Характеристики крупного скального грунта зависят от двух основных факторов – размера зерен и минерального состава. Оказывает свое влияние и вид материала – взрывной или разборный. В меньшей степени на показатели влияет место добычи.
Основные свойства крупного скального грунта:
- Прочность
- Плотность
- Пористость
- Коэффициент выветрелости
- Гранулометрический состав
- Влажность
- Водопроницаемость
- Размягчаемость в воде
- Растворимость в воде
- Кислотность
- Пучинистость
- Содержание (примесей) глины
В продолжении статьи вы узнаете подробнее о каждой из этих характеристик.
Прочность
Под прочностью (или маркой по дробимости) понимают свойство грунта оказывать сопротивление различным нагрузкам.
Чтобы определить эту характеристику, пробы подвергают ряду испытаний:
- Сжатию по одной и трем осям
- Воздействию под определенным углом
- Сдавливанию в цилиндре
Определяется показатель в единицах давления Мпа, обозначается «М» и демонстрирует силу, которую нужно приложить, чтобы нарушить целостность образца. При одноосном и трехосном сжатии возникают деформации. Если воздействовать на грунт по касательной плоскости, под определенным углом, его частицы сдвигаются относительно друг друга. При сдавливании в цилиндре зерна разрушаются.
Крупный скальный грунт – прочный материал. Он почти не поддается деформациям. Сопротивление сдвигу обеспечивается высоким коэффициентом трения между частицами.
Марка по дробимости, которая определяется сдавливанием пробы в цилиндре, во многом зависит от минерального состава. В грунтах магматического происхождения она может достигать М600-М1000, а у метаморфических – М400. У крупных разновидностей она выше, чем у средних и мелких. Для разрушения крупных камней нужно всегда приложить больше усилий. Кроме того, этот грунт получают из слабовыветрелого массива с небольшим количеством внутренних трещин, которые снижают прочность.
Плотность
Такая характеристика, как плотность, описывается несколькими показателями.
Здесь выделяют:
- Общую плотность
- Плотность твердой фазы
- Плотность скелета
Для изучения общей плотности берут образец с естественной влажностью и сложением. Чтобы узнать плотность твердой фазы, пробу высушивают и уплотняют. А для получения данных плотности скелета сухой образец оставляют в естественном сложении. Грунт во всех случаях взвешивают, измеряют его объем, а затем определяют соотношение массы и объема. Измеряется показатель в кг/смᶾ или г/мᶾ.
Плотность твердой фазы зависит исключительно от минерального состава материала. Поскольку крупный скальный грунт получают, в основном, из магматических пород, то эта характеристика у него будет высокой, в пределах 2800-3500 кг/мᶾ. Общая плотность зависит от влажности и количества пор, а плотность скелета – от сложения и вида скальной породы. На оба показателя будет влиять форма камней и количество мелкого заполнителя.
Пористость
Количество всех пор в грунте, выраженное в процентах по отношению к объему, называют пористостью. Зависит показатель от типа породы (в известняке или гипсе пор всегда больше, чем в базальте или диорите) и особенностей сложения конкретного образца.
У скальных монолитных пород пористость низкая. При разработке механическим или взрывным способом она повышается и находится в пределах 5-35%. Пористость выше у разборного грунта и взрывного, полученного с помощью метательной взрывчатки. В таком материале больше частиц неправильной формы.
Грунты с высокой пористостью легче проседают и деформируются под влиянием нагрузок. Поэтому стоит выбирать крупный скальный грунт с наиболее низким показателем. Исключением является материал, который используется в дренажных системах. Здесь высокая пористость – положительное качество.
Коэффициент выветрелости
Коэффициент выветрелости показывает, насколько сильно грунт поддался воздействиям внешних факторов. Он определяется по степени разрушения частиц при испытании в барабане. В этом случае подсчитывают количество зерен с диаметром меньше 2 мм до прокручивания в приборе и после. Чем больше порода подвергалась выветриванию, тем быстрее она разрушается. Измеряется коэффициент долями единицы.
Степень выветривания крупного скального грунта невысокая. Даже разборный вид имеет коэффициент 0,9-0,95. Это означает, что в нем мало трещин, которые значительно снижают прочность материала. Взрывной скальный грунт добывают из глубоких слоев массива, на которые факторы внешней среды (вода, лед, ветер, растения) действуют в меньшей мере. Поэтому коэффициент выветрелости у него очень низкий.
Гранулометрический состав
Гранулометрический состав крупного скального грунта полиморфный, но основную часть составляют зерна с диаметром 0-500 мм и выше. Во взрывном мелких зерен всегда меньше, чем в разборном, так как при воздействии заряда массив распадается на большие куски. Определяют показатель путем просеивания образца через сита с разным диаметром отверстий.
Частицы, входящие в состав крупного взрывного грунта, могут иметь разную форму. Они бывают как округлыми, похожими на футбольный мяч, так и кубическими (как чемодан). В сланцевых грунтах часто встречаются плоские камни. От формы зерен во многом зависят сложение, плотность и пористость. А от этих показателей, в свою очередь, водопроницаемость, способность к уплотнению и усадке.
Влажность
Влажность – это изменчивый показатель, зависящий от сезона, количества осадков и глубины залегания грунтовых вод. На него влияет пористость грунта, количество трещин в массиве и наличие глинистых наполнителей, так как вода впитывается глиной и накапливается в трещинках. Измеряется влажность в процентах, определяется соотношением массы образца в естественном и полностью высушенном состояниях.
