Истинная плотность щебня и гравия

Свойства щебня / Истинная плотность

Щебень — один из базовых материалов в строительстве, и его свойства напрямую влияют на прочность и долговечность конструкций. Среди множества характеристик важное место занимает плотность. При этом важно различать разные её виды: насыпную, среднюю и истинную. В этой статье речь пойдёт именно об истинной плотности — показателе, который раскрывает физические свойства самого камня, а не его укладки.

Истинная плотность щебня — это масса единицы объёма твёрдого вещества без учёта пор, трещин и пустот. Иными словами, это плотность самого минерального материала, из которого состоит зерно щебня.

Единицы измерения истинной плотности — кг/м³ или г/см³. Для большинства строительных пород значения истинной плотности лежат в диапазоне примерно 2400-2700 кг/м³, но точные цифры зависят от минералогического состава. Например:

  • гранитный щебень — около 2400-2600 кг/м³;
  • известняковый щебень — примерно 2400-2800 кг/м³ (широкий диапазон связан с разной структурой и примесями);
  • гравийный щебень — порядка 2600–2650 кг/м³.

Этот параметр принципиально отличается от насыпной плотности, которая учитывает воздушные промежутки между отдельными камнями и нужна, например, чтобы перевести кубометры щебня в тонны для расчёта доставки. Истинная плотность — это «чистый» лабораторный показатель, характеризующий породу.

Истинная плотность

Способ определения истинной плотности щебня (гравия)

Определение истинной плотности — строго лабораторная процедура, регламентированная нормативными документами, прежде всего ГОСТ 8269.0‑97. Основная идея метода — исключить все пустоты и измерить плотность именно твёрдой фазы. Истинную плотность горной породы и зерен щебня (гравия) определяют путем
измерения массы единицы объема измельченного высушенного материала.

Средства контроля и оборудование: 

  • пикнометр вместимостью 100мл по ГОСТ 22524;
  • весы настольные циферблатные по ГОСТ 29329 (или лабораторные по ГОСТ 24104);
  • стаканчик для взвешивания по ГОСТ 25336 (или фарфоровая чаша по ГОСТ 9147);
  • ступка чугунная (или фарфоровая);
  • эксикатор по ГОСТ 25336;
  • кислота серная концентрированная по ГОСТ 2184;
  • кальций хлористый (хлорид кальция) безводный по ГОСТ 450;
  • шкаф сушильный;
  • баня песчаная или водяная;
  • дробилка щековая лабораторная ДЛЩ 60х100 (ДЛЩ80х150);
  • щетка металлическая.

Порядок подготовки и проведения испытаний: 

Для определения истинной плотности горной породы из исходной геологической пробы готовят лабораторную пробу путем дробления горной породы в лабораторной дробилке и дальнейшего рассева продуктов дробления.

 Для определения истинной плотности зерен щебня (гравия) отбирают аналитическую пробу следующей массой:

  • для фракции щебня и гравия от 5 до 10 мм — 1,0 кг;
  • для фракции щебня и гравия от 10 до 20 мм — 1,0 кг;
  • для фракции щебня и гравия от 5 до 10 мм — 2,5 кг;
  • для фракции щебня и гравия от 40 до 70 мм — 5,0 кг;

При использовании кусков камня неправильной формы или зерен щебня (гравия) их очищают металлической щеткой от пыли, измельчают на лабораторной дробилке 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, после чего перемешивают и сокращают до 30 г. Подготовленную пробу измельчают до порошкообразного состояния (размер зерен менее 0,125 мм) в чугунной или фарфоровой ступке, насыпают в стаканчик для взвешивания или фарфоровую чашку, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе над концентрированной серной кислотой или над безводным хлоридом кальция, после чего отвешивают две навески массой 10 г каждая.

Каждую навеску всыпают в чистый сухой пикнометр и наливают дистиллированную воду комнатной температуры в таком количестве, чтобы пикнометр был заполнен не более чем на половину своего объема. Пикнометр в слегка наклонном положении ставят на песчаную или водяную баню и кипятят его содержимое в течение 15-20 мин для удаления пузырьков воздуха (пузырьки воздуха могут быть удалены путем выдерживания пикнометра под вакуумом в эксикаторе). После удаления воздуха пикнометр обтирают, охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированную воду и взвешивают. Затем пикнометр освобождают от содержимого, промывают, наполняют до метки дистиллированной водой комнатной температуры и взвешивают. 

Обработка результатов испытания::

Ип = mp(в) / m + m1 — m2, где

mp(в) — масса воды, принимаемая равной 1 г/см3;

m1 — масса пикнометра с дистиллированной водой, г;

m2 — масса пикнометра с навеской и дистиллированной водой, г;

Расхождение между результатами двух определений не должно быть более 0,02 г/см . В случае больших расхождений производят третье определение и принимают для расчета два ближайших значения. За результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных испытаний.

В заключение следует отметить, что истинная плотность щебня — это фундаментальная характеристика, которая раскрывает природу самого материала. Она служит основой для расчёта пористости, оценки качества и проектирования долговечных конструкций, хотя в повседневной практике чаще используют насыпную плотность. Понимание разницы между этими показателями помогает делать более обоснованный выбор щебня для конкретных строительных задач.

Назад

Другие свойства и характеристики щебня: