Kuutiojaardien muuntaminen tonneiksi

Kuutiojaardien tonneiksi muuntava laskuri muuttaa irtomateriaalin, kuten mullan, soran, hiekan tai betonin, tilavuusmitan painomitaksi. Koska materiaalien tiheydet vaihtelevat, sama tilavuus kahta eri materiaalia voi painaa hyvin eri määrän. Yksi kuutiojaardi katetta painaa noin 1 000 paunaa. Yksi kuutiojaardi betonia painaa noin 4 000 paunaa (1 800 kg).

Tällä muunnoksella on käytännön merkitystä. Toimittajat myyvät materiaalin usein tilavuuden mukaan, mutta veloittavat toimituksesta painon perusteella. Kippiautojen suurimmat kuormat määritetään painon, ei tilavuuden perusteella. Väärä arvio voi johtaa ylimääräiseen toimitusmatkaan tai auton ylikuormaamiseen.

Kuutiojaardien muuntaminen tonneiksi

Muunnos riippuu materiaalin tiheydestä, eli siitä, kuinka paljon kuutiojaardi kyseistä materiaalia painaa. Kaava on:

$\text{Paino (tonnia)} = \text{Tilavuus (kuutiojaardia)} \times \text{Materiaalin tiheys (tonnia kuutiojaardia kohden)}$

Toiseen suuntaan, tunnetusta painosta tilavuudeksi, muunnetaan näin:

$\text{Tilavuus (kuutiojaardia)} = \frac{\text{Paino (tonnia)}}{\text{Materiaalin tiheys (tonnia kuutiojaardia kohden)}}$

Materiaalien tiheystaulukko

Mikä muuttaa materiaalin tiheyttä

• Kosteus. Märkä materiaali painaa enemmän kuin kuiva. Sateen kastelema maaperä voi painaa 20–30 prosenttia enemmän kuin saman kasan kuiva maaperä.
• Tiivistyminen. Toimitusautosta juuri purettu irtosora painaa kuutiojaardia kohden vähemmän kuin sama sora sen jälkeen, kun sen päällä on ajettu ja se on tiivistynyt. Ero voi olla 10–15 prosenttia.
• Raekoko. Eri raekokoja sisältävässä materiaalissa pienet kappaleet täyttävät suurten väliin jäävät raot, joten ilmaa on tilavuudessa vähemmän. Hyvin lajittunut sora painaa siksi kuutiojaardia kohden enemmän kuin tasakokoinen, yksiraekokoinen kiviaines.
• Koostumus. ”Pintamaana” myytävä maaperä vaihtelee lähteen mukaan. Kuiva kaivettu savi painaa kuutiojaardia kohden vähemmän kuin hiekka, koska savipaakut vangitsevat väliinsä ilmaa.

Tarkkuutta vaativissa töissä, kuten kaupallisissa betoni- tai asfalttitilauksissa, toimittaja voi antaa kyseisen erän tiheystodistuksen.

Laskuesimerkki

Maaperä: 10 kuutiojaardia maaperää (tiheys 1,4) painaa 10 × 1,4 = 14 tonnia (12,7 t).

Betoni: 5 kuutiojaardia (3,8 m³) betonia (tiheys 2,0) painaa 5 × 2,0 = 10 tonnia (9,1 t).

Käänteinen muunnos, sora: 15 tonnia (13,6 t) soraa (tiheys 1,5) vastaa 15 ÷ 1,5 = 10 kuutiojaardia (7,6 m³).

Esimerkkejä käytännöstä

Valmisbetonin toimitus. Valmisbetoni tilataan kuutiojaardeina, mutta auton laillinen kuljetuskapasiteetti määräytyy painon perusteella. Viisi kuutiojaardia betonia painaa noin 10 tonnia (9,1 t) eli 20 000 paunaa (9 100 kg) ennen auton oman painon lisäämistä. Ajojärjestelijät vertaavat tätä teiden painorajoihin, jotka ovat Yhdysvalloissa yleensä 80 000 paunaa (36 000 kg) kuormatun ajoneuvoyhdistelmän kokonaispainona.

