Песок – это сыпучий материал. Измерить его истиную плотность затруднительно – между песчинками удалить промежутки практически невозможно. По этой причине для песка более применимо понятие насыпная плотность песка. Это среднее значение веса материала на единицу объёма.
Понятие и значения
За определением насыпной плотности песка скрывается значение массы материала в сухом виде на единицу объема, измеряемого в кубометрах или кубических сантиметрах.
Существует множество видов песка по происхождению, фракции. Мелкие песчинки плотнее укладываются в объем, чем крупные, следовательно их масса значительно больше. И наоборот.
Так, песок, добытый из реки, обычно гладкий и отшлифованный, обладает плотной структурой. Его вес на куб в среднем составляет 1500-1600 кг/м 3 согласно ГОСТ 8736-93. Песчинки из карьера часто пористые с острыми углами и гранями, такие весят гораздо меньше – около 1300 кг/м 3 .
Факторы определения плотности
Насыпной вес песка зависит от нескольких факторов:
- Фракция и форма песчинок определяет плотность сыпучего материала в большей степени. Чем крупнее фрагменты, тем большее расстояние между ними остается и наоборот. Округлые и квадратные песчинки занимают большее пространство, чем плоские.
- Порода происхождения. Чем плотнее минерал, из которого образовался песок, тем больше масса.
- Остатки грунта и органических примесей также оказывают влияние на насыпную массу песка. Технология приготовления строительных растворов предполагает использование очищенного мелкого наполнителя, поэтому данный параметр может быть скорректирован промыванием или просеиванием насыпи.
- Влажность после мытья или добычи песка. Вода проникает в поры песчинок и увеличивает их вес. Насыпная плотность сухого песка до 30% меньше, чем мокрого. По мере высыхания масса снижается, а объем увеличивается.
- Песок, уплотненный при укладке, имеет гораздо более высокую плотность на единицу объема, чем насыпанный в обычном состоянии.
Значение массы на кубометр можно наглядно отследить в таблице насыпной плотности природного песка:
Расчет изменения объёма и массы
Песок доставляется на строительную площадку в разном виде: сухой или влажный, речной или карьерный. Использовать его могут не сразу: материал применяется по мере необходимости. Если насыпь хранится под открытым небом, песчинки постоянно меняют влажность в зависимости от погодных условий. Эти факторы приходится учитывать технологам перед приготовлением рабочих растворов и засыпке котлованов.
Поскольку насыпная плотность песка мелкого и крупного постоянно меняется, для определения фактической массы объёма без взвешивания используют коэффициенты уплотнения. Некоторые из них отражены в таблице:
На коэффициент умножают среднюю плотность материала, получается искомый результат. В таблице приведены наиболее востребованные значения k у.
Насыпной коэффициент уплотнения песка не гарантирует точного результата – погрешность может составлять 5 и более процентов. Единственным достоверным способом определить массу единицы объема материала остается взвешивание, что не всегда возможно и удобно. Специалисты могут использовать любой из доступных методов определения плотности на месте.
Но также производит и биологически активные добавки (БАД) к пище в таблетированной и капсулированной форме. В связи с этим кажется необходимым рассказать о некоторых похожих терминах и технологические свойствах этих продуктов.
Технологические свойства порошкообразных (таблетированных и капсулированных ) лекарственных веществ и биологически активных добавок к пище зависят от их физико-химических свойств. При производстве биологически активных добавок в форме таблеток и в форме твёрдых желатиновых капсул необходимо учитывать различные технологические характеристики, так как активные компоненты и многие экстракты лекарственных растений поступают в виде порошков или порошковых смесей.
Насыпная плотность
Базовой характеристикой всех сыпучих материалов является плотность. Существуют понятия истинной и насыпной плотности, которые измеряются в г/см 3 или кг/м 3 .
Истинная плотность – это отношение массы тела к объему этого же тела в сжатом состоянии, в котором не учитываются зазоры и поры между частицами. Истинная плотность – постоянная физическая величина, которая не может быть изменена.
