Супесь – это мелкозернистый рыхлый грунт континентального происхождения, в котором содержится до 10% глинистых частиц с размерами до 0,005 мм. По своим характеристикам материал ближе к песку, хотя имеет некоторые свойства глины.
Если взять комок такого грунта и потереть между пальцами, отчетливо чувствуются мелкие песчинки. Но некоторые свойства глинистых грунтов материалу тоже присущи, особенно тяжелой разновидности.
Вот основные характеристики супеси, имеющие практическое значение:
- Гранулометрический состав
- Плотность
- Пористость
- Пластичность
- Текучесть
- Прочность и деформируемость
- Пучинистость
- Липкость
- Естественная влажность
- Водопроницаемость
- Водопоглощение
- Водопрочность
- Несущая способность
- Засоленность
- Содержание органического вещества
В продолжении раздела есть детальная информация о каждом из этих свойств.
Гранулометрический состав
Под гранулометрическим составом понимают отношение числа зерен определенного размера к общему количеству частиц в сухом образце. Выражается показатель в процентах.
Супесь состоит из таких фракций:
- Глинистой (частицы меньше 0,005 мм в диаметре)
- Пылеватой (частицы от 0,005 мм до 0,05 мм)
- Песчаной (частицы от 0,05 мм до 2 мм)
- Гравийной (зерна от 2 мм до 10 мм)
Частицы песчаной фракции, в свою очередь, могут быть средними или мелкими. Крупные частицы (от 2 мм до 3,5 мм) в супеси встречаются редко.
Содержание песка определяют с помощью двух методов:
- Отмучивания
- Просеивания через сита с разным размером ячеек
Метод отмучивания основан на том, что скорость оседания песка в воде после взбалтывания зависит от размера песчинок – чем они больше, тем быстрее падают. При второй методике используются сита с диаметрами отверстий от 10 мм до 0,1 мм. Таким образом можно определить не только песчаную фракцию, но и гравийную.
Количество глинистых частиц определяют с помощью метода набухания. Образец кладут в мерный цилиндр и на сутки замачивают в растворе хлористого калия. Затем определяют, на какую высоту он поднялся. Пылеватую фракцию вычисляют по разнице между песчаной и глинистой.
Чем меньше в супеси глинистых частиц, тем ее характеристики ближе к песку. В норме их количество не должно быть больше 10%. Если число выше, то грунт уже называется суглинком.
Плотность
Плотность супеси – это отношение ее массы к объему. Определяется в г/смᶾ или в кг/мᶾ.
Показатель изучают при разном состоянии грунта:
- Естественном
- Высушенном и уплотненном
- Высушенном с естественным сложением
Общая плотность, определенная в естественном состоянии пробы, включает в себя плотность всех фаз грунта – жидкой, твердой и газообразной. Она меняется в зависимости от влажности и сложения образца.
Более стабильный показатель – плотность твердой фазы (высушенного и максимально уплотненного образца). У супеси она колеблется в пределах 2600-2800 кг/мᶾ. Уменьшается величина при наличии примесей органических веществ, а увеличивается в присутствии минеральных слаборастворимых солей.
Плотность высушенного образца с естественным сложением (или плотность скелета) – это величина, которая учитывает объем пор и твердых частиц. У супеси она равна приблизительно 1500-1800 кг/мᶾ.
Пористость
Под пористостью грунта понимают соотношение объема его пустот и твердых частиц. Ее также определяют по отношению веса воды, которая заполняет поры, к весу сухого образца. Измеряется показатель в долях единицы или процентах.
Пористость бывает:
- Общей
- Динамической
Под общей понимают объем всех пор в образце, под динамической – количество промежутков между твердыми частицами, заполненных водой.
По размеру поры разделяют на:
- Сверхкапиллярные (больше 0,5 мм)
- Капиллярные (от 0,5 мм до 0,0002 мм)
В супеси большинство пор относятся к субкапиллярным и капиллярным. Их относительный объем небольшой, показатель составляет 0,5-0,7 единиц. Это ниже, чем у суглинка и глины, но выше, чем у песка (пористость этого сыпучего материала составляет в среднем 0,35-0,45 единиц, или 35-45%).
Чем ниже пористость грунта, тем меньше он уплотняется под давлением зданий и не накапливает влагу. В результате фундаменты не проседают и не дают трещин.
Пластичность
Это свойство характерно только для глинистых грунтов. Оно проявляется в том, что деформации в образце, возникшие под действием давления, сохраняются и после исчезновения нагрузки. Пластичным бывает только влажный грунт.
