Что такое коэффициент уплотнения сыпучих материалов?

Технология уплотнения ручным способом

Уплотнение грунта возможно ручным и механическим способами. В некоторых случаях процедуру можно осуществить своими руками, но иногда без помощи специалистов не обойтись. Последние проводят все необходимые расчеты, пользуются приборами для проверки качественных характеристик уплотнения грунта, правильности толщины слоя материала. Если же мастер уверен в своих силах, то сделать уплотнение почвы под фундамент он сможет самостоятельно.

Вручную грунт уплотняют по определенной схеме.

1. Подготовка инвентаря, материала. Подготовка земли под фундамент требует наличия щебня, лопаты, уровня, а также агрегата для осуществления трамбовки. Для уплотнения можно взять подручные материалы или изготовить агрегат своими руками. С этой целью можно взять длинный деревянный брусок, в нижней части подбив его стальной пластиной. Сверху изделия крепят рукоятку.

2. Непосредственная процедура трамбовки. Щебень требуется насыпать в траншею и выровнять при помощи лопаты. После этого уровнем нужно проверить, является ли поверхность ровной, без дефектов. Если каменный слой предусмотрен с толщиной от 10 см, то его лучше подавать порционно. А также щебень можно смешать с поверхностным слоем почвы. Трамбовочный агрегат берут за рукоятку, после чего им прессуют землю со щебнем. В одной точке удары должны повторяться неоднократно до полного проседания почвы. После того как будет уплотнен весь участок, его проверяют на ровность, и поверх засыпают следующим слоем.

Механический метод

При необходимости трамбовки большого участка грунта или монтаже щебеночного основания под жилой дом лучше использовать механический вариант уплотнения. Такая работа способствует получению качественного результата и небольшим трудовым затратам. Для выполнения процедуры трамбовки можно воспользоваться катком или выбрать виброплиту. Последняя работает от электрической сети или двигателя и может иметь массу от 60 до 120 кг. Ручной каток продается в специализированном магазине, а также его можно сделать своим руками из трубки с песком, веревки.

После того как котлован будет готов, его заполняют щебнем. Поле этого с помощью виброплиты делают несколько проходов. Если материал укладывается неровно, то можно насыпать еще один слой, и пройти по нему инструментом.

Коэффициент относительного уплотнения

Это отношение плотности частиц после хранения или добычи к плотности, характерной для сырья, которое было привезено к конечному потребителю. Зная норму, указанную производителем, можно вычислить конечный коэффициент без организации дополнительных исследований.

На момент добычи

Плотность сырья здесь зависит от глубины разрабатываемых залежей, типа котлована, климатической зоны. Указанные в таблице основания позволяют рассчитать конечные параметры материала с учетом сопутствующего воздействия на грунт.

Коэффициент относительного уплотнения на момент добычи

В процессе трамбовки и вторичной засыпки

Обратной (или вторичной) засыпкой называют процедуру заполнения уже вырытого котлована после того, как будут окончены работы или завершено строительство. Как правило, для заполнения котлована используют грунт, также оптимальными для этой цели характеристиками обладает кварцевый песок. Сопутствующее действие – трамбовка, необходимая для усиления прочности покрытия. К уплотнению засыпанного сырья привлекают виброплиты и виброштампы, отличающиеся по производительности и весу.

Коэффициент относительного уплотнения в процессе трамбовки и вторичной засыпки

Таблица выше иллюстрирует пропорциональную зависимость уплотнения от метода трамбовки. Все виды механического воздействия оказывают влияние преимущественно на верхние слои. При извлечении песка структура карьера становится более рыхлой, поэтому плотность сырья может уменьшиться, для отслеживания изменений регулярно организуются лабораторные проверки.

В ходе транспортировки

Перемещение сыпучих материалов сопряжено с рядом сложностей, так как в процессе перевозки больших партий изменяется плотность ресурсов. Как правило, доставку осуществляют автомобильным или железнодорожным транспортом, она сопровождается интенсивным встряхиванием груза (перевозка на судах, в свою очередь, оказывает щадящее воздействие). В подобных условиях на плотность также повлияют атмосферные осадки, перепады температур, возрастание давления на нижние слои.

В лабораторных условиях

Для исследования используют 30 г сырья из аналитического запаса, его просеивают и тщательно высушивают, чтобы получить постоянное значение веса. Приведенный к комнатной температуре материал перемешивают и делят на 2 части.

Образцы взвешивают, соединяют с дистиллированной водой, кипятят для удаления воздуха и остужают. Все операции сопровождаются замерами, на основе полученных данных рассчитывают относительный коэффициент уплотнения.

