Коефіцієнт ущільнення піску та щебеню таблиці. Технологічна карта на планування та ущільнення ПГС. Ущільнення на майданчику

Коефіцієнт ущільнення будь-якого сипучого матеріалу показує, наскільки можна зменшити його обсяг при тій же масі за рахунок трамбування або природного усадки. Використовують цей показник визначення кількості заповнювача як із купівлі, і у процесі будівництва. Оскільки насипна вага щебеню будь-якої фракції після трамбування збільшиться, необхідно одразу закласти запас матеріалу. А щоб не закупити зайвого, стане в нагоді поправний коефіцієнт.

Коефіцієнт ущільнення (К у) – важливий показник, потрібен як правильного формування замовлення матеріалів. Знаючи цей параметр для обраної фракції, можна прогнозувати подальше усадку гравійного шару після навантаження його будівельними конструкціями, а також стійкість самих об'єктів.

Оскільки коефіцієнт трамбування є ступенем зменшення обсягу, він змінюється під впливом деяких факторів:

1. Способи та параметри завантаження (наприклад, з якої висоти виконується засипка).

2. Особливостей транспорту та тривалості колії – адже навіть у нерухомій масі відбувається поступове ущільнення, коли вона просідає під власною вагою.

3. Фракції щебеню та вмісту зерен меншої крупності, ніж нижня межа конкретного класу.

4. Лещадність – голчасте каміння дає не таке велике осадження, як кубоподібне.

Від того, наскільки точно було визначено ступінь ущільнення, надалі залежить міцність бетонних конструкцій, основ будівель та дорожніх покриттів.

Однак не варто забувати, що трамбування на майданчику часом виконується тільки по верхньому шару, і в цьому випадку розрахунковий коефіцієнт не цілком відповідає фактичному усадці подушки. Особливо цим грішать домашні умільці та напівпрофесійні будівельні бригадиіз ближнього зарубіжжя. Хоча за вимогами технології кожен шар засипки повинен укочуватися та перевірятися окремо.

Ще один нюанс - ступінь трамбування розраховується для маси, яка стискається без бічного розширення, тобто обмежена стінками і не може розповзтися. На майданчику такі умови для засипання будь-якої фракції щебеню створюються не завжди, тому невелика похибка збережеться. Зважайте на це при розрахунку опади великих конструкцій.

Ущільнення під час транспортування

Знайти якесь стандартне значення стисливості не так просто – надто багато факторів на нього впливає, про що ми говорили вище. Коефіцієнт ущільнення щебеню може вказувати постачальник у супровідних документах, хоча ГОСТ 8267-93 цього не вимагає. Але транспортування гравію, особливо великих партій, виявляє значну різницю обсягів при завантаженні та кінцевій точці доставки матеріалу. Тому поправочний коефіцієнт, що враховує його ущільнення, обов'язково вноситься до договору та контролюється у пункті прийому.

Єдина згадка з боку чинного ГОСТ- Заявлений показник незалежно від фракції не повинен перевищувати 1,1. Постачальники про це, звичайно, знають і намагаються робити невеликий запас, щоб не було повернень.

Спосіб вимірювання часто користується під час приймання, коли щебінь для будівництва привозять на майданчик, адже замовляють його не тоннами, а кубометрами. З приходом транспорту завантажений кузов потрібно рулеткою обміряти зсередини, щоб розрахувати обсяг доставленого гравію, а потім помножити його на коефіцієнт 1,1. Це дозволить приблизно визначити скільки кубів було засипано в машину до відправки. Якщо отримана з урахуванням ущільнення цифра буде меншою за вказану в супровідних документах, значить, автомобіль був недовантажений. Рівна чи більше – можете командувати розвантаження.

Ущільнення на майданчику

Наведена вище цифра враховується лише під час транспортування. В умовах будмайданчика, де трамбування щебеню виконується штучно та із застосуванням важких машин (віброплита, ковзанка), цей коефіцієнт може зрости до 1,52. А виконавцям необхідно знати усадку гравійного засипання напевно.

Зазвичай необхідний параметр задається у проектній документації. Але коли точне значенняне потрібно, користуються усередненими показниками із СНіП 3.06.03-85:

• На міцний щебінь фракції 40-70 дається ущільнення 1,25-1,3 (якщо його марка не нижче М800).
• Для порід міцністю до М600 – від 1,3 до 1,5.

Для дрібних і середніх класів крупності 5-20 і 20-40 мм ці показники не встановлені, так як вони частіше використовуються тільки при розклинювання верхнього несучого шару з зерен 40-70.

Лабораторні дослідження

Коефіцієнт ущільнення розраховується на підставі даних лабораторних випробувань, де маса піддається трамбуванню та перевірці на різних пристосуваннях. Тут є свої методи:

1. Заміщення обсягів (ГОСТ 28514-90).

2. Стандартне пошарове ущільнення щебеню (ГОСТ 22733-2002).

3. Експрес-методи із застосуванням одного з трьох типів густомірів: статичного, водобалонного або динамічного.

Результати можна отримати відразу або через 1-4 дні, залежно від обраного дослідження. Одна проба для стандартного випробування коштуватиме 2500 рублів, всього їх знадобиться не менше п'яти. Якщо дані потрібні протягом дня, використовують експрес-методи за підсумками відбору щонайменше 10 точок (по 850 руб. за кожну). Плюс доведеться сплатити виїзд лаборанта – ще близько 3 тисяч. Але на будівництві великих об'єктів не обійтися без точних даних, а тим більше без офіційних документів, що підтверджують дотримання підрядником вимог проекту.

Як дізнатися ступінь трамбування самостійно?

У польових умовах і потреб приватного будівництва теж вийде визначити шуканий коефіцієнт за кожним розміром: 5-20, 20-40, 40-70. Але для цього спершу знадобиться їх насипну щільність. Вона змінюється залежно від мінералогічного складу, хоч і трохи. Набагато більший вплив на об'ємну вагу мають фракції щебеню. Для розрахунку можна користуватися усередненими даними:

Точніші дані щільності для конкретної фракції визначають лабораторним шляхом. Або зважуванням відомого обсягу будівельного щебеню з наступним нескладним розрахунком:

• Насипна вага = маса/об'єм.

Після цього суміш котиться до того стану, в якому вона використовуватиметься на майданчику, і вимірюється рулеткою. Знову проводиться розрахунок за наведеною вище формулою, і в результаті отримують дві різні щільності - до і після трамбування. Поділивши обидві цифри, дізнаємося коефіцієнт ущільнення для цього матеріалу. За однакової ваги проб можна просто знайти відношення двох обсягів – результат буде той самий.

Зверніть увагу: якщо показник після трамбування поділити на первісну щільність, відповідь буде більшою за одиницю – по суті, це коефіцієнт запасу матеріалу на ущільнення. У будівництві ним користуються, якщо відомі кінцеві параметри гравійної подушки та потрібно визначити, скільки щебеню обраної фракції замовляти. При оберненому обчисленні виходить значення менше одиниці. Але ці цифри рівнозначні і при розрахунках важливо тільки не заплутатися, яку з них брати.

Підготовляючись до забудови, проводять спеціальні дослідження та тести, що визначають придатність ділянки до майбутній роботі: беруть проби ґрунту, обчислюють рівень залягання підземних водта досліджують інші особливості ґрунту, які допомагають визначити можливість (або її відсутність) будівництва.

Проведення таких заходів сприяє підвищенню технічних показників, внаслідок чого вирішується низка проблем, що виникають у процесі будівництва, наприклад, просідання ґрунту під вагою конструкції з усіма наслідками, що випливають. Перший її зовнішній прояв виглядає як поява тріщин на стінах, а в сукупності з іншими факторами до часткового або повного руйнування об'єкта.

