Kiviaineksen tiheys viittaa massan mittaan rakeisen materiaalin, kuten murskeen, hiekan tai soran, tilavuusyksikköä kohti. Tiheys on rakennusalalla ratkaiseva tekijä laskettaessa tiettyihin projekteihin tarvittavaa määrää ja määritettäessä seoksen lujuutta ja kestävyyttä. Silti tiheysmittauksia on monia.
Kaksi tiheyslaskelmaa ovat erityisen hyödyllisiä rakennusalan ammattilaisille, koska he ottavat huomioon tietyntyyppisten kiviainesten ominaisuudet ja sen, kuinka ne vaikuttavat heidän projektiin: irtotiheys ja suhteellinen tiheys. Jokainen laskee erillisen, vaikkakin siihen liittyvän tiheysmittauksen, ja molemmat ovat hyödyllisiä tietyissä sovelluksissa.
Kiviaineksen tiheysmittaukset
Rakennusalan ammattilaisten kiviainesten tiheyden laskemiseen on kaksi päämittausta: irtotiheys ja suhteellinen tiheys.
1. Bulkkitiheys
Bulkkitiheys, joka tunnetaan myös nimellä näennäinen tiheys, laskee kiviainesmassan tilavuusyksikköä kohti. Tilavuusmittaus sisältää hiukkaset ja myös niiden väliset tyhjät tilat. Tämä mitta ilmaistaan kilogrammoina kuutiometriä kohden (kg/m³) tai paunaa kuutiojalkaa kohden (lb/ft³).
Rakentajat käyttävät irtotiheysmittausta laskeakseen, kuinka paljon kiviainesta he tarvitsevat tiettyyn työhön, kuten betonin tai asfaltin sekoittamiseen tai tyhjien tilojen täyttöön. Tietyn kiviaineksen irtotiheys antaa rakennusalan ammattilaisille käsityksen sen työstettävyydestä, lujuudesta ja kestävyydestä.
2. Suhteellinen tiheys
Kiviaineksen suhteellinen tiheys eli ominaispaino mittaa materiaalin tiheyden suhdetta tietyn lämpötilan ja paineen veden tiheyteen. Mittaus laskee, kuinka paljon tilavuutta materiaali syrjäyttää, kun se laitetaan veteen. Suhteellisen tiheyden laskenta ilmaistaan lukuna ilman yksikköjä.
Veden suhteellinen tiheys on 1. Aggregaatilla on suurempi suhteellinen tiheys kuin vedellä. Aggregoitujen suhteellisten tiheysten vaihteluväli on tyypillisesti välillä 2,0-2,9. Alan ammattilaiset testaavat kiviainesten suhteellista tiheyttä käyttämällä joko uunikuivapohjaa tai kyllästettyä pintakuivaa pohjaa riippuen siitä, mihin sovellukseen kiviainesta käytetään.
Suhteellisen tiheyden mittaukset auttavat ottamaan huomioon sekä aineen tiheyden että sen huokoisuuden. Huokoisemmissa kiviaineksissa on enemmän tyhjiä tiloja, jotka vesi täyttää. Nämä kiviainekset vievät vähemmän tilaa vedessä kuin vähemmän huokoiset kiviainekset. Absorptio on ratkaiseva tekijä kiviaineksissa, kun niitä käytetään betoniseoksissa. Korkean absorptionopeuden omaavat kiviainekset voivat vaikuttaa seoksen työstettävyyteen, lujuuteen ja kestävyyteen lisääntyneen vedentarpeensa vuoksi.
Projektit, jotka vaativat tiheysmittauksia
Rakennusammattilaiset käyttävät sekä suhteellisia että irtotiheysmittauksia erilaisissa olosuhteissa ja projekteissa sovelluksesta riippuen.