Kaivutyö. Kellarilla, jonka mitat ovat 30 jalkaa (9,1 m) × 40 jalkaa (12 m) × 8 jalkaa (2,4 m) syvyyttä, on tilavuutta 30 × 40 × 8 = 9 600 kuutiojalkaa. Kun tämä jaetaan luvulla 27 (kuutiojaardin sisältämien kuutiojalkojen määrä), saadaan noin 356 kuutiojaardia maaperää. Kun maaperän tiheys on 1,4 tonnia (1,27 t) kuutiojaardia kohden, kaivettu maaperä painaa noin 498 tonnia (452 t). Tavalliseen kippiautoon mahtuu 10–15 tonnia (13,6 t), joten maaperän pois kuljettamiseen tarvitaan noin 34–50 ajokertaa.

Perustuksen sora. Tiivistetty sorakerros määritetään usein 6 tuumaa paksuksi eli 0,5 jalan paksuiseksi. 2 000 neliöjalan perustukselle tämä tarkoittaa 2 000 × 0,5 = 1 000 kuutiojalkaa eli noin 37 kuutiojaardia (28,3 m³). Kun soran tiheys on 1,5, sora painaa noin 56 tonnia. Jos tilattaisiin vain 30 tonnia, koska määrän ajatellaan olevan riittävä, työmaalta puuttuisi yli 25 tonnia.

Ajotien sora. Kahden auton sorapintainen ajotie, jonka mitat ovat 20 jalkaa (6,1 m) × 40 jalkaa (12 m) ja jonka sorakerros on 4 tuumaa (10 cm) paksu, tarvitsee 20 × 40 × (4 ÷ 12) = noin 267 kuutiojalkaa (7,56 m³) eli noin 10 kuutiojaardia. Kun soran tiheys on 1,5, määrä on noin 15 tonnia.

Korotetut kasvatuslaatikot. Kasvatuslaatikkoon, jonka mitat ovat 4 jalkaa (1,2 m) × 8 jalkaa (2,4 m) × 2 jalkaa (0,61 m) syvyyttä, mahtuu 64 kuutiojalkaa (1,81 m³) eli noin 2,4 kuutiojaardia maaperää. Kun maaperän tiheys on 1,4, määrä painaa noin 3,3 tonnia. Monet toimittajat asettavat toimituksen vähimmäismääräksi noin 5 tonnia, joten yksi pieni kasvatuslaatikko ei välttämättä täytä vähimmäismäärää.

Jätelavan vuokraus. Irtorakennusjäte painaa kuutiojaardia kohden paljon vähemmän kuin tiivistynyt irtomateriaali, koska sen seassa on paljon ilmavälejä. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto ilmoittaa sekoitetun rakennus- ja purkujätteen painoksi 417–484 paunaa (220 kg) kuutiojaardia kohden eli noin 0,21–0,24 tonnia (0,218 t). 30 kuutiojaardin jätelavaan mahtuu sitä noin 6,3–7,3 tonnia (6,62 t). Jos vuokraukseen sisältyy 3 tonnia ja sen ylittävästä määrästä veloitetaan 80 $ tonnilta, täyden kuorman lisämaksu on noin 260 $–340 $.

Samaan tarkoitukseen käytettävät muut yksiköt

Yhdysvaltojen ulkopuolella tilavuus ilmoitetaan yleensä kuutiometreinä (1 kuutiojaardi vastaa noin 0,765 kuutiometriä) ja paino metrisinä tonneina (1 metrinen tonni vastaa 2 204,6 paunaa, kun taas yhdysvaltalainen tonni vastaa 2 000 paunaa). Rakennuspiirustuksissa voidaan joskus sekoittaa eri järjestelmiä, joten ennen materiaalin tilaamista kannattaa tarkistaa, minkä yksikön asiakirja määrittää.

