Коэффициент уплотнения грунта. определение плотности грунта

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.

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.

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.

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 насыпной плотности (известняковый) влияет состав щебня и количество посторонних примесей, а еще размер гранул.

Плотность

Затем проведите замеры рулеткой. После чего применяется следующая формула:

Коэффициент уплотнения = масса щебня / на объем.

В итоге вы получаете две разные величины плотности до трамбования материала и после.

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.

Коэффициент относительного уплотнения на момент добычи

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.

Коэффициент относительного уплотнения в процессе трамбовки и вторичной засыпки

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

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.

Пример расчета

Если отталкиваться от школьного курса геометрии, то для подсчета количества рейсов грузового автомобиля, вывозимого извлеченный грунт, достаточно трех действий:

• рассчитать объем земли;
• рассчитать объем кузова самосвал;
• поделить первую величину на вторую.

Отсюда станет ясно, сколько по финансам придется потратиться на перевозку.

К примеру, проектируется дом с площадью основания 7х9 метров и двухметровой глубиной фундамента, с учетом настеленного пола и обустроенного подвала.

Тогда достаточно перемножить данные показатели, чтобы вывести количество почвы: 7х9х2 = 126 м3. Средний объем кузова машины составляет 12-13 м3. Исходя из этого определяется число рейсов: 126:12 = около 10.

Предположим, что требуется разработать определенный участок земли, отведенный под строительство какого-либо объекта. Стоит задача – выяснить, какой будет объем земли после завершения подготовительных мероприятий.

Известны следующие параметры:

• ширина ямы под фундамент – 1 метр;
• длина фундамента – 45 метров;
• углубление котлована – 1,5 метра;
• толщина подушки из гравия после уплотнения – 0,3 метра;
• тип почвы – влажный песчаник.

Принцип расчета будет следующим:

1. Сначала определяют объем котлована (Vк): Vк = 45х1х1,5 = 67,5 м3.

2. Теперь смотрят средний показатель первоначального разрыхления по влажному песку (в таблице). Он равен 1,2. Формула, по которой высчитывается количество грунта после его извлечения: V1 = 1,2х67,5 = 81 м3. Отсюда следует, что вывезти нужно 81 м3 выкопанной земли.
3. Потом выясняют конечный объем земляного пласта после трамбовки под подушку по формуле: Vп = 45х1х0,3 = 13,5 м3.
4. По таблице смотрят максимальный начальный и остаточный коэффициент рыхления гравия и гальки, переводят их в доли. Так, первый коэффициент kр = 20% или 1,2, а второй kор = 8% или 1,08. Считают объем гравия, который потребуется для укладки основания: V2 = Vп х kр/kор = 13,5х1,2/1,8 = 15 м3. Значит, понадобится для отсыпки такое количество гравия.

Подобный расчет приблизительный, но дает ориентировочное представление о том, что такое коэффициент разрыхления и для чего он нужен в строительстве. При составлении проекта возведения жилого строения задействуется более усложненная методика. А при строительстве небольшого объекта (например, гаража), подобная схема подойдет.

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.

Тип	Насыпная плотность (кг/м3) при размере фракций:
0-5	5-10	5-20	20-40	40-70
Гранитный	1500	1430	1400	1380	1350
Гравий		1410	1390	1370	1340
			1320	1280	1120

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

Необходимость уплотнения грунта

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.

Примеры вычисления коэффициента уплотнения

Рассмотрим определение коэффициента уплотнения грунта на примере:

• значение максимальной плотности грунта — 1,95 г/см3;
• диаметр режущего кольца – 5 см;
• высота режущего кольца – 3 см.

Необходимо определить коэффициент уплотнения почвы.

С такой практической задачей справиться намного легче, чем может показаться.

Для начала забивают цилиндр в грунт полностью, после чего извлекают его из почвы так, чтобы внутреннее пространство оставалось заполненным землей, но снаружи никакого скопления грунта не отмечалось.

При помощи ножа грунт извлекают из стального кольца и взвешивают.

К примеру, масса грунта составляет 450 грамм, объем цилиндра 235,5 см3. Рассчитав по формуле, получаем число 1,91г/см3 – плотность почвы, откуда коэффициент уплотнения почвы – 1,91/1,95 = 0,979.

Возведение любого здания или конструкции — ответственный процесс, которому предшествует еще более ответственный момент подготовки застраиваемого участка, проектирования предполагаемых построек, расчета общей нагрузки на грунт. Это касается всех без исключения построек, которые предназначены для длительной эксплуатации, срок которой измеряется десятками, а то и сотнями лет.

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.

Среднее значение показателей сопротивления сдвигу лессовых пород (из работы Ю.М. Абелева).