Коефіцієнт ущільнення: що це?

Під коефіцієнтом ущільнення ґрунту мають на увазі безрозмірний показник, який, по суті, є обчисленням відношення щільність ґрунту/щільність ґрунту max . Коефіцієнт ущільнення ґрунту розраховується з урахуванням геологічних показників. Кожен із них, незалежно від породи, пористий. Він пронизаний мікроскопічними порожнинами, які заповнюються вологою чи повітрям. При виробленні ґрунту обсяг цих порожнин збільшується в рази, що призводить до підвищення пухкості породи.

Важливо! Показник щільності насипної породи набагато менший, ніж самі характеристики утрамбованого грунту.

Саме коефіцієнт ущільнення ґрунту визначає необхідність підготовки ділянки до будівництва. Спираючись на ці показники, готують піщані подушки під фундамент та його основу, додатково ущільнюючи ґрунт. Якщо цю деталь упустити, він може стежитись і під вагою конструкції почне просідати.

Показники ущільнення ґрунту

Коефіцієнт ущільнення ґрунту показує рівень ущільненості ґрунту. Його значення варіюється в межах від 0 до 1. Для основи бетонної стрічкового фундаментунормою вважається показник >0,98 бала.

Специфіка визначення коефіцієнта ущільнення

Щільність скелета ґрунту, коли земляне полотно піддають стандартному ущільненню, обчислюється у лабораторних умовах. Принципова схемадослідження полягає в приміщенні зразка ґрунту в сталевий циліндр, який стискується під впливом зовнішньої грубої механічної сили - ударів вантажу, що падає.

Важливо! Найвищі показники щільності ґрунту відзначаються у порід з вологістю трохи вищою за норму. Ця залежність зображена на графіку нижче.

Кожне земляне полотно має свою оптимальну вологість, при якій досягається максимальний рівень ущільнення. Цей показник також досліджують у лабораторних умовах, надаючи породі різну вологість та порівнюючи показники ущільнення.

Реальні дані – це кінцевий результатдосліджень, що вимірюється після закінчення всіх лабораторних робіт.

Методи ущільнення та обчислення коефіцієнта

Географічне розташування визначає якісний склад грунтів, кожен з яких має свої характеристики: щільність, вологість, здатність до просідання. Тому так важливо розробити комплекс заходів, спрямований на якісне покращенняхарактеристик кожного типу грунту.

Вам вже відоме поняття коефіцієнта ущільнення, предмет якого вивчається строго у лабораторних умовах. Проводять таку роботу відповідні служби. Показник ущільнення ґрунту визначає методику впливу на ґрунт, внаслідок якої він отримає нові характеристики міцності. Проводячи такі дії, важливо враховувати відсоток посилення, що прикладається для отримання необхідного результату. Тому вираховується коефіцієнт ущільнення грунтів (таблиця нижче).

Типологія методів ущільнення ґрунту

Існує умовна система підрозділу методів ущільнення, групи яких формуються виходячи із способу досягнення мети – процесу виведення кисню із шарів ґрунту на певній глибині. Так, розрізняють поверхневе та глибинне дослідження. Виходячи з типу дослідження, фахівці підбирають систему обладнання та визначають спосіб його застосування. Методи дослідження ґрунту бувають:

• статичними;
• вібраційними;
• ударними;
• комбінованими.

Кожен із типів обладнання відображає метод застосування сили, наприклад, пневматична ковзанка.

Частково такі методи застосовуються в малому приватному будівництві, інші виключно при побудові великомасштабних об'єктів, зведення яких узгоджено з місцевою владою, оскільки деякі з таких будов можуть впливати не лише на задану ділянку, а й на навколишні об'єкти.

Коефіцієнти ущільнення та норми СНіП

Усі операції, пов'язані з будівництвом, чітко регламентуються законом, тому контролюються відповідними організаціями.

Коефіцієнти ущільнення ґрунтів СНіП визначає пунктом 3.02.01-87 та СП 45.13330.2012. Дії, описані в нормативні документи, були оновлені та актуалізовані у 2013-2014 роках. Вони описуються ущільнення для різного родуґрунти та ґрунтових подушок, що використовуються при зведенні фундаменту та будов різного роду конфігурацій, у тому числі і підземних.

Як визначають коефіцієнт ущільнення?

Найпростіше визначити коефіцієнт ущільнення ґрунту за методом ріжучих кілець: металеве кільце обраного діаметру та певної довжини забивають у ґрунт, під час чого порода щільно фіксується усередині сталевого циліндра. Після цього масу пристосування вимірюють на терезах, а після зважування вичитують вагу кільця, отримуючи чисту масу грунту. Це число ділять на об'єм циліндра і одержують остаточну щільність ґрунту. Після чого її ділять на показник максимально можливої ​​щільності та отримують обчислюване - коефіцієнт ущільнення для даної ділянки.

Приклади обчислення коефіцієнта ущільнення

Розглянемо визначення коефіцієнта ущільнення ґрунту на прикладі:

• значення максимальної щільності ґрунту - 1,95 г/см 3 ;
• діаметр ріжучого кільця – 5 см;
• висота ріжучого кільця – 3 см.

Необхідно визначити коефіцієнт ущільнення ґрунту.

З таким практичним завданням справитися набагато легше, ніж може здатися.

Для початку забивають циліндр у ґрунт повністю, після чого витягають його з ґрунту так, щоб внутрішній простірзалишалося заповненим землею, але зовні ніякого скупчення ґрунту не відзначалося.

За допомогою ножа ґрунт витягають із сталевого кільця та зважують.

Наприклад, маса ґрунту становить 450 грам, об'єм циліндра 235,5 см 3 . Розрахувавши за формулою, отримуємо число 1,91 г/см 3 - щільність ґрунту, звідки коефіцієнт ущільнення ґрунту - 1,91/1,95 = 0,979.

Зведення будь-якої будівлі або конструкції - відповідальний процес, якому передує ще більш відповідальний момент підготовки ділянки, що забудовується, проектування передбачуваних будівель, розрахунку загального навантаження на грунт. Це стосується всіх без винятку будівель, призначених для тривалої експлуатації, термін якої вимірюється десятками, а то й сотнями років.

Обов'язкове ущільнення ґрунту, щебеню та асфальтобетону в дорожній галузі є не тільки складовою технологічного процесу влаштування земляного полотна, основи та покриття, а й служить фактично головною операцією щодо забезпечення їх міцності, стійкості та довговічності.

Раніше (до 30-х років минулого століття) реалізація зазначених показників ґрунтових насипів теж здійснювалася ущільненням, але не механічним або штучним шляхом, а за рахунок природної самоосадки ґрунту під впливом, в основному, його власної ваги та, частково, руху транспорту. Зведений насип залишали, як правило, на один-два, а в деяких випадках і на три роки, і тільки після цього влаштовували основу та покриття дороги.

Однак швидка автомобілізація Європи і Америки, що почалася в ті роки, зажадала прискореного будівництва великої мережі доріг і перегляду методів їх улаштування. Існувала тоді технологія зведення земляного полотна не відповідала новим завданням і стала гальмом у їх вирішенні. Тому з'явилася потреба у розробці науково-практичних основ теорії механічного ущільнення земляних споруд з урахуванням досягнень механіки ґрунтів, у створенні нових ефективних ґрунтоущільнюючих засобів.

