Sypná hmotnost písku: definice a výpočet

Písek je velmi oblíbený materiál ve stavebnictví. Používá se jako podklad pro cemento-pískovou maltu, k vytvoření základového polštáře a v mnoha dalších stavebních procesech. Písek je všestranný a někdy nenahraditelný díky svým fyzikálním a technickým vlastnostem, z nichž jeden dnes zvážíme. Pojďme zjistit, jaká je objemová hmotnost písku a jak ji vypočítat.

<strong>Co je to?</strong>

Spolu s koeficientem radioaktivity, filtrací a frakcí určuje kvalitu písku objemová hmotnost. Charakteristika je indikována poměrem hmotnosti písku k jeho objemu a je regulována státními normami, zejména GOST 8736-93.
Objemová hmotnost se měří v kilogramech na 1 metr krychlový. V některých případech se používají tuny. Jednotka měření fyzikální veličiny je určena hodnotou objemu.
Přestože existuje vzorec pro stanovení objemové hmotnosti, je obtížné získat přesnou hodnotu i v laboratorním prostředí. Je to dáno tím, že pouze přirozené podmínky výskytu písku mohou vést k jeho ideálnímu zhutnění. Pro získání alespoň přibližného parametru se používá speciální koeficient. V laboratorních podmínkách byla stanovena průměrná hodnota objemové hmotnosti písku 1400-1800 kg/m3. Tyto informace jsou obsaženy v GOST.

<strong>Co ovlivňuje objemovou hmotnost?</strong>

1. Součinitel těsnění. Písek jako materiál se skládá nejen z frakcí, ale také ze vzduchu. Úroveň tlaku na písek určuje objem vzduchové mezery, která má zase přímý vliv na objemovou hmotnost.
2. Místo těžby písku. Pokud byl materiál získán např. vymytím z vody, pak je jeho hodnota objemové hmotnosti vyšší, než kdyby byl písek vytěžen z lomu. Umělý písek má nejvyšší koeficient objemové hmotnosti. To je způsobeno skutečností, že proces jeho vytváření je mechanizovaný a vzhled vzduchové mezery je prakticky nemožný.
3. Koeficient prázdnoty písku. Čím nižší je jeho hodnota, tím vyšší je hodnota objemové hmotnosti. Pro získání požadovaného indikátoru je materiál zhutněn pomocí speciálního zařízení. Proces pěchování je doprovázen vibracemi, které způsobují usazování písku a vytlačování vzduchu.
4. Zlomek. Jsme již obeznámeni s velikostmi: malá, střední nebo velká. Menší velikost částic znamená vyšší hustotu. Funguje to úplně stejně obráceně. Nízký koeficient hustoty je obvykle výsledkem použití hrubého písku.
5. Složení písku. Fyzikální a technické parametry písku jsou dány jeho původem. Pokud porovnáme tři druhy písku, které obsahují různé minerály, bude objemová hmotnost všech tří odlišná.
6. Koeficient vlhkosti písku. V neposlední řadě. Vysoký obsah vlhkosti v materiálu má za následek vysokou objemovou hmotnost. Podle výzkumu má mokrý písek průměrnou objemovou hmotnost o 30 % vyšší než suchý písek.

<strong>Hustota různých druhů písku</strong>

• minimální dutina;
• rozmanité minerální složení;
• objemová hmotnost suchého písku 1450-1700 kg/m3;
• objemová hmotnost vlhkého písku je 1780-1870 kg/m3.

<strong>Jak vypočítat objemovou hmotnost písku?</strong>

Pro stanovení objemové hmotnosti písku je obvyklé používat koeficient zhutnění. Jeho hodnota je dána druhem práce a stavem pískového náspu.

Druh práce nebo stav náspu; Koeficient zhutnění

Výstavba inženýrských sítí podél dálnic a železnic; 0,98 – 1,0 Zasypání sinusů; 0,98 Zasypání jam; 0,95 Mokrý materiál; 1,1 – 1,25 Suchý materiál; 1,05 – 1,15

A teď ta nejzajímavější část. Objemovou hmotnost si můžete určit sami a nevyžaduje to speciální vybavení ani laboratorní podmínky. Existuje vzorec, pomocí kterého zjistíte hodnotu. K výpočtu potřebujete pouze nádobu, například kbelík.
Objemová hmotnost se určuje podle vzorce:

