Коэффициент уплотнения грунта

Укрепление грунтов 
Уплотнение грунта
Важные заголовки

Грунт, песок, глина, щебень и прочие подобные материалы, которые применяются в строительстве, могут быть, как плотными, так и сыпучими. Показатели существенно меняются с учетом климатических условий и различных воздействий. Для определения текущего параметра введена специальная величина – коэффициент уплотнения грунта. Он учитывается при возведении любых строительных объектов. Что такое коэффициент уплотнения грунта и чему он равен у разных материалов, расскажем дальше.

В каких случаях нужен коэффициент уплотнения грунтов?

Коэффициент уплотнения грунта – это технический параметр. Определяется отношением текущей плотности земли на участке и предельного показателя для породы данного типа. Коэффициент зависит от множества факторов. Например, структуры, пористости, состава и проницаемости. 

Расчет коэффициента – сложная процедура, которая выполняется в лаборатории с применением высокоточного оборудования. Есть разные способы поиска коэффициента уплотнения грунта, но они сводятся к единой формуле: К = ρd/ρdmax; где К – коэффициент, ρd – отношение массы пробы цельной структуры к объему, г/куб. см; ρdmax – отношение массы пробы после упрочнения к исходному объему, г/куб. см. 

На несущие свойства сыпучего материала и стойкость к воде влияет качество трамбовки. Его запас прочности повышается от 10% до 20% при росте силы воздействия всего на 1%. При некачественной трамбовке происходит просадка верхнего слоя, что способствует повреждению, деформации постройки и приводит к дорогостоящему ремонту. Поэтому перед работами нужно обязательно определить коэффициент уплотнения щебня фракции 20 40, ПГС, отсева, песка и т.д., для недопущения просадки. 

Коэффициент уплотнения грунта необходимо знать для:

  • закупки сырья в требуемом объеме при обустройстве грунтовых подушек, закапывании траншей и котлованов;
  • правильного расчета объема бетона для возведения основания, перекрытий и других конструкций;
  • проверки количества естественного нерудного ископаемого, доставленного на строительный участок;
  • определения усадки почвы при установке фундамента или укладки дорожной плитки.
Уплотнение грунта

Коэффициент плотности грунта по ГОСТ и СНИП

Плотность – важный параметр, который используется для оценки физических свойств и пригодности породы при решении различных строительных и инженерных задач. В РФ определяется в соответствии с государственными стандартами.

Основные положения ГОСТ 22733 по плотности грунта:

  1. Расчет – плотность (𝜌ρ) определяется в г/куб. см или кг/куб. м, как отношение массы сырья к его объему: 𝜌=𝑚𝑉ρ=Vm, где 𝑚m – масса грунта в граммах или килограммах, 𝑉V – объем грунта, в сантиметрах или метрах кубических.
  2. Методы определения – лабораторные и полевые. Первые включают использование специальных приборов и оборудования для точного измерения массы и объема. Задействуется метод кольца, парафина и гидростатического взвешивания. Полевые предполагают использование плотномеров и других приборов для измерения показателей непосредственно на месте проведения работ. Применяется метод ядерного плотномера и песчаного конуса.
  3. Классификация – в зависимости от структуры и плотности, сырье делится на пески, глины, суглинки и т.д. Каждая категория имеет свои нормативные значения, которые используются для оценки пригодности под решение конкретных инженерных задач.

Коэффициент уплотнения глины

Глина – востребованный строительный материал. Коэффициент уплотнения такого грунта рассчитывается на примере так:

  1. Измерение объема образца:
  • пусть радиус цилиндра 𝑟=5r=5 см, а высота ℎ=10h=10 см;
  • объем: 𝑉=𝜋×(5)2×10=785.4 см3V=π×(5)2×10=785.4 куб. см.
  1. Измерение массы сухого образца:
  • пусть масса сухой глины 𝑚𝑑=1500 md​=1500 г;
  • плотность сухой глины 𝜌𝑑=1500785.4=1.91 г/см3ρd​=785.41500​=1.91 г/куб. см.
  1. Определение максимальной плотности сухого материала: пусть максимальная плотность сухой породы: 𝜌𝑑𝑚𝑎𝑥=2.1 г/см3ρdmax​=2.1 г/куб. см.
  2. Расчет коэффициента: 𝐾𝑢=1.912.1=0.91Ku​=2.11.91​=0.91.

Коэффициент уплотнения суглинка можно вычислить таким же способом. 

Коэффициент уплотнения песка для составления правильной сметы 

Коэффициент нужно знать, чтобы правильно посчитать объем песка не только при заказе, но и при получении. Также с его помощью можно установить, верное ли количество песка привезли. Нужно перемножить коэффициент уплотнения грунта с доставленным объемом и сравнить с цифрой, указанной в смете. 

Коэффициент также зависит от особенностей карьера и глубины слоя:

  1. Верхний до 150 см – коэффициент уплотнения грунта 0,95-0,98, что это значит, мы уже разобрали.
  2. Нижний от 150 см без доступа подземных вод – коэффициент 0,90-0,95;
  3. Нижний от 150 см подтапливаемый – коэффициент 0,95.