	Влажность w %	Угол внутреннего трения φ	tg φ	Сцепление С, кгс/см2
1	2	3	4	5
1,25-1,27	4	39°20′	0,819	0,70
7	33°50′	0,070	0,52
15	31°20′	0,611	0,32
19	30°10′	0,581	0,21
24	26°20′	0,495	0,06
28	26°00′	0,487	0,02
1,36-1,38	6	36°50′	0,74	0,80
10	35°00′	0,70	0,65
13	31°20′	0,61	0,46
15	29°00′	0,55	0,35
21	28°20′	0,54	0,20
25	26°30′	0,50	0,10
27	25°20′	0,47	0,05
1,42-1,44	7	34°10′	0,68	0,96
12	28°50′	0,55	0,58
16	28°30′	0,54	0,46
18	28°20′	0,54	0,40
22	27°00′	0,51	0,26
23	26°30′	0,50	0,20
26	25°50′	0,49	0,10
1,48-1,50	8	97°10′	0,75	1,57
10	33°00′	0,65	1,20
14	28°20′	0,54	0,80
19	26°30′	0,50	0,52
24	26°00′	0,49	0,20
1,58-1,55	14	36°10′	0,73	1,32
18	34°30′	0,69	1,00
22	31°20′	0,61	0,70
24	26°10′	0,49	0,42
26	25°40′	0,48	0,31
27	25°10′	0,47	0,26

6.
Водопроницаемость грунтов

Под водопроницаемостью или фильтрационной способностью грунтов подразумевается способность грунтов
поглощать и пропускать через себя воду.

По степени водопроницаемости грунты можно разделить на
три группы (по Ф.В. Саваренскому):

1. Водопроницаемые —
коэффициент фильтрации более 1 м/сутки.

2. Полупроницаемые — коэффициент фильтрации — 1-0,001 м/сутки.

3. Непроницаемые — коэффициент фильтрации менее 0,001
м/сутки.

В соответствии с СН
449-72 по степени водопроницаемости грунты разделяются на дренирующие, к
которым относятся скальные и крупнообломочные грунты, пески гравелистые, крупные и средней крупности, а также пески мелкие,
удовлетворяющие одному из следующих условий: содержание частиц размером меньше 0,1 мм должно быть не более 15
%, в том числе размером менее 0,005 мм до 2 % по весу, коэффициент фильтрации
0,5 м/сутки*); недренирующие, к которым относятся глинистые грунты, а также пески
мелкие, не удовлетворяющие вышеуказанным
условиям

*) В
приборе Союздорнии.

Для расчетов дренажных устройств,
проектируемых для осушения грунтов в естественном
залегании, а также при притоке воды в отрываемые котлованы необходимо знать коэффициент
фильтрации грунтов.
При определении
коэффициента фильтрации грунтов наиболее надежными являются
данные опытных откачек. При отсутствии таких данных для ориентировочных
подсчетов можно использовать таблицы , , .
Необходимые для расчета дренажа значения гидродинамического градиента,
радиуса влияния дрены и уклона депрессионной кривой могут быть взяты
из таблиц , , .

Показатели сжимаемости грунта

Характеристики почвы на деформацию определяются двумя методами:

1. В жестких, не поддающихся растяжению, компрессионных устройствах. В них полностью исключается боковое расширение.
2. В условиях возможного бокового расширения.

Степень сжатия периодически увеличивают, после каждой нагрузке дают время на стихание процесса деформации. После стабилизации измеряют осадку и выводят компрессионную кривую.

К показателям деформирования породы относят:

• коэффициент сжимаемости;
• относительной сжимаемости;
• модуль деформации;
• структурную прочность.

Коэффициент сжимаемости

Первый показатель, изменение рыхлости породы под давлением, крайне важен. Он определяет зависимость конечного деформирования почвенной смеси от давления и дает возможность установить формат осадка основания строения.

Коэффициент относительной сжимаемости

Это параметр деформации относительно единицы давления. При определении этого показателя учитывают: усадку образца под разным нажимом от 0 до p1, начальную высоту исследуемого материала в мм и уровень пористости.

Коэффициент сжимаемости, m0, связан с модулем поперечной деформации E0 (упругости). Степень поперечного расширения для разных песков, супесей, суглинков, глин, отличается.

Выделяют три категории грунта:

1. сильно сжимаемый – m > 0,5 (МПа)-1
2. средне сжимаемый – 0,1>m > 0,5 (МПа)-1
3. мало сжимаемый – m < 0,5 (МПа)-1

Модуль упругости

Эта величина переменная. Она меняется: от степени сдавливания, времени воздействия, плотности породы, площади штампа. Чтобы спрогнозировать поведение почвенного слоя в условиях сдавливания, необходимо знать эти показатели.

Структурная прочность

Степень уплотнения зависит от структуры почвы, рыхлости, наличия кристаллизационных связей. Структурная прочность – это параметр напряженности, при котором происходит разрушение связей. Небольшие нагрузки вызывают легкую деформацию, при этом коэффициент пористости практически остается неизменным. При усилении нагрузок и достижении структурной прочности происходит перекомпоновка частиц, уплотнение и уменьшение пористости.