Истинная и средняя плотность материалов. Истинная плотность песка цемента щебня


Истинная, насыпная, средняя плотности щебня. Методы определения

Лидирующие позиции в конкуренции строительных материалов, используемых в современных строительных технологиях, занимает щебень. Многогранные, небольшие, твердые камни, с шероховатой поверхностью применяются в качестве заполнителя при производстве бетона и изделий из него, для устройства автомобильных и железнодорожных магистралей, как декоративный элемент.

При выборе щебня для строительных работ, одним из основных критериев, является плотность щебня, от неё зависят качественные характеристики бетонных изделий и возводимых конструкций. Масса единицы объема щебня называется его плотностью, и зависит от свойств монолитной породы из которой он получен. 

Однако в результате дробления цельная порода измельчается и между отдельными камнями появляются пустоты. В результате, одни и те же весовые меры материнской породы и дробленных камней с пустотами между ними, имеют разные объемы. Но и влажность, температура и наличие примесей изменяют вес одного и того же объема сыпучего материала. Поэтому различают три типа плотности щебня: истинную, насыпную и среднюю.  

Под истинной плотностью P понимается масса M материала в единичной мере объема Va монолитного материала. Для такого сыпучего материала как щебень — это плотность породы самих камней без учета пустот между ними. 

P = M / V т/м³

Истинная плотность щебня зависит от свойств породы, продуктом дробления которой он является.

Вид сырья

Истинная плотность щебня, кг/м3

Гранит

2600 – 2650

Гравий

2600

Известняк

2400 – 2800

Доменный шлак

2700 – 2950

Качественные характеристики щебня взаимосвязаны друг с другом, чем выше показатель истинной плотности щебня, тем ниже его пористость и следовательно, выше показатели прочности и морозостойкости.

Находят истинную плотность пикнометрическим методом в соответствии с ГОСТом 5180-84 10,11. Для получения абсолютно плотного материала лабораторную пробу щебня высушивают до постоянной массы, и измельчают до порошкообразного состояния. Взвешивая в пикнометре контрольный объем воды с добавлением 10 граммовой навески порошка и без неё, через разницу в массе, по формуле определяют истинную плотность щебня.

Так же применяется ускоренный метод, для этого в контрольный объем воды в приборе Ле Шателье постепенно засыпают 50 граммовую навеску порошка, до вытеснения 20 мл объема воды. Оставшийся порошок взвешивают и по формуле вычисляют истинную плотность щебня.

Сыпучие материалы между отдельными зернами имеют пустоты поэтому для щебня так же используется показатель насыпной плотности — это масса единичной меры объема рыхло засыпанного щебня, с учетом пустот между камнями. 

Насыпная плотность щебня связана с размером зерна, чем меньше фракция, тем выше насыпная плотность. Форма зерна так же влияет на насыпную плотность, чем меньше лещадность щебня тем выше его насыпная плотность. 

Фракции гранитного щебня, мм

Насыпная плотность гранитного щебня, кг/м3

20–40

1370–1400

40–70

1380–1400

70–250

1400

При проведении строительных работ необходимо определиться с требуемым весом материала и рассчитать его объемную стоимость. В расчете веса кубического метра сыпучего материала применяется насыпная плотность. С её помощью рассчитывается необходимая грузоподъемность транспорта для перевозки щебня и размеры складов для его хранения. Данные о насыпной плотности щебня позволяют качественно подобрать состав бетонного раствора.

Точное измерение насыпной плотности выполняется в специализированных лабораториях в соответствии с ГОСТом 9758-86 и указывается в паспорте качества щебня. Для этого взвешивают засыпанную без утрамбовки, в заданного объема сосуд, исследуемую фракцию щебня, и по формуле рассчитывают насыпную плотность.