Це в ті роки стали вивчати та враховувати фізико-механічні властивості ґрунтів, оцінювати їх ущільнюваність з урахуванням гранулометричного та вологості (метод Проктора, в Росії – метод стандартного ущільнення), були розроблені перші класифікації ґрунтів і норми на якість їх ущільнення, стали впроваджуватися методи польового та лабораторного контролю цієї якості.

Основним ґрунтоущільнюючим засобом до зазначеного періоду був гладковальцевий статичний каток причіпного або самохідного типу, придатний тільки для накочування і вирівнювання приповерхневої зони (до 15 см) відсипаного шару ґрунту, та ще ручне трамбування, що застосовувалося головним чином на ущільненні. узбіччя та укосів.

Ці найпростіші і малоефективні (з точки зору якості, товщини шару, що проробляється, і продуктивності) ущільнюючі засоби стали витіснятися такими новими засобами, як пластинчасті, ребристі і кулачкові (згадали винахід 1905 р. американського інженера Фітцджеральда) котки, що трамбують. на гусеничному тракторі та гладковальцевій ковзанці, ручні вибух-трамбування («жаби-пострибушки») легкі (50–70 кг), середні (100–200 кг) та важкі (500 та 1000 кг).

У цей же час з'явилися перші ґрунтоущільнюючі вібраційні плити, одна з яких фірми «Лозенгаузен» (згодом фірма «Вібромакс») була досить великою та важкою (24–25 т разом із базовим гусеничним трактором). Її віброплита площею 7,5 м 2 розташовувалась між гусеницями, а двигун потужністю 100 к.с. дозволяв обертати віброзбудник із частотою 1500 кіл/хв (25 Гц) і переміщати машину зі швидкістю близько 0,6–0,8 м/хв (не більше 50 м/год), забезпечуючи продуктивність приблизно 80–90 м 2 /год чи не більше 50 м 3 /год при товщині шару, що ущільнюється, близько 0,5 м.

Найбільш універсальним, тобто. здатним ущільнювати різні типи ґрунтів, у тому числі зв'язкові, незв'язні та змішані, показав себе метод трамбування.

До того ж при трамбуванні легко і просто можна було регулювати силовий ущільнюючий вплив на грунт за рахунок зміни висоти падіння трамбуючої плити або молотка, що трамбує. Внаслідок цих двох переваг метод ударного ущільнення в ті роки став найбільш затребуваним і поширеним. Тому кількість трамбуючих машин та пристроїв множилася.

Доречно відзначити, що й у Росії (тоді СРСР) теж розуміли важливість і необхідність переходу до механічного (штучного) ущільнення дорожніх матеріалівта налагодження виробництва ущільнюючої техніки. У травні 1931 р. у майстернях р. Рибінська (сьогодні ЗАТ «Розкат») було випущено першу вітчизняну самохідну дорожню ковзанку.

Після завершення Другої світової війни вдосконалення техніки та технології ущільнення ґрунтових об'єктів пішло з не меншим ентузіазмом та результативністю, ніж у довоєнний час. З'явилися причіпні, напівпричіпні та самохідні пневмоколісні ковзанки, які стали на певний період основним ґрунтоущільнюючим засобом у багатьох країнах світу. Їх вага, в тому числі одиничних екземплярів, варіювалася в досить широких межах - від 10 до 50-100 т, але більшість моделей пневмокатків, що випускалися, мали навантаження на шину 3-5 т (вага 15-25 т) і товщину ущільнюваного шару, залежно від необхідного коефіцієнта ущільнення, від 20-25 см (зв'язковий ґрунт) до 35-40 см (незв'язковий та малозв'язковий) після 8-10 проходів слідом.

Одночасно з пневмокатками розвивалися, вдосконалювалися і набували все більшої популярності, особливо в 50-ті роки, вібраційні ґрунтоущільнюючі засоби – віброплити, гладковальцеві та кулачкові віброкатки. Причому, згодом на зміну причіпним моделям віброкатків прийшли зручніші та технологічніші для виконання лінійних земляних робіт самохідні шарнірно-зчленовані моделі або, як їх назвали німці, «вальцен-цуг» (тягни-штовхай).

Гладковальцева віброкаток CA 402
фірми DYNAPAC

Кожна сучасна модельґрунтоущільнююча віброкотка, як правило, має два виконання – з гладким і кулачковим вальцем. При цьому деякі фірми виготовляють до одного і того ж одновісного пневмоколісного тягача два окремі взаємозамінні вальці, а інші пропонують покупцеві ковзанки замість цілого кулачкового вальця всього лише «насадку-обічайку» з кулачками, що легко і швидко закріплюється поверх гладкого вальця. Є також фірми, які розробили подібні гладковальцеві «насадки-обічайки» для монтажу поверх кулачкового вальця.

Слід особливо відзначити, що самі кулачки на віброкатках, особливо після початку їх практичної експлуатації в 1960 р., зазнали істотних змін у своїй геометрії та розмірах, що благотворно відбилося на якості та товщині шару, що ущільнюється, і знизило глибину розпушування приповерхневої зони грунту.

Якщо раніше кулачки «шипфут» були тонкими (опорна площа 40–50 см 2 ) та довгими (до 180–200 мм і більше), то сучасні їх аналоги «педфут» стали більш короткими (висота переважно 100 мм, іноді 120–150 мм) та товстими (опорна площа близько 135-140 см 2 з розміром сторони квадрата або прямокутника близько 110-130 мм).

За закономірностями та залежностями механіки ґрунтів збільшення розмірів та площі контактної поверхні кулачка сприяє зростанню глибини ефективного деформування ґрунту (для зв'язного ґрунту вона становить 1,6–1,8 розміру сторони опорного майданчика кулачка). Тому шар ущільнення суглинку та глини віброкатком з кулачками «педфут» при створенні належних динамічних тисків і з урахуванням 5-7 см глибини занурення кулачка в ґрунт став становити 25-28 см, що підтверджують практичні вимірювання. Така товщина шару ущільнення можна порівняти з ущільнюючою здатністю пневмоколісних котків вагою не менше 25–30 т.

Якщо до цього додати істотно більшу товщину шару незв'язних грунтів віброкатками, що ущільнюється, і більш високу їх експлуатаційну продуктивність, стане зрозуміло, чому причіпні і напівпричіпні пневмоколісні катки для ущільнення грунтів стали поступово зникати і зараз практично не випускаються або випускаються рідко і мало.

Таким чином, в сучасних умовах основним грунтоущільнюючим засобом у дорожній галузі переважної більшості країн світу став самохідний одновальцевий віброкаток, шарнірно-зчленований з одновісним пневмоколісним тягачом і має в якості робочого органу гладкий (для незв'язних і малозв'язкових дрібнозернистих дрібнозернистих) крупноуламковий) або кулачковий валець (зв'язкові грунти).

Сьогодні у світі є більше 20 фірм, що випускають близько 200 моделей таких ковзанків різних типорозмірів, що відрізняються один від одного загальною вагою (від 3,3-3,5 до 25,5-25,8 т), вагою вібровальцового модуля (від 1 ,6-2 до 17-18 т) та своїми габаритами. Є також деяка відмінність у пристрої віброзбудника, параметрах вібрації (амплітуда, частота, відцентрова сила) і в принципах їх регулювання. І звичайно перед шляховиком можуть виникати, як мінімум, два питання - як правильно вибрати відповідну модель подібної ковзанки і як найбільш ефективно з її допомогою здійснити якісне ущільнення ґрунту на конкретному практичному об'єкті та з найменшими витратами.

