Коэффициент уплотнения грунта. Определение плотности грунта. Коэффициент уплотнения грунта Коэффициент уплотнения супеси нормы

Для определения коэффициента уплотнения методом динамического зондирования используется прибор – плотномер динамический марки Д-51, представленный на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Динамический плотномер:

4 – рукоятка; 5 – наковальня

Плотномер динамический предназначен для оперативного послойного контроля степени уплотнения грунтов земляных сооружений в процессе их возведения на глубине до 30 см (без отбора проб) в полевых условиях. Применение плотномера не рекомендуется для грунтов содержащих частицы крупнее 2 мм более 25 % по массе (гравелистых песков), мерзлых грунтов, а также грунтов отсыпаемых в воду или находящихся ниже уровня поверхностных или грунтовых вод. Масса прибора 3,9 кг. Время одного измерения 1-2 минуты.

Метод динамического зондирования основан на принципе определения сопротивления грунта погружению зонда с коническим наконечником под действием последовательно возрастающего количества ударов груза постоянной массы, свободно падающего с заданной высоты.

При контроле уплотнения пылевато-глинистых грунтов без определения влажности грунта применяют методдвойного зондирования .

3.2. Определение коэффициента уплотнения грунта методом статической пенетрации

Для определения коэффициента уплотнения методом статической пенетрации используется прибор пенетрометр , представленный на рис. 1.2.

Пенетрометр предназначен для оперативного послойного контроля плотности насыпных и намывных грунтов в полевых условиях.

Рис. 1.2.Пенетрометр:

1 – ручка; 2 – нажимной винт; 3 – гайка; 4 – пружина; корпус; 5 – корпус; 6 – шток;

7 – кольцо; 8 – втулка; 9 – движок; 10 – шпилька; 11 – опорная плита; 12 – конусный наконечник; 13 – хвостовик.

Принцип измерения плотности основан на известном методе исследования физических и механических свойств грунтов путем определения сопротивления грунтов проникновению конических наконечников (пенетрации).

С помощью пенетрометра измеряют коэффициент уплотнения К у различных грунтов.

Исследованию с помощью пенетрометра не подлежат грунты песчаные и глинистые, содержащие частицы крупнее 10 мм более 25 % по массе, а также грунты всех видов в мерзлом и водонасыщенном состоянии.

Длительность одного измерения не более 3 минут. Пенетрометр сохраняет свою работоспособность при влажности до 100 %.

Принцип действия пенетрометра основан на методе установления равновесия между внешней нагрузкой и силами реактивного сопротивления грунта по боковой поверхности конуса при различных значениях усилия вдавливания и глубины пенетрации.

Перед проведением испытаний необходимо провести тарировку силоизмерительного устройства плотномера.

Пенетрометр (рис. 1.2) состоит из сменного конусного наконечника 12 с уг- лом 30° при вершине, который соединен со штоком 6. Надетая на шток пружи- на 4 обеспечивает необходимое усилие пенетрации. Прибор собран в корпусе, состоящем из круглой опорной плиты 11, ручки 1 и дюралюминиевой трубки 5. Цилиндрический движок 9, состоящий из оргстекла, с круговой черной риской и кольцом 7 обеспечивает отсчет глубины погружения конуса в грунт по шкале, нанесенной на наружной поверхности корпуса. В начальном положении риска на движке совпадает с конечным делением шкалы. При погружении конуса в грунт шпилька 10 смещает движок 9 на соответствующее расстояние.Сила натяжения пружины регулируется устройством, состоящим из на- жимного винта 2, гайки 3 и втулки 8, которая установлена в проточке корпуса 5. Пружина 4 прикреплена к хвостовикам гайки 13 и втулки 8. Шток 6 в нажим- ной винт 2 упирается конической заточкой.

Такая конструкция прибора позволяет легко регулировать начальное натя- жение пружины, что обеспечивает возможность использования пенетро- метра как для весьма рыхлых песков, так и для значительно переуплотненных глин. Перед проведением испытаний необходимо отобрать пробы грунта для определения гранулометрического состава грунта.

Коэффициент уплотнения грунта - это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение плотности грунта к его максимальной плотности. В любом грунте есть поры - микроскопические пустоты заполненные воздухом или влагой, при выработке грунта таких пор становится слишком много, он становится рыхлым, гораздо меньше плотности утрамбованного грунта. Поэтому при подготовке , оснований фундамента или при грунт нужно дополнительно уплотнять, иначе со временем грунт будет слеживаться и под собственным весом и весом здания будет просаживаться.

