Шлаковый щебень изготавливается путем дробления металлургических шлаков. Этот материал востребован в дорожном строительстве, поскольку он обладает низкой ценой, однако он классифицируется как третий класс опасности.
Плотность щебня
Щебень представляет собой инертный строительный материал, который создается посредством дробления каменных пород. Он находит широкое применение в строительстве, дорожных работах и в промышленности. Плотность щебня является одной из ключевых характеристик, от которой зависит его применение. В данной статье мы обсудим особенности этой характеристики, правила расчета и выбор различных видов щебня.
Технические параметры щебня определяют марку и качество бетона. Например, многие строители хотят знать, какая плотность у щебня размером 20-40 мм, как вычислить его вес и допустимо ли использовать данный тип щебня при заливке фундамента.
Купить щебень в Ростове-на-Дону вы можете в нашей компании. Мы предлагаем высококачественный материал, полностью соответствующий государственным стандартам.
Для чего нужно знать плотность щебня
Плотность щебня по фракциям — это важный параметр, который влияет на объем необходимого материала для строительных работ, приготовления бетонной смеси и возведения фундамента. Кроме того, следует учитывать, что во время транспортировки щебень может уплотняться, что приводит к изменению его объема. Знание плотности щебня критически важно для правильного расчета необходимого объема при его отгрузке клиенту.
Плотность представляет собой основной технический параметр, который указывает на качество. На основе этого показателя можно точно определить, в каких областях строительства или производства строительных материалов можно использовать ту или иную разновидность щебня.
Существует несколько видов плотности:
- Истинная плотность — измеряется в природном не нарушенном состоянии породы;
- Объемная плотность — при транспортировке материал уплотняется, что изменяет его показатели плотности;
- Насыпная плотность — вес щебня в одном кубическом метре с учетом пустот и пор.
Насыпная плотность щебня
Для измерения этого параметра используются таблицы и формулы с минимальной погрешностью, а также мерные емкости фиксированного объема (от 5 до 50 литров). Ведро заполняется щебнем с небольшой горкой, после чего лишний материал удаляется так, чтобы гранулы не выходили за плоскую верхнюю часть емкости. После этого материал взвешивается, и из полученной массы вычитается масса пустой емкости. Для самостоятельного определения плотности щебня в кг/м³ можно использовать любую свободную емкость.
По формуле Рн = (m2 — m1): V можно вычислить насыпную плотность щебня, например, гранита, песчаника и других сортов. В этой формуле V обозначает внутренний объем мерной емкости, m1 — массу пустой емкости, а m2 — массу емкости с щебнем.
Объемная плотность щебня
В процессе перевозки материал становится более плотным. В результате его показатели плотности изменяются. При неправильных расчетах заказчику может быть доставлено недостаточное количество материала, и тогда потребуется дополнительный заказ. Объемная плотность, как правило, превышает насыпную плотность. Соотношение насыпной к объемной плотности называется коэффициентом уплотнения, который не является стабильным.
Клиент оплачивает фактический объем. Для быстрого расчета этого объема следует умножить реальный объем материала на упомянутый коэффициент, что позволит определить объем насыпного щебня.
Истинная плотность щебня
Истинная плотность определяется в зависимости от объема, вытесненного наполнителем при использовании специального оборудования, пикнометра, в процессе кипячения дистиллированной жидкости. Этот параметр указывает на плотность исходного материала, из которого изготовлен щебень (например, гранит), с отсутствующими воздушными промежутками между гранулами. Показатели истинной плотности могут превышать насыпные в два раза.
Определение плотности щебня
Среди инертных материалов гранитный щебень продолжает сохранять свои лидерские позиции.
Таблица характеристик щебня.
Почти ни один из методов заполнителей с другой минералогией не может соперничать с прочностью тугоплавкой горной породы. Основные характеристики щебня взаимосвязаны. Чем лучше показатели плотности у гранитного щебня, тем выше его показатели прочности и морозостойкости. В строительной практике различают несколько видов плотности для нерудных материалов, которую обычно определяют тремя способами:
Истинную плотность как щебня, так и гравия можно измерить несколькими методами, включая пикнометрический и ускоренный.
Определение истинной плотности пикнометрическим методом
Этот метод предполагает измерение массы и объема заранее подготовленного, высушенного и измельченного материала. Для определения истинной плотности горной породы в геологической пробе готовится специальная лабораторная выборка. Щебень подвергается дроблению, и продукты дробления затем рассекаются. Также используется дробление до мелкого порошка и высушивание при 105-110°C до достижения постоянного веса. Степень измельчения может варьироваться в зависимости от норм на каждый вид материала. Для определения плотности необходимо:
Виды фракций щебня.
