Плотность железобетонных изделий и щебня
При транспортировке и грузоподъемных операциях железобетонных конструкций учитывают важнейший параметр — плотность ж/б изделия. Несложная методика выполнения расчета данного показателя позволяет быстро применить его буквально в «полевых условиях».
Виды железобетона и его особенности
Бетонные конструкции отлично выдерживают сжимающие нагрузки. Недаром этот материал является самым популярным стройматериалом для возведения зданий и сооружений. Однако бетон недостаточно устойчив даже к незначительным растягивающим, скручивающим и изгибающим нагрузкам.
Для этих целей дополнительно применяют стальную или пластиковую арматуру, которая значительно повышает устойчивость всей конструкции к различным механическим воздействиям. В этом случае бетонная составляющая хорошо держит сжатие, а прутки отлично справляются с растяжением и скручиванием.
Арматура повышает механическую прочность и стойкость к трещинам в несколько раз, тем самым продлевая срок службы всей конструкции. Для оптимального распределения внутренних напряжений в ж/б изделии каркас из прутьев выполняют по форме объемного сетчатого каркаса, ширина ячейки которого лежит в пределах от 10 до 20 см.
Плотность ЖБИ определяет его прочность — по этому показателю различают следующие виды железобетона:
- Особо тяжелый. Как правило, имеет узконаправленную сферу применения — например, востребован в атомной энергетике, металлургии, тяжелой промышленности. В его состав входят такие материалы, как барит, гематит, металлические скрапы, магнетит. Плотность такого бетона может превышать 2500 кг/м³.
- Тяжелый. В состав его наполнителя входят гравийный, гранитный и известковый щебень. Плотность такого материала лежит в пределах 2–2,5 т/м³.
- Облегченный. Практически тот же тяжелый вид железобетона, имеющий технологические щели, снижающие вес конструкции.
- Легкий. Имеет ячеистую структуру, иногда армируется. Куб такого бетона весит порядка 500 кг.
Следует помнить, что при уплотнении бетонной смеси на вибрационном столе каждый залитый куб тяжелеет приблизительно на 100 кг.
Плотность и вес
Простейший способ вычислить плотность можно применять непосредственно при изготовлении смеси. Просуммировав массы кубического метра всех компонентов и исключив воду (она со временем испарится), можно получить точное значение плотности стройматериала. Также можно воспользоваться различными справочными данными, в которых помимо плотности указаны сферы использования того или иного вида бетона и его марка
В качестве примера рассмотрим таблицу плотности для тяжелого бетона.
| Марка бетона | Среднее значение плотности, кг/м³ | Область применения |
|---|---|---|
| M200 | 2390 | Отмостки, ленточный фундамент небольших строений, стяжка пола |
| M250 | 2397 | Заборы, лестницы, монолитный фундамент, ненагружаемые перекрытия |
| M300 | 2407 | Монолитные фундаменты, плиты перекрытий, стены |
| M350 | 2412 | Плиты, колонны, балки, бассейны, ригели, взлетно-посадочные полосы |
| M400 | 2420 | Плотины, мосты |
Также на плотность бетона влияет схема армирования. Сюда относятся диаметр связующих прутков, их шаг. Вес металла в ж/б-конструкциях невелик, однако его тоже следует учитывать.
В таблице ниже приведена справочная информация о массе металлического каркаса в составе того или иного ЖБИ.
| Вид изделия | Диаметр прутков, мм | Расстояние между прутками (шаг ячейки), см | Общая длина арматуры, м | Суммарная масса металла в одном кубическом метре бетона, кг |
|---|---|---|---|---|
| Отмостки, бетонные покрытия дорожек | 8 | 20 | 16 | 6,5 |
| Опорные балки, плитный и ленточный фундамент | 12–16 | 18 | 16 | 14-25 |
| Безопорные балки и перекрытия | 16-18 | 13 | 49 | 77-97 |
| Несущие конструкции | 14-18 | 13 | 48 | 59-97 |
Расчет массы бетона
А как в полевых условиях рассчитать массу потенциального изделия, имея при себе только простейший канцелярский набор?
На небольшом примере рассмотрим бетон марки М350 с армирующими прутьями 18 мм и их суммарной длиной 49 м.