Требуемый коэффициент уплотнения

Коэффициент уплотнения грунта показывает насколько хорошо уплотнён грунт и может принимать значения от 0 до 1. Для оснований фундамента требуемый коэффициент уплотнения - 0,98 и выше.

Определение коэффициента уплотнения

Максимальная плотность - плотность скелета грунта - определяется в лабораторных условиях методом стандартного уплотнения. Он заключается в том, что грунт помещают в цилиндр и сжимают его, нанося удары падающим грузом. Максимальная плотность зависит от влажности грунта, характер этой зависимости показан на графике:

Для каждого грунта есть , при которой можно достичь максимального уплотнения. Эта влажность определяется так же в при лабораторных исследованиях грунта при разной влажности.

Реальная плотность грунта при подготовке основания измеряется после работ по его уплотнению. Самый просто метод - метод режущих колец: металлическое кольцо определённого диаметра и известной длины забивается в грунт, грунт фиксируется внутри кольца, затем его масса измеряется на весах. Взвесив грунт, вычитаем массу кольца, получаем массу грунта. Делим её на объем кольца - получаем плотность грунта. Затем делим плотность грунта на его максимальную плотность - и вычисляем коэффициент уплотнения грунта.

Кокой коэффициент уплотнения к грунта?

Например, известна максимальная плотность скелета грунта - 1,95 г/см3, режущее кольцо имеет диаметр 5 см и высоту 3 см, определим коэффициент уплотнения грунта. Первым делом нужно забить кольцо полностью в грунт, затем убрать грунт вокруг кольца, ножом отделить кольцо с грунтом внутри от грунта под основанием и достать кольцо, придерживая грунт снизу так, чтобы ничего не выпало. Затем также с помощью ножа грунт можно извлечь из полости кольца и взвесить. Например, масса грунта составила 450 г. Объем нашего кольца - 235,5 см3, значит плотность грунта составляет 1,91 г/см3, а коэффициент уплотнения грунта - 1,91/1,95 = 0,979.

Коэффициент уплотнения необходимо определять и учитывать не только в узконаправленных сферах строительства. Специалисты и обычные рабочие, выполняющие стандартные процедуры использования песка, постоянно сталкиваются с необходимостью определения коэффициента.

Коэффициент уплотнения активно используется для определения объема сыпучих материалов, в частности песка,
но тоже относится и к гравию, грунту. Самый точный метод определения уплотнения – это весовой способ.

Широкое практическое применение не обрел из-за труднодоступности оборудования для взвешивания больших объемов материала или отсутствия достаточно точных показателей. Альтернативный вариант вывода коэффициента – объемный учет.

Единственный его недостаток заключается в необходимости определения уплотнения на разных стадиях. Так рассчитывается коэффициент сразу после добычи, при складировании, при перевозке (актуально для автотранспортных доставок) и непосредственно у конечного потребителя.

Факторы и свойства строительного песка

Коэффициент уплотнения – это зависимость плотности, то есть массы определенного объема, контролируемого образца к эталонному стандарту.

Стоит учитывать, что все виды механического, наружного уплотнения способны воздействовать только на верхний слой материала.

Основные виды и способы уплотнения и их влияние на верхние слои грунта представлены в таблице.

Для определения объема материала для засыпки необходимо учесть относительный коэффициент уплотнения. Это связано с изменением физических свойств котлована после вырывания песка.

При заливке фундамента необходимо знать правильные пропорции песка и цемента. Перейдя по ознакомитесь с пропорциями цемента и песка для фундамента.

Цемент является специальным сыпучим материалом, который по своему составу представляет минеральной порошок. о различных марках цемента и их применении.

При помощи штукатурки увеличивают толщину стен, из за чего увеличивается их прочность. узнаете, сколько сохнет штукатурка.

P = ((m – m1)*Pв) / m-m1+m2-m3 , где:

• m – масса пикнометра при заполнении песком, г;
• m1 – вес пустого пикнометра, г;
• m2 – масса с дисциллированной водой, г;
• m3 – вес пикнометра с добавлением дисциллированной воды и песка, при этом после избавления от пузырьков воздуха
• Pв – плотность воды

При этом проводится несколько замеров, исходя из количества предоставленных проб на проверку. Результаты не должны быть с расхождением более 0,02 г/см3. В случае большого полученных данных выводится средне арифметическое число.