Materiaalin tilavuus voidaan ilmoittaa myös termeillä luonnontilainen, irtotilavuus tai tiivistetty. Luonnontilainen tilavuus tarkoittaa vielä maassa olevaa materiaalia. Irtotilavuus tarkoittaa kaivamisen jälkeistä tilavuutta, joka on yleensä noin 30 prosenttia suurempi. Tiivistetty tilavuus tarkoittaa paikalleen levitettyä ja tiivistettyä materiaalia, jonka tilavuus on yleensä noin 10 prosenttia luonnontilaista pienempi. Kymmenestä luonnontilaisesta kuutiojaardista voi kuljetuksen aikana tulla 13 irtokuutiojaardia, jotka tiivistyvät paikalleen asetettuina noin 9 kuutiojaardiksi (6,9 m³).

Usein kysyttyä

Miten kuutiojaardit muunnetaan tonneiksi? Kerro kuutiojaardeina ilmoitettu tilavuus materiaalin tiheydellä tonneina kuutiojaardia kohden. Kun maaperän tiheys on 1,4 tonnia (1,27 t) kuutiojaardia kohden, 10 kuutiojaardia (7,6 m³) painaa 10 × 1,4 = 14 tonnia (12,7 t).

Kuinka monta tonnia kuutiojaardissa soraa on? Noin 1,5 tonnia (3 000 paunaa), kun kyseessä on tavanomainen murskattu kivi tai jokisora ja kosteustaso on tavanomainen. Märkä sora voi painaa 10–15 prosenttia enemmän.

Kuinka monta kuutiojaardia on yhdessä tonnissa maa-ainesta? Noin 0,71 kuutiojaardia (0,543 m³), kun yleisen maaperän tiheydeksi oletetaan 1,4 tonnia (1,27 t) kuutiojaardia kohden (1 ÷ 1,4 = 0,71). Laskurin saven tiheydellä 1,1 tonnia (0,998 t) kuutiojaardia kohden tonni savea vastaa noin 0,91 kuutiojaardia. Sen käyttämällä hiekan tiheydellä 1,3 tonni hiekkaa vastaa noin 0,77 kuutiojaardia.

Kuinka paljon kuutiojaardi betonia painaa? Noin 2 tonnia (4 000 paunaa) tavanomaiselle betonille. Rakenteellinen kevytbetoni painaa noin 0,95–1,6 tonnia (1,45 t) kuutiojaardia kohden, kun taas raskaalla metallikiviaineksella valmistettu raskasbetoni voi painaa yli 2,5 tonnia (2,27 t) kuutiojaardia kohden.

Kuinka monta kuutiojaardia kippiautoon mahtuu? Tavalliseen kaksiakseliseen kippiautoon mahtuu noin 10–14 kuutiojaardia (10,7 m³), mutta sen laillinen painoraja, yleensä 10–15 tonnia (13,6 t), on usein tilavuutta tärkeämpi. Neljätoista kuutiojaardia betonia painaisi noin 28 tonnia (25,4 t), mikä ylittää selvästi useimpien autojen laillisen kuljetuskapasiteetin.

Mitä eroa on tonnilla ja metrisellä tonnilla? Yhdysvaltalainen tonni on 2 000 paunaa (910 kg). Metrinen tonni on 2 204,6 paunaa (1 000 kilogrammaa). Ero on noin 10 prosenttia, mikä kertautuu suurissa tilauksissa, joten kannattaa varmistaa, mitä yksikköä toimittaja tai tekninen määrittely käyttää.

Rajoitteet

Edellä esitetyt tiheysarvot kuvaavat toimittajan toimittamaa tiivistynyttä irtomateriaalia, ja ne ovat vakiintuneita arvioita eivätkä tietyn erän mittaustuloksia. Samasta materiaalista koostuva irtonainen purkujätteeseen verrattava kiviaines painaa kuutiojaardia kohden paljon vähemmän. Todellinen tiheys riippuu kosteudesta, tiivistymisestä ja koostumuksesta, ja se voi poiketa taulukon arvoista 10–25 prosenttia. Rakenteellisissa perustuksissa, kantavissa rakenteissa tai tiukkojen määrittelyjen mukaisissa hankkeissa akkreditoidun laboratorion tekemä sertifioitu tiheyskoe (esimerkiksi maaperälle ASTM D1556:n tai betonille ASTM C138:n mukaisesti) antaa luotettavan arvon. Tavalliseen suunnitteluun ja tilaamiseen vakiintuneet tiheysarvot ovat riittävän tarkkoja.