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.
Сколько весит 1 куб щебня
Сыпучие материалы используют для приготовления строительных смесей, бетона, цементных растворов и т.д. Рецептура стройматериалов предполагает строгое соблюдение пропорций, поэтому компоненты взвешивают перед использованием. Вот почему важно знать, сколько весит 1 куб щебня.
Калькулятор
| Наименование | Характеристики |
|---|---|
| Щебень: | Известняковый щебень 5-20 |
| Объем: | 1 м 3 |
| Вес: | 20 кг |
| Удельный вес: | 1300 кг/м 3 |
Вес 1 кубометра щебня разных видов
| 1 куб щебня | Вес кг |
|---|---|
| гранитный щебень | 1390 |
| гранитный щебень 5-20 | 1350 |
| гранитный щебень 20-40 | 1380 |
| гранитный щебень 40-70 | 1440 |
| известняковый щебень | 1300 |
| известняковый щебень 5-20 | 1370 |
| известняковый щебень 20-40 | 1410 |
| известняковый щебень 40-70 | 1470 |
| гравийный щебень | 1350 |
| гравийный щебень 5-20 | 1430 |
| гравийный щебень 20-40 | 1540 |
| гравийный щебень 40-70 | 1650 |
Как рассчитать вес кубометра щебня?
Вычисление веса кубометра щебня происходит в лабораторных условиях. Для этого используют эталонные емкости строго определенного объема, в которые засыпают нерудные материалы, после чего производят взвешивание. Зная массу щебенки и объем емкости, специалисты определяют их соотношение. В результате расчетов определяют насыпную плотность материала с учетом пустот между отдельными зернами. В таблице выше – показатели для разных видов щебенки в соответствии с нормами ГОСТ 8269.0-97.
Насыпная плотность нерудных материалов – это масса 1 куб. м. Она зависит от нескольких параметров:
- происхождение щебенки (вид горной породы, из которой она получена);
- влажность материала (при расчете нормативных показателей использовали сухие сыпучие материалы в неуплотненном состоянии);
- модуль крупности (средний размер отдельных зерен в составе щебня).
Истинная плотность щебня характеризует его прочности. Для гравия она равна 2400 кг/куб. м, для гранита – 2600 кг/куб. м, а для известняка – от 1800 до 2600 кг/куб. м. Но насыпная плотность (масса 1 куб. метра с учетом пустот) существенно ниже: около 1300–1400 кг/куб. м для гранита и гравия, до 1300 кг/куб. м – для известняка.
Формула расчета
Насыпную плотность определяют как соотношение просушенного, свободно насыпанного вещества к объему сосуда, в котором оно находится. Для расчетов используют формулу:
p = m : V, где
p – насыпная плотность,
m – масса вещества,
V – объем сосуда.
Для засыпания нерудных материалов в тару используют воронку, совок или наклонный лоток. Расстояние от кромки сосуда до насыпающего приспособления – от 5 до 10 см. С повышением влажности показатели плотности возрастают, однако качественные материалы должны отвечать характеристикам, указанным в таблице. Например, 1 куб. гранитного щебня 20–40 мм должен весить около 1380 кг, а кубометр известнякового 40–70 мм – примерно 1470 кг.
Щебень
Щебень является зернистым неорганическим материалом, который относится к нерудной породе камней и добывается из дробленых горных пород, шлаков доменного и асбестового производства, а также из валунов.
Используется для строительных работ в качестве заполнителя для бетона (полную информацию о бетоне можно почитать тут) Применяется для прокладки железнодорожного полотна, строительства автодорог и обустройства объектов ландшафтного дизайна.
Классификация щебня
Щебень добывается взрывным методом в карьерах, затем просеивается. Классифицируется на виды:
Одним из распространенных и прочных является гранитный, который применяется для производства бетона, а также применяется в ландшафтном дизайне. Материал имеет довольно высокий радиоактивный фон. Более детально с добычей гранитного щебня можно ознакомиться в видео
Видео раскрывает все этапы: от взрыва горной породы на карьере до погрузки ее в вагоны.