Вне зависимости от условий изменения характеристик сырья при производстве испытаний учитывают ряд обстоятельств:

• изначальные свойства песка – величина фракций, прочность на сжатие, слеживаемость;
• насыпной вес – плотность, характерная для естественной среды происхождения;
• погодные условия, сопровождающие перевозку;
• максимально возможная плотность, выявляемая в лабораторных условиях;
• тип используемого транспорта – автомобильный, железнодорожный, морской, речной.

Все данные, связанные с коэффициентом относительного уплотнения, прописываются в проектной, технической документации. Данная методика сравнения качеств материала подразумевает использование регулярных поставок: сведения будут корректны лишь при заказе песка у одного производителя, здесь не допустимы изменения в переменных

Важно, чтобы транспортировка осуществлялась одинаковым способом, были сохранены технические характеристики карьера, практиковалась хотя бы примерно схожая длительность хранения сырья на складе

Коэффициент уплотнения необходимо определять и учитывать не только в узконаправленных сферах строительства. Специалисты и обычные рабочие, выполняющие стандартные процедуры использования песка, постоянно сталкиваются с необходимостью определения коэффициента.

Коэффициент уплотнения активно используется для определения объема сыпучих материалов, в частности песка, но тоже относится и к гравию, грунту. Самый точный метод определения уплотнения – это весовой способ.

Широкое практическое применение не обрел из-за труднодоступности оборудования для взвешивания больших объемов материала или отсутствия достаточно точных показателей. Альтернативный вариант вывода коэффициента – объемный учет.

Единственный его недостаток заключается в необходимости определения уплотнения на разных стадиях. Так рассчитывается коэффициент сразу после добычи, при складировании, при перевозке (актуально для автотранспортных доставок) и непосредственно у конечного потребителя.

Учитываем строительные нормы

Влажность грунта фиксируется в процентах. Нормой считается 6-24%. Соответственно, 5% и ниже — сухие грунты, а 25% и выше — мокрые. Знание показателей сцепления позволяет предупредить сдвиг пласта при работах. Индекс супесей обычно не выходит за пределы 3-50 кПа. Для глин он гораздо выше и может достигать 200 кПа. Плотность регулируется составом земли и ее влажностью. В самых легких категориях числятся супески, пески; в самых плотных — скальные грунты, породы

Важно: данные первоначального разрыхления точно пропорциональны плотности: чем грунт тяжелее, плотнее и крепче, тем больше места он будет занимать после выемки, в подобранном виде

Экономическая составляющая и сроки выполнения работ

Все перечисленные выше особенности и проблемы в той или иной степени влияют на стоимость предстоящих затрат, а также на скорость выполнения работ. Любой некачественно проработанный этап проектирования грозится вылиться исполнителю в круглую сумму и далеко отодвинуть сроки сдачи объекта.

Анализируя всё вышесказанное не трудно сделать вывод: подходить к выбору команды специалистов, выполняющих , мостов, зданий и вообще любых объектов, нужно с умом, опираясь на их опыт и квалификацию.

Специалисты ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» не только знают обо всех проблемах и особенностях разработки проектной документации, но и умеют находить пути их решения и обходить подводные камни.

Пример расчета

Если отталкиваться от школьного курса геометрии, то для подсчета количества рейсов грузового автомобиля, вывозимого извлеченный грунт, достаточно трех действий:

• рассчитать объем земли;
• рассчитать объем кузова самосвал;
• поделить первую величину на вторую.

Отсюда станет ясно, сколько по финансам придется потратиться на перевозку.

К примеру, проектируется дом с площадью основания 7х9 метров и двухметровой глубиной фундамента, с учетом настеленного пола и обустроенного подвала.

Тогда достаточно перемножить данные показатели, чтобы вывести количество почвы: 7х9х2 = 126 м3. Средний объем кузова машины составляет 12-13 м3. Исходя из этого определяется число рейсов: 126:12 = около 10.

Предположим, что требуется разработать определенный участок земли, отведенный под строительство какого-либо объекта. Стоит задача – выяснить, какой будет объем земли после завершения подготовительных мероприятий.

Известны следующие параметры:

• ширина ямы под фундамент – 1 метр;
• длина фундамента – 45 метров;
• углубление котлована – 1,5 метра;
• толщина подушки из гравия после уплотнения – 0,3 метра;
• тип почвы – влажный песчаник.

Принцип расчета будет следующим:

1. Сначала определяют объем котлована (Vк): Vк = 45х1х1,5 = 67,5 м3.