В своем естественном состоянии (неуплотненном) сыпучие материалы характеризуются насыпной плотностью. Под насыпной плотностью различных сыпучих материалов понимают количество порошка (сыпучего продукта), которое находится в свободно засыпанном состоянии в определённой единице объема.
Насыпная плотность заданного порошка или любой сыпучей смеси (D нас. пл.) определяется отношением массы свободно засыпанного порошка (Mасса cып.) к объему этого порошка (Vcосуда) по формуле:
D нас.пл.= Mасса cып/Vcосуда
Насыпная плотность учитывает не только объем частиц материала, но и пространство между ними, поэтому насыпная плотность гораздо меньше, чем истинная. Например, истинная плотность каменной соли составляет 2,3 т/м 3 , а насыпная – 1,02 т/м 3 .
Зная насыпную плотность применяемых сыпучих материалов можно при проектировании емкостей или дозаторов, а так же капсул и таблеток рассчитать их объем и, соответственно, высоту засыпки. Понятно, что если нам частично известны некоторые параметры, а именно высота засыпки, а так же коэффициент засыпки, то можно рассчитать высоту предполагаемого объема, то есть высоту форматных частей, что очень важно при решении технологических задач. Конечно, если известна насыпная плотность порошка, тогда технологи могут легко рассчитать массу для одной дозы, порции или упаковки и тем самым определить величину дозировки для капсулятора или таблетпресса, а также для любого другого фасовочного оборудования.
Значение насыпной плотности определяется в соответствии со стандартом (ГОСТ 19440-94 «Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 1. Метод с использованием воронки. Часть 2. Метод волюмометра Скотта») с помощью прибора волюмометра, принцип действия которого основан на точном определении массы порошка, заполняющего мерную емкость. Волюмометр состоит из воронки с ситом и корпуса с несколькими наклонными стеклами, по которым порошок, пересыпаясь, падает в тигелек с измеренным объемом и весом.
Объемная или Насыпная плотность зависит от размера, формы, влажности и плотности частиц гранул или порошка. По значению этого показателя можно прогнозировать и рассчитывать объем матричных каналов. Процедуру измерения насыпной плотности порошковой смеси или монопорошка проводят на специальном приборе (рис. 1).
Производят навеску массой 5,0 г порошка. Точность навески до 0,001 г. Далее засыпают навеску в мерный цилиндр. Устанавливают на приборе амплитуду колебаний (35-40 мм) при помощи регулировочного винта. Устанавливают отметку по шкале и фиксируют положение при помощи контргайки. Далее, с помощью трансформатора устанавливают частоту колебаний. Частота устанавливается в интервале от 100 до 120 кол/мин, по счетчику. После включения прибора тумблером оператор следит за отметкой, по которой установлен уровень порошка в цилиндре. Как правило, при работе прибора в течение 10 минут, уровень порошка или смеси становится постоянным, и прибор необходимо отключить.
Насыпную плотность рассчитывают по формуле:
где: ρ н – насыпная плотность, кг/м 3 ;
m – масса сыпучего материала, кг;
V – объем порошка в цилиндре после уплотнения, м 3 .
В зависимости от насыпной плотности порошки классифицируют следующим образом:
ρ н > 2000 кг/м 3 – весьма тяжелые;
2000 > ρ н > 1100 кг/м 3 – тяжелые;
1100 > ρ н > 600 кг/м 3 – средние;
ρ н < 600 кг/м 3 – легкие.
Одним из приборов, на котором проводят измерение насыпной плотности (а также другие характеристики порошковой смеси или монопорошка), является прибор ВТ-1000.
Анализатор ВТ-1000 (Рис. 2) используется для определения свойств различных сыпучих материалов, связанных с текучестью. Порошок или порошковые смеси, по определению, являются двухфазными системами. Свойства поверхности частиц порошковой смеси или монопорошка, так же как и их плотность, все эти параметры определяет его поведение в потоке и их сыпучесть. Правильное определение параметров сыпучести очень важно для расчетов процессов обработки порошка, его упаковки, транспортировки и хранения.
