Насыпная плотность сыпучих материалов. На какие свойства строительного песка влияет его плотность? Факторы, оказывающие влияние на значение удельного веса песка

Средняя плотность песка – важный показатель, от которого напрямую зависят эксплуатационные свойства вещества и будущие параметры бетонной строительной смеси, прочность и устойчивость зданий, а также возможный расход сырья. Она показывает, какая масса песка содержится в одной единице измерения объема, за которую принят кубический метр (1 м3).

Количество вещества, которое умещается в 1м3, сильно зависит от вида песка – так, мелкий строительный отличается большей уплотненностью, нежели песок средней крупности, так как в первом случае зазоры между отдельными частицами стройматериала значительно меньше, и в один кубометр вмещается большая масса.

Этот параметр тесно связан с такими показателями материала, как пустотность и влажность, степень утрамбованности и пористость. Особенности и правильность измерения параметров также могут вносить в конечный результат определенную погрешность. Между указанными факторами существует следующая зависимость: чем больше пустота между частицами и влажность вещества, тем меньше насыпная характеристика и тем меньше чистого песка вмещается в кубометр. Данное правило идентично и для влажности, но с обратным знаком – за счет слипания фракций строительный мокрый материал уплотняется.

Также плотность зависит от структуры зерен, с уменьшением размера которых вырастает данная характеристика, и еще от содержания глины и других примесей. По указанным выше причинам плотность речного песка как правило выше (средний коэффициент 1,5), чем очищенного (у строительного значение соотношения 1,4).

Какие встречаются разновидности?

Плотность в кг/м3 – неоднозначная характеристика, которая имеет две главные разновидности, отличающиеся определением, некоторыми особенностями и способами измерения:

Истинная. Представляет собой отношение массы тела (в данном случае сухой песок) к его объему и измеряется в кг/м3. При этом не учитываются свободные пустоты между отдельными частицами, то есть речь идет про плотность материала в сжатом состоянии. Истинная плотность (как и любого другого вещества) является постоянной величиной.
Насыпная плотность. Показатель, который учитывает не только сам объем вещества, как в предыдущем случае, но и все имеющиеся зазоры между частицами. Насыпная всегда меньше, чем истинная и средняя плотность, измеряется в кг/м3.

Также есть и среднее значение, о котором уже было указано выше.

Параметры различных видов материала

Как уже говорилось ранее, плотность сильно варьируется в зависимости от свойств сырья. Помочь проследить данный факт призвана следующая таблица:

Таким образом, один кубический метр сухого песка будет иметь массу от 1200 до 1700 килограмм, а куб мокрого – 1920.

Таблица отражает не все виды – более расширенный список с коэффициентами, необходимыми для расчета плотности сырья, можно найти в справочных источниках.

Для того, чтобы измерить плотность, на месте используют такие способы:

Применение коэффициентов перевода, которые отличаются для каждого вида материала. Данный метод не совсем точен, так как погрешность при измерениях может достигать 5 %. При больших количествах сырья потери составляют не один кубический метр!
Взвешивание насыпного сырья (например, речной) вместе с полностью заполненным им сосудом, после чего расчет путем деления массы песка на объем сосуда.

Определение насыпной плотности играет важную роль в строительстве, так как именно от ее значения во многом зависит количество кубов сырья, необходимого для проведения работ. Особенно это важно в случаях, когда на счету каждый кубометр.

Песок используется практически во всех сферах производства, но особенно много его требуется для выполнения строительных работ. Без песка невозможно приготовить бетон, построить фундамент или залить отмостку. Приготовление бетона и других строительных смесей основано на использовании различных материалов в определенной пропорции. Поэтому очень важно уметь правильно определять удельный вес песка строительного.

Удельный вес песка и методы его определения

Удельным весом или удельной массой называется вес песка, который содержится в определенном объеме. Обычно для обозначения этой величины используется вес песка, измеренный в килограммах, содержащийся в объеме, равном одному кубометру. Однако в технической литературе встречается и другое обозначение удельного веса песка - тонны/метр кубический и граммы/сантиметр кубический. Удельный вес песка строительного в кг/м3 вычисляется по формуле:

m=V*p, где вес песка - m; его объем - V, а плотность - p.

Зная вес песка и степень его плотности, которую сообщает поставщик, можно определить удельный вес. Заниматься вычислениями не обязательно, так как можно воспользоваться справочными данными или выполнить расчет на онлайновом калькуляторе.

Факторы, оказывающие влияние на значение удельного веса песка

Вес в 1 м3 зависит от его плотности. А на значение плотности оказывает влияние множество факторов, из которых основными считаются следующие:

количество содержащихся в песке примесей;
состав минералов;
размер отдельных песчинок (фракций);
процент уплотнения;
уровень влажности;
способ хранения.

В нормативной литературе (например, в ГОСТе 8736 от 1993 года) принято усредненное значение удельного веса песка строительного, равное 1500 кг/м3. Для этого же типа песка с другими показателями влажности и плотности используются следующие нормативные данные:

песок в сухом состоянии - 1440 кг/м3;
песок сухой и уплотненный (утрамбованный) - 1680 кг/м3;
песок мокрый - 1920 кг/м3;
песок мокрый и уплотненный (утрамбованный) - 2545 кг/м3.

Объемный вес песка строительного в кг/м3

В некоторых случаях, когда нет возможности взвесить песок, определяется его объемный вес - сколько килограмм песка находится в заранее определенном объеме. Значение объемного веса переменное, так как на его величину оказывают влияние следующие параметры:

влажность;
удельный вес;
плотность.

Поэтому объемный вес песка в 1 м3 чаще всего определяется по таблицам в справочниках или с помощью онлайнового калькулятора. Неправильно определенный вес м3 песка может привести к ухудшению качества бетона и цементно-песчаного раствора, к снижению их прочности и даже к преждевременному разрушению изготавливаемых конструкций.

Покупайте песок в нашей компании

Весь по своим техническим характеристикам отвечает требованиям ГОСТа 8736 от 2014 года и при продаже сопровождается сертификатом соответствия, в котором обязательно указывается удельный вес песка. Звоните и или самовывоз качественного строительного песка.

Для строительных нужд используются природные пески различного происхождения – речной, морской, карьерный, барханный и т.д. Их различия состоят в способе добычи, процентном содержании глинистых и органических примесей, а также пылевидных частиц, негативно сказывающихся на качестве бетонных смесей и прочности готовых строительных конструкций. Определенную роль на сферу применения того или иного вида песка оказывает степень его загрязненности, форма зерен, стоимость материала и его доступность, фракционный состав и влажность.

Отличия и особенности карьерного песка

Разница между наиболее распространенными видами песков – карьерным и речным – состоит в способе их добычи. Оба они относятся к природным неорганическим материалам и добываются в результате разработки месторождений, но в первом случае песок извлекается открытым способом, а во втором – гидромеханическим со дна рек. В свою очередь, карьерный песок подразделяется на:

сеяный;
намывной, или мытый;
необработанный, низкокачественный.

В первом случае его распределяют на фракции путем просеивания, удаляя при этом крупные включения. Такой песок получается недостаточно чистым, так как в его составе прослеживаются глинистые, известковые и почвенные примеси. В связи с этим, использование материала допускается при низких технических требованиях к выполняемым работам.

Намывной песок подвергается гидромеханической обработке водой, избавляющей его от ненужных составляющих, что в конечном итоге сказывается на чистоте и качестве насыпного материала.

Разрабатываемые карьеры могут располагаться на равнинах, косогорах, в горах или руслах высохших рек и водоемов. В зависимости от состава песчаных зерен карьерный песок бывает:

кварцевым;
известняковым;
полевошпатовым;
доломитовым и т.д.

Равнинные карьеры представляют собой ровные площадки с залегающими чуть ниже уровня грунта толстыми песчаными слоями. Наличие подземных вод и глубина разработки напрямую влияют на влажность песка, который может быть как сухим, так и обводненным. Косогорные участки располагаются на возвышенностях, за счет чего порода остается всегда сухой, а водные карьеры, хотя и не имеют поверхностных вод, все же отличаются наличием обводненных песков. Их добыча, в данном случае, производится с использованием гидромеханизации в виде землесосов и рыхлителей. Горные карьеры обеспечивают строительную отрасль кварцевыми песками.

По размерам песчаных зерен материал подразделяется на семь групп, начиная с очень тонкого (модуль крупности до 0,7) и заканчивая повышенной крупностью (модуль крупности 3-3,5). В таблице 4 ГОСТ 8736-2014 указывается максимальное процентное содержание по массе глинистых и пылевидных частиц в строительном песке в пределах от 2 до 10%, в зависимости от группы сыпучего материала, а также наличие комковой глины – не более 0,25-1%.

Характеристики материала

Необработанный карьерный песок значительно грязнее речного, но в 1,5-2 раза дешевле, что определяет его сферу применения. Он незаменим в работах, где к техническим показателям материалов не предъявляется высоких требований, так как его стоимость остается привлекательной. Следует отметить, что более дорогой, очищенный карьерный песок составляет неплохую альтернативу речному собрату при использовании в бетонных смесях, что происходит за счет неровной формы зерен, имеющих хорошую цепкость, по сравнению с гладкими частицами.

Важными характеристиками карьерного песка считаются:

плотность – насыпная и истинная;
пустотность – определяет процентный состав воздуха в общем объеме сыпучего материала;
модуль крупности песчаных зерен, указывающий на определенную группу материала;
процентный показатель инородных включений, в том числе глинистых, органических и пылевидных;
влажность;
морозостойкость;
радиоактивность;
коэффициент фильтрации.

Какой бывает плотность карьерного песка

Из всего перечня технических характеристик рассматриваемого строительного материала можно выделить:

насыпную плотность песка карьерного (кг/м3), определяемую для условий естественной влажности;
истинную плотность зерен (г/см3).

Под насыпной плотностью подразумевается вес одного куба сыпучего материала, находящегося в неуплотненном состоянии. Сюда входит не только объем твердых частиц, но и пустоты между ними, поэтому показатели насыпной плотности крупнозернистого песка всегда бывают меньше соответствующих величин, относящихся к мелкозернистым материалам. В первом случае, к примеру, среднее значение плотности песка, добытого из карьера открытым способом, составляет 1400-1500кг/м3, а во втором – 1700-1800кг/м3.

Насыпную плотность сыпучих стройматериалов нередко называют средней, что не совсем верно, так как термин «средняя плотность» больше относится к твердым и жидким средам.

Истинная плотность материала является постоянной величиной, зависящей от структуры песчаных зерен и их химического состава. Исходя из технических условий, представленных в ГОСТ 8736-2014, показатель истинной плотности песчаных зерен природного песка должен находиться в пределах 2-2,8г/см3. Материал с такими значениями вводят состав растворов, бетонов и сухих смесей, его используют при устройстве оснований под автодорогами и взлетно-посадочными полосами.

От плотности карьерного песка зависит его расход на выполнение тех или иных работ. При одинаковом объеме материала и меньшем показателе его плотности, потребуется приобрести меньше песка в весовом эквиваленте. Иными словами, при насыпной плотности 1400кг/м3 – в одном кубе окажется 1,4т песка, а при показателе 1800кг/м3 – 1,8т песка. Но при меньшей плотности материала придется учесть его бóльшую пустотность, которая может повлиять на усадку при трамбовке песчаного слоя или на увеличение расходов при покупке вяжущих, входящих в состав бетонной смеси. Не стоит забывать и о том, что на плотность песка влияет его влажность и наличие глинистых примесей. Данные факторы ухудшают качество насыпного материала.

Способы определения плотности

Возможные методы, их сущность, требуемое оборудование и инструменты для проведения измерений указываются в ГОСТ 8735-88. Здесь же уточняются этапы проведения испытаний и способы обработки полученных результатов.

Насыпная плотность песка определяется в результате его взвешивания в мерных металлических сосудах цилиндрической формы. Их вместимость составляет 1дм3 и 10дм3. Первый сосуд предназначается для высушенного и просеянного, а второй – для непросеянного песка, находящегося в своем естественном состоянии при нормальной влажности. Пустые и полные емкости взвешивают, после чего по формуле определяют значение насыпной плотности песка.

В бытовых условиях используют обычное 10-литровое ведро, в которое с высоты около 10см насыпают песок до заполнения посудины «с горкой». Далее возвышение срезают вровень с краем ведра, а вместившийся в емкость песок – взвешивают и определяют его чистую массу без ведра. Полученный в килограммах результат делят на 0,01м3, что позволяет выяснить насыпную плотность песка, или массу одного куба материала в тоннах.

В лаборатории для определения истинной плотности зерен используют два метода:

пикнометрический – с помощью пикнометра, представляющего собой сосуд из стекла специальной формы и определенной вместимости;
ускоренный – с помощью прибора Ле-Шалье, имеющего своеобразную форму с воронкой в верхней части и шкалой, нанесенной на горлышке стеклянного сосуда.

Подготовка и проведение испытаний досконально описаны в вышеуказанном ГОСТ. Способы определения истинной плотности значительно отличаются друг от друга, а обработка результатов производится по совершенно разным формулам. Но в итоге цифры получаются идентичными, хотя по продолжительности и трудоемкости процессы заметно разнятся.

Как улучшают характеристики карьерного песка

Качественный состав сыпучего материала совершенствуют двумя способами – просеиванием и промывкой. В процессе обработки удаляются крупные обломки и камни, а также глиняные и органические включения. Сеяный песок более однороден и в большинстве случаев уже пригоден для замеса фундаментных и штукатурных растворов.

Мытый песок, как видно из названия, подвергают очищению с помощью большого количества воды. Как правило, процесс происходит в условиях обводненных карьеров, но при необходимости обработки песка в сухих условиях, его состав улучшают путем дополнительного устройства водных резервуаров. В результате очистки, из песка вымываются практически все глинистые включения, а материал по качеству приближается к более чистому речному аналогу.

Намывной песок допускается использовать в ответственных монолитных конструкциях и производстве прочных бетонов.

Применение разных составов карьерного песка

Предназначение рассматриваемого материала зависит от его качества, наличия или отсутствия примесей. К примеру, низкокачественный карьерный песок, благодаря своей низкой стоимости и универсальности, широко используется в нескольких направлениях, не всегда связанных со строительством. В частности:

для «облегчения» почвенного слоя в сельскохозяйственных работах;
при устройстве насыпей на низменных или заболоченных участках;
в ландшафтном дизайне;
в дорожном строительстве;
на очистных сооружениях;
в качестве обратных засыпок траншей или при заполнении канав;
при хранении овощей;
в бытовых и хозяйственных целях – для выращивания рассады и цветов, посыпки обледенелых дорожек и пр.

Сеяный песок, добытый из карьеров, используют в отделочных работах, закладывая его в состав штукатурных и цементных смесей. Материал допускается применять при устройстве фундаментных подушек и асфальтовых покрытий. Мелкозернистые фракции превосходно себя показывают в составе начальных шпаклевок, различных затирок и декоративных смесей. Крупнозернистый карьерный песок укладывают в качестве дренирующего слоя и добавляют в растворы при заливке бордюрных камней и тротуарных плиток.

Намывной песок предназначается для бетонных и железобетонных конструкций, ответственных за несущую способность строений. Его вводят в состав сухих строительных смесей различного предназначения.

Не стоит делать ставку на экономное приобретение низкокачественного песка, если для работы требуется более дорогостоящий материал. Получив единоразовую выгоду, можно приобрести целый комплекс проблем, решать которые придется на протяжении долгих лет.

Песок – это сыпучий природный материал, полученный в результате естественного разрушения горных пород под воздействием внешних факторов. Может содержать незначительное количество различных примесей. Применяется практически во всех видах строительства. Чтобы правильно замешать раствор, нужно знать плотность песка, так как от нее зависят пропорции остальных компонентов. Также она влияет на объем закупки, например, для обустройства подушки под фундамент.

Что такое плотность и от чего она зависит?

Плотность показывает, какое количество песчинок в килограммах помещается в 1 м3. Измеряется в кг/м3, иногда в т/м3 или г/см3 (данный показатель влияет на ). Но это значение не всегда бывает постоянным, так как способно изменяться в зависимости от следующих условий:

1. Размер зерна. Бывает мелко-, средне- и крупнозернистым. Чем крупнее песчинка, тем меньше плотность, и, наоборот, мелкие плотнее укладываются. Крупно- и среднефракционные пески применяются для изготовления строительных материалов и кладочных растворов, а мелкофракционные используются для производства сухих строительных смесей.

2. Пористость. Показывает количество пустот. Вариант с высокой пористостью обладает меньшей плотностью. Если он рыхлый, то величина равна 47%, если уплотненный – 37%. Степень пористости уменьшается при насыщении песчинок влагой, так как они обволакиваются водой и пустоты между ними исчезают. Также она понижается после перевозки, так как во время движения все утрамбовывается из-за вибрации. У разной фракции степень пористости различается. У строительного песка из крупных и средних зерен она равна 0,55, у мелкого – 0,75. Чем плотнее он уложен, тем большую нагрузку от фундамента способен выдержать и равномернее ее распределить.

3. Коэффициент влажности. Перед покупкой обязательно нужно проверить степень. Чем больше в нем воды, тем меньше плотность. Вес 1 м3 сырого песка значительно отличается от такого же количества сухого.

4. Примеси. В зависимости от их объема также меняется плотность песка кг/м3. В нем может содержаться глина, пыль, соль, гипс и многое другое. Плотность чистого материала составляет около 1300 кг/м3, с глинистыми примесями – 1800 кг/м3. Чтобы удалить загрязнения, его промывают, но из-за этого стоимость заметно повышается.

Виды и цены

Существует несколько типов плотностей:

истинная;
насыпная (средняя).

Первый вид по-другому называется удельным весом, измеряется также в кг/м3. Истинная плотность показывает, сколько находится в одном кубометре сыпучего стройматериала, без учета пустот между зернами. Вычисляют ее в лабораториях опытным путем. Ее величина у нерудной песчаной породы составляет 2500 кг/м3.

Насыпная плотность показывает количество в одном кубометре с учетом пустот и зазоров. Ее значение всегда меньше истинной. Чтобы ее измерить, потребуется ведро объемом 10 л. Песок в обычном неуплотненном состоянии засыпается с высоты 10 см от края емкости, до тех пор, пока над ним не появится горка. Как только ведро заполнится, излишки разравнивают металлической линейкой, при этом не уплотняя песок, после чего емкость устанавливают на весы. Полученный результат необходимо разделить на число 0,01, означающее объем ведра, переведенный в кубические метры. Например, песок весит 16,5 кг, его равен: 16,5/0,01=1650 кг/м3. В этом случае удобно использовать формулу P=M/V, где Р – плотность, М – масса, V – объем. И, наоборот, зная показатель уплотнения, вычисляется, сколько весит сыпучий стройматериал, для этого его умножают на объем емкости – М=P*V.

Истинная плотность строительного песка – величина неизменная. Для расчетов используется среднее значение. Расценки меняются в зависимости от его типа, чистоты и размера фракций. Неочищенный стоит заметно дешевле мытого. Поэтому если требуется маленькая партия, то можно приобрести немытый песок и очистить его от примесей самостоятельно, особенно если он необходим для строительства ненагружаемой конструкции. Если нужен для изготовления фундамента, то следует приобретать только чистый и качественный материал. Глинистые и другие примеси снижают степень адгезии песчинок с цементом, из-за чего уменьшается марка по прочности бетона.

Таблица с ценами, по которым можно купить строительный песок:

Выбирая песок, следует учитывать: чем меньше его плотность, тем больше потребуется вяжущего порошка для заполнения пустот между песчинками и соединения всех компонентов, в итоге стоимость строительного раствора повышается.

Степень радиоактивности большинства сыпучего стройматериала первая, но лучше проверять сертификаты качества, особенно если он будет использоваться для строительства дома, в этом случае должен быть только первый класс.

Без песка сфера строительства просто остановится. Он требуется для замеса раствора, устройства дренажа, изготовления кирпича, бетона, штукатурки, стекла. Его добывают тремя способами: промыванием, просеиванием, открытым методом. У него существуют физические параметры. Например, насыпная плотность строительного песка влияет на его неуплотненное количество во время доставки в мешках или насыпью в кузове самосвала.

Отличительная характеристика

Разделяется песок на 2 вида:

карьерный,
речной.

Важным показателем хорошего качества является степень плотности. От нее зависит, какое количество песка содержится в 1 м³. Она, в свою очередь, зависит от влажности и пористости. Для разового домашнего строительства этот показатель не рассчитывается отдельно, а берется среднее число, принятое по норме. Однако в профессиональной сфере от этого параметра зависит прочность и долговечность возведенных объектов. Кроме этого, по нему можно определить общее количество сыпучего стройматериала.

Плотность природного строительного песка равняется 1,3-1,8 т/м³. Такое различие обусловлено примесью глины (чем ее больше, тем выше показатель), а также его Добыча песка строительного карьерного происхождением. Эта цифра помогает определить качество зернового состава, например:

Как при помощи плотности рассчитать количество?

Масса вычисляется формулой: m=Vxp (m - масса, V - объем, p - плотность). Допустим, надо узнать его количество в 10 м³, тогда данные подставляют таким образом:

m = 10 x 1,3 = 13 т.

Здесь использовался средний показатель плотности p, равный 1,3 т/м³.

Всегда учитывайте, что недостаточная плотность означает повышенную пустотность. Тогда приготовление раствора потребует увеличить количество вяжущих. Чем это невыгодно для строительства? Увеличение объема вяжущих повышает расходы и стоимость бетонного раствора. В итоге возведение объектов становится нерентабельным в смысле окупаемости. Это важно для строительных фирм. В частном домостроении удорожание не окажет влияния на расходы, ведь масштабы его значительно меньше.

Повышение влажности приведет к уменьшению плотности. Это объясняется слипанием фракций. При этом снижение продолжается, пока влажность достигает 10%. Дальнейший рост увеличивает объем жидкости, она заполняет свободное пространство, плотность начинает увеличиваться. Постоянное изменение параметра меняет качество бетонной смеси. Здесь важно, чтобы нормы соблюдались при поставках.

Как измерить ее подручным способом? В 10-литровое ведро насыпают песок с высоты 10 см. Ведро должно заполниться полностью с образованием горки. Ее срезают строго горизонтально для получения гарантированно ровной поверхности наполненного ведра. Данное количество песка взвешивают, затем высчитывают плотность. Для этого осуществляют деление массы на объем: полученные килограммы переводят в тонны, делят на 0,01 м3. Еще более точный расчет получают, если провести измерения дважды. Затем их суммируют, делят на 2.

Другие способы расчета

Данная характеристика учитывается при составлении проекта на проведение земляных работ. Сыпучий вид грунта позволяет применить метод шурфиков. Для этого вырывают грунт в виде небольшого шурфика (ямы), вытесненный песок помещают в специальную тару для взвешивания. Над шурфиком помещается жестяной конус, Определение плотности строительного песка который засыпается сухим песком. Далее определяется объем шурфика, из которого вычитается объем взвешенного песка. Этот способ довольно простой, он дает лишь предположительные расчеты, поэтому иногда используется радиометрический метод. Он основан на применении радиоактивного излучения. По способности песка поглощать и рассеивать это излучение оценивается данный параметр.

Средние дополнительные величины карьерного песка:

радиоактивность - 1 класс;
насыпная плотность 1,4 т/м³;
плотность зерен 2,6 г/см³;
содержание глины 1,9%.

Средние дополнительные характеристики речного песка:

радиоактивность класса А (47 БК/кг);
насыпная плотность равняется 1,4±0,1 т/м³;
количество примесей 0,1%.

Пустотность определяется насыпной плотностью. Самостоятельно это значение можно измерить следующим способом: в мерный сосуд объемом 1 л засыпается проба и взвешивается. Если влажность слишком высокая, то проба помещается в сосуд объемом 10 л, далее значения переводятся в требуемые величины. Содержание глинистых примесей снижает насыпную плотность, ухудшает качество материала. Из песка с высоким содержанием глины нельзя изготавливать штукатурки, качественный бетон, различные строительные растворы, потому что у них снижается морозостойкость и прочность.