Pнас.пл. = Mщебня / Vсосуда т/м³

Приближенное значение можно рассчитать самостоятельно, для этого взять в качестве мерной емкости: кузов автомобиля, корыто для приготовления раствора, ведро или просто ящик с известным объёмом. Мерная емкость засыпается щебнем и взвешивается, отнимается вес пустой емкости, и по формуле для насыпной плотности рассчитывается приближенное значение.

В естественном состоянии на значение плотности щебня оказывает влияние степень влажности и температура. Для учета этих характеристик используется показатель средней плотности щебня.

Pср = Mест / V т/м³

Зависит от относительной влажности W щебня и определяемой в лабораторных условиях плотности во влажном состоянии Pв щебня.

Pср = Pв /(1+W)

www.stroigramota.ru

Истинная и средняя плотность материалов — Материалы и свойства

Истинная плотность  (прежнее название – удельный вес) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот. Определяют по формуле ? = m / V, где m – масса материала, кг; V – абсолютный объем, занимаемый материалом (без пор и пустот), м3. Истинная плотность жидкостей и материалов, полученных из расплавленных масс (металла, стекла, а также гранита, мрамора и других подобных горных пород), практически соответствует их плотности в естественном состоянии, а пористых материалов – приводится к абсолютно плотному состоянию искусственным путем.

Истинная плотность – свойство, которое контролируются только при геологической разведке с подземными сетями.

Для горных пород, служащих сырьем при производстве облицовочных материалов, не имеет решающего значения при их оценке. Однако этот показатель позволяет косвенно выявить другие свойства камня, например вычислить его пористость.

Плотность различных материалов

Для определения истинной плотности камня его необходимо получить в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор. Простейший способ заключается в измельчении камня до такой степени, пока каждая его частица не будет иметь внутри себя пор. С этой целью вначале отбирают куски горной породы общей массой не менее 1 кг, тщательно очищают их щеткой от пыли и затем измельчают до крупности менее 5 мм, после чего перемешивают и сокращают пробу примерно до 150 г. Полученную пробу вновь измельчают до крупности менее 1,25 мм, перемешивают и сокращают до 30 г. Оставшуюся пробу вновь измельчают в порошок в фарфоровой ступке, насыпают в стаканчик для взвешивания, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры, после чего отвешивают две навески по 10 г каждая. Каждую навеску насыпают в пикнометр (пикнос – плотный, метрео – измеряю, дословно с греческого «измеритель плотности») и заливают дистиллированной водой, заполняя пикнометр не более чем на половину объема. Затем его ставят на песчаную ванну или в водяную баню и кипятят содержимое в течение 15—20 мин для удаления пузырьков воздуха. После этого пикнометр обтирают насухо, охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированной водой и взвешивают на лабораторных весах. Далее прибор освобождают от содержимого, промывают, наполняют до метки дистиллированной водой и вновь взвешивают.

Истинную плотность р, кг/м3, вычисляют по формуле

? = m?В / (m + m1 – m2) · 1000,

где m – навеска порошка, высушенного до постоянной массы, г; m1 – масса пикнометра с дистиллированной водой, г; m2— то же, с навеской и дистиллированной водой после удаления пузырьков воздуха, г; р„ – истинная плотность воды: рв = 1 г/см3.

Средняя плотность ? (прежнее название – объемная масса) – масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами. Определяется по формуле ? = m / V1, где m – масса материала, кг; V1 – объем материала в естественном состоянии, м3. Средняя плотность металла и стекла практически равна их истинной плотности, у большинства строительных материалов она, как правило, меньше (из-за наличия пор).

Для каждого материала стандарты устанавливают значение влажности, при котором вычисляют среднюю плотность, необходимую для расчета пористости, теплопроводности и теплоемкости материалов, определения стоимости их перевозок и расчета прочности конструкций с учетом их собственной массы.

Истинная и средняя плотности широко используемых материалов показаны в табл. 1.

