Насыпная плотность цемента (кг м3): таблица показателей, определение истинной плотности

Понятие плотности

Основным параметром, который характеризуется щебень, как строительный материал, является егоплотность. Именно от нее зависит то, какими прочностными характеристики будет обладать приготовленный раствор, а соответственно и будущая конструкция или же дорожное покрытие.

Плотностьщебня определяется в соотношении его массы к объему, который он занимает.

Связанно это с тем, что обычно щебня требуется достаточно много, поэтому более мелкие единицы измерения не будут оптимальными. Более точные показатели плотности можно получить, измерив ее в двух различных вариантах.

Первый представляет собой насыпнойпоказатель, который показывает плотность камней вместе с теми воздушными промежутками, которые образовываются в них. Второй – это истинная плотность, отличающаяся без учета свободного пространства, для чего используют специальную мерную емкость.

Плотность

Необходимо понимать различия между разными величина, чтобы корректно оперировать ими при осуществлении расчетов количества материала.

Требуется это для высокоточных инженерных расчетов, хотя в обычном строительстве подобные измерения являются не очень полезными. Гораздо большее применение имеет насыпная плотность, так как именно в таком состоянии щебень и используют для приготовления цементно-песчаных смесей.

В настоящее время карьерный песок является самым распространенным и востребованным материалом в строительстве.

Для измерения насыпной плотности используют различные методы, но все они представляют собой примерно одинаковый механизм осуществления. Материал сначала насыпают в специальную емкость, после чего его весизмеряют.

Существует множество факторов, которые, так или иначе, могут повлиять на плотность материала, в том числе и щебня. Стоит рассмотреть все из них, чтобы понимать, как может меняться данный показатель в зависимости от имеющихся условий.

Обратить внимание необходимо на следующие факторы:

материал,из которого произведен щебень. Он может быть совершено различным, как природного, так и искусственного происхождения. Щебень бывает из гравия, валунов, различных руд и горных пород;каждый из этих камней обладает определенными свойствами и характеристиками, которые напрямую влияют на сам щебень;поэтому одинаковыми свойствами, в том числе и насыпной плотностью, материал из-за этого обладать не может.

Например, плотность гранитного щебня 5 20миллиметров является достаточно высокой;наличие примесей или включений. Однородный щебень имеет приблизительно одинаковую плотность, какая бы его часть не была взята. Если же в нем находятся частички других материалов, существует возможность того, что его физические показатели будут немного отличаться в разных объемах;влажностькамней.

Эта характеристика является не очень важной, так как она незначительно влияет на показатели плотностиматериала. Всего лишь на 5-10% данная физическая величина может отклонится от истинной в большую сторону, если в щебне находится больше жидкости, чем предполагалось;степень утрамбовки

Она является наиболее важным фактором.

Связанно это с тем, что, чем меньше материал занимает места, из чего бы он ни был приготовлен, тем больше его будет плотность;таким образом, довольно часто при покупке щебень может иметь одну насыпную плотность, а после транспортировки по ухабистой дороге на место строительства – другую;фракциязерен. Между большими камнями находится довольно большое количество воздушного пространства, поэтому плотность такого материала не очень высокая;если их сделать мельче, то материал сможет занять некоторые свободные пространства, тем самым повысив показатели уплотненности. Это значит, что фракция зерен напрямую влияет на степень плотность щебня;степень водопоглощения.

От этого фактора зависит то, сколько жидкости будет удерживать на поверхности и в структуре камней материала. Она в свою очередь будет влиять на вес щебня, которая используется для осуществления расчетов его плотности (как насыпной, так и истинной);условия хранения. Данный фактор по своей сути отражает все вышеперечисленные, так как от него зависит и степень утрамбовки, и влажность, и наличие примесей;именно поэтому можно считать, что именно от условий, в которых находится щебень, больше всего зависит то, какая у него будет насыпная плотность при осуществлении расчетов.

Выбирая щебень, необходимо обращать внимание на все вышеперечисленные факторы. Это позволит приобрести действительно хороший материал, соответствующий всем требованиям строительства конкретных объектов

От этого будет зависеть их эксплуатационные свойства, длительность использования и многое другое.

