Определение насыпной плотности щебня

Щебень, предназначенный для общестроительных и дорожных работ, неоднороден по своему происхождению, размеру фракций и ряду других параметров, подлежащих учету при оценке качества материала и определении его пригодности для практического применения. При этом, наряду с такими важными характеристиками, как прочность, морозостойкость и лещадность, принимается во внимание и плотность – истинная, средняя и насыпная. Каждый из плотностных параметров оказывает свое собственное влияние на качество материала, характеризует его свойства. Эти характеристики определяются лабораторными испытаниями образцов щебня определенного вида по методикам ГОСТ 8269.0-97, причем, насыпная плотность материала, предназначенного для использования в дорожном строительстве, исследуется по методу, который регламентирует ГОСТ 33047-2014. Данная работа производится специализированными лицензированными организациями с государственной аккредитацией. В Москве и Московской области исследование всех качественных показателей щебня, в том числе и плотности, производит строительная лаборатория «ТехЛабКонтроль».

Виды и характеристики плотности щебня

Плотность щебня имеет определяющее значение при выборе материала для строительства, этот параметр позволяет судить об остальных его технических характеристиках. При этом принимаются во внимание все ее виды. Так, истинная плотность позволяет сделать вывод о структуре материнской породы, наличии пор, прочности и морозостойкости материала. Для каждого типа щебня этот параметр неизменен и определяется лабораторными исследованиями образцов пикнометрическим методом и ускоренным, с использованием прибора Ле Шателье. Средняя плотность щебня характеризует способность материала впитывать влагу. Этот параметр напрямую связан с пористостью породы и, так же, как и истинная плотность, прямо влияет на ее прочность и морозостойкость. Средняя плотность щебня определяется сравнением массы высушенного образца щебня с его же массой после насыщения водой. Разница между величинами средней и истинной плотности позволяет определить фактическую пористость материала. При выборе определенного вида щебня для конкретных целей, наибольшее значение имеет насыпная плотность. Этот показатель характеризует вес материала (с порами и пустотами) в единице объема и учитывается при комплектации строительных объектов щебнем, организации его транспортировки и хранения, позволяет перевести весовые данные в объемные, и наоборот. Насыпная плотность – величина непостоянная, она различна не только для каждого вида материала, но и для каждой его фракции – чем зерна мельче, тем меньше пространство между ними, и, следовательно, они сложены плотнее. Кроме зернового состава, на этот параметр прямое и косвенное влияние оказывают следующие особенности:

• вид материнской породы;

• способ добычи и предпродажной подготовки;

• условия хранения;

• лещадность;

• пористость;

• водопоглощение;

• влажность.

На практике, насыпная плотность определяется раздельно для щебня обычного и предназначенного для дорожного строительства – это объясняется некоторыми различиями в требованиях к материалам, используемых на общестроительных работах и при устройстве элементов конструкции автомобильных дорог.

Определение насыпной плотности: методика                      

Определение насыпной плотности щебня из плотных горных пород, а также и отходов строительного и металлургического производства осуществляется при изучении свойств породы при геологических изысканиях, а также в ходе проведения приемочного контроля на предприятиях-производителях материала. При выполнении данной работы государственные стандарты предусматривают необходимость соблюдения правил отбора проб щебня и поддержания в лабораторном помещении температуры воздуха около +21°С при относительной влажности воздуха не более 80 %. Необходимое для испытаний оборудование и измерительные инструменты:

• сушильный шкаф;

• лабораторные весы;

• набор лабораторных сит с размером ячеек 4; 5,6; 11,2; 16; 22,4; 31,5; 63 мм, с поддоном и крышкой;

• поддон и крышка

• мерные сосуды (цилиндры) с размерами (объемом), зависящими от фракции исследуемого материала;

• совок;

• металлические линейки.

Сущность метода по определению насыпной плотности щебня по методикам ГОСТ 8269.0-97 и ГОСТ 33047-2014 заключается в вычислении массы щебня (гравия), полностью заполнившего внутреннюю часть стандартного цилиндра с известным объемом. Порядок исследований:

• высушивание щебня каждой фракции или их смеси до постоянной массы;

• выбор сосуда (цилиндра), параметры которого соответствуют размеру зерен исследуемого материала (таблица ГОСТ)

• засыпка материала в мерный, предварительно взвешенный, цилиндр с высоты около 10 см до образования конуса;

• сдвигание конуса металлической линейкой до уровня верхней кромки сосуда, не допуская уплотнения материала;

• взвешивание сосуда, наполненного щебнем.

Знание массы единичной пробы нетто, брутто и объема сосуда позволяет определить значения насыпной плотности по формуле:

где, М1 – масса мерного цилиндра;

       М2 – масса мерного цилиндра со щебнем (гравием);

       V – объем мерного цилиндра.

Определяются значения насыпной плотности щебня определяется как среднее арифметическое значение по двум параллельным испытаниям для материала, предназначенного для общестроительных работ и трем – для дорожного строительства. При расхождении результатов в одной из них более, чем на 0,1 – испытания повторяются. Определение насыпной плотности щебня для перевода его количества из весовых единиц в объемные производится исследованием пробы материала, находящегося в воздушно-сухом состоянии (без предварительного высушивания). Такие исследования допускается производить и вне помещения лаборатории. Искомая величина рассчитывается по той же формуле, как и для проб с постоянной массой. Знание средней и насыпной плотности щебня предоставляет возможность для определения пустотности материала. Этот параметр позволяет теоретически оценить форму зерен в массе материала, степень ровности их размеров – это может повлиять, например, на качество бетона.    

Оформление результатов определения насыпной плотности щебня

Результаты, полученные в ходе испытаний проб щебня, заносятся в специальный журнал установленной формы. Итоговым документом, характеризующим насыпную плотность материала, является протокол, в нем отражаются следующие данные:

• номер документа;

• дата проведения испытаний;

• наименование юридического лица-исполнителя исследований;

• ссылка на методику стандарта;

• наименование испытанного материала;

• акт отбора проб;

• условия проведения и результаты испытаний;

• подписи ответственных лиц.

Точность результата испытаний обеспечивается квалификацией исполнителя, соблюдением требований стандарта, использованием поверенного или калиброванного инструмента и оборудования. Полученные данные могут официально использоваться при технических и коммерческих расчетах, приниматься во внимание при подсчете фактического объема материала.