Максимальная плотность грунта – это показатель, который получают при стандартном уплотнении высушенного грунта с постепенным увлажнением. При повышенном количестве влаги плотность увеличивается до определенной точки, а затем снижается. Влажность, при которой материал удается максимально уплотнить, называется оптимальной.
Уплотнение грунта – это неотъемлемая часть строительства зданий и дорог.
С помощью этой процедуры изменяется ряд параметров:
- Прочность, несущая способность и устойчивость к деформациям
В уплотненном грунте повышается степень сцепления и взаимного трения частиц. Это значит, что он способен выдерживать большие нагрузки без деформаций. Таким образом можно повысить несущую способность грунта, даже если в его природном сложении она низкая. - Влагоемкость
При уплотнении уменьшается количество пор (прежде всего крупных). Это значит, что грунт может впитать меньше воды. После осадков и таяния снега влага будет уходить в более рыхлые слои, под уплотненное основание попадет меньшее количество. Но это не значит, что процедура полностью решит проблему повышенной влажности. Для того, чтобы вода не попадала и не застаивалась под фундаментом или дорожным покрытием, нужен целый ряд мероприятий – сооружение отмостки, гидроизоляции, дренажа. - Пучинистость и набухаемость
Эти проблемы уплотнение решает лишь частично. В грунте все равно есть какое-то количество воды, которое при замерзании будет расширяться. В результате каждый сезон грунт становится более рыхлым, его прочность и несущая способность падают. Важно достичь такого показателя уплотнения, который будет сохраняться максимально долго и незначительно изменяться.
Набухаемость во многом зависит от состава грунта, а именно – наличия глинистых частиц. Поэтому уплотнение решает эту проблему лишь частично – в основание попадает меньше воды через крупные поры. В мелких капиллярах она остается.
Определение максимальной плотности грунта проходит в соответствии с ГОСТом 22733-2016.
Образцы для исследования берут прямо со строительной площадки, места прокладки дороги, штольни, карьера. Природное сложение при этом не сохраняется. Испытание каждой пробы проводится не менее 5 раз. Расхождение между результатами опытов не должно превышать 1,5%, по оптимальной влажности – 10%.
Для испытаний понадобятся:
- Приспособление для уплотнения (ручного либо механического типа), оснащенное грузом, опускающимся с заданной высоты. Вес груза должен быть в пределах 2,5 кг, высота падения – 30 см, диаметр рабочей поверхности – около 10 см. Механические приборы оснащаются подъемником для груза и счетчиком для ударов
- Форма для грунта, состоящая из цилиндрической емкости, поддона, зажима и насадки. Высота цилиндра должна быть 127,5 мм, внутренний диаметр – 10 мм; металл должен выдерживать давление 400 мПа без повреждений
- Жесткая металлическая или бетонная плита весом не менее 50 кг для установки формы с грунтом
- Весы на 3-5 кг средней точности
- Весы лабораторные на 0,1-1 кг высокой точности
- Металлическая линейка на 30 см
- Мерные цилиндры на 100 мл и 50 мл с делениями по 1 мл
- Металлические чаши на 5 л
- Весовые стаканы с крышками
- Приспособление для растирания грунта или фарфоровая ступка с пестиком
- Сушильный шкаф
- Сита с диаметром ячеек 10 мм и 5 мм
- Эксикатор Э-250 (стеклянный сосуд с крышкой и керамической вставкой внутри)
- Металлический шпатель
- Лабораторный нож с прямым лезвием и длиной до 150 мм
- Штангенциркуль
Порядок проведения опыта:
- Сначала отбирают пробу весом 10 кг (при размере зерен больше 10 мм) или 6 кг (при размере частиц меньше 10 мм).
- Грунт подсушивают (несвязный минеральный – при 100°С, связный – при 60°С).
- Сухой материал размельчают и взвешивают. Затем его просеивают через сита с ячейками 10 мм и 5 мм. Более 70% зерен должны проходить сквозь отверстия 10 мм.
- Зерна, которые не прошли сквозь ячейки 5 мм, взвешивают. Дальше испытание проводится только с грунтом, частицы которого прошли через сито 5 мм.
- На крупных зернах определяют влажность и плотность твердой фазы.
- Часть мелких зерен отбирают для определения влажности в воздушно-сухом грунте.
- Вычисляют количество крупных зерен (К) в образце с точностью до 0,1% по следующей формуле:
8. Из просеянного грунта отбирают образец массой 2,5 кг. Если частицы легко разрушаются под давлением, берут несколько навесок грунта и каждую из них испытывают 1 раз.
9. Грунт помещают в чашу.
10. Рассчитывают количество воды (Q) для увлажнения перед началом испытания по формуле:
11. Пробу перемешивают с водой металлическим шпателем и переносят в закрытый сосуд. В таком состоянии несвязный грунт выдерживают 2 часа, связный – 12 часов.
12. Взвешивают цилиндрическую форму для испытания.
13. Форму закрепляют на поддоне с помощью зажима.
14. Внутреннюю поверхность цилиндра смазывают маслянистым веществом (вазелином, керосином или минеральным маслом).
15. Форму устанавливают на платформу.
16. Слой грунта засыпают толщиной 50-60 мм. Затем его уплотняют 40 падениями груза с высоты 30 см. После этого верхнюю часть разрыхляют на 1-2 мм вглубь и засыпают второй слой. Испытание повторяют, засыпают третий слой и вновь его уплотняют по описанной методике.
17. После завершения поверхность выравнивают и взвешивают цилиндр вместе с грунтом.
18. Плотность грунта вычисляют по формуле:
19. Опыт повторяют, повышая влажность на 1-2% для несвязных грунтов и на 2-3% для связных. Пробу перед каждым испытанием вынимают из цилиндра, измельчают, определяют влажность и добавляют воду (ее количество рассчитывают по описанной выше формуле).
Исследование заканчивается, когда в двух последовательных испытаниях плотность начинает падать.
Максимальную плотность грунта высчитывают по формуле:
На основе данных строят график. Максимальное значение плотности при оптимальной влажности должно находиться на его вершине.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #свойства грунтов #плотность грунта #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #физические свойства грунтов #максимальная плотность грунта