При вирішенні таких питань слід попередньо, але досить точно встановити ті переважаючі типи ґрунтів та їх стан (гранулометричний склад та вологість), для ущільнення яких підбирається віброкаток. Особливо, або насамперед, слід звернути увагу на наявність у складі ґрунту пилуватих (0,05–0,005 мм) та глинистих (менше 0,005 мм) частинок, а також на відносну його вологість (у частках оптимального її значення). Ці дані дадуть перші уявлення про ущільнення ґрунту, можливий спосіб його ущільнення (чисто вібраційний або силовий віброударний) і дозволять зупинити свій вибір на віброкатці з гладким або кулачковим вальцем. Вологість грунту і кількість пилуватих і глинистих частинок істотно впливають на міцнісні і деформаційні його властивості, а, отже, і на необхідну здатність ущільнювача вибирається котка, тобто. його здатність забезпечити необхідний коефіцієнт ущільнення (0,95 або 0,98) у шарі відсипання ґрунту, що задається технологією улаштування земляного полотна.

Більшість сучасних віброкатків працює у певному віброударному режимі, вираженому більшою чи меншою мірою залежно від їх статичного тиску та вібраційних параметрів. Тому ущільнення ґрунту, як правило, відбувається під впливом двох факторів:

• вібрацій (коливань, струсів, ворушень), що викликають зниження або навіть руйнування сил внутрішнього тертя та невеликого зчеплення та зчеплення між частинками ґрунту та створюють сприятливі умови для ефективного зміщення та більш щільного перепакування цих частинок під впливом власної ваги та зовнішніх сил;
• динамічних стискаючих і зсувних зусиль і напруг, створюваних у ґрунті короткочасними, але часто ударними навантаженнями.

В ущільненні сипких незв'язних ґрунтів основна роль належить першому фактору, другий служить лише позитивним доповненням до нього. У зв'язкових ґрунтах, у яких сили внутрішнього тертя незначні, а фізико-механічні, електрохімічні та водно-колоїдні зчеплення між дрібними частинками істотно вищі і є переважаючими, головним фактором, що діє, служить сила тиску або напруги стиснення і зсуву, а роль першого фактора стає другорядною.

Дослідженнями російських фахівців з механіки та динаміки ґрунтів у свій час (1962–64 рр.) було показано, що ущільнення сухих або майже сухих пісків за відсутності зовнішнього їх навантаження починається, як правило, за будь-яких слабких вібрацій з прискореннями коливань не менше 0,2g (g – земне прискорення) і завершується практично повним ущільненням при прискореннях близько 1,2–1,5g.

Для тих же оптимально вологих та водонасичених пісків діапазон ефективних прискорень дещо вищий – від 0,5 g до 2 g. За наявності зовнішнього привантаження з поверхні або при знаходженні піску в затиснутому стані всередині ґрунтового масиву його ущільнення починається лише з деякого критичного прискорення, що дорівнює 0,3–0,4g, з перевищенням якого процес ущільнення розвивається інтенсивніше.

Приблизно в той же час і майже такі ж результати на пісках і гравії були отримані в експериментах фірми «Dynapac», в яких за допомогою лопатевої крильчатки було показано також, що опір зсуву цих матеріалів в момент їх вібрування може знижуватися на 80-98%. .

На підставі таких даних можна побудувати дві криві – зміни критичних прискорень та загасання діючих від віброплити або вібровальця прискорень ґрунтових частинок з віддаленням від поверхні, де розташовується джерело коливань. Точка перетину цих кривих дасть глибину ефективного ущільнення піску або гравію, що цікавить.

Рис. 1. Криві згасання прискорення коливань
частинок піску при ущільненні катком ДУ-14

На рис. 1 показані дві криві згасання прискорень коливань частинок піску, зафіксовані спеціальними датчиками, при його ущільненні причіпним віброкатком ДУ-14(Д-480) на двох робочих швидкостях. Якщо прийняти для піску всередині ґрунтового масиву критичне прискорення 0,4-0,5g, то з графіка випливає, що товщина шару, що проробляється таким легким віброкатком становить 35-45 см, що неодноразово підтверджено польовим контролем щільності.

Недостатньо або погано ущільнені сипкі незв'язні дрібнозернисті (піщані, піщано-гравійні) і навіть крупнозернисті (скельно-великоуламкові, гравійно-галечникові) грунти, укладені в земляне полотно транспортних споруд, досить швидко виявляють свою низьку міцність і стійкість. , вібрацій, які можуть виникати під час руху важкого вантажного автомобільного та залізничного транспорту, при роботі всіляких ударних та вібраційних машин із забивання, наприклад, паль або віброущільнення шарів дорожнього одягу тощо.

Частота вертикальних коливань елементів дорожньої конструкції при проїзді вантажного автомобіля на швидкості 40-80 км/год становить 7-17 Гц, а одиночний удар трамбуючої плити вагою 1-2 т по поверхні ґрунтового насипу збуджує в ній як вертикальні з частотою від 7-10 до 20–23 Гц, і горизонтальні коливання з частотою, що становить близько 60% від вертикальних.

У недостатньо стійких і чутливих до вібрацій і струсу грунтах такі коливання здатні викликати деформації і помітні опади. Тому не лише доцільно, а й необхідно їх ущільнювати вібраційними або будь-якими іншими динамічними впливами, створюючи в них коливання, струси та ворушіння частинок. І абсолютно безглуздо ущільнювати такі ґрунти статичною укаткою, що досить часто можна було спостерігати на серйозних та великих автодорожніх, залізничних і навіть гідротехнічних об'єктах.

Численні спроби ущільнити пневмоколісними катками маловологі однорозмірні піски в насипах залізниць та автомобільних доріг та аеродромів у нафтогазоносних районах Західного Сибіру, ​​на білоруській ділянці автодороги Брест-Мінськ-Москва та на інших об'єктах, у Прибалтиці, Поволжі та Поволжі. не давали необхідних результатів за густиною. Лише поява на цих будовах причіпних віброкатків А-4, А-8і А-12допомогло впоратися з цією гострою свого часу проблемою.

Ще наочнішим і гострішим за своїми неприємними наслідками може виявитися ситуація з ущільненням сипких крупнозернистих скельно-крупнооблочних і гравійно-галечникових грунтів. Влаштування насипів, у тому числі заввишки 3–5 м і навіть більше, з таких міцних і стійких до будь-яких погодно-кліматичних проявів ґрунтів з сумлінним їх укочуванням важкими пневмоколісними котками (25 т), здавалося б, не давало серйозних приводів для занепокоєння будівельникам, Наприклад, однієї з карельських ділянок федеральної автомобільної дороги «Кола» (Санкт–Петербург–Мурманск) чи «знаменитої» СРСР залізничної Байкало-Амурської магістралі (БАМ).

Однак відразу ж після пуску їх в експлуатацію стали розвиватися нерівномірні локальні просідання неправильно ущільнених насипів, що склали в окремих місцях автодороги 30-40 см і спотворили до пилкоподібного з високою аварійністю загальний поздовжній профіль залізничного полотна БАМа.

Незважаючи на схожість загальних властивостейта поведінки дрібнозернистих та крупнозернистих сипучих ґрунтів у насипах, їх динамічне ущільнення слід виконувати різними за вагою, габаритами та інтенсивністю вібровпливів вібраційними котками.

Однорозмірні піски без домішок пилу і глини дуже легко і швидко перепаковуються навіть при незначних струсах і вібраціях, але вони мають незначний опір зсуву і дуже низьку прохідність по них колісних або вальцьових машин. Тому ущільнювати їх слід легкими за вагою і великими за габаритами віброкатками і віброплитами з малим контактним статичним тиском і середнім вібраційним впливом за інтенсивністю, щоб не знижувалася товщина ущільнюваного шару.

