Коэффициент уплотнения грунта, песка, щебня

Методы уплотнения грунта

Качественный состав грунтов отличается в зависимости от географического расположения. При этом каждый из них имеет свою плотность, влажность и способность к проседанию. Поэтому для каждого вида почв разрабатывается комплекс мер, направленный на улучшение их характеристик, формирующий целую методологию.

Способность грунта к уплотнению определяется коэффициентом уплотнения, который вычисляется в лабораторных условиях соответствующими органами. И в зависимости от полученных показателей выбирается оптимальный метод уплотнения. При этом впоследствии рассчитывается усилие, прикладываемое для получения требуемого результата.

Условно методы разделяют на группы в зависимости от способа достижения цели – выведения воздуха из слоя почвы на заданной глубине. Так, различают поверхностные и глубинные способы. А категории оборудования и способы его применения выделяют статические, вибрационные, ударные и комбинированные методы, сочетающие в себе несколько видов влияния (давления). При этом тип оборудования отображает способ применения силы, к примеру, пневматические катки.

Часть таких методов может применяться для малого частного строительства, другие же используются исключительно при возведении масштабных объектов при согласовании с местными властями, поскольку некоторые из них могут повлиять не только на заданную площадь, но и окружающие объекты и привести к их полному или частичному разрушению.

Методы определения

Определение плотности проводится в соответствии с ГОСТ 5180-84. Он предусматривает разные методики определения в зависимости от видов почв. Так, для тех, которые можно разрезать ножом – глина, суглинки, супеси и пески, применяют метод режущего кольца. Для связанных — метод парафирования. У скальных пород определяется непосредственным измерением вырезанного образца.

Плотность частиц грунта или твердой фракции – это средняя всех его составляющих: органических, минеральных и других веществ. Она равна объему твердых частиц к их массе. Таким образом, она зависит от состава и видов входящих веществ. Для разных видов веществ эти характеристики, как правило, постоянны и известны. Например, средняя плотность частиц грунта для глин -2,74 г/ см3, супесей – 2,7 г/ см3, песков – 2,66 г/ см3, суглинков – 2,71 г/ см3.

Как определяется Купл в процессе добычи материала?

Некоторые заказчики требуют от производителей материала предоставить данные по коэффициенту уплотнения в самом начале добычи материала, и важным фактором расчёта данных является послойное уплотнение песка. Ниже приведены варианты уплотнения по региональным параметрам:

При помощи этих данных можно с лёгкостью произвести измерение уплотнения песка прибором. Вместе с этим, необходимо помнить, что в конкретной ситуации потребуется учитывать воздействие дополнительных параметров на грунт, (как в одну сторону, так и в другую-большую или меньшую величину показателя).

Показатель уплотнения

Во время перевозки

Сложно точно определить степень утрамбовки щебня во время приобретения материала, так как стандартного значения нет. Сам поставщик может указать его в документах сопровождаемых товар, но обязательного его внесения не требуется.

Разумеется, при приобретении и перевозке больших объемов товара, часто выявляется серьезная разница в объеме между погрузкой и получении щебня на склад.

Песок по праву является самым распространенным и популярным строительным материалом благодаря своим прекрасным свойствам и качествам. Тут узнаете, сколько весит куб песка.

Цемент представляет собой минеральный материал, который при соединении с водой становится сначала пластичным, а потом и очень твердым. Здесь плотность цемента М400.

Для таких случаев в договор, о поставке заключаемый между поставщиком и строительной компанией, вносится дополнительный пункт, где прописан поправочный коэффициент, на который ссылаются в пункте приема товара.

Согласно Госту поправочный показатель не может быть выше 1,1. Поэтому поставщики учитывают это при погрузке и делают небольшой запас, чтобы товар не вернули обратно.

Измеряют привезенный щебень в момент доставки, пока его не выгрузили. Причина тому заказ производится не в тоннах, а кубометрах. Как только транспорт пришел на строй площадку, груженный кузов замеряется рулеткой изнутри.