- Определим объем арматуры в одном кубе железобетона по формуле:
Vа = (D2/4) *L, где:
D — диаметр прутка;
L — суммарная длина прутков.
После подстановки числовых значений получаем:
Vа = (3,14*0,0182/4) *49=0,012 м3 - Вычисляем объем бетонной составляющей изделия:
Vб=1–Va=1-0,012=0,088 м3 - Определяем массу арматуры:
ma=7850*0,012=94,2 кг - Масса бетона составляет:
mб=2412*0,988=2384 кг - Выводим значение итоговой массы конструкции:
mж/б=mб+mа=2384+94,2=2476,2 кг
Определив массу кубического метра бетона, также не составит труда определить плотность любой конструкции. Для этого необходимо лишь знать ее объем. Если конструкция имеет сложную форму, то можно разбить это изделие на простые элементы (параллелепипеды, кубы, конусы, призмы и т.д). Выполнение подобного расчета крайне важно на начальном этапе проектирования какого-либо сооружения. Считать весовую нагрузку необходимо для определения, выдержит ли ее будущий фундамент.
Вес и итоговую массу ЖБИ лучше считать на этапе закупки необходимых материалов, чтобы включить стоимость доставки в общую сметную стоимость. Также подобные расчеты важны при осмечивании демонтажных работ. Специалисты выезжают на предварительные замеры и оценивают, какой объем строительного мусора необходимо вывезти с конкретной площадки.
Для ориентировочного расчета принимают плотность бетона 2,5 т/м3, а затем умножают это значение на измеренный объем демонтируемых конструкций. Это позволит точно рассчитать стоимость самого демонтажа, загрузку, транспортировку, разгрузку строительного мусора и его дальнейшую утилизацию при необходимости.
Показатели плотности и удельного веса 1 м3 железобетона
На вес 1 м3 бетона оказывает влияние и схема армирования. В это понятие входит диаметр армирующих стержней либо проволоки, а также расстояния между ними (шаг). Вес металлического каркаса в 1 м3 железобетонных изделий невелик: это видно из справочной таблицы:
*Удельный вес арматурной стали – 7850 кг/м3.
1. Определяется объем арматуры в 1 м3 железобетона по формуле:
- D – диаметр прута (18 мм = 0,018 м);
- L – суммарная длина стержней (49 м).
После подстановки получается: Vа= (3,14*0,018 2 /4)*49 = 0,012 м3.
2. Вычисляется объем бетонного компонента, который содержит железобетон: Vб = 1-Vа = 1-0,012 = 0,088 м3.
3. Масса арматуры вычисляется как произведение ее объема на удельный вес стали: mа = 7850 * 0.012 = 94.2 кг.
4. Масса объемной доли бетона составляет: mб = 2412 * 0,988 = 2384 кг.
5. Суммируются масса арматуры и бетона: 94,2 + 2384 = 2476,2 кг.
Железобетон при заданных условиях имеет плотность 2476,2 кг.
Удельный и Объемный вес бетона в 1м3, таблица маси всех марок.
Бетон – основной компонент любых строительных работ, будь то обычный ремонт или строительство котлованов и сооружений. Он обладает высокой прочностью изначально, однако при применении добавок может улучшиться по характеристикам.
Также при замесе учитывается и объём затраченной воды. На основание данных характеристик бетон разделяют на четыре вида: легкие и тяжелые, особо легкие и особо тяжелые.
Вес 1 куба бетона всех марок и классов, таблица:
Виды удельного веса 1 куба бетона.
Самым распространенным способом классифицирования массы куба состава является разделение согласно удельному весу.
Согласно объемной массе, выделяют такие виды бетонов, как:
От чего зависит вес 1 метра кубического бетона?
Как и в любом другом случае, нам необходимо начать с теоретических основ. Для начала давайте узнаем, что, собственно и составляет этот самый вес бетонного покрытия на каждый 1м3.
Вес кубометра бетона в зависимости от заполнителя:
Какие главные показатели качества бетона известны:
- прочность и долговечность;
- морозостойкость и влагоустойчивость;
- степень схватываемости (скорость застывания);
- вес бетона на 1м3.
