Естественный и насыпной грунт, как и другие сыпучие материалы, например, щебень, песок, гравий, обладают непостоянной плотностью. Это показатель зависит от расстояния частиц разных фракций друг от друга. Это расстояние зависит как от размеров фрагментов, так и от их ориентации в объеме материала. Изменив расстояние между ними, можно значительно уменьшить общий объем. Масса при этом не меняется, что влияет на изменение плотности. Грунт становится более твердым, и 1 м3 будет весить ощутимо больше. Коэффициент уплотнения показывает, насколько реальное состояние сыпучего материала отличается от максимально возможной физической плотности.
Что такое коэффициент уплотнения грунта, и как он влияет на строительство
На практике значение имеют два показателя — коэффициент плотности и коэффициент уплотнения грунта. Первый показывает физические параметры конкретного материала, например, привезенного со склада, или образующего основу фундамента, а второй — насколько грунт можно уплотнить, повысив тем самым его несущие свойства и снизив уровень водопоглощения. Определение коэффициента уплотнения грунта — одна из обязательных операций в процессе гидрогеологического исследования почвы на строительной площадке под здание, дорогу или иной объект.
Коэффициент уплотнения (КУ, также известный как коэффициент компактирования) — показатель, который используется в геотехнике и строительной инженерии для оценки степени плотности грунта после прессования катком или трамбовкой. Параметр определяет, насколько грунт сжат и плотно уложен в сравнении с его естественным состоянием.
КУ выражается в процентах и рассчитывается следующим образом:
Коэффициент уплотнения (%) = (Плотность после уплотнения / Естественная плотность) × 100%
Естественная плотность - это масса 1м3 грунтав его обычном состоянии, без каких-либо изменений или воздействий со стороны строительных машин. После уплотнения это масса того же объема в результате применения специальных воздействий — вибрации, ударов или давления.
Высокий коэффициент указывает на то, что грунт стал более плотным и менее пористым, что улучшает его механические свойства:
- прочность;
- устойчивость к деформациям;
- снижает сыпучесть;
- уменьшает водопоглощение, что положительно отражается на морозостойкости.
Уплотнение необходимо проводить во многих проектах, например, строительстве дорог, плотин, многоэтажных зданий и других инфраструктурных объектов, где необходимо обеспечить надежное основание. Сжатие грунта — действенный способ улучшения гидрогеологических показателей участка для застройки.
При разработке строительного проекта необходимо учитывать такой фактор, как естественное уплотнение грунта. Это процесс увеличения плотности насыпных материалов под действием собственной тяжести, а часто и конструкций, построенных на насыпях. Если основание не утрамбовать и не укатать надлежащим образом, то дорога, здание или трубопровод непременно дадут осадку. Такое явление вызывает:
- трещины в стенах и фундаментах;
- разрывы инженерных коммуникаций;
- перекос свай и опор;
- деформацию дорожного полотна.
При использовании гравия, щебня, песка и полевого суглинка необходимо обязательно учитывать КУ и предусмотреть работы по максимально возможному увеличению удельной массы..
Способы измерения уплотнения грунта
Первое, что необходимо сделать при исследовании участка — определить коэффициент уплотнения грунта. Это же касается и привозных материалов, используемых для обратной засыпки, формирования подушки и других операций. Для определения физических показателей используют лабораторные исследования и измерения на объекте.
В лабораториях используют специальные стенды и приборы для проверки уплотнения грунта, установленные стационарно. Один из наиболее распространенных методов — это метод влажности и объемного веса. Сначала измеряют количество поглощенной воды в природном состоянии грунта, затем — после максимального уплотнения. Изменения в объеме показывают, насколько материал стал плотнее.
Второй способ – «стандартное уплотнение» с использованием многократно падающего груза на пробу материала, помещенного в цилиндрическую форму. После трамбовки, образец разрезают на кольца и сравнивают плотность до начала испытаний и в конце, а также на разных степенях воздействия. Еще используют методы «песчаных конусов», вибрационного уплотнения и другие.
В полевых условиях показатель определяют с помощью динамического пенетрометра. Это прибор, оснащенный проникающим в грунт зондом. В процессе испытания определяют динамическое сопротивление грунта и на основе специальных таблиц и стандартных кривых, рассчитывают КУ. Также непосредственно на объекте используют метод штампа. Для исследования применяют штамп стандартной площадью поверхности 100 см2. Устройство опускают на очищенную от травы почву с высоты 30 см и замеряют глубину погружения. Затем показатели проверяют по таблицам и графикам, определяя коэффициент уплотнения при реальной влажности. Для получения объективных данных, исследования необходимо проводить при различной погоде.
Способы уплотнения грунта
При недостаточной плотности площадку под строительство усиливают разными способами. Наиболее простой — вибрационным катком или ручной трамбовкой для уплотнения грунта. Но при определенных свойствах почвы, особенно при низком естественном КУ, требуются более радикальные методы:
- особые укрепляющие растворы;
- термическая обработка;
- установка шпунтовых ограждений;
- армирование площадки.
Наиболее сложный — электрохимический способ, заключающийся во введении в почву раствора электролита, полностью заполняющего поры. После полного смачивания в грунт погружаются электроды и включается ток. Вызванная электрическим полем ионизация активизирует химические реакции между компонентами почвы, в результате которых грунт упрочняется.
Определение плотности и КУ грунта перед началом строительства — необходимый этап исследований участка. Результат поможет разработать методы увеличения несущих способностей почвы и определить, какой объект строить на ней безопасно.
Понравилась статья? Ставьте лайк и подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые публикации