Добыча, производство

Характеристики, две из которых рассмотрены далее, зависят от вида щебня, их несколько, по типам их возможно классифицировать на:

• первичные, получаемые в результате дробления и сортировки горной породы, которая предварительно была добыта в карьере, открытым способом;
• вторичные, получаемые посредством переработки отходов строительства, металлургического шлака или стеклобоя, добыча сырья в данных случаях не требуется, а производство включает аналогичные этапы.

Дробление. Фото Грунтовозов

Многообразие типов исходного сырья, их свойств обеспечивает и различия в характеристиках, составе и сферах применения щебня.

Определение и расчет

Зачем вообще нужно определять величину насыпной плотности песка перед его использованием? Данный физико-технический параметр сыпучего материала дает возможность определиться:

• со сферой использования материала;
• с необходимым количеством объемной массы материала, которая понадобится для выполнения определенного вида работ;
• с необходимым уровнем трамбовки.

Самое важное, что поможет определить величина насыпной плотности сыпучего материала, – это его качество

Ранее в статье мы говорили о том, что для определения более точной величины насыпной плотности используют так называемый уплотнительный коэффициент, величина которого зависит от состояния песчаной насыпи и вида работ:

• для сухой песчаной смеси – 1,05–1,15;
• для влажного материала – 1,1–1,25;
• для обратной засыпки котлованов – 0,95;
• для засыпки пазух – 0,98;
• для обустройства инженерных сетей вдоль железнодорожных и автодорог – 0,98–1,0.

Насыпную плотность материала можно определить самостоятельно. Для этого не нужно иметь специальный комплект оборудования, которым пользуются в лаборатории. Существует определенная формула, применение которой дает возможность определить данную физическую величину, используя подручные средства.

Насыпная плотность сыпучего материала определяется по формуле:

P = (m1 – m2) /V, где:

m1 – общий вес сыпучего материала, который помещен в измерительную тару, например ведро;

m2 – вес тары;

V – объем емкости, например 10 литров.

Прежде чем приступить к расчету, все величины нужно перевести в м³: 10 литров – это 0,01 м³. Если данную величину перевести в килограммы, то получим 0,56 кг. Полное десятилитровое ведро с песком весит примерно 15 кг. Зная все величины, можно воспользоваться формулой:

P = (15 – 0,56) / 0,01 = 1444 кг/ м³.

Для того чтобы получить более точный результат, полученная величина умножается на коэффициент уплотнения. Но нужно помнить, что данный поправочный коэффициент имеет погрешность, которая равна примерно 5%. Перед самым использованием материала желательно несколько раз вычислять величину, каждый раз набирая песок из разных участков. Данная необходимость возникла потому, что сыпучий материал, который хранится в определенных условиях, может иметь разный уровень влажности.

В следующем видео вас ждет демонстрация виртуальной лабораторной работы «Определение насыпной плотности материала».

Плотность вещества

Плотность — скалярная физическая величина. Определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Плотность зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и внешнего давления. Обычно если давление увеличивается, то молекулы вещества утрамбовываются плотнее — следовательно, плотность больше. А рост температуры, как правило, приводит к увеличению расстояний между молекулами вещества — плотность понижается.

Маленькое исключение
Исключение составляет вода. Так, плотность воды меньше плотности льда. Объяснение кроется в молекулярной структуре льда. Когда вода переходит из жидкого состояния в твердое, она изменяет молекулярную структуру так, что расстояние между молекулами увеличивается. Соответственно, плотность льда меньше плотности воды.

Ниже представлены значения плотностей для разных веществ. В дальнейшем это поможет при решении задач.

Где самая большая плотность?
Самая большая плотность во Вселенной — в черной дыре. Плотность черной дыры составляет около 1014 кг/м3

Характеристики материала

Все основные характеристики песка регламентированы ГОСТ и приведены выше, это:

• Модуль крупности.
• Зерновой состав.
• Содержание глины, пылевидных и глинистых частиц.

Кроме характеристик, регламентированных ГОСТ, важными показателями свойств, являются:

Плотность, измеряемая в кг на м3, зависит от:

• степени уплотнения, характеризуемой способом добычи и хранения;
• влажности, которая различается в зависимости от способа добычи и условий хранения;

• пористости и структуры материала;
• наличия примесей.