Классификация плотности бетона кг/м3 по маркам
В таблице которая будет приведена ниже указано, какая марка бетона по средней плотности соответствует определенному классу.
Таблица плотности бетона кг/м3
| Класс | Средняя прочность, кгc/кв.см. | Марка |
| В5 | 65 | М75 |
| В7,5 | 98 | М100 |
| В10 | 131 | М150 |
| В15 | 196 | М200 |
| В20 | 262 | М250 |
| В25 | 327 | М350 |
| В30 | 393 | М400 |
| В35 | 458 | М450 |
| В40 | 524 | М550 |
| В50 | 655 | М600 |
| В60 | 786 | М800 |
Как повлиять на объемный вес?
Чтобы в итоге получить бетон с требуемыми значениями плотности и прочности, всегда берут цемент более высокой марки – как правило, на 2-3 класса (эту разницу в растворе «съедят» более дешевые компоненты вроде песка и воды).
Состав и свойства
Железобетон состоит из железа и бетона. Однако эти две его составляющиеся распределены неравномерно.
Плотность щебня
Щебень представляет собой сыпучий неорганический строительный материал, получаемый методом дробления натурального камня или же твердых отходов строительных материалов. Щебень из камня принято называть первичным. Для его производства используется галька, валуны, пемза, гранит и другие природные камни. Щебень, получаемый из строительных отходов, называют вторичным. Для его получения перерабатывают методом дробления куски бетона, асфальта или кирпича.
Измельченный первичный щебень получают методом грохочения горных пород, добытых в карьерах. Вторичный щебень получают с помощью механических дробилок, в приемный бункер которых загружают куски бетона, асфальта или колотый кирпич.
Оба вида щебня обладают очень полезным для строительства свойством. Они великолепно закрепляются на поверхностях, покрытых цементным раствором. Это их свойство активно используется в строительстве и в том числе автомобильных и железных дорог.
Качество щебня
Качество щебня определяют по нескольким параметрам. Это плотность, лещадность (форма фракции), морозостойкость, прочность и радиоактивность. Этих критериев оценки качества вполне достаточно для того, чтобы определить целесообразность его использования на конкретном строительном объекте.
Плотность
Самым главным параметром определения качества щебня является плотность. Именно плотность определяет прочность будущего дорожного покрытия или строительной конструкции. Плотность щебня определяется отношением массы к объему. Принято измерять ее в тоннах или килограммах на один кубический метр. Для более точной оценки плотности ее измеряют в двух вариантах. Первый это общая (насыпная) плотность, которая учитывает воздушное пространство между кусками сухого щебня. Второй вариант — это истинная плотность, которую измеряют без учета пустого пространства в мерной емкости. Для этого щебень в лаборатории дополнительно измельчают до полной ликвидации пористости массы. Такой анализ делается для получения наиболее точного результата для проведения ответственных инженерных расчетов. На практике же параметр насыпная плотность используется гораздо чаще. Именно эта единица измерения применяется при производстве щебеночно-цементных смесей.
Плотность щебня может быть измерена разными способами. Чаще всего это делается с использованием мерных емкостей или же таблиц. В качестве мерной емкости используют цилиндрический сосуд емкостью от пяти до пятидесяти литров. Его заполняют щебнем с горкой. Затем горку снимают так, чтобы ни одна крошка не возвышалась над кромкой сосуда. После этого сосуд со щебнем взвешивают и от полученного результата отнимают вес пустого сосуда. Чистый вес щебня разделяют на объем сосуда и получают реальный показатель плотности данной партии щебня.
Такое измерение можно выразить по формуле: Рн = (m2 — m1): V, где m1 — масса пустого сосуда; m2 — его масса со щебнем, V — его внутренний объем.
Измерение плотности щебня делается в соответствии с требованиями ГОСТа. Допускается использовать сосуды строго определенной формы и размеров. Для измерения плотности щебня разной фракции используются только соответствующие измерительные емкости. При засыпке щебня в сосуд запрещается утрамбовывать материал, в противном случае измерение не будет соответствовать действительной плотности данной партии щебня. Общая плотность щебня всегда выше насыпной, и это вполне понятно. И тот и другой результат измерений указывается в сопроводительных документах. Аналогичным способом измеряют плотность любых сыпучих строительных материалов.
