СТРОЙМАТЕРИАЛЫ

ОБЪЕМ И ВЕС ИНЕРТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В ходе строительных работ и при заказе инертных материалов люди, зачастую, путают единицы измерения объема - кубометры (м3) с единицами измерения массы – килограммами или тоннами (кг, тн.), что может привести к незапланированным (если они планируются) и просто лишним расходам уже в ходе строительства. В этой статье мы постараемся рассказать:

1) Почему это происходит?
2) Что такое плотность материала?
3) Как узнать плотность материала?
4) Как применить информацию о насыпной плотности материала в строительстве?
5) Пример №1. Как рассчитать, сколько песка нужно купить, чтобы сделать подушку для укладки тротуарной плитки?
6) Пример №2. Как рассчитать, сколько материала нужно купить, чтобы сделать фундамент?

Почему это происходит ?

В строительстве, в качестве единицы измерения инертных материалов могут применяться как кубометры, так и тонны. Путаница, на наш взгляд, происходит из-за того, что результат строительства, например фундамент, измеряют в единицах объема, что вполне логично, так как узнать вес фундамента путем взвешивания не возможно, а подсчитать объем не трудно, надо всего-то перемножить три значения. В то же время, материалы, которые используются для изготовления фундамента (песок, щебень, цемент) продают в тоннах (килограммах). Обычно, не профессиональные строители не обращают на это особого внимания, что приводит к незапланированным расходам уже в ходе строительства.

Что такое плотность материала ?

Чтобы узнать сколько килограмм материала содержится в 1 м3 необходимо знать плотность материала.

Плотность – физическая величина отношения массы тела к занимаемому этим телом объёму. Измеряют плотность в кг/м3 или г/см3.

Плотность может быть разных видов, все зависит от того в какой отрасли или научной сфере она применяется. Зачастую, разные названия обозначают один и тот же физический смысл.

В нашем случае, для характеристики строительных материалов рассмотрим три вида плотности, которые упоминаются в ГОСТ 8269.0-97: истинная, средняя и насыпная плотность.

Истинная плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот), т.е. проще говоря вес молекул того вещества из которого сделан материал.

Средняя плотность - масса единицы объема материала в ес¬тественном состоянии, т.е. с порами.

Истинная плотность материала величина постоянная, которая может быть изменена только в результате изменения молекулярной структуры вещества или веществ, входящих в состав материала.

В отличии от истинной, средняя плотность величина переменная, которая зависит от внешних факторов. Большинство строительных материалов имеют поры, в которых может от чего меняется вес материала и как следствие его средняя плотность. Например, средняя плотность пенопласта различных марок может отличаться в зависимости от количества и размера пустот в нем. Истинная плотность всегда больше средней. У стали эти показатели практически равны, у дерева они могут отличаться больше чем в два раза.

Для сыпучих строительных материалов используют понятие насыпной плотности, это связано с тем, что помимо пустот в самом материале у него есть пустоты между частицами материала.

Насыпная плотность - масса единицы объема сухого сыпучего материала в ес-тественном состоянии измеренная в условиях свободного неслежавшегося состояния, т.е. с порами и пустотами между частицами материала.

Другими словами, у кирпича и бруса может быть только истинная и средняя плотность. Насыпная плотность - это показатель сыпучих строительных материалов, таких как: цемент, песок, щебень и т.п., необходимый для перевода количества сыпучего материала из единицы массы в единицы объема. Чем меньше частица сыпучего материала, тем ближе его показатель насыпной плотности к его средней плотности.

Связь истинной, средней и насыпной плотности сыпучих материалов можно выразить следующим неравенством: истинная плотность > средняя плотность > насыпная плотность.

Так же важно знать, что показатели плотности определяют для сухого вещества (без естественной влажности).

Где можно узнать насыпную плотность материала ?

Достоверную информацию о плотности того или иного материала можно узнать из паспорта на соответствующий материал, который выдается производителем. Насыпная плотность нашего материала приведена в таблице №1.