Цифровым выражением свойства является число пластичности. Оно обозначается процентами и определяется разностью между верхним и нижним пределом текучести. Верхний – это максимальная влажность, при которой грунт переходит в текучее (жидкое состояние), нижний – минимальная влажность, при которой образец становится твердым.
Пластичность супеси низкая, в пределах 1-7%. Это связано с невысоким содержанием глинистых частиц, ведь именно они отвечают за данное свойство. Если скатать грунт в шар и раздавить, он легко распадается на мелкие куски. Скрутить шнур из этого материала трудно, он быстро разрушается.
Невысокая пластичность супеси не позволяет широко использовать ее в керамическом производстве. Зато в качестве основы под дорожное полотно или фундамент здания она подходит больше, чем другие глинистые грунты. Супесь не сильно подвержена деформациям, а небольшие примеси глины обеспечивают связность, которой нет в обычном песке.
Текучесть
Текучесть – это свойство грунта при большом насыщении влагой переходить в полужидкое состояние. Измеряется показатель в долях единицы. Во многом эта характеристика зависит от типа связей между отдельными частицами. Чем они прочнее, тем меньше текучесть.
Характеристика зависит от вида супеси. Самая низкая текучесть у твердых супесчаных грунтов, самая высокая – у текучих. Пластичные разновидности занимают промежуточное положение. Чем ниже показатель, тем более прочным считается материал. Даже при высоком насыщении влагой он не будет становиться полужидким.
Прочность и устойчивость к деформациям
Прочность супеси – это способность сохранять структуру под воздействием тех или иных нагрузок. Определяется с помощью ряда испытаний. Например, пробу подвергают компрессионному сжатию и проверяют, насколько сильно изменился ее объем. Если сравнивать с глиной и суглинком, супесь меньше поддается уплотнению и усадке, так как обладает низкой пористостью. При повышении влажности сопротивление сжатию снижается.
Сопротивление сдвигу (смещению зерен относительно друг друга при воздействии силы под определенным углом) у супеси ниже, чем у других глинистых грунтов. Находится в пределах 0-0,02 МПа. Оно связано с небольшим количеством прочных коагуляционных связей в этом материале. Прочность обеспечивается только за счет трения между отдельными песчинками.
Деформируемость грунта зависит от пластичности и способности к набуханию. Обе эти характеристики напрямую связаны с количеством глинистых частиц. Поскольку в супеси их мало, то она деформируется меньше, чем глина или суглинок. По склонности к набуханию этот грунт относится к ненабухающим или слабонабухающим.
Пучинистость
Под пучинистостью понимают свойство грунта менять свой объем при замерзании. Это связано с тем, что в порах накапливается вода, которая расширяется, превращаясь в лед. По сравнению с другими глинистыми грунтами супесь обладает низкой пучинистостью. Количество пор в этом материале невысокое, поэтому жидкость в них не накапливается. Кроме того, супесь содержит мало глины.
Низкая пучинистость супеси позволяет использовать ее как основу под дорожное полотно или фундамент. Объем грунтового покрытия практически не будет изменяться, а значит и зданиям не грозят трещины, и асфальт на дорогах не будет подниматься и проседать при смене сезонов.
Липкость
Способность грунта прилипать к различным поверхностям называют липкостью. Проявляется свойство только во влажном состоянии. Дело в том, что слой воды на поверхности может одновременно связываться с молекулами грунта и материала, к которому он прилипает. Если этот слой слишком толстый (образец насыщен влагой), липкость исчезает.
Способность связывать молекулы воды у глинистых частиц намного выше, чем у песка. Поэтому липкость супеси будет ниже, чем у глины и суглинка. Этот грунт практически не прикрепляется к ковшам бульдозеров, экскаваторов и поверхности лопаты. Работать на стройке с супесью легче, чем с глиной и суглинком.
Влажность
Естественная влажность – это важный показатель, от которого зависят многие характеристики грунта. Например, чем он выше, тем сильнее склонность материала к усадке. При большом насыщении жидкостью появляется текучесть, и грунт полностью теряет свою прочность.
У супеси влажность колеблется в широких пределах, от 3% до 100%. Она зависит от погодных условий, времени года, близости грунтовых вод. Но при одних и тех же условиях супесчаный грунт будет иметь влажность ниже, чем глина или суглинок. Это связано с тем, что песчаная фракция лучше пропускает воду, не впитывая ее, как глинистые частицы.