Використання на однорозмірних пісках середнього А-8 (вага 8 т) та важкого А-12 (11,8 т) причіпних віброкатків призводило до надмірного занурення вальця в насип та видавлювання піску з-під катка з утворенням перед ним не тільки валу ґрунту, але і зсувної хвилі, що переміщається за рахунок «бульдозерного ефекту», помітної оку на відстані до 0,5-1,0 м. У результаті приповерхнева зона насипу на глибину до 15-20 см виявлялася розпушеною, хоча щільність нижчележачих шарів мала коефіцієнт ущільнення 0,95 і навіть вище. У легких віброкатків розпушена приповерхнева зона може знизитися до 5-10 см.

Очевидно можна, а в ряді випадків і доцільно, на таких однорозмірних пісках використовувати середні та важкі віброкатки, але мають переривчасту поверхню вальця (кулачкову або решітчасту), що дозволить покращити прохідність ковзанки, зменшити зсув піску і знизити до 7-10 см розпушуючу. Про це свідчить успішний досвід автора щодо ущільнення насипів із таких пісків взимку та влітку в Латвії та Ленінградській обл. навіть статичним причіпним катком з гратчастим вальцем (вага 25 т), що забезпечили товщину ущільнюваного до 0,95 шару насипу до 50-55 см, а також позитивні результати ущільнення цим же катком однорозмірних барханних (дрібних і повністю сухих) пісків.

Крупнозернисті скельно-крупноуламкові та гравійно-галькові грунти, як показує практичний досвід, теж успішно ущільнюються віброкатками. Але внаслідок того, що в їх складі є, а іноді і переважають великі шматки і брили розміром до 1,0-1,5 м і більше, зрушити, розворушити і перемістити які, забезпечуючи тим самим необхідну щільність і стійкість всього насипу, не так легко і просто.

Тому на таких ґрунтах повинні використовуватися великі, важкі, міцні та з достатньою інтенсивністю віброударного впливу гладковальцеві віброкатки вагою причіпної моделі або вібровальцевого модуля у шарнірно-зчленованого варіанта не менше 12–13 т.

Товщина шару таких ґрунтів, що проробляється, подібними котками може досягати 1-2 м. Практикуються ж такого роду відсипання в основному на великих гідротехнічних і аеродромних будовах. У дорожній галузі вони зустрічаються рідко, і тому шляховикам немає особливої ​​потреби та доцільності купувати гладковальцеві ковзанки з вагою робочого вібровальцевого модуля важчим за 12–13 т.

Куди важливіше і серйозніше для російської дорожньої галузі є завдання ущільнення дрібнозернистих змішаних (пісок з тією чи іншою кількістю домішок пилу та глини), просто пилуватих і зв'язкових грунтів, що частіше зустрічаються у повсякденній практиці, ніж скельно-крупноуламкові та їх різновиди.

Особливо багато турбот і неприємностей виникає у підрядників з пилуватими пісками і з суто пилуватими ґрунтами, досить широко поширеними в багатьох місцях Росії.

Специфіка цих непластичних малозв'язних грунтів полягає в тому, що при високій їхній вологості, а таким перезволоженням «грішить» в першу чергу Північно-Західний регіон, під впливом руху автотранспорту або впливу віброкатків, що ущільнює, вони переходять у «розріджений» стан внаслідок низької їх фільтраційної здатності і підвищення порового тиску при надлишку вологи.

З пониженням вологості до оптимальної такі грунти порівняно легко і добре ущільнюються середніми і важкими гладковальцевими віброкатками з вагою вібровальцевого модуля 8-13 т, для яких шари відсипання, що ущільнюються до необхідних норм, можуть становити 50-80 см (у перезволоженому стані товщини 60 см).

Якщо в піщаних і пилуватих ґрунтах з'являються помітна кількість глинистих домішок (не менше 8-10%), вони починають виявляти значну зв'язність і пластичність і за своєю здатністю до ущільнення наближаються до глинистих ґрунтів, які зовсім погано або взагалі не піддаються деформуванню суто вібраційним способом.

Дослідженнями професора Хархути Н. Я. показано, що при ущільненні у такий спосіб практично чистих пісків (домішок пилу та глини менше 1%) оптимальна товщинашару, що ущільнюється до коефіцієнта 0,95, може сягати 180-200% від мінімального розміру контактного майданчика робочого органу вібромашини (віброплита, вібровалець з достатніми контактними статичними тисками). З підвищенням вмісту в піску зазначених частинок до 4-6% оптимальна товщина шару, що проробляється, скорочується в 2,5-3 рази, а при 8-10% і більше досягти коефіцієнта ущільнення 0,95 взагалі неможливо.

Вочевидь, у разі доцільно і навіть необхідно переходити на силовий спосіб ущільнення, тобто. на використання сучасних важких віброкатків, що працюють у віброударному режимі та здатних створювати у 2–3 рази більше високий тискніж, наприклад, статичні пневмоколісні котки з тиском на грунт 6-8 кгс/см 2 .

Щоб відбувалося очікуване силове деформування та відповідне ущільнення ґрунту, створювані робочим органом ущільнюючої машини статичні або динамічні тиски повинні бути якомога ближче до меж міцності ґрунту на стиск та зсув (близько 90–95%), але й не перевищували його. Інакше на контактній поверхні з'являться тріщини зсувів, випори та інші сліди руйнування ґрунту, які до того ж погіршуватимуть умови передачі в шари насипу, що нижчележать, необхідних для ущільнення тисків.

Міцність зв'язкових грунтів залежить від чотирьох факторів, три з яких відносяться безпосередньо до самих грунтів (гранулометричний склад, вологість і щільність), а четвертий (характер або динамічність навантаження, що прикладається, і оцінюється швидкістю зміни напруженого стану грунту або, з деякою неточністю, часом дії цього навантаження ) відноситься до впливу ущільнюючої машини та реологічних властивостей ґрунту.

Кулачковий віброкаток
фірми BOMAG

Зі збільшенням вмісту глинистих частинок міцність ґрунту зростає до 1,5–2 разів у порівнянні з піщаними ґрунтами. Реальна вологість зв'язкових ґрунтів є дуже важливим показником, що впливає не тільки на міцність, але і на їх ущільнюваність. Найкращим чином такі ґрунти ущільнюються при так званому оптимальному вмісті вологи. З перевищенням реальної вологістю цього оптимуму знижується міцність ґрунту (до 2 разів) і істотно знижується межа та ступінь можливого його ущільнення. Навпаки, зі зменшенням вологості нижче оптимального рівнямежа міцності різко зростає (при 85% оптимальної – в 1,5 разу, а при 75% – до 2 раз). Ось чому так важко ущільнювати маловологі зв'язні ґрунти.

У міру ущільнення ґрунту зростає та його міцність. Зокрема, після досягнення в насипу коефіцієнта ущільнення 0,95 міцність зв'язного ґрунту підвищується в 1,5-1,6 раза, а при 1,0 - у 2,2-2,3 рази порівняно з міцністю у початковий момент ущільнення ( коефіцієнт ущільнення 0,80-0,85).

У глинистих грунтів, що мають виражені реологічні властивості внаслідок їх в'язкості, динамічна міцність на стиск може зрости в 1,5-2 рази при часі їх навантаження 20 мсек (0,020 сек), що відповідає частоті застосування віброударного навантаження 25-30 Гц, а на зсув - навіть до 2,5 разів у порівнянні зі статичною міцністю. При цьому динамічний модуль деформації таких ґрунтів підвищується до 3-5 разів і більше.