Если под рукой нет паспорта, средние значения можно взять из справочников строителя (Интернет в помощь).

Естествоиспытатели могут определить насыпную плотность строительного материала самостоятельно, воспользовавшись методикой приведенной в п.4.17.1 ГОСТ 8269.0-97.

Таблица №1.
Насыпная плотность продукции выпускаемой ООО "Стройматериалы"

Как применить информацию о насыпной плотности материала в строительстве? Минимизируем непредвиденные расходы.

Теперь, когда нам стало известно для чего нужна насыпная плотность, мы можем приступить к практическому применению этих знаний и самый главный вопрос, как это может повлиять на стоимость строительных работ.

Подавляющая часть людей, профессионально не связанная со строительством, заказывает строительные материалы «на глаз». Хорошо, если этот глаз «наметан» или материала привезли с запасом, а если не хватило 1 тн.? Придется снова платить за доставку того, что можно было привезти в одной машине, а это и есть лишние расходы, так как стоимость доставки инертных материалов, зачастую, больше или как минимум соизмерима стоимости самого материала. И это не считая простоя, в период доставки материалов.

Полностью исключить такую ситуации в строительстве, скорее всего, не получиться, но свести ее к минимуму можно за счет предварительного расчета (сметы строительства).

Особых специальных знаний для этого не требуется, достаточно будет курса общеобразовательной школы и знаний о плотности материалов.

Пример №1. Как рассчитать, сколько песка нужно купить, чтобы сделать подушку для укладки тротуарной плитки ?

Самый простой случай перевода объема в массу может потребоваться, если вы решите выложить во дворе тротуарную плитку и вам необходимо сделать основание для плитки из песка.

Определяем площадь которую нужно засыпать песком (например 10м.*15м.=150 м2), умножаем площадь на толщину засыпки, например, примем что участок у нас относительно ровный и толщина подушки будет 5 см., переводим 5см. в метры, 5см/100см=0,05м., получаем объем 150 м2 * 0,05м. = 7,5м3.

Далее переводим кубометры в тонны при помощи коэффициента насыпной плотности песка 7,5м3 * 1538 кг./ м3 и получаем 11 535 кг. или 11,5 тн.

Полученное значение, это минимальное количество материала необходимого для засыпки участка. Заказывать сыпучий материал желательно с запасом минимум 10% -15%, т.е. в итоге получиться 11,5 тн. *115% = 13,2 тн. округляем и получаем количество 13 тн.

Пример №2. Как рассчитать, сколько материала нужно купить, чтобы сделать фундамент ?

Рассмотрим пример посложнее, когда дело касается заливки фундамента.

Задача сделать ленточный фундамент под баню (речь идет только о фундаменте, без отмосток и других бетонных работах).

1) Так как размеры фундамента должны быть нам известны заранее, можно легко посчитать его строительный объем, перемножив длину на ширину и высоту в метрах. Например, баня будет размером 4х6м., тогда длина фундамента 4+6+4+6= 20м. Ширину фундамента примем 20см. (20/100= 0,2м.) и высоту 60 см. (60/100=0,6м.), тогда строительный объем составит 20м.*0,2м*0,6м.=2,4м3.

2) Следующий этап расчет материалов необходимых для изготовления (заливки) фундамента (без учета материала для изготовления опалубки). Для того, чтобы понять сколько потребуется материала, необходимы уже специальные строительные знания, а именно пропорция, по которой будет готовиться бетон. Хорошо если строительные работы вы поручили опытному строителю, пропорции можно спросить у него. А если такого специалиста нет? Что делать тогда? Есть безграничный источник знаний, где можно узнать практически всё – это Интернет. В этом случае, главное суметь найти достоверную информацию, так как Интернет это не только источник знания, но и огромный источник слухов.

Конечно, самый простой способ воспользоваться рекомендациями, приведенными на мешках с цементом (рис.1). Но предлагаемые производителем пропорции затруднительно использовать для расчета количества материала, т.к. пропорция цемента приведена в единицах измерения массы, а остальные составляющие в единицах измерения объема.

