Глинистые почвы, отличающиеся мягкостью и подвижностью, часто встречаются на участках, предназначенных для строительства. Такое основание заставляет проектировщиков проводить тщательный анализ и при возведении фундамента учитывать особенности данного вида грунта: · глина эластична и при взаимодействии с водой быстро теряет первоначальную форму, поэтому опасность представляют не только грунтовые воды, но и талые.
· Насыщение глинистого грунта водой приводит к его пучению, в таких условиях фундамент может деформироваться, что чревато авариями и даже разрушением здания.
Способность глинистого грунта увеличиваться в объеме в результате впитывания влаги называется набуханием. Как известно, глина обладает большой влагоемкостью, так как пронизана множеством тончайших капилляров. При соприкосновении с водой по ним поднимается жидкость и снижает межмолекулярное взаимодействие между частицами породы. Текстура, характер структурных связей, дисперсность глины сильно влияют на набухаемость: она характерна для дисперсных глин, а вот супеси и суглинки практически ей не подвергаются.
Необходимо учитывать при проектировании и состав грунтовых вод, взаимодействующих с почвой, и величину внешнего давления. При гидратации глинистой почвы уменьшается ее плотность и увеличивается влажность, вследствие чего возрастает ее объем, а это ведет к потере устойчивости фундамента инженерных конструкций, оплыванию откосов и другим проблемам.
Свободное набухание грунта
При проектировании различных объектов инженеры используют установленные нормативными документами характеристики грунта, связанные с понятием величины относительного набухания. Процесс, происходящий без учета массы нагрузки при испытании породы, называется свободным. Существуют статические и динамические показатели этого параметра:
Влажность набухания измеряется в процентах и характеризует пробу грунта, опрессованного необходимым давлением и лишенного возможности горизонтального расширения, с предельным изменением объема. Точность определения влажности гарантирует прочность основания под фундамент и позволяет предпринять меры для предотвращения деформации здания, потому что степень усадки грунта зависит также от его влажности.
Рассчитывают эту характеристику в полевых условиях (в вырытом котле или котловане под фундамент, размером 10*10 метров, в который воду подают с помощью скважин) или в лабораторных (опыты с помощью специальных приборов дают более точные показатели). Этот показатель помогает определить необходимый строительный материал и рассчитать прочность конструкций.
Деформация и давление грунта при набухании
Существует формула для вычисления относительной деформации без нагрузки:
Она отражает отношение начальной высоты образца (h) и высоты после набухания ( hK).
Давление набухания показывает, с какой силой набухающий грунт давит на внешнее ограничение. Разность между давлением увеличивающихся пленок воды и структурной связностью грунта и характеризует этот параметр. Для определения этого показателя образец замачивают и обжимают без возможности бокового расширения (при этом Esw=0).
Во время закладки фундамента важно учитывать давление набухания в вертикальном направлении и зависимость относительного набухания от давления.
Величина относительного набухания
Свободное набухание грунта является основой классификации видов глинистых почв:
· Esw = 0-0.04 – при гидратации порода практически не меняет начальный объем
· Esw = 0,04-0,08 – минимально набухающий грунт
· Esw = 0,08-0,12 – обычный
· Esw > 0,12 – сильнонабухающий грунт
Определение этого критерия проводится при естественной влажности или той, которую прогнозируют при возведении конструкций и их эксплуатации.
Оборудование строительной лаборатории. Прибор набухания грунта (ПНГ или ПСНГ)
Для измерения показателя относительного набухания для грунта в условиях его естественного залегания или с измененной структурой существует специальный прибор - ПНГ. Опыт проводится в соответствии со специальным нормативом - ГОСТ 12248-2010.
Аппарат состоит из следующих элементов:
· основание прибора;
· рабочее кольцо (диаметром 0.5 см и длиной 0,2 см);
· пластмассовый поршень;
· штамп;
· поддон;
· ванночка для жидкости;
· индикатор, измеряющий деформации грунта;
· водомерная трубка.
Технология проведения опыта
С помощью режущего кольца вырезается несколько образцов глинистого грунта в форме цилиндра без крупнообломочных фрагментов с идентичным составом. Свободное набухание определяют в ходе испытания одного образца грунта (набухание под нагрузкой - нескольких одинаковых образцов).
Фрагмент взвешивается на технических весах.
Образец покрывают с двух сторон фильтровальной бумагой и помещают на донце ПНГ (при необходимости вычислить набухание под нагрузкой – в компрессионный прибор), сверху устанавливают штамп и закрепляют колокол прибора.
С помощью винта в отверстие колокола закрепляется индикатор в нулевом положении.
Прибор устанавливается в специальную ванночку, в которую заливается вода (жидкость берут из того же котлована, что и грунт, или чистую питьевую; при моделировании определенных условий можно использовать искусственно приготовленный химический раствор), которой насыщается образец, и записывается время начала опыта. За уровнем воды необходимо следить, периодически ее доливая.
Для определения зависимости набухания грунтов от давления на образцы (не менее четырех) передается разное давление по следующей схеме: на первом приборе - только нагрузка от деталей самого измерительного аппарата, на втором - 0,025 МПа, на третьем - 0,05 МПа, на четвертом - 0,1 МПа.
Через 5 минут начинают фиксировать изменение объема грунта. Следующие показатели снимают через 10 минут, полчаса, час. Затем каждые два часа в течение рабочего дня, далее - в начале и конце дня, пока не будет зафиксирована условная стабилизация деформаций. Если набухание не происходит, то образец подвергают гидратации на протяжении трех суток. Начальный показатель набухания - относительная деформация больше 0,001.
После завершения испытания воду сливают, с кольца снимают фильтры и вместе с влажным грунтом взвешивают, измеряют высоту образца и определяют его влажность.
По результатам испытаний вычисляют абсолютную деформацию
(разность значений конечных и начальных показаний индикаторов, учитывая при этом деформацию самого прибора и фильтров); относительную деформацию с точностью 0,001.
По вычисленным значениям строят график зависимости относительных деформаций набухания от вертикального давления: это точка пересечения кривой с осью давления или точка предполагаемого пересечения продолжения кривой графика с осью давления.
Заключение
Перед началом строительных работ в полевых или лабораторных условиях важно рассчитать величину относительного свободного набухания, влажность, их зависимость от давления в соответствии с ГОСТ 12248-2010. Если пренебречь этим исследованием, возможное набухание глинистых пород может привести к снижению прочности основания под фундамент, его пластическим деформациям под влиянием давления и разрушению здания.
Ссылка на статью https://burosi.ru/opredelenie-nabukhaniya-gruntov
Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве
Основная специализация лаборатории:
Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:
1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/
2. По телефонам:
+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге
+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва
3. Написать нам на почту
4. А также в комментариях к публикации.
Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.