Средняя плотность – физическое свойство облицовочного камня, используемое обычно при его общей характеристике. Этим показателем пользуются при вычислении массы изделий из камня по их объему или при определении объема, когда известна масса изделий. Кроме того, используя среднюю плотность, определяют пористость камня и некоторые другие показатели. Особенно важное значение имеет это свойство для горных пород, используемых при производстве стеновых материалов, где значение этого показателя не должно превышать 2100 кг/м3.

Для определения средней плотности берут пять образцов кубической формы с размером ребра 40—50 мм или цилиндры диаметром и высотой 40—50 мм. Каждый образец очищают щеткой от рыхлых частиц и высушивают до постоянной массы, после чего взвешивают на настольных (гирных) или циферблатных весах. Затем измеряют размеры кубов или цилиндров камня и вычисляют объемы образцов.

Среднюю плотность каждого образца вычисляют по формуле, приведенной в § 2. Средняя плотность горной породы будет средним арифметическим результатом определения этой характеристики для пяти образцов. Значения средней плотности у наиболее распространенных видов облицовочного камня СНГ даны в приложении.

Среднюю плотность сыпучих (рыхлых) материалов (цемента, извести, песка, гравия, щебня) называют насыпной средней плотностью (прежнее название – насыпная объемная масса). В объем сыпучих материалов включают не только объем пор в самом материале, но и пустот между зернами или кусками материала.

Таблица 1. Плотность материалов в воздушно-сухом состоянии

Материалы Значение плотности, кг/м3 Материалы Значение плотности, кг/м3
истинной средней истинной средней
Свинец 11300—11400 11300—11400 Известняк плотный 2400—2600 2100—2400
Медь 8300—8900 8300—8900 Песок кварцевый 2600—2700 ,1400—1900
Сталь 7800—7900 7800—7850 Стекло строительное 3000 2500—3000
Чугун 7800 6900—7400 Цемент 3000—3100 800—1300
Алюминиевые

сплавы

2800 2700—2800 Бетон тяжелый 2600—2900 1800—2500
Раствор строитель

ный

2500—2900 1300—2200
Базальт 3300 2700—3200
Габбро 3200 2800—3200 Гравий 2600—2800 1400—1600
Мрамор 3000 2700—2800 Кирпич глиняный 2500—2800 1600—1900
Гранит 2600—2900 2600—2700 Минеральная вата 2800 75—400
Туф 2200—2800 1000—2200 Сосна 1600 500—600
Ракушечник 2650—2750 1400—2200

Примечание. Для сыпучих (рыхлых) материалов: песка, цемента, гравия приведена насыпная средняя плотность.

arxipedia.ru

Истинная плотность щебня | Суровые будни начальника лаборатории

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

Истинной плотностью называется масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без учета пор и пустот. Значение истинной плотности используются для расчетов при определении пористости материала.Истинная плотность определяется по формуле

Пикнометрический метод определения истиной плотности

Истинную плотность горной породы и зерен щебня (гравия) определяют путем измерения массы единицы объема измельченного высушенного материала.

Для определения истинной плотности горной породы из исходной геологической пробы готовят лабораторную пробу путем дробления горной породы в дробилке и дальнейшего рассева продуктов дробления. Материалы для определения истинной плотности дробят, размалывают до тонкого порошка и высушивают при температуре 105-1100С до постоянной массы. Степень измельчения определяется стандартом на материал.

Подготовка к испытанию  на определение истинной плотности щебня ,гравия пикнометрическим методом : Гравий очищают от пыли и грязи, измельчают до крупности менее 5 мм, перемешивают и сокращают ?до 150 г. Эту пробу вновь измельчают и сокращают до 30 г. Далее эту пробу измельчают до порошкообразного состояния (<0,125 мм). Пробу высушивают и охлаждают до комнатной температуры над концентрированной серной кислотой или над безводным хлоридом кальция.___