Рис1. 

Здесь мы не будем обсуждать достоверность различных источников и сразу обратимся к Рекомендациям по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бетонов к ГОСТ 27006-86 (ГОССТРОЙ СССР) сведенным в таблицу №2

Таблица №2.
Ориентировочные составы тяжелого бетона на щебне фракций до 20 мм при ОК = 5 - 9 см

Возьмем для нашего фундамента пропорции бетона прочностью М150 приготовленного из цемента марки 400.
Из таблицы видно, что для приготовления 1 м3 бетона М150 потребуется:

Цемента М400 – 230 кг.
Песка природного – 865 кг.
Щебня фр. 5-20мм. – 1080 кг.
Воды – 195 кг.

Соответственно, если наш строительный объем 2,4 м3, то и материалов для него понадобиться в 2,4 раза больше, т.е. все значения надо умножить на 2,4. (стр.2 табл.№3).

Прибавим к полученному результату 15% запас на потери и погрешности (стр.3 табл.№3 ).

Округлим полученные результаты в зависимости от фасовки или единиц измерения, в которых продаются эти материалы на рынке (стр.4, табл.№3).

Так цемент обычно продается в мешках по 50 кг. По нашим расчетам, нам потребуется 635 кг., т.е. при должном контроле должно хватить 12 мешков (600кг.).

Так как щебень и песок продаются в тоннах, переводим килограммы в тонны.

Для наглядности, все наши расчеты сведены в таблицу №3.

Таблица №3.
Пример расчета количества материала и пропорций бетона при изготовлении фундамента.

Полученные расчеты потребуются нам на этапе приобретения материалов.

Возникает резонный вопрос: причем здесь плотность материала, вед в расчетах мы ею не пользовались? Совершенно верно, на этом этапе плотность нам не понадобилась, но вот когда вы приступите непосредственно к строительным работам, она вам сможет существенно облегчить работу.

3) Переходя непосредственно к строительным работам, перед вами однозначно возникнет вопрос: как соблюсти пропорции по количеству материала при приготовлении бетона.

Вроде бы очевидно, берем цемент за базу и путем деления количества материала требуемого для приготовления 1м3 бетона на количество цемента получаем соответствующую пропорцию (стр.8, табл.3). Но на практике, пользоваться такой пропорцией довольно трудоемко.

Обычно, процесс загрузки бетономешалки происходит лопатами, т.е. объемными единицами, а как уже ранее говорилось, вес одной лопаты цемента не равен весу одной лопаты песка, т.к. у них разная насыпная плотность. Конечно, можно заморочиться, взять весы, взвесить сколько весит лопата цемента, сколько весит лопата песка и высчитать сколько нужно бросать лопат песка на одну лопату цемента. Но тут опять возникают проблемы: сухой песок легче, чем песок после дождя, какой брать? Вообщем не будем вдаваться в сложные расчеты, есть более простой вариант, где как раз и потребуется знание насыпной плотности материала.

Зная насыпную плотность материала, мы можем за два действия вывести пропорции материала к объему цемента. Для этого необходимо:

а) разделить массу необходимого материала указанного в стр.1 табл.3 на значение насыпной плотности этого материала, в результате чего получим объем материала (стр.6, табл.3);

б) полученный результат (объем материала требуемого для приготовления 1м3 бетона) делим на объем цемента получаем соответствующую пропорцию (стр.7, табл.3).

Конечно, значения получаются с десятичными знаками и на практике трудно определить 0,2 часть лопаты. Но для этого мы и заложили в расчет погрешность 15%, а знания о этом хвостике (0,2) дает основание на каждые 5 лопат цемента закинуть 1 лишнюю лопату щебня.

И в заключение, количество воды в пропорции величина очень относительная, зачастую не соответствующая действительности, так как фактическое количество воды сильно зависит от естественной влажности других материалов. Обычно количество воды определяют по консистенции бетона.