Це свідчить про необхідність прикладати до зв'язних ґрунтів більш високі ущільнюючі тиски динамічного характеру, ніж статичного, щоб отримати одну й ту саму деформацію та результат ущільнення. Очевидно тому деякі зв'язкові ґрунти можна було ефективно ущільнювати статичними тисками 6-7 кгс/см 2 (пневмокатки), а при переході на їх трамбування були потрібні динамічні тиски близько 15-20 кгс/см 2 .

Така відмінність зумовлена ​​різною швидкістю зміни напруженого стану зв'язного ґрунту, при зростанні якої в 10 разів його міцність підвищується в 1,5-1,6 раза, а в 100 разів - до 2,5 раза. У пневмоколісної ковзанки швидкість зміни контактних тисків у часі становить 30-50 кгс/см 2 * сек, у трамбовок і віброкатків - близько 3000-3500 кгс / см 2 * сек, тобто. підвищення становить 70-100 разів.

Для правильного призначення функціональних параметрів віброкатків у момент їх створення та для керування технологічним процесомвиконання цими віброкатками самої операції ущільнення зв'язкових та інших різновидів ґрунтів вкрай важливо і необхідно знати не тільки якісний вплив та тенденції зміни меж міцності та модулів деформації цих ґрунтів залежно від їхнього гранскладу, вологості, щільності та динамічності навантаження, але й мати конкретні значення цих показників. .

Такі орієнтовні дані за межами міцності ґрунтів з коефіцієнтом щільності 0,95 при статичному та динамічному їх навантаженні встановлені професором Хархутою Н. Я. (табл. 1).

Таблиця 1
Межі міцності (кгс/см 2) ґрунтів з коефіцієнтом ущільнення 0,95
та оптимальною вологістю

Доречно відзначити, що з підвищенням густини до 1,0 (100%) динамічна міцність на стиск деяких високозв'язкових глин оптимальної вологості зросте до 35-38 кгс/см 2 . При зниженні ж вологості до 80% від оптимальної, що може бути в теплих, жарких або посушливих місцях низки країн, їхня міцність може досягати ще більших значень – 35–45 кгс/см 2 (щільність 95%) і навіть 60–70 кгс/ см 2 (100%).

Звісно, ​​ущільнювати подібні високоміцні ґрунти можна лише важкими віброударними кулачковими котками. Контактних тисків гладковальцових віброкатків навіть для звичайних суглинків оптимальної вологості буде явно недостатньо, щоб отримати результат ущільнення, що необхідний нормативами.

Донедавна оцінка або розрахунок контактних тисків під гладким або кулачковим вальцем статичної та вібраційної ковзанки проводилися дуже спрощено та наближено за непрямими та не дуже обґрунтованими показниками та критеріями.

На основі теорії коливань, теорії пружності, теоретичної механіки, механіки та динаміки ґрунтів, теорії розмірностей та подоби, теорії прохідності колісних машин та вивчення взаємодії вальцевого штампу з поверхнею ущільнюваного лінійно-деформованого шару асфальтобетонної суміші, щебеневої основи та ґрунту земляного полотна отримана універсальна і досить проста аналітична залежність для визначення контактних тисків під будь-яким робочим органом катка колісного або вальцевого типу (пневмошинне колесо, гладкий жорсткий, гумовий, кулачковий, гратчастий або ребристий валець):

o - максимальний статичний або динамічний тиск вальця;
Q в - вагове навантаження вальцевого модуля;
R o – загальна сила дії вальця при вібродинамічному його навантаженні;
R o = Q до K d
E o - статичний або динамічний модуль деформації матеріалу, що ущільнюється;
h – товщина шару матеріалу, що ущільнюється;
В, Д – ширина та діаметр вальця;
σ p – межа міцності (руйнування) матеріалу, що ущільнюється;
K d – коефіцієнт динамічності

Більш детальна методологія та пояснення до неї викладені в аналогічному збірнику-каталозі «Дорожня техніка та технологія» за 2003 р. Тут доречно лише вказати, що на відміну від гладковальцевих котків при визначенні повного осаду поверхні матеріалу δ 0 максимальної динамічної сили R 0 і контактного тиску σ 0 у кулачкових, гратчастих та ребристих котків використовується еквівалентна гладковальцева ширина їх вальців, а у пневмоколісних та гумових котків – еквівалентний діаметр.

У табл. 2 представлені результати розрахунків за зазначеною методикою та аналітичними залежностями основних показників динамічного впливу, у тому числі контактних тисків, гладковальцових і кулачкових віброкатків ряду фірм з метою аналізу їх ущільнюючої здатності при відсипанні в земляне полотно одного з можливих типів дрібнозернистих грунтів шаром 60 і щільному стані коефіцієнт ущільнення дорівнює відповідно 0,85-0,87 і 0,95-0,96, модуль деформації Е 0 = 60 і 240 кгс/см 2 і значення реальної амплітуди коливань вальця теж відповідно a = A 0 /A ∞ = 1,1 та 2,0), тобто. всі ковзанки мають однакові умови для прояву своїх ущільнюючих здібностей, що надає результатам розрахунку та їх порівняння необхідної коректності.

ЗАТ «ВАД» має у своєму парку цілу гаму справно та ефективно працюючих ґрунтоущільнюючих гладковальцевих віброкатків фірми «Dynapac», починаючи від найлегшого ( СА152D) і закінчуючи найважчим ( СА602D). Тому було корисно отримати розрахункові дані для однієї з таких ковзанок ( СА302D) і порівняти з даними аналогічних і близьких за вагою трьох моделей фірми Hamm, створених за своєрідним принципом (за рахунок збільшення привантаження вальця, що коливається, без зміни його ваги та інших показників вібрації).

У табл. 2 представлені також деякі найбільші віброкатки двох фірм ( Bomag, Orenstein і Koppel), у тому числі кулачкові їх аналоги, і моделі причіпних віброкатків (А-8, А-12, ПВК-70ЕА).

Таблиця 2

Аналіз даних табл. 2 дозволяє зробити деякі висновки та висновки, у тому числі практичного плану:

• створювані глаковальцевими віброкатками, у тому числі середньої ваги (СА302D, Hamm 3412і 3414 ), динамічні контактні тиски помітно перевершують (на підущільнених ґрунтах у 2 рази) тиску важких статичних котків (пневмоколісного типу вагою 25т і більше), тому вони здатні досить ефективно і з прийнятною для шляховиків товщиною шару ущільнювати незв'язні, малозв'язні та легкі зв'язні ґрунти;
• кулачкові віброкатки, у тому числі найбільші і важкі, в порівнянні зі своїми гладковальцевими аналогами, можуть створювати в 3 рази вищий контактний тиск (до 45–55 кгс/см 2 ), і тому вони придатні для успішного ущільнення високозв'язкових і досить міцних важких суглинків і глин, включаючи їх різновиди з зниженою вологістю; аналіз можливостей цих віброкатків за контактними тисками показує, що є певні передумови дещо підвищити ці тиски і збільшити товщину шарів зв'язкових ґрунтів, що ущільнюються великими та важкими їх моделями, до 35–40 см замість сьогоднішніх 25–30 см;
• досвід фірми «Hamm» зі створення трьох різних віброкатків (3412, 3414 і 3516) з однаковими вібраційними параметрами (маса вальця, що вагається, амплітуда, частота, відцентрова сила) і різною загальною масою вібровальцевого модуля за рахунок привантаження рами слід визнати цікавим не на всі 100% і насамперед з точки зору незначної різниці створюваних вальцями котків динамічних тисків, наприклад, 3412 і 3516; зате у 3516 час пауз між імпульсами навантаження скорочується на 25–30%, збільшуючи час контакту вальця з ґрунтом і підвищуючи ккд передачі енергії останньому, що сприяє проникненню в глиб ґрунту вищої щільності;
• на основі порівняння віброкатків за їх параметрами або навіть за результатами практичних випробувань некоректно, та й навряд чи справедливо, стверджувати, що ця ковзанка взагалі краща, а інша – погана; кожна модель може бути гіршою або, навпаки, гарною і придатною для конкретних своїх умов застосування (тип і стан грунту, товщина шару, що ущільнюється); доводиться тільки шкодувати, що досі не з'явилися зразки віброкатків з більш універсальними і регульованими параметрами ущільнення для використання в ширшому діапазоні типів і станів грунтів і товщин шарів, що відсипаються, що могло б позбавити шляховика від необхідності набувати набір грунтоущільнюючих засобів різних типівза вагою, габаритами та ущільнюючою здатністю.