Смета и подсчеты материалов, их коэффициентов – это основная составляющая часть строительства любых объектов, так как помогает понять количество необходимого материала, а соответственно затраты.

Для правильного составления сметы необходимо знать плотность песка, для этого используется информация предоставленная производителем, на основании обследований и относительный коэффициент уплотнения при доставке.

Из-за чего изменяется уровень сыпучей смеси и степень уплотнения

Песок проходит через трамбовку, не обязательно специальную, возможно в процессе перемещения. Посчитать количество материала полученного на выходе достаточно сложно, учитывая все переменные показатели. Для точного расчета необходимо знать все воздействия и манипуляции, проведенные с песком .

Конечный коэффициент и степень уплотнения зависит от разнообразных факторов:

• способ перевозки, чем больше механических соприкосновений с неровностями, тем сильнее уплотнение;
• длительность маршрута, информация доступна для потребителя;
• наличие повреждений со стороны механических воздействий;
• количество примесей. В любом случае посторонние компоненты в песке придают ему больший или меньший вес. Чем чище песок, тем ближе значение плотности к эталонному ;
• количество попавшей влаги.

Сразу после приобретения партии песка, его следует проверить.

Какие пробы берут для определения насыпной плотности песка для строительства

Нужно взять пробы:

• для партии менее 350 т – 10 проб;
• для партии 350-700 т – 10-15 проб;
• при заказе выше 700 т – 20 проб.

Полученные пробы отнести в исследовательское учреждение для проведения обследований и сравнения качества с нормативными документами.

Заключение

Необходимая плотность сильно зависит от типа работ. В основном уплотнение необходимо для формирования фундамента, обратной засыпки траншей, создания подушки под дорожное полотно и т.д. Необходимо учитывать качество трамбовки, каждый вид работы имеет различные требования к уплотнению.

В строительстве автомобильных дорог часто используется каток, в труднодоступных для транспорта местах используется виброплита различной мощности.

Так для определения конечного количества материала нужно закладывать коэффициент уплотнения на поверхности при трамбовке, данное отношение указывается производителем трамбовочного оборудования.

Всегда учитывается относительный показатель коэффициента плотности , так как грунт и песок склонны менять свои показатели исходя из уровня влажности, типа песка, фракции и других показателей.

Приложение вибрационной или статической силы к сыпучему материалу – уплотнение песка – имеет целью увеличение показателей прочности каждого слоя и предотвращение усадки в ходе эксплуатации. Эта методика наиболее востребована в дорожном строительстве, в процессе ландшафтных и фундаментных работ, при возведении дамб и насыпей.

Качество уплотнения грунта оказывает прямое влияние на несущую способность материала, уровень его водонепроницаемости. Увеличение интенсивности воздействия на 1% вызывает усиление прочности сырья на 10-20%. Некачественное уплотнение может вызвать просадку грунта, что станет причиной дорогостоящего ремонта сооружения, увеличения расходов на его содержание.

Трамбовка грунтов бывает вибрационной и статической. В первом случае вибрация образуется благодаря движению эксцентрикового груза: частицы в результате ударов обретают максимально плотное состояние, воздействие проникает в толщу материала. Данный способ повсеместно распространен ввиду высокого качества результата. Статистическое уплотнение производится под собственным весом, здесь верхний слой препятствует трамбовке нижних, что не всегда уместно во время строительных работ. К данной процедуре привлекаются катки, функционирующие на пневматических шинах либо гладких вальцах.

Песок может достигнуть максимальной плотности либо в абсолютно водонасыщенном, либо в полностью сухом состоянии. Но этот материал проявляет высокие дренирующие свойства, благодаря которым достаточная утрамбовка может быть выполнена при любом проценте содержания влаги. Но здесь нужно учитывать, что примеси ухудшают способность к выводу воды, материал становится более пластичным, что сказывается и на способности к уплотнению.

Области применения трамбовки

Чаще всего методика используется в дорожных работах, при возведении фундаментов зданий, во время прокладки железных дорог, в ходе строительства портов и аэропортов.

Для оптимизации несущей способности автодорожного полотна и продления его эксплуатационного ресурса практикуется уплотнение всех прослоек, начиная с насыпи. Основание и подстилка отвечают за жесткость дорожного «пирога», поэтому их трамбовке уделяется особое внимание.