С помощью ВТ-1000 (Рис.3) возможно определить не только насыпную плотность, но и дисперсность, угол падения, угол естественного откоса, угол на плоской пластине и плотность утряски. Из данных характеристик легко рассчитать угол разности, прессуемость, объем пустого пространства, сжимаемость, униформность. По характеристикам зафиксированным на приборе, можно рассчитать индекс Карра, что позволяет определить значения сыпучести и аэрируемости
(поведения порошка в аэродинамической струе).
Порошок засыпается в мерный цилиндр. Отношение занятого им объема к массе порошка является объемной или насыпной плотностью. Рис.3
Предоставляем услуги перевозки ФАСОВАННЫХ сыпучих грузов по Украине и в международном сообщении: Европа, Азия, СНГ
На выбор метода перевозки и перегрузки сыпучих материалов влияют их характерные свойства: истинная плотность, размер частиц, насыпная плотность и влажность . Средний размер частиц сыпучих материалов составляет 0,1 - 10 мм, потому эти грузы легко распыляются. Чтобы избежать потери сыпучих материалов, в процессе перевозки, транспортные средства должны быть герметизированы.
Расчет тоннажа. Насыпная плотность строительных и сельскохозяйственных грузов.
Знать насыпную плотность необходимо, для оптимального выбора объема грузового отсека самосвала или зерновоза. Ниже в таблице приведена насыпная плотность строительных и сельскохозяйственных грузов, а с помощью калькулятора можно вычислить вес того или иного количества объема сыпучих материалов.
Калькулятор расчета тоннажа сыпучих грузов.
Истинная и насыпная плотности сыпучих материалов
Плотность является базовой характеристикой сыпучих материалов при транспортировке. Существует истинная и насыпная плотность , которая измеряется в кг/м 3 или т/м 3 .
Истинная плотность – это отношение массы к объему тела в сжатом состоянии, без учета зазоров и пор между частицами, и является постоянной физической величиной, которая не может быть изменена.
В своем естественном состоянии (неуплотненном) сыпучие материалы характеризуются насыпной плотностью. Насыпная плотность– это плотность в неуплотненном состоянии, учитывает не только объем частиц материала, но и пространство между ними, потому насыпная плотность гораздо меньше чем истинная. Например , истинная плотность каменной соли составляет 2,3 т/м 3 , а насыпная - 1,02 т/м 3 . Песок в мешке или 30 куб.м. соли в кузове самосвала – это грузы находящиеся в неуплотненном состоянии. При уплотнении сыпучего груза, его плотность возрастает и становиться истинной.
Таблица насыпной плотности сыпучих грузов
| Характер груза | Насыпная плотность |
| Строительные и промышленные грузы | |
|---|---|
| Асфальтобетон | 2000–2450 |
| Глина | 1400–1700 |
| Глинозем | 900–1350 |
| Земля сухая | 1100–1600 |
| Земля влажная | 1900-2000 |
| Опилки древесные | 400 |
| Песок природный влажный | 1500–1600 |
| Песок сухой | 1200 |
| Стружка древесная | 100-200 |
| Торф | 300–750 |
| Уголь | 800-1000 |
| Щебень | 1000–1800 |
| Шлак | 500-1300 |
| Известь гашеная | 400-600 |
| Известь негашеная | 800-1200 |
| Кокс | 500 |
| Тальк | 550-950 |
| Соль мелкая | 900-1300 |
| Соль каменная | 1020 |
| Удобрения минеральные | 800-1200 |
| Сельскохозяйственные грузы | |
| Жмых | 590–670 |
| Комбикорм | 300–800 |
| Кукуруза (зерно) | 600-820 |
| Овес (зерно) | 400–550 |
| Пшеница | 750-850 |
| Горох (лущеный) | 700-750 |
| Рис | 620-680 |
| Сахарный песок сухой | 720-880 |
| Соя | 720 |
| Фасоль | 500-580 |
| Чечевица | 700-850 |
| Ячмень | 600-750 |
| Мука | 500 |
| Горчица (семена) | 680 |
| Крупа (манная, овсяная, перловая) | 630-730 |
| Подсолнух (семена) | 260-440 |
| Просо | 700-850 |
Представляет собой отношение массы этого вещества в свеженасыпанном состоянии к его объему. При этом учитывается как объем самого вещества, так и объем пустот внутри него и объем между отдельными частицами (например, в угле). По понятным причинам этот вид плотности меньше плотности истинной, которая исключает вышеуказанные пустоты.