Так вычисляется объем привезенного щебня, а после его умножают на коэффициент 1,1. Таким образом переводится вес из м3 в тонны.

Этот расчет помогает приблизительно рассчитать тот объем, который был загружен в машину до отправления. Если в машину не догрузили материала, то об этом сообщается поставщику. Так коэффициент уплотнения щебня 5 20 при трамбовке составляет 1,3.

На строительной площадке

Естественная трамбовка щебня значительно отличается от механической, которую проводят на строительной площадке. Поэтому коэффициент уплотнения щебня 20 40 может достигать параметра в 1,52. А рабочим, которые будут производить работы, требуется знать показания уплотнения наверняка.

Необходимое цифровое значение указывается в строительном проекте. Но если не обозначена конкретная цифра, то используется приблизительное значение.

Так для фракций с параметром 5 20, 20 40 показатель не устанавливается. Потому что эти виды щебня чаще всего используют для расклинцовки несущего слоя наверху, где применяются зерна фракции 40 70.

Гранитный 40 70

Лабораторный показатель

Самыми точными считаются лабораторные замеры, потому что для их вычислений используются различные способы трамбовки. А проверка осуществляется при использовании разных приспособлений.

Вот некоторые из часто используемых методов:

• объемозамещение согласно ГОСТу 28514 – 90;
• послойное уплотнение щебня согласно стандарту ГоСТ 22733 — 2002

Применяются быстрые варианты исчислений плотномера:

• статического типа;
• водобаллонный;
• динамического вида.

Результаты предоставляются в течение четырех дней, может раньше. Это зависит от конкретного исследования. Стоимость стандартной пробы обойдется в 2500 рублей, а всего их понадобится, как минимум пять.

Использование экспресс-методов помогают получить данные в течение дня, но стоимость, разумеется, выше.

При этом потребуется проба с десяти мест, и каждая обойдется в 3000 рублей. Подобные исследования необходимы при застройке крупных объектов, для соблюдения всех формальностей и документального заключения.

Во время домашнего строительства

Самому дома можно определить значение. Это очень удобно и нет необходимости вызывать специалистов, ведь это довольно дорого. Прежде всего потенциальному строителю следует точно знать насыпную плотность выбранного материала. Она обычно указывается в документации, которую вы можете попросить у поставщика.

Стоит помнить, что на показатель влияет состав щебня и количество посторонних примесей, а еще размер гранул.

Когда вам известна насыпная плотность, можно переходить к расчету коэффициента уплотнения. Для этого укатайте щебень до того состояния, которое вам необходимо при постройке.

Плотность

Затем проведите замеры рулеткой. После чего применяется следующая формула:

Коэффициент уплотнения = масса щебня / на объем.

Степень трамбовки на площадке и при перевозке

Отклонение в объеме загружаемого и доставляемого на конечную точку щебня – известный факт, чем сильнее вибрация при транспортировке и дальше расстояние, тем выше его степень уплотнения. Для проверки соответствия количества привезенного материала чаще всего используется обычная рулетка. После обмерки кузова полученный объем делят на коэффициент и сверяют с указанным в сопроводительной документации значением. Вне зависимости от размера фракций данный показатель не может быть меньше 1,1, при высоких требованиях к точности доставки его оговаривают и прописывают в договоре отдельно.

При игнорировании этого момента претензии к поставщику необоснованные, согласно ГОСТ 8267-93 параметр не относится к обязательным характеристикам. По умолчанию для щебня принимается равным 1,1, проверку доставленного объема проводят на пункте приема, после выгрузки материал занимает чуть больше места, но со временем он дает усадку.

Требуемая степень уплотнения при подготовке оснований зданий и дорог указывается в проектной документации и зависит от ожидаемых весовых нагрузок. На практике может достигать 1,52, отклонение должно быть минимальным (не более 10%). Трамбовку проводят послойно с ограничением по толщине в 15-20 см и применением разных фракций.