При строительстве железных дорог важно обеспечить полотну устойчивость к высоким нагрузкам, с этой целью обустраивается максимально плотная насыпь.

Качество фундамента определяет срок службы и устойчивость построек, добросовестность его исполнения особенно важна в зонах с непрочными грунтами. Песок в совокупности с другими сыпучими материалами здесь используется для создания дренажной подушки, к ее формированию в обязательном порядке привлекается уплотнительная спецтехника.

В отношении крупных инфраструктурных проектов, таких как порты и аэропорты, предъявляются повышенные требования к качеству используемых материалов. В подобных условиях трамбовка применяется не только в ходе возведения зданий и инфраструктурных объектов, но и при обустройстве взлетно-посадочных полос, причалов.

Проверка уплотнения и ее основная цель

Вычисление и учет интенсивности уплотнения оправданы не только в узких отраслях строительства, точные данные нужны во всех областях хозяйственной и коммерческой деятельности, связанных с применением песка. Коэффициент уплотнения значим в отношении всех сыпучих материалов, в частности, для грунта, песка, гравия.

Наиболее точный метод проверки уплотнения – весовой, но он не получил широкого распространения из-за отсутствия в общем доступе оборудования, способного измерить массу больших объемов сырья. Альтернативный вариант – объемный учет, но в этом случае появляется необходимость в вычислении уплотнения на всех стадиях использования песка: после добычи, при хранении, во время транспортировки, на объекте конечного потребителя.

Значение показателя коэффициента уплотнения

Потребность в определении точных показателей плотности песка появляется в ходе его транспортировки, заполнения емкостей и котлованов, трамбовки, расчета пропорций для замешивания строительных растворов. Коэффициент уплотнения – это базовый учитываемый показатель, он иллюстрирует:

• уменьшение объемов материала по итогам транспортировки;
• степень соответствия укладываемых прослоек отраслевым нормативам.

Коэффициент уплотнения песка выглядит как нормативное число, отражающее степень уменьшения общего объема материала в процессе транспортировки и укладки, сопровождающейся трамбовкой. Если использовать упрощенную формулу, его рассчитывают как отношение массы, характерной для конкретного объема (имеются в виду показатели по результатам снятия проб), к лабораторному эталонному параметру. Последний зависит от размера фракций и вида наполнителей, он находится в пределах 1,05-1,52. Применительно к строительному песку значение коэффициента составляет 1,15, он важен при составлении сметы материалов.

Реальный объем привезенного песка находят посредством умножения показателя уплотнения в ходе транспортировки на полученные результаты обмера. Диапазон допустимых рамок обязательно прописывается в договоре, регламентирующем покупку материала.

Распространены обратные ситуации, когда для проверки поставщика планируемый объем доставленного песка делят на коэффициент уплотнения и сверяют с реальными показателями. В частности, 50 кубометров песка утрамбуются в кузове так, что по факту будет доставлено на объект 43,5 кубометров.

Нормативные значения

Коэффициент уплотнения песка представляет собой зависимость массы, характерной для определенного объема контрольного образца (иначе – плотности) к принятому эталонному стандарту.

Лабораторные исследования позволяют получить эталонные параметры плотности, эти характеристики закладываются в основу оценочных работ, цель которых – определение качества сданного заказа, его приверженности отраслевым требованиям. Нормативными документами, в которых прописаны общепринятые эталонные рамки, считаются:

• ГОСТ 8736-93,
• ГОСТ 25100-95,
• ГОСТ 7394-85,
• СНиП 2.05.02-85.

Дополнительные сведения и ограничения указываются в проектной документации. Как видно из данных таблицы, коэффициент уплотнения находится в рамках 0,95-0,98 от стандартного значения.

Нормативы для типичных видов работ

Сущность манипуляций	Принятый коэффициент уплотнения
Восстановление дорожных траншей в зоне инженерных коммуникаций	0,98-1
Обратная засыпка траншеи	0,98
Заполнение пазух	0,98
Вторичное заполнение котлована	0,95

В качестве номинала используется твердая структура, обладающая известными значениями влажности и рыхлости. Объемный вес определяется как взаимозависимость массы содержащихся в песке твердых частиц и потенциальной массы смеси, в которой вода могла бы занять весь объем грунта.