Плотность составляет 1300 – 1800 кг/м3.

Удельный вес характеризует количество материала в сухом виде к единице объема, и также измеряется в кг на м3.

Удельный вес составляет 2,55 – 2,65 кг/м3.

Объемный вес, характеризует материал в естественном состоянии и отличается от показателей удельного веса. Зависит от:

• удельного веса конкретной партии материала;
• наличия и количества пустот в партии материала;
• влажности в каждой отдельной партии материала.

Факторы, влияющие на плотность

Далеко не всегда следует ориентироваться на определенный показатель насыпной плотности песка, так как он может со временем меняться в зависимости от нескольких достаточно важных факторов.

К ним материаловеды и строители относятся такие:

степень уплотнения. Между любыми частичками песка существуют небольшие промежутки воздуха. Чем больше давление на материал, тем меньше эти прослойки. Соответственно это влияет и на уровень плотности. Связанно это с тем, что масса песка состоит именно из песчинок, а не из воздуха;
насыпная плотность среднего песка по его уплотнению находится чаще всего в значения от 1400 до 1700 килограмм на кубический метр;
способ добычи и происхождения материала. Чаще всего песок, который вымывают из воды, имеет большую насыпную плотность, чем тот, который добывают карьерным способом;
отдельно можно сказать и об искусственно созданном виде материала, который посредством того, что процесс его изготовления происходит посредством механизмов, также обладает более высокими качественными характеристиками;
пустотность. Чем больше различных промежутков между частицами песка, тем меньше будет его насыпная плотность. В большинстве случаев после транспортировки материала количество пустот уменьшается, так как песок немного утрамбовывается;
величина фракций. Насыпная плотность песка средней крупности чаще всего выше аналогичного показателя, касающегося материала с крупными частицами, и ниже материала, состоящего из мелких песчинок;
связанно это с тем, что чем меньше фракции, тем более плотно они прилегают друг к другу, что соответственно влияет и на уменьшение объема воздушных прослоек. В целом средняя плотность песка составляет около 1450-1550 килограмм на кубический метр;
определить величину фракций зерен можно достаточно просто – для этого следует воспользоваться несколькими ситами с отверстиями различного диаметра;
минеральный состав материала. Довольно часто на этот фактор многие не обращают внимания, хотя на самом деле песок может быть основан на совершенно различных веществах. К ним можно отнести кварц, слюду, полевошпат и т.д;
все эти компоненты, хоть и в измельченном виде очень схожи, но немного отличаются друг от друга, в том числе и по весу. Сам же материал может быть мономинеральный и полиминеральный

Во втором случае в его основе лежат чаще всего два различных компоненты;

влажность
Данный фактор где-то на 20 процентов может менять показатели насыпной плотности материала, поэтому очень важно обращать на него внимание при покупке песка. Чем больше влажность, тем больше уровень данной физической величины.

Все вышеперечисленные факторы, касающиеся песка, так или иначе в разной степени влияют на его насыпную плотность

Поэтому нужно обращать на них внимание. Из-за того, что некоторые из них могут меняться все время, проверять показатели уплотнения следует непосредственно перед осуществлением манипуляций с материалом

Свойства песка

Различают также показатель истиной степени уплотнения. Данная величина определяется исключительно в лабораторных условиях. Для этого показателя пустоты и зазоры не учитывается.

Размер зерна влияет на количество вяжущего вещества для конкретного типа раствора. Чтобы конструкция получилась прочной, все пустоты должны закрываться цементом. Это повышает себестоимость бетонного или цементного состава

В карьерном песке нужно обратить внимание на степень радиоактивности. Для возведения жилых зданий необходимо пользоваться материалом этого типа только 1 класса качества

Использование

Область использования известняка крайне разнообразна. В этом отношении он уникален. В качестве сырья при любом использовании известняка служит известняковый щебень. Он используется при прокладывании железнодорожных путей.

Насыпь железных дорог

Данный материал необходим при строительстве автомобильных дорог, возведении зданий, автостоянок.

Строительство автодорог

Его широко используют при создании дизайна приусадебных участков и магистралей, производстве ЖБИ и т. д.

