В категорию строительных грунтов можно отнести большинство нерудных материалов. Они занимают важное место в процессе проектировки зданий и дорог, придомовых территорий и площадок разного назначения. Из грунтов изготавливают бетон, асфальт, с их помощью моделируют рельеф.
Условно все строительные грунты можно разделить на 2 большие группы:
- Природные
- Техногенные
В этой статье мы познакомим вас с классификацией строительных грунтов, приведенной в ГОСТ 25100-2020.
Природные грунты в строительстве
Природные строительные грунты – это горные породы на разной стадии разрушения (выветривания). В них может присутствовать незначительное количество органики, но она является нежелательным компонентом.
Природные грунты разделяются на 3 основных класса:
- Скальные
- Дисперсные
- Мерзлые
Дальше мы опишем каждый класс.
Скальные строительные грунты
Скальный грунт состоит из прочной горной породы. Частицы скреплены между собой жесткими химическими связями.
В зависимости от их типа, грунты разделяют на 2 подкласса:
- Кристаллизационные
Химические элементы в породе образуют кристаллические решетки. Такие связи очень прочные, но при разрушении не восстанавливаются. Со временем в скальных грунтах возникают трещины. При дальнейшем разрушении они превращаются в дисперсные. - Цементационные
Отдельные частицы скреплены цементирующими веществами – оксидами железа и кремния, кальцитом, гипсом и другими солями. Связи возникают в результате затвердевания водных растворов и коллоидов. Они менее прочные, чем кристаллические. При разрушении они могут частично восстанавливаться.
Подкласс кристаллизационных грунтов включает 2 типа:
- Магматические
Происходят эти грунты из застывшей магмы или лавы. Они образовались в период формирования земной коры или в результате вулканической деятельности. При охлаждении в лаве и магме возникают прочные кристаллические связи. В результате получается твердый материал, способный выдерживать большие нагрузки.
К магматическим грунтам относятся гранит, базальт, габбро, диабаз, порфиты и порфириты, кварц, плагиоклазы. - Метаморфические
Грунты образовались вследствие перекристаллизации осадочных и магматических пород на большой глубине. Под воздействием температуры, давления и сдвигов коры в грунтах возникли новые молекулярные связи и кристаллические решетки. По прочности они уступают большинству магматических пород, но превосходят осадочные.
К метаморфическим грунтам относится мрамор, амфиболит, серпентинит, сланцы, гнейсы, роговик, кварцит.
Цементационные грунты делятся на:
- Вулканогенно-осадочные
Они образовались при уплотнении вулканического пепла и песка, мелких выветренных частиц лавы. В состав часто входят породы терригенного происхождения – глина, галька, гравий.
К вулканическим осадочным породам относятся туфы, туффиты, кластолавы, кластиты, туфогравелиты, туфопесчаники. - Осадочные
Грунты этого типа образовались на поверхности земной коры после уплотнения выветренных горных пород. Между отдельными частицами возникли новые цементационные связи, и дисперсный грунт превратился в твердую сплошную горную породу. По прочности эти материалы уступают магматическим и метаморфическим, легко разрушаются.
К осадочным относятся гравелиты, песчаники, конгломераты, аргиллиты, известняки, мергели, доломиты, гипс.
Применение скальных грунтов в строительстве
Скальные грунты – одно из лучших оснований для зданий и дорог. Они способны выдержать большие нагрузки, не проседают, не набухают и не пучинятся. Трещиноватые массивы легко укрепить цементом или силикатами. Исключение составляют лишь некоторые осадочные грунты (мергели, доломиты, гипсы). Они набухают при увлажнении, размываются из-за наличия растворимых солей.
Скальные породы используют для производства строительных материалов – щебня, отсева, песчано-щебеночной смеси. Грунты применяются для укрепления оснований фундаментов, создания насыпей, засыпки грунтовых дорог, рекультивации.