Дорожное покрытие или фундаментные подушки засыпаются на подготовленные площадки, а именно – с выравненным и утрамбованным грунтом, без значительных отклонений уровня. Первый слой формуется из крупного гравийного или гранитного щебня, использование доломитовых пород должно быть разрешено проектом. После предварительного уплотнения куски расклинцовывают более мелкими фракциями, при необходимости – вплоть до засыпки песка или песчано-гравийных смесей. Качество выполнения работ проверяется отдельно на каждом слое.

Соответствие полученного результата трамбовки проектному оценивается с помощью специального оборудования – плотномера. Замер проводится при условии содержания не более 15% зерен с размером до 10 мм. Инструмент погружают на 150 мм строго вертикально с соблюдением необходимого нажима, уровень вычисляют по отклонению стрелки на приборе. Для исключения ошибки замеры делают в 3-5 точках в разных местах.

Насыпная плотность щебня разных фракций

Помимо коэффициента трамбовки для определения точного количества требуемого материала нужно знать размеры засыпаемой конструкции и удельный вес заполнителя. Последний представляет собой отношение массы щебенки или гравия к занимаемому ими объему и зависит в первую очередь от прочности исходной породы и размера.

Удельный вес обязательно указывается в сертификате продукции, при отсутствии точных данных его можно найти самостоятельно опытным путем. Для этого потребуется цилиндрическая емкость и весы, материал засыпают без трамбовки и взвешивают до и после заполнения. Количество находят путем умножения объема конструкции или основания на полученное значение и на степень уплотнения, указанную в проектной документации.

Например, для засыпки 1 м2 подушки толщиной в 15 см из гравия с размером фракций в пределах 20-40 см понадобится 1370×0,15×1,1= 226 кг. Зная площадь формируемого основания, несложно найти общий объем заполнителя.

Показатели плотности также актуальны при подборе пропорций при приготовлении бетонных смесей. Для фундаментных конструкций рекомендуется использовать гранитный щебень с размером фракций в пределах 20-40 мм и удельным весом не менее 1400 кг/м3

Типология методов уплотнения грунта

Существует условная система подразделения методов уплотнения, группы которых формируются исходя из способа достижения цели — процесса выведения кислорода из слоев почвы на определенной глубине. Так, различают поверхностное и глубинное исследование. Исходя из типа исследования, специалисты подбирают систему оборудования и определяют способ его применения. Методы исследования почвы бывают:

• статическими;
• вибрационными;
• ударными;
• комбинированными.

Каждый из типов оборудования отображает метод применения силы, например пневматический каток.

Частично такие методы применяются в малом частном строительстве, другие исключительно при построении крупномасштабных объектов, возведение которых согласовано с местной властью, так как некоторые из таких строений могут оказывать влияние не только на заданный участок, но и на окружающие объекты.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЕЙ

*) 12 — для работы в карьере

Используемые материалы

Для оснований разного типа может использовать как местный грунт, подвергнутый трамбовке, так и завозные материалы. Чаще всего трамбовке подвергают местные грунты полускального и песчаного типа. Уже суглинки, и тем более глинистые грунты необходимо убирать на глубину котлована и заменять подушкой из песка и гравия.

При этом слои основания обязательно подвергают трамбовке, эффективность которой зависит от следующих факторов:

• материал слоя. Для щебня разных пород, гравия, гравийно-песчаной смеси (ПГС) и песка коэффициент уплотнения сильно отличается;
• фракции материала. Чем крупнее фрагменты, тем сложнее их уплотнить;
• способа трамбовки – ручная, механизированная – и прилагаемого усилия;
• высоты и общего объема засыпаемого слоя;
• наличие материала с зернистостью меньше, чем задано нижней границей данного класса (например, для щебня фракции 5…20 содержание камня размером до 3 мм включительно составляет около 5% — такое расхождение мало повлияет на степень уплотнения. Если процентная доля составляет ¼…1/4 объема – придется вносить поправки);
• лещадности (для щебня). Этот параметр выражает отношение содержания кубовидных камней к плоским. Чем ниже лещадность, тем больше кубических элементов и тем плотнее можно утрамбовать щебень;
• влажности слоя.

