Коэффициент уплотнения грунта – что это такое и как рассчитать

2.1. Понятия и определения

2.1.1. Требуемый объем песка природного сложения в сосредоточенных
резервах или карьерах ,когда он согласно транспортной схеме используется
непосредственно для устройства конструктивных элементов земляного полотна (насыпь
или дополнительные подстилающие слои дорожной одежды), следует определять по
формуле

,

где – геометрический
объем грунта устраиваемого конструктивного элемента (земляное полотно,
дополнительный подстилающий слой) в уплотненном состоянии;

коэффициент
относительного уплотнения (отношение требуемой плотности (скелета) сухого
грунта в конструктивном элементе
к плотности (скелета) сухого грунта в источнике получения.

Требуемый объем песка, исчисляемого и транспортных средствах
(автомобили-самосвалы, железнодорожные полувагоны и т.п.), когда он находится в
разрыхленном состоянии, следует рассчитывать по формуле

,

где – геометрический объем
грунта устраиваемого конструктивного элемента
земляного полотна в уплотненном состоянии (при требуемой плотности);

–
коэффициент относительного уплотнения (отношение
требуемой плотности сухого (скелета) песка в конструктивном элементе к насыпной плотности сухого грунта, определяемой
при естественной влажности в стандартной 10-литровой емкости по ГОСТ
8736-93.

2.1.2 Требуемое количество песка можно рассчитывать по объему или по массе. В первом случае обмер производят либо путем регулярной геодезической съемки вырабатываемого источника получения
материала, либо непосредственно в
транспортных средствах (железнодорожных вагонах, автомобилях, баржах и т.п.).

При расчете по массе отгружаемый материал в вагонах или автомобилях
взвешивают на железнодорожных или
автомобильных весах. В
соответствии с ГОСТ 11830-66 массу
указывают в транспортной
накладной.

Количество песка, поставляемого
на баржах или судах определяют по
осадке последних.

2.1.3 Количество песка пересчитывают из единиц массы в единицы объема и
наоборот по значению насыпной плотности песка, определяемой при влажности
материала во время отгрузки, в
соответствии с ГОСТ 8735-88.
Насыпная плотность и влажность строительного песка указываются в паспортах на
каждую отгружаемую партию.

2.1.4 .Для приведения объема песка, поставляемого в нагоне или автомобиле, к объему в уплотненном состоянии, т.е. в конструктивном элементе,
полученный исходный объем умножают на коэффициент относительного уплотнения.
Последний зависит от зернового
состава и влажности материала,
способа погрузки и дальности
возки.

2.1.5 .При разработке проектных решений коэффициент относительного уплотнения следует назначать в зависимости от требуемой плотности материала и конструктивном
элементе или его соответствующем горизонте
(СНиП 2.05.02-85, табл.
22) ориентировочно:

– при исчислении объемов, поставляемых
из промышленных карьеров в
транспортных средствах, – согласно СНиП
4.02-91; 4.05-91;

– при использовании песков
естественной плотности в источнике получения – по СНиП 2.05.02-85.

2.1.6. В тех случаях, когда ПОС и ППР
предусматривают отсыпку элементов земляного полотна, дополнительных подстилающих
слоёв в зимний период (непосредственно или через промежуточные накопленные
объемы – штабели) объемы песков, исчисляемые в транспортных средствах,
необходимо увеличивать на соответствующие коэффициенты, приведённые в настоящей
Методике.

2.1.7 .Дополнительные объёмы грунта, связанные с потерями при
транспортировке, в зависимости от способа и дальности возки в соответствии со СНиП 3.02.01-87 следует
принимать равными

– 0,5% – при дальности возки до I км;

– 1% – при большей дальности.

Допускается принимать больший процент потерь при достаточном
обосновании и совместном решении заказчика и подрядчика, потребителя и
владельца карьера.

2.1.8. Для определения коэффициента относительного уплотнения
необходимы следующие исходные данные:

– коэффициент уплотнения и плотность грунта конструктивного элемента;

– стандартная максимальная плотность и оптимальная влажность материала;

– насыпная плотность.

2.1.9. В
приведен более полный перечень терминов и определений.

Максимальная плотность грунта: способ определения по ГОСТ 22733-2016

Испытания проводятся в лабораторных условиях с помощью специальной трамбующей установки. Суть их состоит в следующем:

1. На строительной площадке отбирается грунт естественной влажности. В образце должно быть не более 25% твердых частиц крупнее 2 мм, отсутствовать промерзание и переувлажнение.
2. В форму помещаются порции грунта, которые затем трамбуются на установке за 3 приема по 40 ударов.
3. Измеряется вес 1 л утрамбованной массы, определяется плотность.
4. Затем влажность увеличивается ступенями по 2%, проводится аналогичный цикл испытаний.
5. По результатам строится график зависимости плотности от влажности. В точке перегиба фиксируется максимальное значение ρmax при оптимальной влажности.

Определение наибольшей плотности грунта позволяет понять, при каком значении ρ усадка под фундаментом будет наименьшей. В условиях стройплощадки максимальное значение плотности достигнуть вряд ли удастся. Поэтому вводится коэффициент, который помогает установить, насколько фактическая плотность основания приближена к максимально возможной.

