуле: Рн = (m2 — m1): V, где m1 — масса пустого сосуда; m2 — его масса со щебнем, V — его внутренний объем.

Измерение плотности щебня делается в соответствии с требованиями ГОСТа. Допускается использовать сосуды строго определенной формы и размеров. Для измерения плотности щебня разной фракции используются только соответствующие измерительные емкости. При засыпке щебня в сосуд запрещается утрамбовывать материал, в противном случае измерение не будет соответствовать действительной плотности данной партии щебня. Общая плотность щебня всегда выше насыпной, и это вполне понятно. И тот и другой результат измерений указывается в сопроводительных документах. Аналогичным способом измеряют плотность любых сыпучих строительных материалов.

Допускается измерять плотность щебня и с использованием специальных таблиц. При этом погрешность измерения будет составлять порядка одного процента. То есть такая погрешность не является критичной при проектировании дорожного покрытия или строительных конструкций. В таблицах приведены результаты измерений плотности различных видов щебня, ранее полученные лабораторным путем. Используя коэффициент перевода и данные таблицы легко определить плотность конкретной партии щебня.

Для строителей важным показателем является именно насыпная плотность щебня. Именно от ее величины будет зависеть прочность строения или дорожного полотна. Кроме того, показатель насыпной плотности позволяет учесть плотность той субстанции, которой будут заполнены пустоты между кусочками щебня. Плотность субстанции в любом случае будет ниже плотности щебня, даже если это будет сухой песок. Таким образом, инженеры могут рассчитывать реальную прочность строительных или дорожных элементов. Кроме того, знание реальной величины насыпной плотности щебня, позволяет получить определённую экономию. К примеру, при высокой насыпной плотности щебня можно существенно сократить норму расхода цемента для производства смеси. Этот показатель также важен для оптимальной организации перевозок щебня и выбора для этого наиболее экономичного транспортного средства.

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.