- пикнометр на 100 мл, согласно ГОСТ 22524;
- весы: настольные (циферблатные) должны соответствовать ГОСТ 29329, лабораторные — ГОСТ 24104;
- фарфоровая чаша для взвешивания по ГОСТ 9147 или специальный стакан по ГОСТ 25336;
- фарфоровая или чугунная ступка;
- эксикатор, соответствующий ГОСТ 25336;
- серная концентрированная кислота по ГОСТ 2184;
- хлорид кальция (безводный) по ГОСТ 450;
- сушильный шкаф;
- песочная или водяная баня;
- лабораторная щековая дробилка ДЛЩ 60х100 или ДЛЩ 80х150;
- металлическая щетка;
- сито №0125 ГОСТ 6613.
Для анализа берется две пробные выборки от каждой фракции. Это необходимо, поскольку иначе результаты будут неточны. Масса каждой выборки зависит от размера фракции щебня. Например, для фракции от 5 до 10 мм берется 1 кг, а для фракции от 40 до 70 мм — 5 кг. В случае, если есть крупные зерна, то их дробят до размеров около 70 мм или чуть меньше.
Перед испытанием щебень очищается от пыли и грязи с помощью металлической щетки и затем измельчается в лабораторной дробилке до размеров частиц не более 5 мм. Затем перемешивается и отбирается 150 г, которая снова измельчается до состояния пыли и берется уже 30 г из этой массы. При этом размер частиц не должен превышать 0,125 мм. Полученный порошок размещается в подготовленной чашке или стакане для лабораторных взвешиваний.
Схема производства щебня.
Затем пробы сушатся и охлаждаются до температуры, приближенной к комнатной. Чаще всего в лаборатории охлаждение производят над парами концентрированной серной кислоты, в некоторых случаях — над безводным хлоридом кальция.
Когда все условия выполнены, для определения истинной плотности берется две пробные выборки по 10 г, которые помещаются в предварительно подготовленные чистые пикнометры. Затем в них заливается дистиллированная вода, нужно, чтобы она заполнила не более чем половину объема пикнометра. Содержимое кипятится на водяной или песчаной бане, и после начала кипения должно пройти не менее 15-20 минут для полного удаления пузырьков воздуха из смеси. Пикнометры должны находиться в наклонном положении относительно основной плоскости. Также пузырьки воздуха, возникающие при контакте воды и щебня, могут быть удалены, если держать пикнометры в эксикаторе с вакуумом.
Как рассчитать насыпную плотность щебня?
Методика определения плотности регулируется ГОСТ 8269.0-97. Для расчета требуется емкость с известным объемом и весы. Смысл методики заключается в определении массы пустой емкости, затем ее заполнении щебнем и последующем взвешивании. Заполнение сыпучего материала производится так, чтобы он сохранял свое естественное рыхлое состояние — без утрамбовки или усадки. Емкость заполняется до краев без создания горки. После заполнения проводится взвешивание, и затем выполняется простой расчет по физико-математической формуле:
Рн = (m2 — m1): V
Здесь: Рн — насыпная плотность в кг/м³; m1 — масса пустой емкости в кг; m2 — масса емкости с наполнителем в кг; V — объем емкости в кубах (м³).
В лаборатории в качестве мерных резервуаров используются сосуды различного объема в зависимости от фракции щебня: до 5 мм — 1 литр, до 40 мм — 10 литров, более 40 мм — 20 литров. Расчеты ведутся в см³.
Важно отметить, что расчет насыпной плотности, проведенный на строительной площадке, является приблизительным. Ошибки могут составлять 5-10% в зависимости от размера фракции: чем крупнее фракция, тем выше вероятная погрешность. Это объясняется тем, что мелкие частицы упаковываются плотнее, а между крупными могут быть зазоры различного размера при каждой новой насыпке.
Другим способом узнать насыпную плотность щебня быстро — использование специальных таблиц, в которых учитываются происхождение, тип и размер зерен.
Виды щебня и насыпная плотность
В зависимости от происхождения щебень классифицируется на гранитный, гравийный, известняковый, шлаковый и вторичный. Плотность и вес 1 м³ напрямую зависят от вида материала и его фракции.