Для определения насыпной плотности используются такие инструменты, как весы, линейка, прибор «Воронка стандартная», мерный сосуд определенного объема. Насыпная плотность того или иного вещества определяется для материала определенной влажности. Если образец не соответствует нормам влажности, то его увлажняют или, что чаще, подсушивают.
Когда мы определяем, какова насыпная то алгоритм действий должен быть таким:
1. Мерный сосуд взвешивается и устанавливается под воронкой стандартной (она имеет затвор снизу).
2. Песок засыпается в воронку, после чего затвор открывается так, чтобы песок разом высыпался в мерный сосуд, заполнил его и образовал горку сверху.
3. Избыток песка «отсекается» линейкой движением по верху мерного сосуда.
4. Сосуд с песком взвешивается, из общей массы вычитается вес самого сосуда.
5. Рассчитывается насыпная плотность.
6. Эксперимент повторяется 2-3 раза, после чего рассчитывается средняя величина.
Помимо плотности в рыхлом состоянии измеряется плотность в уплотненном варианте. Для этого песок в сосуде несколько утрамбовывается на виброплощадке в течение 0,5-1 минуты. Рассчитать, какова насыпная можно по такой же методике.
В соответствии с ГОСТ10832-2009, песок определенного вида (вспученный) по насыпной плотности делится на определенные марки - от М75 (показатель плотности равен 75 кг\м3) до М500 (плотность 400-500 кг\м3). Чтобы быть отнесенным к той или иной марке, песок должен иметь определенную теплопроводность и прочность при сдавливании. К примеру, теплопроводность марки М75 при температуре 25 С +-5С должна быть не более 0,043 Вт\м х С. А прочность сдавливания для песка марки М500 определяется как 0,6 мПа (не менее). типа (влажность материала 5%) имеет насыпную плотность 1500. Для цемента этот показатель равен около 1200 кг\м3 в свободнонасыпном состоянии и около 1600 кг\м3 в состоянии уплотнения. Часто для расчетов используют усредненную цифру, которая равна 1300 кг\кубический метр.
Зачем же нужна насыпная плотность? Дело в том, что в торговом обороте используется как раз эта величина, а не истинная плотность (к примеру, если песок продается в мешках). Поэтому для того чтобы перевести цены за кубометр в цены за тонну, необходимо как раз знать, какова плотность материала. Кроме того, для приготовления строительных растворов могут понадобиться объемные или весовые данные, в зависимости от инструкции.
Вся информация о продукте, в том числе плотность, наносится на каждую упаковку путем штемпелевания, нанесения краски по трафарету или типографским способом на этикетку. Здесь указываются данные о производителе, условные обозначения, дата изготовления и номер партии, количество вещества в упаковке и
Строительные материалы
Зачем нужно знать плотность песка строительного (кг/м3)?
От автора: здравствуйте, уважаемый читатель. Из данной статьи вы узнаете, как определяется истинная плотность песка строительного кг/м 3 . Зачем это нужно? - прежде всего - затем, чтобы не быть обманутым при закупке данного стройматериала. Ведь, действительно, определить, сколько конкретно тонн песка для строительных работ вам привезли, - довольно затруднительно. Вы же не будете взвешивать машину, не так ли? И вот, довольно часто поставщики строительных материалов этим пользуются, просто-напросто - недосыпая песок.
Но знание данного критерия важнó не только по причине возможного обмана. Дело в том, что при строительстве, в принципе, важно знать, потребуется, скажем, чтобы залить фундамент или перекрытие. Ведь если вдруг не хватит - это может обернуться настоящей катастрофой, особенно, если сдать объект необходимо в кратчайшие сроки.