Pojďme dešifrovat ukazatele:
m1 – hmotnost písku v nádobě;
m2 – hmotnost samotného kontejneru;
V – objem nádoby.
Před výpočtem je třeba převést objem na metry krychlové. Například 10 litrů se změní na 0,01 m3. V kilogramech je to 0,56 kg. Desetilitrový kbelík naplněný pískem váží asi 15 kg. Potom bude vzorec vypadat takto:
P = (15 – 0,56) / 0,01 = 1444 kg/m³.
Chcete-li získat přesnější výsledek, vynásobte hodnotu faktorem zhutnění. Upozorňujeme, že zobrazená hodnota nebude absolutně přesná kvůli chybě do 5 %. Doporučujeme provést výpočet vícekrát s použitím materiálu z různých míst. Pak získáte hodnotu objemové hmotnosti blízkou skutečnosti.

Při stavebním procesu se používá velké množství různých materiálů, z nichž jeden je písek. Používá se jako základ pro míchání cementově-pískové malty, pro uspořádání pískového polštáře pro zakládání a další stavební procesy. Díky fyzikálním a technickým vlastnostem tohoto sypkého materiálu, z nichž jedna je objemová hmotnost, se stala možná široká škála aplikací.

Co je to?

Písek musí být vysoce kvalitní. Od toho se odvíjí výsledek celé stavby. Jeho kvalitu lze určit pouze tehdy, jsou-li zohledněny všechny jeho charakteristiky, jako je koeficient radioaktivity, filtrace, frakce a samozřejmě objemová hmotnost. Toto je název fyzikální veličiny, která se rovná poměru hmotnosti písku k jeho objemu. Jako všechny ostatní parametry sypkého materiálu, i tento je stanoven a kontrolován nařízením vlády, a to GOST 8736-93.

Standardní měrná jednotka je kilogram na metr krychlový (kg na m3), ale lze použít i tuny. Jednotka měření fyzikální veličiny je ovlivněna objemem.

Navzdory tomu, že existuje určitý vzorec, kterým se tato fyzikální veličina určuje, je poměrně obtížné získat přesnou hodnotu, a to i po laboratorních testech. Jde o to, že ideální zhutnění písku je možné v přirozených podmínkách jeho výskytu. Proto Pro získání alespoň přibližného parametru je zvykem používat speciální koeficient.

Po řadě laboratorních testů bylo zjištěno, že průměrná objemová hmotnost písku je od 1400 kg/m³ do 1800 kg/m³. Tyto informace jsou jasně uvedeny a kontrolovány společností GOST.

Ovlivňující faktory

Mnoho lidí se diví, proč hodnota tohoto fyzikálního množství sypkého materiálu není konstantní. Jde o to, že existují určité faktory, které ovlivňují jeho vznik.

1. Hodnota součinitele zhutnění. Sypký materiál, který se skládá z drobných částic, je také charakterizován přítomností vzduchu. Vzduchová mezera a její objem závisí na úrovni tlaku na materiál.
2. Místo, kde se tento sypký materiál nacházel. Existuje několik metod extrakce. Například písek, který se získává vymýváním z vody, se vyznačuje vyšší objemovou hmotností než písek vytěžený z lomu. Ale největším ukazatelem je v tomto případě písek, který se získává uměle. To je způsobeno skutečností, že proces vytváření umělého materiálu je zcela mechanizován a možnost vzniku vzduchové mezery je minimalizována.
3. Hodnota poměru pórovitosti písku. Čím je menší, tím je objemová hmotnost vyšší. Pro získání požadovaného indikátoru je materiál před použitím zhutněn pomocí speciálního zařízení. Během procesu zhutňování dochází k vibracím, pod jejichž vlivem se písek začíná prohýbat, čímž se odstraňuje vzduch.
4. Zlomek. Existují malé, střední a velké. S tímto faktorem je vše velmi jasné. Čím menší je velikost částic materiálu, tím těsněji k sobě přilnou, v důsledku toho klesá počet vzduchových vrstev a zvyšuje se objemová hmotnost. Ale písek největší frakce se vyznačuje nízkým koeficientem.
5. Původ a parametry hornin, které se v písku vyskytují. Písek ve své čisté formě nelze nikde najít. Obsahuje úplně jiné minerály: křemen, slídu, jíl. Každý z nich má určité fyzické a technické parametry. To ovlivňuje objemovou hmotnost samotného materiálu. Ale ve skutečnosti je minerální složení tím posledním faktorem, kterému je při určování hodnoty hustoty věnována pozornost.
6. Součinitel vlhkosti sypkého materiálu. To je určující faktor. Čím více vlhkosti materiál obsahuje, tím vyšší je jeho objemová hmotnost. Odborníci tvrdí, že objemová hmotnost mokrého písku je o 30 % větší než u suchého materiálu.