Betoniseokset – Irtotiheys- ja suhteellinen tiheyslaskelmat ovat tärkeitä betonin sekoittamisessa. Rakentajat käyttävät kiviainestyyppien bulkkitiheyttä määrittääkseen betoniseosten halutun lujuuden ja työstettävyyden tarvitseman kiviaineksen, hiekan ja sementin määrän. Suhteellisen tiheyden mittaukset auttavat rakentajia arvioimaan kiviainesten huokoisuutta ja tiiviyttä, mikä vaikuttaa seoksen vesisuhteeseen. Asfalttiseokset – Bulkkitiheys on asfaltissa olevien kiviainesten tärkein mitta sen lujuuden ja pitkäikäisyyden ennustamiseksi. Asfalttiseokset yhdistävät kiviainekset bitumiin. Vesi ei ole asfalttiseoksen komponentti, joten suhteellisen tiheyden mittaus ei ole yhtä hyödyllinen kuin bulkkitiheyden mittaus. Kantavuus – Tiettyjen kiviainesten irtotiheys vaikuttaa maakerrosten kantavuuteen geoteknisessä suunnittelussa. Irtotiheyslaskenta auttaa arvioimaan maaperän tiivistymistä ja vakautta eri projekteissa. Aggregaattien laadun arvioinnit – Suhteellinen tiheys on hyödyllinen arvioitaessa tietyn kiviaineksen laatua tietyissä töissä. Kiviainekset, jotka ovat vähemmän huokoisia ja joiden tiheys on suurempi kuin veteen, sopivat paremmin raskaisiin rakennusprojekteihin, kuten kantaviin tai rakenteisiin. Kevyet kiviainekset ovat tyypillisesti huokoisempia, mutta toimivat hyvin malleissa, joissa on tiukat painovaatimukset.
Kiviainestyyppien suhteellinen ja irtotiheysalueet
| Aggregaattityyppi | Hiukkaskoko | Suhteellinen tiheys | Bulkkitiheys |
| Hieno aggregaatti | ≤ 4,75 mm | 2.4-2.9 | 1 400–1 800 kg/m³ (87–112 lb/ft³) |
| Keskikokoinen aggregaatti | 4,75-19 mm | 2.4-2.9 | 1 400–1 800 kg/m³ (87–112 lb/ft³) |
| Karkea kiviaines | 4,75-37,5 mm | 2.4-2.9 | 1 350–1 650 kg/m³ (84–103 lb/ft³) |
| Kevyt kiviaines | 4,75-37,5 mm | 0,9-2,2 | 800–1 400 kg/m³ (50–87 lb/ft³) |
| Raskas aggregaatti | 4,75-37,5 mm | 2,5-4,0 | 2 500–4 000 kg/m³ (156–250 lb/ft³) |
Aggregaattiseosten tiheyden optimointi
Aggregaattiryhmän sekoituksen optimointi on tapa saavuttaa suurin irtotiheys säilyttäen silti halutut suorituskykyominaisuudet. Kun valmistajat tekevät tämän, he antavat rakentajille mahdollisuuden parantaa materiaalitehokkuutta, parantaa lujuutta ja kestävyyttä sekä vähentää seoksen läpäisevyyttä ulkopuolisille elementeille, kuten vedelle ja muille aineille.
Hyvin lajiteltu kiviainesseos – Hyvin luokitellun kiviainesseoksen valitseminen, joka sisältää erilaisia hiukkaskokoja, on erittäin tärkeää tyhjien tilojen vähentämisessä seoksen tiheyden lisäämiseksi. Oikea kosteuspitoisuus – Kiviaineseoksen kosteuden hallinta antaa rakentajille mahdollisuuden lisätä kiviainesten tiheyttä, koska liiallinen kosteus johtaa pienempään tiheyteen tilavuusyksikkönä. Aggregaatin muoto ja rakenne – Kulmikkaat tai karkearakenteiset rakeet tarttuvat toisiinsa ja parantavat yleistä tiiviyttä paremmin kuin pyöreät ja sileärakenteiset hiukkaset. Kiviainestyyppi – Tietyt kiviainestyypit ovat tiheämpiä kuin toiset ja ovat toivottavia lujuuden ja kestävyyden vuoksi, vaikka kevyet kiviainekset ovat hyödyllisiä tietyissä sovelluksissa. Tärinä ja tiivistys – Tärinä tai mekaaninen tiivistys auttaa vähentämään ilmahuokosia kiviainesseoksessa ja lisää bulkkitiheyttä.