Допускается измерять плотность щебня и с использованием специальных таблиц. При этом погрешность измерения будет составлять порядка одного процента. То есть такая погрешность не является критичной при проектировании дорожного покрытия или строительных конструкций. В таблицах приведены результаты измерений плотности различных видов щебня, ранее полученные лабораторным путем. Используя коэффициент перевода и данные таблицы легко определить плотность конкретной партии щебня.
Для строителей важным показателем является именно насыпная плотность щебня. Именно от ее величины будет зависеть прочность строения или дорожного полотна. Кроме того, показатель насыпной плотности позволяет учесть плотность той субстанции, которой будут заполнены пустоты между кусочками щебня. Плотность субстанции в любом случае будет ниже плотности щебня, даже если это будет сухой песок. Таким образом, инженеры могут рассчитывать реальную прочность строительных или дорожных элементов. Кроме того, знание реальной величины насыпной плотности щебня, позволяет получить определённую экономию. К примеру, при высокой насыпной плотности щебня можно существенно сократить норму расхода цемента для производства смеси. Этот показатель также важен для оптимальной организации перевозок щебня и выбора для этого наиболее экономичного транспортного средства.
Насыпная плотность
Для пересчета массы щебня в объем и наоборот используется такая единица измерения, как коэффициент насыпной плотности. Иногда эту единицу называют коэффициентом перевода или коэффициентом уплотнения. Об этом коэффициенте стоит поговорить подробнее с приведением примеров. Когда на строительный объект привозят щебень, то он в пути всегда уплотняется по причине тряски. То есть на заводе загрузили кузов самосвала до полной вместимости, а на строительную площадку машина приезжает как бы с недогруженным кузовом. Если хищения не было, то масса щебня от утряски не изменилась. Определить это и позволяет коэффициент перевода. Для каждого вида щебня он свой. Получатель груза знает объем кузова самосвала и легко измеряет объем щебня в нем. Умножив его на коэффициент перевода, получатель определит значение реального веса доставленного материала. Вот так делается учет расхода щебня.
Коэффициент перевода не является константным, для каждого вида сыпучих материалов он свой. Абсолютная же его величина зависит от плотности материала, в нашем случае это щебень. Так вес одного кубического метра гранитной крошки составляет 2,6 тонны, а такой же объем известняковой крошки будет весить от 2,7 до 2,9 тонн. Известняк тяжелее гранита за счет присутствия в его структуре доломитов и кварца. Понятно, что при равном весе двух сортов такого щебня, их объем будет существенно разным.
О разнице объемов при одинаковой массе будут говорить истинная и насыпная плотность щебня. К примеру, истинная плотность гранитного щебня с фракционностью 5-20 миллиметров составляет 2590 кг/м3, а показатель насыпной плотности для такого же объема гранитного щебня составляет только 1320 кг/ м³. Знание этих величин позволяет точно рассчитать необходимое количество щебня, песка и цемента для изготовления конкретного строительного изделия или элемента конструкции.
Фракция и прочность
Также важными для обозначения качества щебня считаются такие параметры как фракция и прочность. Фракция, иными словами размер щебня может быть стандартной, нестандартной и европейской. Щебень стандартной фракции имеет размеры 5-10, 10-20, 5-20 миллиметров, а не стандартной фракции 10-15 и свыше 15-20 миллиметров. Европейский щебень имеет размеры от 3 до 5 миллиметров. Прочность щебня может быть обычной — М 800-1200; высокой — М 1400-1600; средней — М 600-800; слабой — М 300-600 и минимальной — М 200.
Удельный вес или плотность щебня фракции 5-20, 20-40 и 40-70 кг/м3
Почти в каждой сфере строительства применяться такой материал как щебень. И сфера дорожного строительства здесь далеко не исключение. Ведь при подготовке основания дорожного покрытия он обязательно должен присутствовать в качестве подстилающего слоя под асфальтобетон. Да и в составе большинства горячих асфальтобетонных смесей он присутствует.