Создание дизайна

Удельный вес кристаллических пород известняка равен 2600 кг/м3, а вот вес у ракушечника – всего 800 кг/м3. Не следует путать удельный вес (40 70) с насыпной плотностью щебня.

Прочности кристаллических и высоко пористых пород известняка (ракушечник, туф) также существенно различаются, как различаются и области их применения.

Кристаллический материал используется при строительстве высоко нагруженных несущих элементов сооружений, заливке фундамента, стяжки, подготовке цементно-песчаной смеси.

Высоко пористый материал – для декоративных украшений. В промышленности известняк используют при производстве стекла, пластмасс, соды, кримплена, зубного порошка и т. д.

Что такое насыпная плотность и какие факторы влияют на этот показатель

Насыпная плотность – изменчивая величина. При определенных условиях материал одного и того же веса может занимать разный объем. Также пр и одинаковом объеме масса может изменяться.

Больше всего на показатель влияют такие факторы:

• Размеры и форма зерен
• Пористость материала
• Влажность
• Уплотнение при транспортировке и склади ровании
• Плотность твердого вещества

В продолжении раздела вы найдете более детальную информацию о влиянии всех этих факторов.

Размер и форма зерен

Чем мельче частицы, тем плотнее они располагаются в к уче. Поэтому самую высокую насыпную плотность имеют такие материалы как песок, отсев и дресва. Чем крупнее зерна, тем больше между ними пустот. Например, мелкий отсев (фракции 0-5) может иметь насыпную плотность до 1910 кг/м³, в то время как крупный щебень (фракции 40-70) имеет показатель не более 1170 кг/м³. Это значит, что в одну и ту же емкость поместится больше мелкого материала, чем крупного.

Кроме размера, важную роль играет и форма зерен. Лучше всего уплотняются частицы правильной формы. Например, насыпная плотность кубовидного щебня всегда бу дет высокой. Если в нем много лещадных зерен (плоских или игловидных), показатель сразу снизится.

Пористость

Пористость характерна для всех сыпучих материалов. Она измеряется объемом промежутков между твердыми частицами. Поры бывают открытыми и закр ытыми. Количество открытых может резко уменьшатся при уплотнении (особенно при низкой влажности материала). Закрытые поры находятся внутри твердых частиц; они заполнены воздухом или влагой. Наличие таких пор уменьшает плотность и мало влияет на ее изменение при трамбовке. Например, большое количество закрытых пор в керамзите, поэтому его насыпная плотность всегда низкая.

Влажность

Влажность – одно из важнейших свойств, влияющее на характеристику. Вода вытесняет из пор воздух, показатели которого не учитываются пр и вычислении насыпной плотности. Поэтому в дождливую погоду или после хранения материала под снегом его плотность увеличивается.

Перевозка и хранение

Транспортировка и хранение на складе вызывают уплотнение мате риала. Не удивляйтесь, если вы закажете 10 кубов, а вам привезут только 9,5. Вибрация вызывает смещение частиц по отношению друг к другу, уменьшает пористость, взывает усадку. То же происходит при хранении на складе – материал уплотняется за счет давления собственного веса. Вычислить, на сколько у меньшится объем, можно с помощью коэффициента уплотнения.

Если вы засыпаете яму щебнем, отсевом или песком, со временем его объем также уменьшится. Поэтому закупать нужно всегда чуть больший объем материала и вычислять его будущ ую усадку с помощью коэффициента. Данный показатель применим не для всех материалах. Обычно он указывается в ГОСТе.

Ниже приведены ссылки, пройдя по которым, вы найдете коэффициенты для следующих материалов:

• Керамзит
• ПГС
• Песок
• Почвосмесь
• ПЩС
• Щебень

Плотность твердого вещества

Плотность твердого вещества – самый стабильный показатель. Он зависит исключительно от физических и химических свойств мате риала и не изменяется при перевозке, складировании, повышении влажности.

Как изменяются свойства материала во внешней среде

Плотность портландцемента не является статичной величиной. Она изменяется в зависимости от условий, в которых пребывает материал.

На положение частичек оказывает большое влияние статическое электричество. При соприкосновении микроскопические элементы накапливают одноименный заряд. Согласно законам физики такие частицы отталкиваются друг от друга. В результате объем материала незначительно увеличится.