Итоговая цифра зависит от сезона, зимой она всегда ниже. Влажный песок утрамбовывается хуже, поскольку пространство между частицами заполнено водой. Также важен зерновой состав. Например, у речного песка коэффициент будет ниже, чем у карьерного, поскольку его частицы имеют примерно одинаковые размеры.

Коэффициент уплотнения грунта важен и для земляных работ:

  1. Засыпка пазух – коэффициент 0,98.
  2. Обратная засыпка узких траншей – коэффициент уплотнения грунта 0,98.
  3. Засыпка котлованов – коэффициент 0,95.
  4. Дорожные работы – коэффициент 0,98-1. 

Коэффициент меняется при разных видах трамбовки. При ручной он всегда будет ниже, чем при применении вибрационного оборудования. Важен и способ транспортировки. При доставке на автомобиле или железнодорожным транспортом, исходный объем уменьшается быстрее, чем при перевозке по воде. Если расстояние большое, дополнительно закладывается 30% к изначальному объему, т.е. на столько он может утрамбовываться. Все показатели коэффициента уплотнения грунта можно посмотреть в таблице ГОСТа.

Коэффициент уплотнения скального грунта 

Коэффициент также важен и отражается в нормативах. Если порода была в отвале свыше четырех месяцев или подверглась уплотнению, учитывается фактическое разрыхление, которое определяется на месте. Также для расчета требуемого коэффициента уплотнения можно пересчитать объем несколькими способами. Они отражены в профильной литературе.

Как измеряется плотность грунта? 

Изыскания проводятся в лабораториях с помощью трамбовщика. Процедура выполняется в несколько этапов:

  1. Забор пробы на строительном участке – почва должна быть обычной влажности и включать не более 25% частиц от 2 мм в размере. Нельзя задействовать мерзлую или слишком влажную породу. 
  2. Помещение пробы в форму, где будет выполняться упрочнение.
  3. Трамбовка в три подхода по сорок ударов – берется во внимание вес 1 л обработанного сырья и рассчитывается плотность.
  4. Постепенное увеличение влажности – до 2% за 1 шаг и повторение операции.
  5. Построение графика зависимости плотности породы от влажности. 

Измерение с помощью динамического пенетрометра

Распространенный способ, основанный на силе реакционного сопротивления при введении в почву наконечника пенетрометра под нагрузкой. Особенности процедуры зависят от вида устройства:

  1. Тип В-1 – плотность оценивается величиной удельного сопротивления пенетрации. Определяется расчетом по размеру усилия при вводе наконечника и отклонении индикаторной стрелки из-за воздействия на динамометрическое кольцо.
  2. Тип S086 – используется для проведения изысканий с глиной. Отличие в наконечнике – применяется конусовидная модель, которая позволяет дополнительно измерить коэффициент прочности.
  3. Тип Д-51 – отличается методом проведения испытаний. В породу погружается зонд под действием ударов груза с постоянным весом. 

Каждый из перечисленных приборов имеет недостатки, поэтому с их помощью невозможно определить коэффициент уплотнения грунта без погрешностей. Точный анализ выполняется только в лаборатории. 

Измерение с помощью штампа 

Замеряется модуль упругости, на основе которого выявляется и плотность. Используется устройство, в конструкции которого есть плита, акселерометр, штанга с нагрузкой и тензодатчик. Груз ударяется о плоскость и затем поднимается в начальное положение. Выявленные показатели отражаются, как в чистой форме, так и в графической. Так вычисляется деформация и упругость.

Как поднять коэффициент относительного уплотнения грунта?

Не в каждом случае почва на строительном участке отвечает нужным требованиям по нагрузке. Значит нужно уплотнить ПГС следующими способами:

  • с помощью укрепляющих составов;
  • посредством термической обработки;
  • монтаж шпунтовых ограждений или армирование.

Если коэффициент уплотнения грунта недостаточный в верхнем слое, уплотнение проводится трамбовкой. Применяются вибраторы или катки. Для глубинной обработки производится направленный взрыв и замачивание. Еще один способ – установка свай.

Какое оборудование использовать

На крупных строительных участках применяются установки с усиленной виброплитой. При обустройстве небольшого фундамента или каменной дорожки, мастера предпочитают ручное оборудование. Например, трамбовщик из бруса. Его делают из доступных материалов. Для рычага используется деревянная заготовка с сечением 100-150 мм. Также задействуется стальная площадка толщиной более 2 мм, небольшой брусок круглого сечения, клей и саморезы для сборки конструкции.

При строительстве зданий в несколько этажей применяется бетонная плита. Она поднимается с помощью подъемного крана на 2 метра, после чего сбрасывается на рабочую поверхность. Установка эффективная для упрочнения на большую глубину. Процедура повторяется до получения проектного коэффициента уплотнения грунта СП для конкретной площадки. 

Дополнительный способ обработки – с помощью большого количества воды и насыпи. Жидкостью заливается площадка до образования луж. После ее схода сформируется плотная подушка под будущее строительство. 

Рекомендуем Прочитать
Гидроизоляция бетонных колец
Гидроизоляция бетонных колец
Утепление потолка дома
Усиление конструкций
Чем утеплить потолок в доме
Гидроизоляция отмостки вокруг дома
Гидроизоляция отмостки вокруг дома
Отделка фасада дома
Усиление конструкций
Чем отделать фасад дома