Гранитный щебень производства осуществляется по ГОСТ 8267-93 методом механического дробления гранитных скал, которые состоят из таких минералов, как гранит, полевой шпат, магма и слюда. Фракции гранитного щебня 0-5 и 5-20 называются щебеночной смесью (ЩПС). По общепринятым стандартам ЩПС не считают щебнем. Наиболее мелкая фракция 5-20 пользуется повышенным спросом для производства бетонных растворов.
Насыпная плотность по фракциям:
| Фракция (мм) | Насыпная плотность (кг/м³) | Удельный вес (т/м³) |
| 5-20 | 1340 | 1,35 |
| 10-20 | 1390 | 1,38 |
| 20-40 | 1350 | 1,35 |
| 40-70 | 1370 | 1,37 |
| 70-120 | 1460 | 1,46 |
Гравийный щебень тоже производится согласно ГОСТ 8267-93 с дроблением гравия и последующим просеиванием по фракциям. Этот материал используется в дорожном строительстве, для производства железобетонных изделий, а также в благоустройстве для подсыпки садовых дорожек и обочин. Гравийный щебень, как правило, менее прочен, чем гранитный.
Таблица насыпной плотности гравийного щебня:
| Фракция (мм) | Насыпная плотность (кг/м³) | Удельный вес (т/м³) |
| 5-20 | 1430 | 1,35 |
| 20-40 | 1550 | 1,52 |
| 40-100 | 1650 | 1,35 |
| 100-150 | 1730 | 1,55 |
Известняковый щебень также производится по ГОСТ 8267-93 при дроблении известняка (кальцита, доломита). Этот материал востребован в дорожном строительстве, производстве стройматериалов и устройстве дренажей.
Таблица насыпной плотности известнякового щебня:
| Фракция (мм) | Насыпная плотность (кг/м³) | Удельный вес (т/м³) |
| 5-20 | 1250 | 1,24 |
| 20-40 | 1280 | 1,27 |
| 40-70 | 1330 | 1,32 |
Шлаковый и вторичный щебень
Шлаковый щебень, получаемый из отходов теплоэлектростанций, металлургических комбинатов и химической промышленности, согласно ГОСТ 26644-85, имеет насыпную плотность не менее 1000 кг/м³. Этим показателем определяется ряд характеристик исходного сырья.
Вторичный щебень изготавливается путем механического дробления железобетона, кирпича и прочих твердых материалов. Плотность зависит от размерной фракции и свойств исходного материала.
Как проводится обработка щебня
Процесс обработки щебня может варьироваться: иногда породы просто дробят и просеивают, но в некоторых случаях требуются дополнительные стадии обработки. Существует четыре основных метода обработки, в зависимости от выбранного метода щебень получает свое название.
- Мытый метод. Применяется, когда в сырье много глины и других примесей. Поскольку этот процесс занимает много времени и является дорогостоящим, его популярность невелика.
- Черный метод. Известен также как битумный щебень. Этот метод прост: после добычи зерна покрываются битумом или дегтем и используется в дорожных работах и для обустройства тротуаров.
- Цветной метод. Позволяет щебню приобрести любой оттенок с помощью полимерной краски. Этот щебень часто используется в декоративном ландшафтном дизайне, хотя его применение стало реже из-за недолговечности цветного покрытия.
- Галтовка. Это процесс шлифовки щебня. Этот метод является довольно дорогим, так как твердые породы требуют длительной обработки. Галтовка в основном используется для декоративных целей.
Обработка щебня производится нечасто, а наиболее востребованным остается метод покрытия битумом.
Основные технические характеристики щебня
При выборе щебня немаловажно учитывать не только его происхождение, но и ключевые характеристики.
Фракция
Как было упомянуто, щебень изготавливают путем дробления твердых пород, что приводит к образованию зерен различных размеров, называемых фракциями. Они разделяются методом грохочения.
Существует несколько классификаций, которые делят щебень на группы по размеру, но наиболее универсальная классификация включает пять фракций.
До 5 мм. Эта фракция практически не используется в строительстве из-за малых размеров, однако она может использоваться для декоративной отделки.
- От 5 до 20 мм. Это наиболе распространенная фракция, применяемая во всех видах строительства — от подготовительных работ до производства ЖБ изделий.
- От 20 до 40 мм. Применяется для дренажа и железнодорожных путей, также может использоваться в строительстве для крупных объектов.
- От 40 до 70 мм. Используется в дренажных системах и иногда добавляется в бетон.
- От 70 до 300 мм. Щебень этого размера именуется бутовым камнем, который используется в различных строительных областях. Применяется также в декоре, например, для создания заборов или искусственных водоемов.
ГОСТ предписывает 8 фракций щебня, размеры которых указаны в миллиметрах.
Оптимальная фракция щебня для бетона — от 5 до 20 мм.
Лещадность
Лещадность, в упрощенно виде — это доля плоских, пластинчатых или игольчатых зерен в общем объеме щебня и их процентное содержание. Плоскими зернами считаются те, для которых длина в три и более раза превышает ширину.
Лещадность измеряется в процентах: чем выше процент, тем больше плоских зерен в объеме, что говорит о более низком качестве материала. Плоские частицы хуже уплотняются, что приводит к снижению прочности конструкции. Кроме того, такие зерна подвержены деформации и не выдерживают нагрузки.
Гранитный щебень обладает наименьшим процентов лещадности, но этот показатель зависит не только от источника пород, но и от технологии дробления. ГОСТ регулирует лещадность щебня:
- менее 10% — кубовидный щебень;
- от 10% до 15% — улучшенный дробленый щебень;
- от 15% до 25% — стандартный щебень;
- от 25% до 35% — щебень среднего качества;
- от 35% до 50% — низкосортный щебень.
Первые два типа являются наиболее предпочтительными для строительства, в то время как щебень с лещадностью до 35% может быть использован для экономии. Пятая группа щебня, в частности, применяется для засыпки дорог.
Основные характеристики
Щебень, как правило, производят из пород с высокой зернистостью на сечении. При дроблении таких пород получают каменную крошку разных размеров с шероховатой поверхностью и неровными краями. Эта особенность обеспечивает надежное сцепление с цементом, что гарантирует прочность и монолитность бетона. Форма зерен, отвечающая за адгезию, называется лещадностью щебня. Этот показатель выражается в процентах. Низкий показатель лещадности свидетельствует о высоком содержании плоских и игольчатых зерен, тогда как высокий — о преобладании зерен кубовидной формы, что позволяет хорошо уплотнять материал для конструкций.
Помимо плотности и прочности, щебень также обладает другими важными характеристиками, такими как способность к влагопоглощению и морозоустойчивость.
Наиболее распространенные виды пород
Наиболее распространенными породами, из которых изготавливают щебень, являются следующие. На первом месте — гранит. Щебень, получаемый из гранита, отличается высокой прочностью (марка М1400), что позволяет использовать его для производства бетонов с повышенными требованиями прочности. Гранит характеризуется низким уровнем влагопоглощения, который не превышает 0,2%, а морозостойкость составляет около 400 циклов. Поэтому гранитный щебень считается одним из лучших, но и самым дорогим вариантом.
На втором месте по популярности стоит известняк. По своим характеристикам он уступает граниту: плотность составляет 2,7-2,9 т/м³, однако известняк включает в себя полиминералы, такие как доломит и кварц. Общая прочность известнякового щебня составляет не более М800. Уровень морозостойкости составляет 150 циклов, поскольку известняк впитывает около 2,5% влаги. Эти характеристики следует учитывать при расчете необходимого количества воды для бетонной смеси. Из-за этих особенностей известняковый щебень не рекомендуется использовать в северных районах, однако в остальных регионах он часто применяется в фракциях 20-40 мм.
Третье место занимает гравий. Его характеристики близки к гранитным, с незначительным снижением прочности (марка М1200). Гравий имеет морозостойкость порядка 350 циклов, а его цена относительно невысока, поскольку в России много карьеров, где его можно в большом количестве добыть. Для бетонных работ рекомендуется использовать горный гравий, так как речной не обеспечивает достаточного сцепления с цементным раствором.
На четвертом месте находится шлаковый щебень, который также имеет значительные колебания в характеристиках, так как делится на несколько видов. В целом марки этого материала варьируются от М800 до М1200. Плотность шлакового щебня составляет от 2700 до 2950 кг/м³, что в некоторых случаях может выступать как недостаток для конструкций. Однако, поскольку производство шлакового щебня связано с переработкой отходов металлургии, его цена значительно ниже, что позволяет снизить себестоимость бетонных изделий на 20%.
Приобретая строительный щебень, обязательно ознакомьтесь с паспортом, чтобы узнать точные данные о плотности и других характеристиках материала.