Менее радиоактивный фон у гравийного, но отличается эта порода более низкой прочностью и стоимостью. Применяется для устройства фундамента и для строительства дорог. Образуется посредством просеивания горных пород. Разделяется на 2 вида: округлые камешки (гравий) и колотый (дробленый или природный).
Невысокий показатель прочности у известнякового. Применяется для засыпки при строительстве, а также для изготовления железобетонных изделий. Изготавливается из осадочной горной породы, затем дробится.
Мраморный имеет декоративное предназначение при создании ландшафтного дизайна. Применяется для наружной и внутренней отделки зданий.
Шлаковый — самый дешевый вид щебня. Для изготовления материала применяется доменный отвальный шлак, который образуется во время плавки металлов. Если сравнивать его с гранитным, то предел прочности почти совпадает: гранит имеет 120 МПа при сжатии, а шлак — 104 МПа. Их этого материала изготавливается шлакобетон.
Также существует вторичный щебень, который делается из строительного мусора, например, из асфальта, кирпича или бетона. Имеет невысокую стоимость, но по основным параметрам уступает материалам из горных пород.
Почитать о свойствах асфальта, его разновидностях и укладке можно в этой статье.
Плотность щебня
Основным параметром щебня является показатель плотности. От этого напрямую зависит прочность материала. Например, известняковый имеет плотность 1300 кг/м 3 , а гранитный и гравийный — 1400 кг/м 3 . Шлаковый обладает наименьшим показателем — 800 кг/м 3 . Показатель зависит от количества различных примесей.
Чем меньше фракция (размер камешков породы) тем выше показатель насыпной плотности щебня.
Между насыпными зернами имеется воздух, из-за чего на кубический метр материала плотность будет выше, чем объем неизмельченной породы.
Прочность щебня учитывается в случаях:
- Замешивания бетонного раствора при строительстве. За счет этого можно сэкономить больше средств на цементе (Как выбрать цемент читайте здесь)
- Его хранения, чтоб определиться с размерами склада.
- Перевозки, чтоб рассчитать грузоподъемность.
Для расчета плотности используется формула:
где P — плотность строительного щебня;
m2 — масса емкости, в которую помещается материал;
Рассчитывается показатель в лабораторных условиях. Материал предварительно измельчается, высушивается, затем взвешивается. В результате насыпная плотность почти вдвое меньше, чем истинная. Например, измельченные камешки размером до 20 мм имеют показатель около 1320 кг/м 3 , а до измельчения — 2600 кг/м 3 .
Но изменять наружный объем щебня при трамбовке во время строительства необходимо с учетом коэффициента уплотнения. Это число определяется согласно ГОСТам и СНиПам.
Расчет коэффициента уплотнения
Согласно существующим нормативам, показатель коэффициента уплотнения (Ку) для щебня составляет 1,1. Он равен отношению фактического уровня плотности к максимальному. Например, если показатель плотности гравийного щебня равен 1400 кг/м 3 , а необходимо уменьшить до 1350 кг/м 3 , то:
Ку = 1350 кг/м 3 / 1400 кг/м 3 = 0,96.
Полученное значение не превышает существующие нормы.
Еще один способ определения коэффициента плотности — с помощью специального устройства (плотномера). Наконечник оборудования, которое при этом держится вертикально, погружается в смесь с нажимом. Значение определяется по уровню отклонения стрелки индикатора. Прибор извлекается, а показание записывается в журнал. Затем производятся замеры еще в нескольких точках с шагом 15 см. После этого выводится среднее число и составляется специальный график к оборудованию, по которому определяется необходимый коэффициент.
Если правильно рассчитать коэффициент уплотнения, то можно прогнозировать дальнейшую усадку щебня, от чего будет зависеть устойчивость здания или дорожного покрытия.
