Все, что нужно знать о насыпной плотности песка

В процессе строительства используется большое количество различных материалов, одним из которых является песок. Его применяют как основу для замеса цементно-песчаного раствора, для обустройства песчаной подушки фундамента и других строительных процессов. Широкая сфера применения стала возможна благодаря физико-техническим характеристикам этого сыпучего материала, одной из которых является насыпная плотность.

Песок обязательно должен быть качественным. От этого зависит исход всего строительства. Определить его качество можно только при условии, что будут учтены все его характеристики, такие как коэффициент радиоактивности, фильтрации, фракция и, конечно же, насыпная плотность. Так называется физическая величина, которая равна соотношению массы песка к его объему. Как и все другие параметры сыпучего материала, этот тоже определяется и контролируется государственными нормами, а именно ГОСТ 8736-93.

Стандартная единица измерения – это килограмм на кубический метр (кг на м3), но могут использоваться еще и тонны. На единицу измерения физической величины влияет величина объема.

Несмотря на то что есть определенная формула, по которой определяют данную физическую величину, получить точное значение довольно тяжело, даже после лабораторных испытаний. Все дело в том, что идеальное уплотнение песка возможно в природных условиях его залегания. Поэтому для получения хотя бы приближенного параметра принято применять специальный коэффициент.

Многие задаются вопросом, почему же значение данной физической величины сыпучего материала непостоянно. Все дело в том, что существуют определенные факторы, которые влияют на ее формирование.

1. Величина уплотнительного коэффициента. Сыпучий материал, который состоит из мельчайших частичек, также характеризуется наличием воздуха. Воздушная прослойка, ее объем зависят от уровня давления на материал.
2. Место, где этот сыпучий материал находился. Существует несколько методов добычи. Например, песок, который получен путем вымывания из воды, характеризуется более высоким параметром насыпной плотности, чем добытый из карьера. Но самым большим показателем в данном случае обладает песок, который получают искусственным путем. Это обусловлено тем, что процесс создания искусственного материала полностью механизирован, а возможность образования воздушной прослойки сведена к минимуму.
3. Величина коэффициента пустотности песка. Чем он меньше, тем выше величина насыпной плотности. Для получения нужного показателя перед использованием материал, используя специальное оборудование, утрамбовывают. В процессе трамбовки возникает вибрация, под действием которой песок начинает проседать, тем самым удаляя воздух.
4. Фракция. Бывает мелкая, средняя и крупная. С данным фактором все предельно понятно. Чем меньше размер частиц материала, тем плотнее они прилегают друг к другу, вследствие уменьшается количество воздушных прослоек и увеличивается насыпная плотность. А вот песок самой большой фракции характеризуется невысоким коэффициентом.
5. Происхождение и параметры пород, которые есть в составе песка. Песок в чистом виде невозможно встретить нигде. В его состав входят абсолютно разные минералы: кварц, слюда, глина. Каждый из них обладает определенными физико-техническими параметрами. Это влияет на насыпную плотность самого материала. Но, по правде говоря, минеральный состав – это последний фактор, на который обращают внимание при определении величины плотности.
6. Коэффициент влажности сыпучего материала. Это определяющий фактор. Чем больше влаги содержится в материале, тем выше его насыпная плотность. Специалисты утверждают, что насыпная плотность влажного песка на 30% больше, чем сухого материала.

В настоящее время, благодаря тому, что существует много различной техники и оборудования, добывать песок стало возможным из самых разных мест его залегания. Они и определяют его вид и характеристики.

• Из речного дна. Данный вид материала, учитывая мнение опытных мастеров, наиболее качественный и подходит для строительства. Его используют для замеса цементно-песчаного раствора высокого уровня качества. Характеризуется минимальной пустотностью, разным минеральным составом. Насыпная плотность сухого речного песка варьируется от 1450 до 1700 кг/м³, а мокрого – от 1780 кг/м³ до 1870 кг/м³.

• Из морского дна. Морской песок не очень чистый, так как в его состав входят органические вещества, в том числе и соль. В большинстве случаев перед использованием, особенно если материал применяют для приготовления строительного раствора, его дополнительно очищают, фильтруют. Характеризуется высокой насыпной плотностью – от 1550 кг/м³ до 1750 кг/м³.

• Из карьеров. Карьерный материал состоит из глины, камней, грунта и других материалов. Может быть абсолютно любой фракции. Характеризуется насыпной плотностью от 1700 кг/м³ до 1850 кг/м³.

• Из горных пород. Это наименее качественный вид. Его параметры и свойства не очень хорошие, поэтому он редко используется. Насыпная плотность горного песка одна из самых низких и составляет в среднем 1450 кг/м³.

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».