Дисперсные грунты
Дисперсные грунты состоят из отдельных частиц разного размера, слабо связанными между собой. Они скрепляются за счет механического трения, молекул воды, притягиваются силой электромагнитных полей. Такие связи называют механическими (трение), физическими (электромагнитные поля), физико-химическими (взаимодействие молекул воды и солей в растворах и коллоидах).
Дисперсные грунты разделяются на 2 подкласса:
- Несвязные
Такие грунты еще называют сыпучими. Зерна в них взаимодействуют между собой только за счет механического трения. Электромагнитные силы притяжения почти не действуют, а связи через молекулы воды очень слабые. Пластические свойства в несвязных грунтах отсутствуют. Даже в увлажненном состоянии они не держат форму, не растягиваются. - Связные
В таких грунтах между частицами возникают электромагнитные и слабые молекулярные связи. Играет роль капиллярная вода, которая выступает как скрепляющее вещество. В результате массив способен выдерживать небольшие нагрузки и растяжения.
К связным относятся глинистые грунты.
По размеру частиц несвязные грунты разделяют на:
- Крупнообломочные (более 50% зерен имеют диаметр свыше 2 мм; в эту группы входят галька, гравий, дресва)
- Пески (более 50% частиц тут с диаметром до 2 мм)
Дисперсные грунты образуются двумя путями – в результате осаждения мелких частиц породы или вследствие выветривания горных пород (скальных грунтов). В первом случае накопление может идти на дне водоемов, в долинах (наносится ветром). Во втором скальная порода постепенно выветривается или размывается водой. На ее месте образуется массив из несвязных частиц разного размера.
Применение дисперсных грунтов в строительстве
Дисперсные грунты распространены гораздо больше, чем скальные. В большинстве случаев именно они служат основанием зданий и дорог. При этом необходимо учитывать, что несвязный подкласс гораздо больше склонен к проседанию и сдвигам под нагрузками. Связные глинистые грунты служат надежным основанием, если они не набухают и не пучинятся.
Дисперсные грунты часто используются для отсыпки дорог и площадок, засыпки котлованов и ям, рекультивации, выравнивания рельефа. Они являются исходным материалом для производства гравия и песчано-гравийной смеси. Необработанный карьерный песок – один из самых популярных и недорогих строительных материалов. Больше на эту тему вы можете узнать в статьях о применении глины, песка, суглинка, супеси, дресвы.
Мерзлые грунты
Мерзлыми называют грунты с отрицательной температурой и видимыми включениями льда. В таких массивах возникают криогенные (ледяные связи). Чаще всего они располагаются в верхних слоях земной коры (на глубине от 0,5 до 3 м). Лишь в некоторых климатических зонах слой мерзлой земли толще. Грунты после замерзания становятся прочнее, но имеют ряд недостатков. При оттаивании они начинают проседать, а при повторном понижении температуры пучиниться.
По времени своего существования мерзлые грунты разделяют на:
- Сезонно-мерзлые
Возникают в умеренной и частично северной климатической зоне в зимний период. При потеплении они оттаивают. - Вечномерзлые
Оттаивание таких грунтов не происходит в течение трех и более лет.
По структуре разделяются на 3 подкласса:
- Скальные мерзлые
Они состоят из скальных пород с отрицательной температурой. Льда в массиве нет или его количество незначительное. - Дисперсные мерзлые
Состоят такие грунты из дисперсных частиц, связанных между собой кристаллами льда. - Ледяные
Они на 90% состоят из льда. Примеси горных пород или дисперсного грунта составляют менее 10%. Яркий представитель подкласса – ледники.
Практическое значение мерзлых грунтов невелико. Их свойства изучают для того, чтобы планировать строительство. При закладке фундамента обязательно учитывают глубину промерзания и степень пучинистости мерзлого грунта. Это позволяет избежать деформаций и разрушения оснований, зданий и других объектов.
Техногенные грунты в строительстве
Техногенными называют природные грунты, измененные в результате деятельности человека. Изменения могут быть целенаправленными или нет. В первом случае свойства грунтов улучшаются, во втором – меняются без приобретения положительных характеристик или ухудшаются. Примером целенаправленного создания техногенного грунта может служить укрепление основания под фундаментом, нецеленаправленного – образование солончаков в результате ошибок мелиорации.