Коэффициент уплотнения может измениться по причинам:
- Транспортировки, от чего он утрамбовывается под воздействием собственного веса.
- Лещадности. Этот параметр увеличивает способность игольчатых камней давать больную усадку, чем кубовидных.
- Метода загрузки. Показатель изменяется, если производить засыпку с большой высоты.
Согласно технологии укладки щебня производится трамбовка послойно с постоянным контролем. Для трамбовки обычно используется виброплита или механический каток. Также процесс можно производить вручную.
В зависимости от фракций щебня, коэффициент уплотнения имеет разное значение.
Разделение щебня по фракциям
В зависимости от максимального размера частиц, щебень делится по фракциям на:
- Сверхкрупный включает 2 вида: 70-120, 120-150 мм.
- Крупный 40-70 мм.
- Средний 20-40 мм.
- Мелкий включает 2 вида: 5-10, 10-20 мм.
- Отсев до 5 мм.
Отсев образуется после рассева строительного материала. Такой материал не относится к щебню, а является его побочным продуктом во время производства. Применяется для укладки тротуарной плитки, благоустройства территорий, спортивных и детских площадок, а также в декоративных целях.
Мелкий используется для укладки асфальта, а также для заливки конструкций мостов. Из фракций среднего размера изготавливаются железобетонные конструкции, а также производится бетон.
Крупный щебень используется для:
- Устройства подъездов.
- Строительства железнодорожных насыпей, а также трамвайных линий.
- Строительства зданий во время закладки фундамента.
- Возведения подушек автомобильных дорог.
Крупный щебень при необходимости дробится на мелкие фракции. Сверхкрупный применяется для декоративных целей при изготовлении заборов или бассейнов.
Удельный вес щебня
Для определения удельного веса щебня, необходимо знать его вес в 1 м 3 . Этот показатель зависит от размера фракции породы. Сравнить показатели можно в таблице.
Таблица. Объемный вес щебня по фракциям.
| Щебень по фракциям, мм | Удельный вес, т/м3 |
|---|---|
| до 5 | 1,41 |
| 10 | 1,38 |
| 20 | 1,35 |
| 25 | 1,38 |
| 20-40 | 1,35 |
| 25-60 | 1,37 |
| 40-70 | 1,35 |
Используемый вид породы.
Помимо размеров фракций, основными факторами, определяющими вес 1 тонны щебня на 1 м 3 , являются:
Последний показатель зависит от игольчатости и пластинчатости. Это говорит о наличии пустот, поэтому удельный вес будет меньше. А если брать кубовидный материал, то показатель увеличится. Если структура породы пористая, то вес может увеличиться до 10% и внести ошибки в измерения.
Чтоб произвести расчет массы щебня на объем, необходимо усредненный показатель плотности (например, у гранита 2600 кг/м 3 ), умножить на его заполненность. Пустотность этого материала составляет 43%, поэтому заполненность 57% (100 — 43 = 57%). Удельная плотность гранита:
Из примера следует, что 1 куб гравия будет весить 1,4 т.
Использование декоративного щебня
Помимо строительства, декоративный щебень применяется в ландшафтном дизайне. С помощью этого материала оформляется пространство вокруг зданий, декорируются проблемные места в саду, а также обустраиваются клумбы.
Часто используется цветной щебень, для окрашивания которого используются устойчивые полимерные краски. Они не оказывают вредного влияния на растительность и не вступают в реакцию с почвой за счет своей нетоксичности. Более наглядно увидеть применение декоративного щебня можно на видео
Видео содержит в себе примеры оформления, а также рекомендации по его укладке.
Для строительства и ландшафтного дизайна приобретается наиболее подходящий материал, соответствующий по характеристикам конкретному виду работы. Учитываются лещадность и размеры фракций породы, чтоб не было перерасхода бетонной смеси во время строительства. Также материал должен иметь сертификат качества.