А начнем мы, пожалуй, с общих определений, чтобы правильно ввести вас в курс дела. Суть в том, что насыпная плотность песка строительного измеряется в зависимости от того, насколько материал уплотнен. С цементом примерно та же ситуация: чем он старше, - тем выше его плотность, так как со временем любое сыпучее вещество «скучивается». Аналогию можно провести даже с обычной мукой, что используется для выпечки.
Из этого следует, что один и тот же объем сыпучего вещества может иметь разную плотность (а, следовательно, - разное количество). В первоначальном же состоянии (без уплотнения) - материал можно охарактеризовать термином «истинная насыпная плотность».
Стало быть, - насыпная плотность - это плотность материала в состоянии, при котором он не подвергался уплотнению. То есть, - при определении этого значения - необходимо брать во внимание не только объем песчинок (или частей другого стройматериала), но и расстояние, на которое они удалены друг от друга. Из этого - делаем вывод, что насыпная плотность в несколько раз меньше обычной плотности материала.
После того, как материал уплотнится (а зависит это прежде всего - от условий, в которых он хранится и от времени), - плотность его уже перестает быть насыпной. Она становится выше.
Зачем нужно знать, какова плотность песка (природного) для строительных работ? Прежде всего - для сопоставления объема и массы строительного материала. Цена на сыпучие вещества может быть указана не только за 1 т (тонну), но и в кубических метрах. Да и при приготовлении - пропорции вещества могут понадобиться не в весе, а в объеме.
Ниже представлена небольшая таблица, в которой во второй колонке представлена насыпная плотность песка строительного (кг/м³), а в третьей - количество кубов в 1 т.
Важно ! С увеличением плотности - увеличивается и несущая способность.
От чего зависит плотность?
Плотность сыпучего вещества (в данном случае - песка) прежде всего зависит от его происхождения и состояния. Таблица ниже демонстрирует нам принципиальные различия насыпной плотности различных видов .
Как определить насыпную плотность?
Данный показатель, как правило, определяется в лабораторных условиях. По сути, - материал просто взвешивается с использованием мерных сосудов (1 л и 10 л). Литровая ёмкость используется для определения плотности в состоянии, при котором материала не подвергался уплотнению песок высушивается до постоянной своей массы и пропускается сквозь сито, диаметр отверстий которого составляет 5 мм.
Десятилитровая ёмкость используется, когда необходимо определить интересующий нас показатель материала, что содержится в партии. Таким образом мы можем перевести единицы пассы в единицы объема.
В данном случае материал специально не высушивается. Он берется в состоянии влажности, присущей естественному состоянию. Он также пропускается через аналогичное сито (диаметр отверстий - 5 мм).
Процедура определения плотности выглядит так: уже просеянный материал насыпается в мерный сосуд с высоты ±10 см. Для этого следует использовать совок. Когда сосуд будет заполнен, - горку следует снять при помощи металлической линейки. Уровень высоты песка должен быть вровень с краями мерного сосуда. Далее - этот мерный сосуд вместе с содержимым следует взвесить на точных весах. Само собой разумеется, что нас интересует исключительно чистый вес содержимого, потому вес ёмкости следует вычесть.
Чтобы перевести единицы массы в единицы объема, - процедура, в сущности, всё та же. Как, впрочем, и оборудование. Но вот только насыпать материал нужно уже не с 10 см, а со 100 см.
Ниже приведена формула, по которой и определяется интересующий нас показатель.
В данном γн - это показатель плотности, m1 - это масса мерного сосуда без содержимого, m2 - общая масса, а V - соответственно, объем.
Чтобы наглядно ознакомиться с процедурой определения, - посмотрите видео, представленное ниже, где исследования проводятся в виртуальной лаборатории, в идеальных условиях.
Заключение
На этом всё, уважаемый читатель. Спасибо, что ознакомились со статьей. Сегодня мы узнали, как определить насыпную плотности, а также - выяснили, зачем это делать. Для удобства и ясности - мы привели таблицу и формулу. Надеюсь, что изложенные материалы оказались для вас полезными.
Если вас интересует другой строительный вопрос, - воспользуйтесь навигацией по сайту для поиска нужной информации. Уверен, здесь найдется то, что вам нужно. Удачи и до новых встреч на Seberemont, дорогой читатель.
