Коэффициент уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта. Определение плотности грунта

Подготавливаясь к застройке, проводят специальные исследования и тесты, определяющие пригодность участка к предстоящей работе: берут пробы грунта, вычисляют уровень залегания подземных вод и исследуют другие особенности почвы, которые помогают определить возможность (или ее отсутствие) строительства.

Проведение таких мероприятий способствует повышению технических показателей, вследствие чего решается ряд проблем, возникающих в процессе строительства, например, проседание почвы под тяжестью конструкции со всеми вытекающими последствиями. Первое ее внешнее проявление выглядит как появление трещин на стенах, а в совокупности с другими факторами к частичному или полному разрушению объекта.

Для чего требуется знать КУ?

Знать данные о показателях уплотнения для материалов сыпучего типа следует, чтобы:

  • Контролировать, действительно ли вам привезли столько материала, сколько вы и заказали.
  • Купить правильное количество отсева, песка, щебня для того, чтобы засыпать котлован, канавы или ямы.
  • Рассчитать вероятную грунтовую усадку при закладывании фундамента, прокладывании дорог или тротуарной плитки.
  • Правильно рассчитывать число бетонной смеси для заливания фундамента и перекрытий.

Далее рассмотрим каждый из способов по отдельности.

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.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 3)

Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В зависимости от размера частиц подразделяется на гравелистый, крупный, средний и мелкий. Каждый вид песка имеет свои свойства.

Плотномеры — это специальные строительные приборы, с помощью которых прямо на строительной площадке можно измерить плотность грунта и оценить его несущую способность.

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.

Уплотнение одним слоем

В этом случае весь объем песка сразу засыпают в пазухи фундамента или в котлован, а потом пытаются выровнять. Из описания вибротехники становится понятно, что она способна уплотнять только слои грунта определенной толщины. Если говорить о ручном уплотнении, то слой грунта должен быть еще тоньше. Оптимальными величинами для механизированной обработки считаются слои 15 – 20 см.

Если уплотнять слой грунта толщиной в 40 см, то вибрации не пройдут весь слой целиком. В результате фундамент дома будет располагаться на рыхлой подушке.

13.1.2. Исходные данные для проектирования

Исходными данными для проектирования уплотнения грунтов, а также для проектирования оснований и фундаментов на уплотненных грунтах являются: необходимая степень уплотнения грунтов, деформационные и прочностные характеристики уплотненных грунтов, расчетные их сопротивления.

Необходимая степень уплотнения грунтов устанавливается в зависимости: от назначения уплотненных грунтов и нагрузок, передаваемых на них от фундаментов и других конструкций; от возможностей изменения температурно-влажностного режима уплотненного грунта; от диапазона изменения природной влажности грунтов, используемых для возведения обратных засыпок; от принятых и возможных технологических схем производства работ по отсыпке уплотняемого грунта и применяемого грунтоуплотняющего оборудования; от климатических условий производства работ; от производственных возможностей строительных организаций и пр. [7].

Для определения необходимой степени уплотнения грунтов с учетом приведенных выше факторов выполняется комплекс лабораторных исследований, включающий изучение уплотняемости грунтов (стандартное уплотнение), а также прочностных и деформационных характеристик уплотненных до различной степени плотности грунтов. По результатам стандартного уплотнения (см. рис. 13.2) определяются максимальная плотность ρd.max , оптимальная влажность ω , а также плотность сухого грунта при уплотнении его до различного коэффициента уплотнения и соответствующие диапазоны допускаемого изменения влажности.

По данным сдвиговых и компрессионных испытаний уплотненных до различной степени плотности грунтов строятся графики зависимости сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации от плотности грунта или от коэффициента уплотнения грунтов (рис. 13.3). На основе этих графиков в соответствии с необходимыми значениями сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации уплотненных грунтов назначается требуемая степень уплотнения грунтов.

При отсутствии данных описанных выше исследований необходимые значения степени уплотнения грунтов принимаются по табл. 13.2.

ТАБЛИЦА 13.2. НЕОБХОДИМАЯ СТЕПЕНЬ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

Назначение уплотненного грунта Коэффициент уплотнения kcom
Для оснований фундаментов зданий, сооружений и тяжелого технологического оборудования, а также полов с равномерной нагрузкой более 0,15 МПа 0,98—0,95
То же, среднего оборудования, внутренних конструкций, полов с нагрузкой 0,05—0,15 МПа 0,95—0,92
То же, легкого оборудования, полов с нагрузкой менее 0,05 МПа, отмостки у зданий 0,92—0,9
Незастраиваемые участки 0,9—0,88

При возможном изменении температурно-влажностного режима уплотненных грунтов за счет их периодического промерзания и оттаивания приведенные в табл. 13.2 значения kcom целесообразно повышать на 0,01—0,02.