Нормы качества, фракции и другие параметры щебня регулируются ГОСТ 8267-93 для щебня и ГОСТ 8736-2014 для строительного песка.

Соответственно, степень уплотнения любого сыпучего материала, выражаемая безразмерным коэффициентом, зависит от типа материала и условий работы.

Методика определения коэффициента относительного уплотнения песков

При выполнении строительных или дорожных работ с применением земляных работ, подрядчик предполагает внедрение картограммы, которая учитывает коэффициент запаса на уплотнение песка. Для каких производственных и технологических целей предназначено данное действие? Принципиальная сущность материала (песок, гравий, щебень, керамзит и т.д.

) позволяет определить величину соотношения плотности имеющегося сыпучего вещества и его максимальной величины плотности. Эталонные фиксированные значения, которые предназначены для методики определения коэффициента относительного уплотнения песка, рекомендуется искать в соответствующих официальных нормативных положениях регламентах.

В качестве официальных эталонных расчётов допускается использование документов:

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

Согласно нормативным положениям в проектной официальной документации допускается применение особых параметров коэффициента уплотнения (Купл) для определённых видов строительных, производственных и дорожных работ.

Уплотнение песка

Для потребителей и производственников представлена технологическая таблица, в которой допускается применение рекомендованного параметра расчётов:

Тип производственных работКоэффициент расчёта (Купл)

Для определения коэффициента уплотнения песка используют первоначальные параметры так называемого условной величины параметра «скелета» вещества. По своему типовому значению, это сплошная твёрдая часть аналитического материала, которая имеет различные параметры по фактическим данным влажности готового материала и степень допустимой рыхлости. При реальном расчёте степень уплотнения песка рассчитывается по показателям зависимости объёмной массы имеющихся в твёрдом состоянии частиц в веществе (в нашем случае аналитический песок), который бы приобрёл в том случае, если всю площадь заняла жидкость (вода).

Для определения реального значения Купл, используется лабораторная система испытаний и расчёта, например для карьерного материала, речного, морского, используемого в работе проводят испытания, и составляется протокол испытания уплотнения песка. В итоге испытания, в процессе лабораторных действий добавляют влагу, для определения точного Купл.

Как определяется Купл в процессе добычи материала?

Некоторые заказчики требуют от производителей материала предоставить данные по коэффициенту уплотнения в самом начале добычи материала, и важным фактором расчёта данных является послойное уплотнение песка. Ниже приведены варианты уплотнения по региональным параметрам:

Уровень разработанного слоя земляного полотнаГлубина для слоя, в метрахУсовершенствованное допустимое покрытиеОблегчённый или переходной тип покрытия

При помощи этих данных можно с лёгкостью произвести измерение уплотнения песка прибором. Вместе с этим, необходимо помнить, что в конкретной ситуации потребуется учитывать воздействие дополнительных параметров на грунт, (как в одну сторону, так и в другую-большую или меньшую величину показателя).

Как изменить плотность прибором?

В лабораторных условиях используют специальный прибор в виде металлического кольца и металлического стрежня. Полное название прибора определения коэффициента уплотнение и плотности песка — пикнометр.

Измерение коэффициента плотности песка

Возьмём, к примеру, из аналитической партии примерно 30 кг вещества. Просеиваем материал через специальное сито, с диаметром ячейки в 5 мм. Высушиваем материал и доводим его до комнатной температуры. На сайте интернет-журнала «О спецтехнике» можно ознакомиться с дополнительными методами определения коэффициента плотности.

Далее мы перемешиваем аналитический материал и разделяем на 2 равные части. Взвешиваем пикнометром каждую часть материала и заполняем образец протокола испытания уплотнения песка. Добавляем в пикнометр примерно 2/3 части дистиллированной воды на весь объем испытуемой партии. Содержимое прибора перемешиваем и помещаем в песчаную готовую тару в виде ванны, которая расположена под определенным наклоном.