Рассматриваемая характеристика по праву считается одной из важнейших в строительстве. Он во многом задаёт прочность возводимого объекта, дорожного полотна, позволяет правильно подобрать материал, которым заполняют пустоты между отдельными кусками зерен, рассчитать фактическую прочность будущего строения.
Показатель принято подразделять на насыпную, объемную, фактическую (истинную).
Насыпная плотность щебня
Измерить величину плотности можно несколькими способами. Наиболее востребованные, использование специальных таблиц (погрешность до 1%), либо мерных ёмкостей фиксированного объёма (5-50 литров). Последние заполняются материалом с горкой, которая затем удаляется таким образом, чтобы щебень не выходил за плоскость внешнего среза контрольной ёмкости. Далее он взвешивается, а из полученного значения вычитается вес ёмкости. Полученный вес делится на объём. Это и есть насыпная плотность щебня.
При самостоятельном определении, можно взять любую ёмкость. Например, старое корыто.
Всё вышесказанное описывается формулой:
Рн = (m2 — m1): V, где
V – объём мерного сосуда (внутренний);
m1 – его собственная масса;
m2 — масса с загруженным материалом.
Подобные измерения осуществляются согласно положениям норматива 9758-2012.
Объёмная плотность
При транспортировке материал уплотняется, плотность щебня меняется. Новый показатель, именуемый объёмной плотностью, выше величины насыпной. Отношение второго значения к первому именуется коэффициентом уплотнения. Не имеет размерности. Согласно ГОСТ, предельная величина не превышает 1.1
Заказчик платит за объём. Чтобы оперативно установить его, при получении замеряется фактический объём доставленной партии и умножается на данный коэффициент. В результате получается насыпной объём, отгруженный в адрес заказчика.
Истинная плотность
Этот параметр определяется по тому, какой объём вытесняется заполнителем из пикнометра (специального прибора) в процессе кипячения дистиллированной воды (п.8.1. вышеназванного норматива). Характеристика соответствует плотности исходного материала, из которого получен щебень (пример, скальных пород) без отсутствия промежутков воздуха между зёрнами. Может превосходить насыпную вдвое.
Плотность или удельный вес щебня 5-20, 20-40 и 40-70 кг/м3
Очень часто приходится считать вес щебня для заказа, зная его объем. Чтобы посчитать вес, нужно знать его плотность. Чаще всего под весом подразумевают насыпную плотность, то есть вес щебня без уплотнения (с учетом естественных пустот между зернами). Плотность зависит в основном от вида и фракции. В нижеследующей таблицах рассмотрим насыпную плотность щебня у различных видов.
Насыпная плотность щебня таблица кг/м3 по виду
| Вид | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| Известняковый | кг | 1 410 |
| Гравийный | кг | 1 540 |
| Гранитный | кг | 1 380 |
Анализируя таблицу, можно сделать вывод что, средний удельный вес щебня в 1 м3 — 1400 кг. Теперь переведём в тонны:
Средняя плотность щебня — 1,4 т/м3.
Насыпная плотность известнякового щебня — 1,41 т/м3;
Насыпная плотность гравийного щебня — 1,54 т/м3;
Насыпная плотность гранитного щебня — 1,38 т/м3.
Насыпная плотность щебня таблица кг/м3 по фракциям
| Фракция | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| 5-20 | кг | 1 380 |
| 20-40 | кг | 1 440 |
| 40-70 | кг | 1 520 |
Теперь переведём в тонны:
Насыпная плотность щебня 5-20 — 1,38 т/м3;
Насыпная плотность щебня 20-40 — 1,44 т/м3;
Насыпная плотность щебня 40-70 — 1,52 т/м3.
Насыпная плотность известнякового щебня таблица кг/м3 по фракциям
| Вид | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| Известняковый 5-20 | кг | 1 370 |
| Известняковый 20-40 | кг | 1 410 |
| Известняковый 40-70 | кг | 1 470 |
Теперь переведём в тонны:
Насыпная плотность известнякового щебня 5-20 — 1,37 т/м3;
Насыпная плотность известнякового щебня 20-40 — 1,41 т/м3;
Насыпная плотность известнякового щебня 40-70 — 1,47 т/м3.