Поэтому наименьшую плотность имеет свежеприготовленный цементный порошок. Такие же показатели у материала, который недавно отгружен. При транспортировке сыпучее вещество уплотняется. Под влиянием вибрации микроскопические частицы занимают положение, которое подразумевает максимальное заполнение пустот. Насыпная плотность увеличивается и при длительном хранении. Со временем статическое электричество «уходит», что приводит к уплотнению массы.

Транспортировка цементного порошка насыпью Источник perevozka24.ru

Что влияет на плотность цемента?

Насыпная плотность цемента является переменной величиной, в отличие от истиной (удельной). Данный показатель обычно варьируется в диапазоне 1100-1600 кг/м3.

На плотность материала влияет:

Марка цемента. Чем она ниже, тем ниже показатель плотности. К примеру, у цемента марки ЦЕМ 22,5 (М300) плотность ниже, чему материала с маркировкой ЦЕМ 52,5 (М600). Это учитывается при выборе связующего вещества для приготовления бетонов и растворов.
Химический состав. Цемент – многокомпонентное вещество, при этом тип и соотношение составляющих бывает разным, что влияет на показатель плотности. Повысить плотность материала могут и специальные добавки для улучшения характеристик цемента.
Технология изготовления. Цемент изготавливается сухим, мокрым и комбинированным способом, но во всех случаях производится отжиг подготовленного сырья и дробление получившегося клинкера. Чем мельче фракция, тем меньше пустот между частицами материала, и наоборот. Цемент мелкого помола имеет более высокую плотность.
Условия хранения и транспортировки. Упаковка материала должна надежно защищать его от контакта с воздухом, но на практике часто встречаются нарушение герметичности упаковки

В этом случае важно, в каких условиях хранился цемент – на открытом воздухе, в помещении с нормальной или повышенной влажностью. Цемент вбирает влагу, его частицы расширяются и плотнее прилегают друг к другу – плотность материала увеличивается

Также уплотнение происходит при перевозке упаковок с цементом по неровным дорогам, неаккуратной перегрузке, так как сыпучий материал утрясается и утрамбовывается.
Срок хранения. В течение некоторого времени после изготовления в сыпучем материале сохраняется статический заряд, из-за которого частички размолотого клинкера отталкиваются друг от друга – чем больше воздушные прослойки между частицами материала, тем ниже его плотность. Соответственно, при длительном хранении цемента этот эффект пропадает и материал уплотняется.

Первые три пункта списка учитываются производителем, который указывает истинную плотность цемента. Но прежде чем пускать материал в дело, стоит учесть, как давно изготовлен цемент и как повлияли на него условия хранения и транспортировки. Расчет насыпного цемента можно выполнить самостоятельно.

Виды строительного песка

Песчаное сырье традиционно классифицируют по способу добычи. Различные виды песка отличаются по весу. Выделяют морской, карьерный, речной и искусственный песок.

Речной

Добыча ведется с речного дна. Фракции мелкие, цвет серый или желтый. Чистый, практически без примесей. Используется для строительных растворов и смесей, а так же дренажа. Куб речного песка в среднем весит 1,63 тонны.

Карьерный

Как видно из названия, его добывают из песчаных карьеров при помощи экскаваторов. Отличается большим диапазоном фракций. Из-за обилия примесей этот вид не подходит для включения в бетонную смесь, обычно его подсыпают в строительные котлованы. После промывания и просеивания карьерный песок пригоден для изготовления разных строительных смесей.

Искусственный

Производится путем измельчения горных пород (кварц, керамзит, шлак) до требуемого размера фракций.

Вес этих разновидностей в одном кубе можно увидеть в таблице:

Самым недорогим и широко используемым песчаным сырьем является речной песок, лучшее соотношение цена / качество.

Истинная и средняя плотность материалов

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.

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.

Масса

Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.

В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.

Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.

В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне

Похожие записи:

Монтаж насосной станции: полезные рекомендации Где и когда лучше бурить скважину на участке Как заточить сверло по металлу в домашних условиях? Норма потребления Как сделать крышу на бане: делаем монтаж крыши своими руками Особенности обустройства интерьера спальни в мансарде