Существует много классификаций этих материалов. Мы будем ориентироваться на типизацию, представленную в ГОСТ 25100-2020, добавив некоторые практические характеристики.
По принципу создания техногенные грунты делятся на 3 подтипа:
- Измененные в условиях естественного залегания
- Измененные после перемещения
- Антропогенные
Измененные в условиях естественного залегания грунты
Этот тип грунтов изменяется человеком без выемки и переноса на другое место. Для улучшения качества его уплотняют и укрепляют, в некоторых случаях, наоборот, разрыхляют.
Техногенное изменение грунтов в месте их залегания происходит вследствие таких процессов:
- Уплотнения с помощью высоких и низких температур
- Уплотнения механической или вибрационной нагрузкой
- Уплотнения с помощью воды
- Уплотнения инъекциями цемента или силикатов
- Разуплотнения нагрузкой (например, зданием)
- Разуплотнения взрывом (так получают вскрышной грунт из скальных или связных дисперсных пород)
- Загрязнения солями или нефтепродуктами, химическими веществами
Обрабатываться могут как скальные, так и дисперсные грунты. Если несвязный дисперсный грунт уплотняется с помощью цемента или силикатов, то он переходит в категорию техногенного скального с цементационными связями.
В строительной практике чаще всего на месте изменяются грунты, которые служат основанием зданий или дорожного полотна. Для этого их уплотняют и укрепляют разными способами. Разуплотнение взрывом проводят при разработке карьеров или перед началом строительства на массивах со скалой.
Измененные после перемещения грунты
Большинство грунтов поддаются изменениям после выемки в месте залегания и перемещения. Они измельчаются, сортируются, очищаются от примесей, смешиваются в разных пропорциях. Таким образом получают большинство нерудных строительных материалов.
К измененным после перемещения грунтам относятся:
- Обогащенный песок
- Песчано-гравийная смесь (ПГС)
- Песчано-галечная смесь
- Обогащенный гравий
- Обогащенная галька
- Щебень
- Отсев
- Песчано-щебеночная смесь (ПЩС)
Эти материалы широко применяются в строительстве. Из них изготавливают бетон и асфальтобетон, используют для отсыпки фундаментов, засыпки площадок. Они востребованы в дорожных работах – для подушек под полотном, засыпки грунтовок. Подробнее об их свойствах и способах применения вы можете прочитать в соответствующих статьях на нашем сайте.
К перемещенным и измененным относятся грунты насыпей, дамб. Их часто завозят из других участков, после чего укрепляют и уплотняют. В эту же группу входят отвалы, полученные после добычи полезных ископаемых. Такие грунты негативно влияют на экологию. Они сильно изменяют рельеф, загрязняют внешнюю среду тяжелыми металлами и другими токсическими веществами.
Антропогенные грунты
Антропогенными называют грунты частично или полностью созданные человеком.
Их разделяют на 2 группы:
- Культурные слои
Это природные грунты с остатками предметов, созданных людьми. Чаще всего такие слои изучает археология. Но к этому типу можно также отнести строительный грунт (сильно загрязненный стройматериалами), земли на территории населенных пунктов. - Полностью созданные человеком
Это промышленные и коммунальные отходы. Группа включает материалы свалок, металлургический шлак, каменноугольную золу, остатки строительных материалов (битый кирпич, бетон, неиспользованная песчано-цементная смесь) и другие.
Антропогенные грунты редко используются в строительстве. Из шлаков иногда делают низкокачественный бетон, используют их для укрепления грунта и обустройства оснований дорог. Для таких целей также подходит битый кирпич, вторичный бетон. Строительным грунтом засыпают карьеры, канавы, проводят рекультивацию.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунт #виды грунтов #полезные советы #строительные советы #классификация грунтов #грунты #строительные материалы #стройматериалы #строительные грунты #сыпучие материалы