Уплотнение грунта щебнем

Необходимые материалы и инструменты:

• щебень,
• экскаватор,
• бульдозер,
• каток,
• гидровиброуплотнитель,
• лопаты,
• виброплита,
• известь,
• вода,
• грунт,
• кирпичный щебень.

Перед началом работ по уплотнению первым делом проводят исследование состава грунта участка, который выделен под застройку. Проводят бурение на глубину 0,5-0,7 м (это глубина промерзания почвы) и берут образцы. С помощью этих проб устанавливают вид грунта, глубину залегания грунтовых вод и наличие на данном участке плавунов.

Cхема послойного уплотнения грунта катком.

Если все показатели лабораторных исследований в норме и особых противопоказаний для проведения застройки не найдено, начинают подготовку поверхности для засыпки ее щебнем. Можно использовать и гравий.

Копают котлованы и траншеи. В промышленных условиях это делается с помощью бульдозеров и экскаваторов, в домашних с помощью лопаты. В зависимости от свойств почвы проводят ее осушение или увлажнение. Боковые стены и углы котлованов фиксируют, чтобы не допустить ссувов грунта. Засыпают щебень и начинают процесс трамбовки с помощью катков. Средняя глубина уплотнения 0,5 м.

Существуют тяжелые виды трамбовки, при которых грунт уплотняется на 1,5-2,5 м. При этом количество щебня исчисляется тоннами. Процесс трамбовки не прекращается до тех пор, пока основание не перестает проседать.

Для песчаных почв уплотнение грунта происходит методом вибрирования. Для этого используются специальные виброплиты. Обычные виброплиты способны уплотнить основание на 0,5 м, а самоходные тяжелые на 1 м.

Немаловажную роль в этом процессе имеет показатель влажности. Если грунт слишком жидкий, то при вибрировании он будет интенсивно прилипать к виброплитам. Тогда работа не даст никакого результата. Чтобы избежать осложнений подобного рода, поверхность котлована покрывают известью, кирпичным щебнем или обычным сухим грунтом и продолжают работы. Также можно временно приостановить работы по утрамбовке и дать котловану просохнуть естественным путем. При недостатке влаги место проведения работ по уплотнению на сутки заливают водой.

Процесс глубинного уплотнения выполняется методом гидровибрирования. В почву на глубину 2 м помещают блок гидровиброуплотнителя. Он производит вибрацию в течение 20-30 секунд, параллельно с его работой грунт насыщают водой. Он становится подвижным и хорошо уплотняется. Блок извлекают, но при этом не прекращают подачу воды. Весь процесс длится 20-30 минут. Такое уплотнение грунта применяется для песчаных почв.

Как определяют коэффициент грунта?

В первую очередь проводят измерение общей или насыпной плотности материала. Насыпная плотность — это соотношение массы и объема грунта. Далее, проба встряхивается или прессуется и вычисляется максимальная плотность. После этих вычислений получаем два соотношения — коэффициент уплотнения грунта.

Плодородный грунт имеет показатель от 0 до 1. В идеале он должен быть 0,95.

На значение коэффициента уплотнения могут повлиять такие факторы:

• Транспортировка. При перевозке материала по неровностям может приводить к его дополнительному уплотнению;
• Фракционный состав. Неоднородность состава и лещадность делает показатель меньше, а мелкие частички — больше;
• Влага. Каждый грунт имеет свою оптимальную степень влажности, при которой достигается максимальное уплотнение. Эту влагу определяют в лаборатории в исследовании грунта при разной влажности. Чем больше влаги в составе, тем меньше показатель уплотнения;
• Трамбовка. Вручную — уплотнение слабое, чем при применении специальной техники;
• Насыпная плотность.

Наша строительная компания учитывает эти нюансы в доставке, поэтому к вам на объект приедет столько материала, сколько вы заказали.