Модули деформации грунтов, уплотненных до различной степени плотности, должны приниматься, как правило, по результатам испытания их штампами. При отсутствии данных непосредственных испытаний значения модулей деформации допускается принимать по табл. 13.3.

Коэффициент изменчивости сжимаемости уплотненных грунтов αcom , обусловливаемый различной степенью уплотнения, переменной влажностью, неоднородностью состава грунта и представляющий собой отношение максимального значения модуля деформации к его возможному минимальному значению, допускается принимать: αcom = 1,2 при kcom = 0,92, αcom = 1,35 при kcom = 0,95 и αcom = 1,5 при kcom = 0,98.

ТАБЛИЦА 13.3. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВ

Грунты Е , МПа
при влажности уплотнения равной в водонасыщенном состоянии
kcom = 0,92 kcom = 0,95 kcom = 0,92 kcom = 0,95
Лессовидные супеси 20 25 15 20
Лессовидные суглинки и глина 25 30 20 25
Крупные пески 30 40
Средние пески 25 30
Мелкие пески 15 20

Прочностные характеристики уплотненных до различной степени плотности грунтов определяются путем испытания их на срез в условиях завершенной консолидации с получением зависимости сцепления с и угла внутреннего трения φ от коэффициента уплотнения. Для предварительных расчетов нормативные значения прочностных характеристик уплотненных лессовых грунтов рекомендуется принимать по табл. 10.4.

Расчетные сопротивления уплотненных грунтов определяются с учетом прочностных характеристик грунтов и размеров фундаментов. При отсутствии прочностных характеристик, а также для предварительного назначения размеров фундаментов допускается пользоваться условными значениями расчетных сопротивлений R уплотненных насыпных грунтов (табл. 13.4).

ТАБЛИЦА 13.4. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ ИЗ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВ

Грунты R , МПа, при коэффициенте уплотнения kcom
0,92 0,95 0,97
Супеси
Суглинки
Глина
Крупные пески
Средние пески
Мелкие пески
0,2
0,25
0,3
0,3
0,25
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,3
0,25
0,28
0,32
0,4
0,5
0,4
0,3
Читайте также  Поделки из веток

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Применение

На скальном грунте может быть поставлен фундамент даже очень высокого и крайне тяжёлого здания. Главное, чтобы хватало с некоторым запасом несущей способности — впрочем, как раз с этим проблем обычно не возникает. Добытый скальный грунт практически никогда не перерабатывается. Главным образом различные фракции его используют для строительства зданий и путей сообщения.

Строители берут скальный грунт для следующих целей:

  • чтобы укреплять площадку под фундамент;
  • поднимать уровень местности;
  • производить низшие марки бетона.

Многоэтажные дома на скалистых участках чаще всего строят при помощи свай. Но в малоэтажной застройке и тем более при сооружении хозпостроек такой метод не применяется. Для подсыпки под одноэтажные и двухэтажные постройки рекомендовано использовать разборные осадочные грунты. Желательна как минимум средняя фракция по крупности. Поднятие участков скальным грунтом производится практически всеми его видами; экономнее пользоваться разборно-осадочной массой мелкого строения, которую проще утрамбовать и разровнять, а сверху высыпать дресву.

Как бетонный заполнитель скальный грунт не слишком хорош. Однако небольшие его объёмы для второстепенных работ использовать всё же можно. Пример тому — опоры столбиков забора или некрупные площадки во дворах. Предпочтительна мелкая фракция, а вот всё, что больше 12 см в поперечнике, лучше отложить для иных задач. Крупный материал советуют применять для оформления садов.

Ещё скалистый грунт может использоваться:

  • для формирования основы под дорожное полотно;
  • сооружения временных дорог;
  • починки имеющихся магистралей;
  • обустройства обочин и насыпей;
  • рекультивации после окончания карьерных работ;
  • осушения болотистых участков;
  • засыпки траншей и выемок;
  • формирования альпийских горок;
  • прокладки дорожек в садах и парках;
  • оформления площадок для отдыха;
  • сооружения плотин.

Определение по техническим стандартам

Коэффициент уплотнения грунта является условным безразмерным показателем или величиной, который по своей сути ведёт отсчёт из реального соотношения данных плотности имеющегося вещества к плотности почвы max (условный показатель максимума грунта). Если мы посмотрим на землю, как на объективный тип материала, то заметим, что его структура имеет микроскопические видимые и невидимые поры, заполненные естественным воздухом или обработанный влагой. Учитывая закон уплотнения сжимаемости грунта, в процессе выработки пор становится очень много, и рыхлость является основным показателем, где общая насыпная характеристика плотности будет значительно меньшим показателем, чем коэффициент уплотнения грунта в утрамбованном виде. Этот важнейший параметр необходимо учитывать при возведении земляных подушек под основание фундамента объекта, а также при проведении дорожных работ. Если не производить трамбовку почвы, то в будущем имеет место появления риска усадки здания, дефектов на готовом дорожном полотне.