Každý výše uvedený faktor je třeba vzít v úvahu. Při použití písku ve stavebním procesu se bezprostředně před použitím kontroluje jeho objemová hmotnost.

Hustota různých druhů písku

V současné době je díky skutečnosti, že existuje mnoho různých technik a zařízení, možné těžit písek z různých míst. Určují jeho vzhled a vlastnosti.

• Ze dna řeky. Tento typ materiálu, s přihlédnutím k názoru zkušených řemeslníků, je nejvyšší kvality a je vhodný pro stavbu. Používá se pro míchání cementově-pískové malty vysoké kvality. Vyznačuje se minimálními dutinami a odlišným minerálním složením. Objemová hmotnost suchého říčního písku se pohybuje od 1450 do 1700 kg/m³ a mokrého písku od 1780 kg/m³ do 1870 kg/m³.

• Z mořského dna. Mořský písek není příliš čistý, protože obsahuje organické látky včetně soli. Ve většině případů se před použitím, zejména pokud se materiál používá k přípravě malty, dodatečně čistí a filtruje. Vyznačuje se vysokou objemovou hmotností – od 1550 kg/m³ do 1750 kg/m³.

• Z lomů. Lomový materiál se skládá z hlíny, kamenů, zeminy a dalších materiálů. Může být absolutně jakékoli frakce. Vyznačuje se objemovou hmotností od 1700 kg/m³ do 1850 kg/m³.

• Ze skal. Jedná se o nejméně kvalitní typ. Jeho parametry a vlastnosti nejsou příliš dobré, proto se používá jen zřídka. Objemová hmotnost horského písku je jedna z nejnižších a průměrně činí 1450 kg/m³.

Existuje další druh písku – uměle vytvořený. Získává se procesem drcení horniny. Proto obsahuje křemen a keramzit. Vyznačuje se vysokou objemovou hmotností – od 1670 kg/m³ do 1750 kg/m³.

Definice a výpočet

Proč potřebujete před použitím písku určit jeho objemovou hmotnost? Tento fyzikální a technický parametr sypkého materiálu umožňuje určit:

• s rozsahem použití materiálu;
• s požadovaným množstvím objemové hmoty materiálu, který bude potřebný k provedení určitého druhu práce;
• s požadovanou úrovní zhutnění.

Nejdůležitější věcí, která pomůže určit objemovou hmotnost sypkého materiálu, je jeho kvalita.

O tom jsme mluvili dříve v článku Pro stanovení přesnější hodnoty objemové hmotnosti se používá tzv. koeficient zhutnění, jehož hodnota závisí na stavu pískového násypu a druhu práce:

• pro suchou pískovou směs – 1,05–1,15;
• pro mokrý materiál – 1,1–1,25;
• pro zásypové jámy – 0,95;
• pro plnění dutin – 0,98;
• na uspořádání inženýrských sítí podél železnic a silnic – 0,98–1,0.

Objemovou hmotnost materiálu lze určit nezávisle. K tomu nepotřebujete mít speciální sadu vybavení, které se používá v laboratoři. Existuje určitý vzorec, jehož použití umožňuje určit danou fyzikální veličinu pomocí dostupných prostředků.

Objemová hmotnost sypkého materiálu je určena vzorcem:

P = (m1 – m2) /V, kde:

m1 – celková hmotnost sypkého materiálu, který je umístěn v odměrné nádobě, např. kbelíku;

V je objem nádoby, například 10 litrů.

Před pokračováním ve výpočtu je nutné všechny hodnoty převést na m³: 10 litrů je 0,01 m³. Pokud tuto hodnotu převedeme na kilogramy, dostaneme 0,56 kg. Plné desetilitrové vědro písku váží přibližně 15 kg. Když znáte všechna množství, můžete použít vzorec:

P = (15 – 0,56) / 0,01 = 1444 kg/m³.

Pro získání přesnějšího výsledku se výsledná hodnota vynásobí faktorem zhutnění. Musíte si však pamatovat, že tento opravný faktor má chybu přibližně 5 %. Před použitím materiálu je vhodné vypočítat hodnotu několikrát, pokaždé sbírat písek z různých oblastí. Tato potřeba vznikla, protože sypký materiál, který je skladován za určitých podmínek, může mít různé úrovně vlhkosti.

V dalším videu uvidíte ukázku virtuální laboratorní práce „Stanovení objemové hmotnosti materiálu“.