Метод  определения истинной плотности щебня пикнометрическим методом

: Берут 2 навески по 10 г, всыпают в чистый сухой пикнометр и наливают дистиллированную воду так, чтобы пикнометр был заполнен не более, чем на 1/2 своего объема. Затем кипятят его содержимое на песчаной или водяной бане 15-20 мин. Для удаления пузырьков воздуха. После удаления воздуха пикнометр обтирают, охлаждают, доливают до метки дистиллированную воду и взвешивают. Затем пикнометр освобождают от содержимого, промывают, наполняют водой и взвешивают. Проводят два параллельных испытания. _______

_

формула для расчета истинной плотности щебня :                                                                          Схема прибора для определения истинной плотности щ щебня

r = m rв / (m + m1 – m2) (1.11)

где:  r – истинная плотность щебня , г/см3;

rв – плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3;

m – масса навески порошка  для определения истинной плотности щебня, высушенного

до постоянной массы, г;

m1 – масса пикнометра с дистиллированной водой, г;

m2 – масса пикнометра с навеской и дистиллированной

водой после  удаления пузырьков воздуха, г.

Таблица

Наименование измерений Номера опытов
1 2
Масса навески порошка, г, m 10 10
Масса пикнометра с дистиллированной водой, г, m1 315,30 317,4
Масса пикнометра с навеской и дистиллированной водой после  удаления пузырьков воздуха, г, m2 321,45 323,52
Истинная плотность, г/см3, r 2,60 2,58
Среднее значение истинной плотности щебня 2,59 г/см3

http://vk.com/club23595476 . контакты http://vk.com/club23595476 .

xn--90afcnmwva.xn--p1ai

гранитный, известняковый, гравийный, шлаковый, керамзитовый, вторичный

Щебень представляет собой сыпучий неорганический строительный материал, получаемый методом дробления натурального камня или же твердых отходов строительных материалов. Щебень из камня принято называть первичным. Для его производства используется галька, валуны, пемза, гранит и другие природные камни. Щебень, получаемый из строительных отходов, называют вторичным. Для его получения перерабатывают методом дробления куски бетона, асфальта или кирпича.

Измельченный первичный щебень получают методом грохочения горных пород, добытых в карьерах. Вторичный щебень получают с помощью механических дробилок, в приемный бункер которых загружают куски бетона, асфальта или колотый кирпич.

Оба вида щебня обладают очень полезным для строительства свойством. Они великолепно закрепляются на поверхностях, покрытых цементным раствором. Это их свойство активно используется в строительстве и в том числе автомобильных и железных дорог.

Качество щебня

Качество щебня определяют по нескольким параметрам. Это плотность, лещадность (форма фракции), морозостойкость, прочность и радиоактивность. Этих критериев оценки качества вполне достаточно для того, чтобы определить целесообразность его использования на конкретном строительном объекте.

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.

Фракция и прочность

Также важными для обозначения качества щебня считаются такие параметры как фракция и прочность. Фракция, иными словами размер щебня может быть стандартной, нестандартной и европейской. Щебень стандартной фракции имеет размеры 5-10, 10-20, 5-20 миллиметров, а не стандартной фракции 10-15 и свыше 15-20 миллиметров. Европейский щебень имеет размеры от 3 до 5 миллиметров. Прочность щебня может быть обычной - М 800-1200; высокой - М 1400-1600; средней - М 600-800; слабой - М 300-600 и минимальной - М 200.

Насыпная плотность щебня. Гост 9758

Вид щебня Фракция, мм Плотность насыпная, кг/м3 Марка
Гранитный 20-40 1370-1400 М110
  40-70 1380-1400 М110
  70-250 1400 М110
Известняковый 10-20 1250 М110
  20-40 1280 М110
  40-70 1330 М110
Гравийный 0-5 1600 М110
  5-20 1430 М110
  40-100 1650 М110
  Больше 160 1730 М110
Шлаковый   800 М800
Керамзитовый 20-40 210-340 М200, М300
  10-20 220-440 М200, М300, М350, М400
  5-10 270-450 М250, М300, М350, М450
Вторичный   1200-3000 М110

xn--80aadcqb5a2abjxm9g0b.xn--p1ai


Смотрите также