Ниже приведена таблица, исходя из которой, можно оперировать данными при расчёте коэффициента уплотнения грунта по таблице СНИП.

Тип землипочвы Оптимальные показатель влажности Параметр максимальной плотности из расчёта тм 3
Песчаные 0,08/0,12 1,80-1,88
Супесчаные 0,09/0,15 1,85-2,08
Супесчано-пылевидные 0,16/0,22 1,61-1,80
Суглинистые 0,12/0,15 1,65-1,95
Тяжёлые, кат. суглинистые 0,16/0,20 1,67-1,79
Пылевидные, кат. суглинистые 0,18/0,21 1,65-1,74
Глиняные 0,19/0,23 1,58-1,80

«При проведении расчёта и определения уплотнения коэффициента грунта, нужно помнить, что для насыпной категории плотность будет меньше, чем для аналогичных характеристик утрамбованной почвы.»

Как правильно пользоваться коэффициентом

Важным этапом любых строительных работ становится составление всех смет с обязательным учетом коэффициентов уплотнения сыпучих материалов. Это необходимо делать для того, чтобы заложить в проект правильное и необходимое количество стройматериалов и избежать их переизбытка или нехватки.

Как же правильно воспользоваться коэффициентом? Нет ничего проще. Например, для того, чтобы узнать, какой объем материала получится после утряски в кузове самосвала или в вагоне, необходимо найти в таблице требуемый коэффициент уплотнения грунта, песка или щебня и разделить на него закупленный объем продукции. А если требуется узнать объем материалов до перевозки, то надо будет произвести не деление, а умножение на соответствующий коэффициент. Допустим, если куплено у поставщика 40 кубометров щебня, то, значит, в процессе транспортировки это количество превратится в следующее: 40 / 1,15 = 34,4 кубометра.

Таблица коэффициентов уплотнения сыпучих строительных материалов
Вид материала Купл (коэффициент уплотнения)
ПГС (песчано-гравийная смесь) 1.2 (ГОСТ 7394-85)
Песок для строительных работ 1.15 (ГОСТ 7394-85)
Керамзит 1.15 (ГОСТ 9757-90)
Щебень (гравий) 1.1 (ГОСТ 8267-93)
Грунт 1.1-1.4 (по СНИП)
Все значения, приведенные в таблице, являются среднестатистическими и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий доставки, хранения и состава материала.

Работы, связанные с полной цепочкой перемещения песчаных масс со дна карьера до строительной площадки, должны производиться с учетом относительного коэффициента запаса песка и грунта на уплотнение. Это величина, показывающая отношение весовой плотности твердой структуры песка к его весовой плотности на участке отгрузки поставщика. Чтобы определить необходимое количество песка, обеспечивающее запланированный объем, нужно этот объем умножить на коэффициент относительного уплотнения.

Помимо знания относительного коэффициента, приведенного в таблице, правильное использование ГОСТа подразумевает обязательный учет следующих факторов доставки песка на строительную площадку:

  • физические свойства и химический состав материала, присущие определенной местности;
  • условия перевозки;
  • учет климатических факторов в период доставки;
  • получение в лабораторных условиях величин максимальной плотности и оптимальной влажности.

Коэффициент уплотнения показывает, как сильно надо трамбовать грунт, который будет использоваться при подготовке фундаментной конструкции. Все дело в том, что в грунте, существуют микропустоты, заполненные воздухом. По мере переработки, количество таких пустот увеличивается, грунт становится более рыхлым, и его насыпная плотность становится существенно ниже, чем у грунта прошедшего трамбовку. Это и объясняет требование по уплотнению песка или щебня при ее засыпке в основание фундамента. В противном случае грунт, под своим весом будет оседать, что может привести к необратимым последствиям.

Еще один способ контроля перевезенного грунта это использование коэффициента относительного уплотнения это отношение плотности материала на объекте к плотности на месте добычи (карьере).

ФАКТОРЫ И СВОЙСТВА

Отношение плотности испытуемого грунта к плотности этого же грунта, прошедшего специальную обработку (уплотнение в лабораторных условиях), называют коэффициентом уплотнения. В СНиП 2.05.02-85 и ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 25100-95, определены его значения. В частности оптимальным значением этого параметра является значение 0,95 0,98.

Определение максимальная плотность грунта подразумевает проведение исследований, которые должны проводиться в условиях аттестованной лаборатории. Технология испытаний выглядит так пробы, взятые со строительной площадки, уплотняют до максимального значения, одновременно с этим повышая его влажность.