Деякі з зроблених висновків можуть здатися не такими вже новими і навіть відомими з практичного досвіду. У тому числі, і про марність застосування гладковальцевих віброкатків на ущільненні зв'язкових ґрунтів, особливо маловологих.

Автор свого часу відпрацьовував на спеціальному полігоні в Таджикистані технологію ущільнення лангарського суглинку, що укладається в тіло однієї з найвищих гребель (300 м) тепер діючої Нурекської ГЕС. До складу суглинку входили від 1 до 11% піщаних, 77-85% пилуватих і 12-14% глинистих частинок, число пластичності було 10-14, оптимальна вологість - близько 15,3-15,5%, природна вологість становила всього 7- 9%, тобто. не перевищувала 06 від оптимального значення.

Ущільнення суглинку вироблялося різними катками, у тому числі спеціально створеним для цього будівництва дуже великим причіпним віброкатком ПВК-70ЕА(22т, див. табл. 2), які мали досить високі вібраційні параметри (амплітуда 2,6 і 3,2 мм, частота 17 і 25 Гц, відцентрова сила 53 і 75 тс). Однак через низьку вологість ґрунту необхідне ущільнення 0,95 цим важким катком вдалося отримати тільки в шарі не більше 19 см.

Більш ефективно та успішно цією ковзанкою, а також А-8 та А-12 виконувалося ущільнення сипких гравійно-галечникових матеріалів, що укладаються шарами до 1,0–1,5 м.

За виміряними напругами спеціальними датчиками, що поміщаються в насип на різну глибину, побудована крива згасання цих динамічних тисків по глибині ґрунту, що ущільнюється трьома віброкотками (рис. 2).

Рис. 2. Крива згасання експериментальних динамічних тисків

Незважаючи на досить значні відмінності в спільній вазі, габаритах, параметрах вібрації та контактних тисках (відмінність доходило до 2–2,5 разів) значення експериментальних тисків у ґрунті (у відносних одиницях) виявилися близькими та підпорядковуються одній закономірності (пунктирна крива на графіку рис. 2) та аналітичній залежності, показаній на тому ж графіку.

Цікаво, що така сама залежність притаманна експериментальним кривим загасання напруги при суто ударному навантаженні ґрунтового масиву (трамбуюча плита діаметром 1 м і вагою 0,5–2,0т). І в тому й іншому випадку показник ступеня залишається незмінним і рівним або близьким 3/2. Змінюється тільки коефіцієнт K відповідно до характеру або «гостроти» (агресивності) динамічного навантаження від 3,5 до 10. При більш «гострому» навантаженні грунту він більший, при «млявому» – менше.

Цей коефіцієнт K служить хіба що «регулювальником» ступеня згасання напруги по глибині грунту. При високому його значенні напруги швидше знижуються, з видаленням від поверхні навантаження і товщина шару грунту, що проробляється, зменшується. Зі зменшенням K характер загасання стає більш плавним і наближається до кривої загасання статичних тисків (на рис. 2 у Буссіне α = 3/2 і K = 2,5). У цьому випадку в глиб грунту хіба що «проникають» більш високий тиск і товщина шару ущільнення зростає.

Характер імпульсних впливів віброкатків не дуже сильно варіюється, і можна припустити, що значення K будуть в межах 5-6. А при відомому і близькому до стабільного характеру загасання відносних динамічних тисків під віброкатками і певних значеннях необхідних відносних напруг (у частках межі міцності грунту) всередині ґрунтового насипу можна, з достатньою часткою ймовірності, встановлювати товщину шару, в якому тисками, що діють, буде забезпечена реалізація коефіцієнта ущільнення, наприклад, 0,95 або 0,98.

Практикою, пробними ущільненнями та численними дослідженнями орієнтовні значення таких внутрішньоґрунтових тисків встановлені та представлені в табл. 3.

Таблиця 3

Існує також спрощений прийом визначення товщини шару, що ущільнюється, гладковальцовим віброкатком, за яким кожна тонна ваги вібровальцового модуля здатна забезпечити приблизно наступну товщину шару (при оптимальній вологості грунту і потрібних параметрах віброкатка):

• піски великі, середні, ПГС – 9-10 см;
• дрібні піски, у тому числі з пилом – 6–7 см;
• супіски легкі та середні – 4–5 см;
• легкі суглинки – 2-3 див.

Висновок. Сучасні гладковальцеві та кулачкові віброкатки є ефективними ґрунтоущільнювальними засобами, здатними забезпечити необхідну якість земляного полотна, що зводиться. Завдання шляховика полягає у грамотному осмисленні можливостей та особливостей цих засобів для правильного орієнтування при їх виборі та практичному застосуванні.

Потреба у знанні точної щільності насипних будматеріалів виникає при їх транспортуванні, трамбуванні, заповненні ємностей та котлованів та доборі пропорцій при приготуванні будівельних розчинів. Одним з врахованих показників служить коефіцієнт ущільнення, що характеризує відповідність прошарків, що укладаються вимогам нормативів або ступінь зменшення обсягу піску в процесі транспортування. Рекомендоване значення вказується в проектній документації і залежить від типу конструкції, що зводиться або виду робіт.

Коефіцієнт ущільнення є нормативним числом, що враховує ступінь зменшення зовнішнього обсягу в процесі доставки і укладання з наступною трамбуванням (інформацію про ущільнення щебеню ви можете знайти). У спрощеному варіанті він перебуває як відношення маси певного обсягу, взятого при знятті проб, до еталонного параметра, отриманого в лабораторних умовах. Його величина залежить від виду та розміру фракцій наповнювачів і варіюється від 1,05 до 1,52. У разі піску для будівельних робітвін становить 1,15, від нього відштовхуються під час розрахунку будматеріалів.

У результаті реальний обсяг піску, що поставляється визначається шляхом множення результатів обміру на показник ущільнення при транспортуванні. Максимально допустиме значення обов'язково вказується у договорі для придбання. Можливі й зворотні ситуації – для перевірки сумлінності постачальників знаходиться обсяг після закінчення доставки, його кількість м 3 ділиться на коефіцієнт ущільнення піску і звіряється з імпортним. Наприклад, при транспортуванні 50 м 3 після трамбування у кузові автомобіля чи вагонах на об'єкт привезуть не більше 43,5.