Насыпная плотность гравийного щебня таблица кг/м3 по фракциям
| Вид | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| Гравийный 5-20 | кг | 1 430 |
| Гравийный 20-40 | кг | 1 540 |
| Гравийный 40-70 | кг | 1 650 |
Теперь переведём в тонны:
Насыпная плотность гравийного щебня 5-20 — 1,43 т/м3;
Насыпная плотность гравийного щебня 20-40 — 1,54 т/м3;
Насыпная плотность гравийного щебня 40-70 — 1,65 т/м3.
Насыпная плотность гранитного щебня таблица кг/м3 по фракциям
| Вид | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| Гранитный 5-20 | кг | 1 350 |
| Гранитный 20-40 | кг | 1 380 |
| Гранитный 40-70 | кг | 1 440 |
Теперь переведём в тонны:
Насыпная плотность гранитного щебня 5-20 — 1,35 т/м3;
Насыпная плотность гранитного щебня 20-40 — 1,38 т/м3;
Насыпная плотность гранитного щебня 40-70 — 1,44 т/м3.
Удельный вес или плотность щебня марки М400, М600 и М800
Удельный вес щебня напрямую зависит от марки щебня. Чем прочнее щебень, тем его вес будет тяжелее. Так же на удельный вес влияет фракция щебня. У щебня более мелкой фракции насыпная плотность будет меньше. В нижеследующей таблицах рассмотрим удельный щебня у различных марок.
Удельный вес щебня таблица кг/м3 по марке
| Марка | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| М400 | кг | 1 300 |
| М600 | кг | 1 360 |
| М800 | кг | 1 850 |
Теперь переведём в тонны:
Удельный вес щебня М400 — 1,3 т/м3;
Удельный вес щебня М600 — 1,36 т/м3;
Удельный вес щебня М800 — 1,85 т/м3.
Удельный вес щебня М400 таблица кг/м3 по фракциям
| Фракция | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| М400 5-20 | кг | 1 250 |
| М400 20-40 | кг | 1 300 |
| М400 40-70 | кг | 1 350 |
Теперь переведём в тонны:
Удельный вес щебня М400 5-20 — 1,25 т/м3;
Удельный вес щебня М400 20-40 — 1,30 т/м3;
Удельный вес щебня М400 40-70 — 1,35 т/м3.
Удельный вес щебня М600 таблица кг/м3 по фракциям
| Фракция | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| М600 5-20 | кг | 1 300 |
| М600 20-40 | кг | 1 360 |
| М600 40-70 | кг | 1 420 |
Теперь переведём в тонны:
Удельный вес щебня М600 5-20 — 1,43 т/м3;
Удельный вес щебня М600 20-40 — 1,43 т/м3;
Удельный вес щебня М600 40-70 — 1,43 т/м3.
Удельный вес щебня М800 таблица кг/м3 по фракциям
| Фракция | Ед. Изм. | Вес в 1 м3 |
| М800 5-20 | кг | 1 800 |
| М800 20-40 | кг | 1 850 |
| М800 40-70 | кг | 1 900 |
Теперь переведём в тонны:
Удельный вес щебня М800 5-20 — 1,8 т/м3;
Удельный вес щебня М800 20-40 — 1,85 т/м3;
Удельный вес щебня М800 40-70 — 1,9 т/м3.
Калькулятор плотности или удельного веса щебня онлайн
Для просчета насыпной плотности щебня удобно использовать калькулятор удельного веса щебня. Благодаря его функционалу, можно в считанные секунды определить вес щебня любого объема. Онлайн калькулятор плотности щебня поможет рассчитать тоннаж щебня, исходя из данных о виде (известняковый, гравийный, гранитный) / марки (М400, М600, М800), фракции (5-20, 20-40, 40-70) и объема щебня. Он не только позволяет узнать сколько тонн щебня в кубе (1 м3), но и поможет определить вес щебня на любой объем.
Вывод
Знание такой характеристики, как плотность щебня, позволяет заблаговременно рассчитать потребные объёмы, нужную фракцию, марку исходного сырья, чтобы добиться максимальной прочности и долговечности возводимых объектов.
Данный интернет-сайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса РФ. Для получения подробной информации о стоимости наших услуг, пожалуйста, обращайтесь к нашим менеджерам по тел: +7(963)686-22-00.