Водопроницаемость
Водопроницаемость грунта – это его способность пропускать воду в полностью насыщенном влагой состоянии. Жидкость из верхних слоев в нижние перемещается через поры под влиянием градиента напора. Выражается показатель в м/сутки.
На водопроницаемость влияет минеральный состав грунта, его пористость, размеры и однородность зерен. Мелкие глинистые частицы имеют способность задерживать воду, поэтому жидкость через такой материал проходит очень медленно. Песок, наоборот, хорошо пропускает влагу. Чем крупнее его зерна, тем лучше водопроницаемость. Супесь по своим свойствам ближе к песку, поэтому ее водопроницаемость выше, чем у глины и суглинка.
Свойство хорошо пропускать воду дает супесчаному грунту много преимуществ. После интенсивных дождей или таяния снега влага не будет застаиваться на площадках, засыпанных этим материалом, или у основания фундаментов.
Водопрочность
Способность грунта противостоять разрушительному воздействию воды называют водопрочностью.
Это свойство зависит от следующих показателей:
- Размокаемости
- Размываемости
Под размокаемостью понимают способность грунта полностью терять свою структуру в воде. Супесь очень быстро распадается на отдельные частицы при замачивании, поэтому размокаемость у нее высокая.
Размываемость – свойство воды разрушать массивы грунта в местах их естественного залегания. Этот показатель у супеси тоже высокий. Массив разрушается как при поверхностном воздействии потока, так и при фронтальном. Кроме того, песчаная фракция легко поддается суффузии. Под воздействием воды из глубоких слоев частицы выносятся на поверхность.
Несущая способность
Несущая способность – это важная характеристика, которая определяет пригодность тех или иных площадок для возведения зданий. Она показывает, какую нагрузку на единицу площади может вынести тот или иной тип грунта. Измеряется показатель в кг/смᶾ или т/мᶾ.
Несущая способность зависит от прочности связей между отдельными частицами материала, его минерального состава и насыщения влагой.
Показатели для супесей разных видов:
- Сухие супеси с высокой плотностью – 3 кг/смᶾ
- Сухие супеси со средней плотностью – 2,5 кг/смᶾ
- Влажные плотные супеси – 2,5 кг/смᶾ
- Влажные супеси средней плотности – 2 кг/смᶾ
Отсюда можно сделать вывод: чем выше влажность грунта, тем ниже его несущая способность. Но у супесей этот показатель падает не так резко, как у глины или суглинка с высокой пластичностью. Зато несущая способность сухих плотных глин намного выше, чем у супесчаного грунта.
Засоленность
В состав супеси могут входить некоторые растворимые соли: сульфаты, хлориды, хлориты. Их содержание повышается, если материал имеет примеси гипса или известняка.
Степень засоленности определяется по количеству легкорастворимых и среднерастворимых солей.
По этому показателю супеси разделяются на:
- Незасоленные (до 0,5% легкорастворимых и до 5% среднерастворимых солей)
- Среднезасоленные (1-5% и 10-20%)
- Сильнозасоленные (3-10% и 20-30%)
- Избыточно засоленные (больше 8-10% и больше 30%)
При сильной засоленности грунты легко растворяются и размываются водой. От этого они теряют прочность, провоцируя усадку зданий. К счастью, в нашем регионе нет сильно или избыточно засоленной супеси. Такого типа массивы более характерны для сухих степей и пустынь.
Содержание органических веществ
Супесь часто имеет примеси органических веществ (прежде всего – торфа). Это связано с поверхностным залеганием такого грунта. Неприхотливые кустарники и травы поселяются на массиве, а в лесной зоне его покрывает лиственный и хвойный опад. После разложения растительность превращается в гумус. Органические вещества могут заноситься ветром или водой с торфяников и сельскохозяйственных угодий.
Измеряется количество органики в процентах или долях единицы.
По этому показателю супесь разделяют на:
- Супесь с примесью торфа – 0,05-0,1
- Слабозаторфованная – 0,1-0,25
- Среднезаторфованная – 0,25-0,4
- Сильнозаторфованная – 0,4-0,5
При высоком содержании органики повышается пористость и снижается плотность грунта. Заторфованная супесь легче дает усадку и обладает большей морозной пучинистостью. Зато такой грунт можно использовать для рекультивации старых карьеров и создания почвосмесей.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#супесь #супесок #супесчаный грунт #супесчаник #супесчаная порода #стройматериалы #строительные материалы #нерудные материалы #полезные советы #сыпучие материалы