Чинники впливу на коефіцієнт

Наведене число є середньостатистичним, практично воно залежить від безлічі різних критеріїв. До них відносять:

• Розміри зерен піску, чистота та інші фізичні та хімічні властивості, що визначаються місцем та способом видобутку. Характеристики джерела отримання можуть змінюватися з часом, у міру виїмки з кар'єрів зростає пухкість шарів, що залишилися, для виключення помилки насипна щільність і супутні параметри періодично перевіряються в лабораторних умовах.
• Умови перевезення (відстань до об'єкта, кліматичні та сезонні фактори, вид транспорту, що використовується). Чим сильніше і довше на матеріал впливає вібрація, тим ефективніше проводиться трамбування піску, максимальне ущільнення досягається при його переміщенні за допомогою автотранспорту, трохи менше при залізничних перевезеннях, мінімальне при морських. При правильних умовахтранспортування вплив вологості та мінусових температурзведено до мінімуму.

Перевіряти ці фактори слід відразу, значення показників допустимої природної вологості та насипної густини прописуються в паспорті. Додаткові обсяги сипучих речовин, зумовлені втратами при транспортуванні, залежать від дальності доставки та приймаються рівними 0,5% у межах 1 км, 1% – понад цей параметр.

Використання коефіцієнта при підготовці піщаних подушок та будівництві доріг

Характерною особливістю будь-яких сипучих будматеріалів є зміна обсягу при розвантаженні на вільній ділянці або трамбовці. У першому випадку пісок або ґрунт стають пухкими, у процесі зберігання частинки осідають і прилягають другові до друга практично без порожнеч, але все ще не відповідають нормативним. На останньому етапі – укладання та розподіл складів на дні котловану враховується коефіцієнт відносного ущільнення піску. Він є критерієм якості робіт, що проводяться при підготовці траншей та будівельних майданчиків і варіюється від 0,95 до 1, точне значення залежить від цільового призначення прошарку та способу засипки та трамбування. Воно визначається розрахунковим шляхом та обов'язково вказується у проектній документації.

Ущільнення грунту, що засипається назад, вважається таким же обов'язковою дією, як і під час закладки піщаної подушки під фундаментами будівель або при облаштуванні дорожнього полотна. Для досягнення потрібного ефектувикористовується спеціальне обладнання - катки, вібраційні плити та віброштампи, за його відсутності трамбування проводять ручним інструментом або ногами. Максимально допустима товщина оброблюваного шару і необхідне число проходів відносяться до табличних величин, це стосується рекомендованого мінімуму підсипки поверх труб або комунікацій.

У процесі проведення трамбування піску чи ґрунту їх насипна щільність збільшується, а об'ємна площа неминуче зменшується. Це обов'язково враховується при розрахунку кількості матеріалу, що закуповується, поряд із загальними втратами на вивітрювання або величиною запасу. При виборі способу ущільнення важливо пам'ятати, що будь-які зовнішні механічні впливи впливають тільки на верхні шари, щоб одержати покриття з необхідною якістю потрібне вібраційне обладнання.

Щебінь - це найпоширеніший будівельний матеріал, який виходить за допомогою дроблення гірської твердої породи. Видобувається сировина шляхом проведення підривних робіт під час кар'єрних розробок. Порода дробиться на відповідні фракції. У цьому значення має спеціальний коефіцієнт ущільнення щебеню.

Гранітний є найпоширенішим, тому що його морозостійкість висока, а водопоглинання низьке, що так важливо для будь-якої будівельної конструкції. Стирання та міцність гранітного щебеню відповідає стандартам. Серед основних фракцій щебеню можна відзначити: 5-15 мм, 5-20 мм, 5-40 мм, 20-40 мм, 40-70 мм. Найбільш популярним є щебінь фракції 5-20 мм, він може використовуватися для ведення різних робіт:

• спорудження фундаментів;
• виготовлення баластових шарів трас та залізничних колій;
• добавка до будівельних сумішей.

Ущільнення щебеню залежить від багатьох показників, зокрема і його характеристик. Необхідно враховувати:

1. Середня густина становить 1,4-3 г/см³ (коли обчислюється ущільнення, цей параметр береться одним з основних).
2. Ощадність визначає рівень площини матеріалу.
3. Весь матеріал проходить сортування за фракціями.
4. Стійкість до морозів.
5. Рівень радіоактивності. Для всіх робіт можна використовувати щебінь 1-го класу, а ось 2-й клас можна застосовувати лише для дорожніх.

З таких характеристик приймається рішення, який саме матеріал підходить певного типу робіт.

Види щебеню та технічні характеристики

Щебінь для будівництва може використовуватись різний. Виробники пропонуються різні його види, властивості яких відрізняються один від одного. Сьогодні за типом сировини щебінь прийнято розділяти на 4 великі групи:

• гравійний;
• гранітний;
• доломітовий, тобто. вапняковий;
• вторинний.

Для виготовлення гранітного матеріалу використається відповідна порода. Це нерудний матеріал, який одержують із твердої породи. Граніт - застигла магма, що має велику твердість, обробка його скрутна. Щебінь цього виду виготовляється згідно з ГОСТом 8267-93. Найпопулярнішим є щебінь, що має фракцію 5/20 мм, тому що його можна застосовувати для різноманітних робіт, включаючи виготовлення фундаментів, доріг, майданчиків та іншого.

Гравійний щебінь є будівельний сипкий матеріал, який виходить при дробленні кам'янистої скелі або породи в кар'єрах. Міцність матеріалу не така висока, як у гранітного щебеню, зате вартість його нижча, як і радіаційний фон. Сьогодні прийнято розрізняти два типи гравію:

• подрібнений різновид щебеню;
• гравій річкового та морського походження.

По фракції гравій класифікується на 4 великі групи: 3/10, 5/40, 5/20, 20/40 мм. Використовується матеріал для приготування різних будівельних сумішей як наповнювач, він вважається незамінним при замішуванні бетону, будівництві фундаментів, доріжок.

Вапняковий щебінь виготовляється з гірської осадової породи. Як відомо з назви, сировиною виступає вапняк. Основна складова – карбонат кальцію, вартість матеріалу одна з найнижчих.

Фракції цього щебеню поділяються на 3 великі групи: 20/40, 5/20, 40/70 мм.

Застосовний він для скляної промисловості при виготовленні невеликих залізобетонних конструкцій у приготуванні цементу.

Вторинний щебінь має найнижчу вартість. Роблять його з будівельного сміттянаприклад, асфальту, бетону, цегли.

Перевага щебеню - низька вартість, але за основними характеристиками він сильно поступається решті трьох видів, тому застосовується рідко і тільки в тих випадках, коли міцність великого значенняне має.

Повернутись до змісту

Коефіцієнт ущільнення: призначення

Коефіцієнт ущільнення - це спеціальне нормативне число, що визначається СНіП та ГОСТ. Таке значення показує, скільки разів щебінь можна ущільнювати, тобто. зменшувати його зовнішній об'єм при трамбуванні чи перевезенні. Значення зазвичай становить 1,05-1,52. Відповідно до існуючих нормативів, коефіцієнт ущільнення може бути таким:

• піщано-гравійна суміш – 1,2;
• будівельний пісок – 1,15;
• керамзит – 1,15;
• щебінь гравійний – 1,1;
• ґрунт – 1,1 (1,4).

Приклад визначення коефіцієнта ущільнення щебеню або гравію можна навести наступним чином:

1. Можна припустити, що щільність маси становить 1,95 г/см³, після того як було проведено ущільнення, значення дорівнювало 1,88 г/см³.
2. Для визначення значення треба розділити фактичний рівень густини на максимальний, що дасть коефіцієнт ущільнення щебеню 1,88/1,95=0,96.

У цьому необхідно враховувати, що у проектних даних зазвичай вказується ступінь ущільнення, а так звана щільність скелета, тобто. під час розрахунків треба враховувати рівень вологості, інші параметри будівельної суміші.