Ку задается проектом. Он рассчитывается в зависимости от нагрузки и обычно составляет 0,96-0,98. Это означает, что при уплотнении грунта или песчаной подушки плотность будет чуть меньше максимальной с небольшим отклонением 2-4%.

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.

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.

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.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 23932-90 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Общие технические условия

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».

ГОСТ 29329-92* Весы для статического взвешивания. Общие технические требования

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».

ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Что такое плодородная почва?

Данный тип грунта причисляется к растительному виду, что обогащен разными добавками: перегноем, торфом, песком, за счет которых происходит качественный, оперативный рост растительных культур. Если рассматривать состав плодородной почвы, он должен отвечать таким требованиям:

• способность отменно пропускать через себя воду, воздух;
• комковатая структура;
• нейтральная кислотность;
• насыщенность микро- и макроэлементами.

Именно по этой причине плодородный грунт активно применяют агротехнические предприятия, фермы, растениеводческие организации. Также материал ценится за доступную стоимость. В такой среде растениям обеспечено полноценное питание.

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.

Рекомендуемые значения прописываются в проектной документации, они определяются видом выполняемых работ, типом возводимой постройки.

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.

Строительный песок должен иметь значение коэффициента 1,15

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.

Песок и щебень в МО — самые низкие цены здесь!

Коэффициент уплотнения (трамбовки) ПГС, песка, щебня, грунта.

Коэффициент уплотнения (Купл)

— это нормативное число, которое определяется ГОСТами и СНИПами, учитывающий во сколько раз сыпучий материал ( а именно ПГС, песок, щебень, грунт и др.) уплотнился (следовательно, уменьшился и его наружный объем) при перевозке и трамбовке. Значение его колеблется в пределах 1,05 — 1,52:

Коэффициент уплотнения учитывают от объёма поставленного сыпучего материала (грунт, пгс, песок, щебень, керамзит и т.д.), а также от механизма уплотнения (трамбовки). Немало важным является само качество инертного материала. К примеру, ПГС (песчано-гравийная смесь) может содержать различное содержание гравия (от 10% до 90%), а отсюда меняться К упл. Исходя из этого, данные в таблице предоставлены средние.

Коэффициентом уплотнения называется безразмерное число, показывающее степень уменьшения наружного объема сыпучего зернистого строительного материала при его перевозке транспортом или трамбовке. Используется применительно к песчано-гравийным смесям, песку, щебню, грунту.

Каждый вид щебня имеет свою маркировку, указанную в принятом стандарте (ГОСТ 8267-93). В нем же описаны методы определения коэффициента уплотнения.

Производители должны указать данный параметр в маркировке щебня того или иного вида. Степень уплотнения определяется также специалистами экспериментальным путем. Результаты могут быть получены в течение 3-х дней. Величину уплотнения щебня измеряют и экспресс методами. Для этого используются статические и динамические плотномеры. Расходы на измерение значения коэффициента в лабораторных условиях значительно ниже, чем прямо на стройплощадке.

Для чего нужно знать значение коэффициента уплотнения?

Знание точного значения Ку (коэффициента уплотнения щебня) требуется для определения: а) массы закупаемого строительного материала; б) степени дальнейшей усадки щебня в строительных работах. В обоих случаях нельзя допускать погрешностей.

Массу щебня (в кг)можно вычислить перемножив значения 3-х величин:

— объема заполнения (в м3); — удельного веса (в кг/м3); — коэффициента уплотнения (в большинстве случаев колеблется в пределах от 1,1 до 1,3).

Специалисты пользуются таблицами средней массы щебня в зависимости от фракции. Так, например,в 1 м3

щебня умещается1500 кг фракции 0-5 мм и 1470 кг – фракции 40-70 мм .

Работ с сыпучими материалами связана и с такой величиной, как насыпная плотность. Ее учет обязателен в процессе расклинцовки, укладки щебня, расчета состава бетона. Ее значение определяется опытным путем с помощью специальных сосудов (объем до 50 л). Для этого, разность масс пустого и наполненного щебнем сосуда, делится на объем самого сосуда.

Расклинцовка

— плотная укладка щебеночного основания с помощью зерен различных фракций. Суть технологии –заполнение больших пустот между крупными зернами мелкими кусками.

Трамбовка

– одно из обязательных условий упрочения основания дорог или фундаментных оснований зданий. Проводится с помощью специальной техники (механический каток, виброплита) или ручной трамбовки. Качество уплотнения контролируется специальным прибором. Величину уплотнения (трамбовки) можно определить несколькими методами. В частности, методом динамического зондирования.

Коэффициент уплотнения

также используется при расчете необходимого количества сыпучих материалов для планировки участка щебнем. Пусть толщина укладки – 20 см. Какое количество отсева нам нужно для 1 м2 участка? Умножив объем участка на удельный вес (1500 кг/м3) и на коэффициент уплотнения (1,3), получим 390 кг.

Следует помнить, что различные фракции щебня обладают разным коэффициентом уплотнения. Этот параметр приобретает большое значение при выполнении проектировочных работ на основе щебня.

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.

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.

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.