Способ определения коэффициента среди строителей

Специалисты в области строительства для определения этого показателя используют систему режущих колец, имеющая такие этапы:

• Лабораторное кольцо и сердечник забивают в землю.
• В кольце фиксируют материал, после фиксации его взвешивают весами.
• Рассчитывают массу кольца, которая в результате будет массой готового материала для последующих вычислений.
• Этот показатель делим на объем кольца из чего следует фиксированная плотность сырья.
• Фиксированная плотность делится на максимальную плотность вещества (берём из специальной таблицы).
• Получаем стандартный результат, который соответствует ГОСТ.

рекомендует относиться с серьезностью к коэффициенту уплотнения грунта от этого напрямую зависит долговечность вашей конструкции.

Методика расчёта

При проведении строительных работ не следует избегать данных параметров, особенно для подготовки песчаной или земляной подушки под основание строящегося объекта. Непосредственный параметр коэффициент уплотнения грунта будет фиксирован в диапазоне расчёта от 0 до коэффициента 1, например, для подготовки бетонного типа фундамента, показатель должен быть >0,98 коэффициентного балла от расчётной нагрузки.

Для каждой категории земляного полотна имеется свой уникальный показатель определения коэффициента уплотнения грунта по ГОСТ исходя из оптимальных характеристик влажности материала, в результате которого можно добиться максимальных характеристик уплотнения. Для более точных определений данных используется лабораторный метод расчёта, поэтому, каждая строительная или дорожная компания в обязательном порядке должны иметь собственную лабораторию.

Зависимость плотности грунта от влажности

Реальная методика, позволяющая ответить на вопрос как рассчитать коэффициент уплотнения грунта измеряется только после того, как будет произведена процедура трамбовки прямо на месте. Специалисты и эксперты в области строительства называют данный метод, как система режущих колец. Попробуем разобраться, как определить коэффициент уплотнения грунта по данному методу.

• В землю забивается определённого диаметра лабораторное кольцо из металла и ведомой длины сердечник;
• Внутри кольца фиксируется материал, который потом взвешивается на весах;
• Далее высчитываем массу используемого кольца, и перед нами имеется масса готового материала для расчёта;
• Далее имеющийся показатель разделим на известный объем металлического кольца — в результате имеем фиксированную плотность материала;
• Делим фиксированную плотность вещества на табличный показатель максимальной плотности.
• В итоге имеем готовый результат стандартного уплотнение грунта ГОСТ 22733-2002.

В принципе, это и есть стандартный метод расчёта, который используется строителями и дорожниками при выявлении коэффициента относительного уплотнения грунта согласно общепринятым нормам и стандартам по расчёту.

Технические регламенты и стандарты

Стандартный закон уплотнения грунта мы знаем еще со времён школьной парты, но данную методику используют только при проведении производственных работ в строительной и дорожной сфере. В 2013-2014 годах произошла актуализация данных расчёта по СНиП, где уплотнение грунта ЕНИР указано в соответствующих пунктах регламентного положения 3.02.01-87, а также в части методики применения для производственных целей СП 45.13330.2012.

Типологии определения характеристик материала

Коэффициент уплотнения грунта предусматривает применение нескольких типологий, главной целью которых является формирование окончательной процедуры технологического вывода кислорода из каждых слоёв почвы, учитывая соответствующую глубину трамбовки. Так, для выявления коэффициента уплотнения грунта при обратной засыпке используют как поверхностный метод расчёта, так и универсальную глубинную систему исследования. Эксперт при выборе методики расчёта должен определить первоначальный характер почвы, а также конечную цель трамбовки. Реальный коэффициент динамичности при ударном уплотнении грунтов может быть определён при помощи использования специальной техники, например — пневматический тип катка. Общая типология метода определения параметров вещества определяется следующими методами:

• Статический;
• Вибрационный вариант;
• Технологически ударный метод;
• Комбинированная система.

Некоторые категории почвы имеют сложную структуру, поэтому приходится исследовать характеристики разными методами, например, для определения коэффициента уплотнения скального грунта.