Для вычисления плотности речного, карьерного, строительного сырья берутся пробы вещества и направляют на лабораторные исследования. Во время изысканий песок подвергают уплотнению водой до тех пор, пока он не достигнет указанной в нормативах степени влажности.

Факторы, влияющие на уровень уплотнения

Песок не всегда целенаправленно подвергается трамбовке, часто она происходит в процессе транспортировки. Принимая во внимание переменные показатели, становится сложным расчет количества материала на выходе, так как приходится опираться на все манипуляции и воздействия, которым подвергалось сырье.

Коэффициент уплотнения зависит от следующих факторов:

• длительность маршрута перемещения;
• способ транспортировки (количество физических соприкосновений с неровными поверхностями, чем их больше, тем сильнее трамбуется материал);
• объем примесей – посторонние компоненты могут уменьшить или увеличить вес партии, плотность чистого песка наиболее близка к эталонным показателям;
• объем впитавшейся влаги.

Песок проверяют сразу после поступления. Если партия весит менее 350 тонн, достаточно 10 проб, 350-700 тонн – делают до 15 заборов, от 700 тонн – изымают 20 проб. Их направляют в исследовательские лаборатории: эта мера позволяет осуществлять контроль соответствия качества сырья по нормативным документам.

Коэффициент относительного уплотнения

Это отношение плотности частиц после хранения или добычи к плотности, характерной для сырья, которое было привезено к конечному потребителю. Зная норму, указанную производителем, можно вычислить конечный коэффициент без организации дополнительных исследований.

На момент добычи

Плотность сырья здесь зависит от глубины разрабатываемых залежей, типа котлована, климатической зоны. Указанные в таблице основания позволяют рассчитать конечные параметры материала с учетом сопутствующего воздействия на грунт.




В процессе трамбовки и вторичной засыпки

Обратной (или вторичной) засыпкой называют процедуру заполнения уже вырытого котлована после того, как будут окончены работы или завершено строительство. Как правило, для заполнения котлована используют грунт, также оптимальными для этой цели характеристиками обладает кварцевый песок. Сопутствующее действие – трамбовка, необходимая для усиления прочности покрытия. К уплотнению засыпанного сырья привлекают виброплиты и виброштампы, отличающиеся по производительности и весу.




Таблица выше иллюстрирует пропорциональную зависимость уплотнения от метода трамбовки. Все виды механического воздействия оказывают влияние преимущественно на верхние слои. При извлечении песка структура карьера становится более рыхлой, поэтому плотность сырья может уменьшиться, для отслеживания изменений регулярно организуются лабораторные проверки.

В ходе транспортировки

Перемещение сыпучих материалов сопряжено с рядом сложностей, так как в процессе перевозки больших партий изменяется плотность ресурсов. Как правило, доставку осуществляют автомобильным или железнодорожным транспортом, она сопровождается интенсивным встряхиванием груза (перевозка на судах, в свою очередь, оказывает щадящее воздействие). В подобных условиях на плотность также повлияют атмосферные осадки, перепады температур, возрастание давления на нижние слои.

В лабораторных условиях

Для исследования используют 30 г сырья из аналитического запаса, его просеивают и тщательно высушивают, чтобы получить постоянное значение веса. Приведенный к комнатной температуре материал перемешивают и делят на 2 части.

Образцы взвешивают, соединяют с дистиллированной водой, кипятят для удаления воздуха и остужают. Все операции сопровождаются замерами, на основе полученных данных рассчитывают относительный коэффициент уплотнения.

Вне зависимости от условий изменения характеристик сырья при производстве испытаний учитывают ряд обстоятельств:

• изначальные свойства песка – величина фракций, прочность на сжатие, слеживаемость;
• насыпной вес – плотность, характерная для естественной среды происхождения;
• погодные условия, сопровождающие перевозку;
• максимально возможная плотность, выявляемая в лабораторных условиях;
• тип используемого транспорта – автомобильный, железнодорожный, морской, речной.

Все данные, связанные с коэффициентом относительного уплотнения, прописываются в проектной, технической документации. Данная методика сравнения качеств материала подразумевает использование регулярных поставок: сведения будут корректны лишь при заказе песка у одного производителя, здесь не допустимы изменения в переменных. Важно, чтобы транспортировка осуществлялась одинаковым способом, были сохранены технические характеристики карьера, практиковалась хотя бы примерно схожая длительность хранения сырья на складе.