При высокой влажности увеличиваются вес и плотность материала; у некоторых пород (в первую очередь, у осадочных) при насыщении водой может падать прочность. Горные массивы плохо впитывают влагу, а в слабовыветрелом материале мало трещин и примесей. Поэтому показатель у крупного скального грунта всегда невысокий.
Водопроницаемость
Под водопроницаемостью понимают способность жидкости проходить через полностью насыщенный влагой грунт с верхних слоев в нижние под влиянием градиента напора. Измеряется показатель в м/сутки. Вода проникает на разные уровни массива скальной породы через открытые поры, трещины и каверны, сообщающиеся между собой.
На водопроницаемость влияют гранулометрический состав грунта, наличие примесей глины, плотность и пористость. Она высокая в однородном грунте с большим количеством пор и минимальным содержанием глинистого наполнителя. Материал с такими показателями часто используют в дренажных системах, для засыпки дворов и дорог (на них не застаивается вода после дождя и таяния снега).
Водопроницаемость крупного скального грунта бывает высокой, если он состоит из крупных кусков породы неправильной формы, с большими промежутками между ними. При этом процент мелких частиц должен быть небольшим. Такое состояние имеет взрывной грунт, полученный после использования метательных зарядов. Пористость разборного грунта тоже относительно высокая, но в нем часто есть значительные примеси глины, которая накапливает и не пропускает воду.
Размягчаемость
Если опустить образец грунта в воду и проверить через некоторое время его прочность испытанием на одноосное сжатие, она может снижаться. Это явление называется размягчаемостью. Определяется коэффициент соотношением прочности водонасыщенной и сухой проб. Свойство характеризует, насколько сильно грунт поддается разрушительному воздействию воды. Зависит показатель от прочности связей внутри материала.
Высокой размягчаемостью обладают скальные грунты с большим содержанием растворимых солей, рыхлые и трещиноватые. У крупной фракции показатель низкий. Она часто состоит из плотной магматической породы со слабой степенью выветривания и прочными кристаллическими связями между отдельными элементами. Размягчаемость выше у разборного, чем у взрывного грунта. Она бывает существенной у материалов, состоящих из сланца, известняка, гипса или опоки.
Грунт с низкой размягчаемостью хорошо подходит для создания оснований под фундаментами и дорожным полотном (особенно на заболоченной местности). Он не потеряет своей прочности даже при затоплении водой.
Растворимость
В состав любого грунта входят соли, которые при определенных температуре и давлении образуют с водой гомогенную субстанцию. Это свойство называется растворимостью и присуще абсолютно всем грунтам. Только у условно нерастворимых разновидностей количество таких солей ничтожно малое. Измеряется показатель в мг/л или кмоль/мᶾ. Он демонстрирует, какое количество грунта способно раствориться в определенном объеме воды при комнатной температуре и давлении в одну атмосферу.
Высокой растворимостью обладают гипс, известняк, галиты. В таких массивах могут образоваться карстовые пещеры, в которые проваливаются дороги и здания. Характеристика зависит также от гранулометрического состава и пористости. Внутрь крупных и плотных кусков породы вода проникает с трудом, а это значит, что растворяться такой грунт будет очень медленно и слабо. Именно поэтому у крупного грунта показатели растворимости ниже, чем у мелкого и среднего, даже если они состоят из одного типа породы.
Кислотность
Способность грунта нейтрализовать щелочи называется кислотностью. Она обусловлена активностью ионов Н+.
Кислотность бывает:
- Актуальной
- Потенциальной
Актуальная кислотность определяется ионами водорода, находящимися в свободном состоянии (чаще всего в порах, заполненных водой). Потенциальная зависит от количества связанных ионов Н+, которые фиксируются на твердой фазе.
При обычных исследованиях определяют актуальную кислотность. Наличие двух типов говорит об изменчивости показателя, так как ионы постоянно переходят из связанного в свободное состояние. Характеристика зависит от типа породы и уровня влажности, а вот размер зерен на нее влияет мало.
Пучинистость
Пучинистость — это свойство грунта менять свой объем при насыщении влагой и замерзании. Она обусловлена расширением воды, возникающим при минусовых температурах. Высокие показатели у грунтов, имеющих много пор, трещин и глины. Явление негативно сказывается на несущей способности материала. При постоянном изменении объема основания фундаменты дают трещины.
Крупный скальный грунт обладает слабой пучинистостью. В нем мало трещин, в которых накапливалась бы вода, и незначительные примеси глины. Разборная разновидность имеет худшие показатели, чем взрывная. Но даже на таком грунте можно смело строить дома.
Содержание примесей глины
Примесей глины в крупном скальном грунте немного. Если его добывают взрывным способом из глубоких горных массивов, то они составляют не больше 5-10%. В разборном виде глины бывает больше, но и здесь количество не превышает 30-35%.
Если глинистых примесей мало, качество материала значительно повышается. У него улучшается водопроницаемость, при увлажнении грунт не набухает и не пучинится. Несущая способность не страдает, даже при больших нагрузках основание не деформируется.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#скальный грунт #скала #скальник #стройматериалы #строительные материалы #полезные советы #нерудные материалы #сыпучие материалы #скалистый грунт #скальная порода