2. Теперь смотрят средний показатель первоначального разрыхления по влажному песку (в таблице). Он равен 1,2. Формула, по которой высчитывается количество грунта после его извлечения: V1 = 1,2х67,5 = 81 м3. Отсюда следует, что вывезти нужно 81 м3 выкопанной земли.
3. Потом выясняют конечный объем земляного пласта после трамбовки под подушку по формуле: Vп = 45х1х0,3 = 13,5 м3.
4. По таблице смотрят максимальный начальный и остаточный коэффициент рыхления гравия и гальки, переводят их в доли. Так, первый коэффициент kр = 20% или 1,2, а второй kор = 8% или 1,08. Считают объем гравия, который потребуется для укладки основания: V2 = Vп х kр/kор = 13,5х1,2/1,8 = 15 м3. Значит, понадобится для отсыпки такое количество гравия.

Подобный расчет приблизительный, но дает ориентировочное представление о том, что такое коэффициент разрыхления и для чего он нужен в строительстве. При составлении проекта возведения жилого строения задействуется более усложненная методика. А при строительстве небольшого объекта (например, гаража), подобная схема подойдет.

Проверка уплотнения и ее основная цель

Вычисление и учет интенсивности уплотнения оправданы не только в узких отраслях строительства, точные данные нужны во всех областях хозяйственной и коммерческой деятельности, связанных с применением песка. Коэффициент уплотнения значим в отношении всех сыпучих материалов, в частности, для грунта, песка, гравия.

Наиболее точный метод проверки уплотнения – весовой, но он не получил широкого распространения из-за отсутствия в общем доступе оборудования, способного измерить массу больших объемов сырья. Альтернативный вариант – объемный учет, но в этом случае появляется необходимость в вычислении уплотнения на всех стадиях использования песка: после добычи, при хранении, во время транспортировки, на объекте конечного потребителя.

Технологическая схема

Главное требование в процессе уплотнения – выполнять процедуру при максимально высокой температуре поверхности. Когда температура повышена до 100-140 °С, поверхность становится менее вязкой. Каток прикладывает касательные усилия, которые превышают сопротивление сдвигообразованию. Данный момент является наиболее удачным для грамотного повышения плотности.

Когда смесь охлаждается, битум становится более твердым. Усилий для повышения плотности нужно больше: к примеру, при температуре 70 °С число прохождений катком увеличивается втрое. На продление действия влияет и трение песка и камня, и уровень сцепления битума с камнем.

Когда применяются агрегаты с рабочими органами по уплотнению, то появляются возможности для уплотнения силами техники. Это ведет к созданию ровных слоев покрытия. Виды асфальтоукладчиков и усилия по предварительному уплотнению оказывают влияние на выбор вида катков. Обычно доуплотнение осуществляют с использованием легких катков в 5-6 т либо пневмошин.

На длительность процедуры влияет толщина слоя, его вид и погодные условия. Когда температура ниже 10 °С, процедуру осуществляют за пару минут.

Используемые материалы

Для оснований разного типа может использовать как местный грунт, подвергнутый трамбовке, так и завозные материалы. Чаще всего трамбовке подвергают местные грунты полускального и песчаного типа. Уже суглинки, и тем более глинистые грунты необходимо убирать на глубину котлована и заменять подушкой из песка и гравия.

При этом слои основания обязательно подвергают трамбовке, эффективность которой зависит от следующих факторов:

• материал слоя. Для щебня разных пород, гравия, гравийно-песчаной смеси (ПГС) и песка коэффициент уплотнения сильно отличается;
• фракции материала. Чем крупнее фрагменты, тем сложнее их уплотнить;
• способа трамбовки – ручная, механизированная – и прилагаемого усилия;
• высоты и общего объема засыпаемого слоя;
• наличие материала с зернистостью меньше, чем задано нижней границей данного класса (например, для щебня фракции 5…20 содержание камня размером до 3 мм включительно составляет около 5% – такое расхождение мало повлияет на степень уплотнения. Если процентная доля составляет ¼…1/4 объема – придется вносить поправки);
• лещадности (для щебня). Этот параметр выражает отношение содержания кубовидных камней к плоским. Чем ниже лещадность, тем больше кубических элементов и тем плотнее можно утрамбовать щебень;
• влажности слоя.

Нормы качества, фракции и другие параметры щебня регулируются ГОСТ 8267-93 для щебня и ГОСТ 8736-2014 для строительного песка.

Соответственно, степень уплотнения любого сыпучего материала, выражаемая безразмерным коэффициентом, зависит от типа материала и условий работы.

Значимые факторы и свойства

Коэффициент уплотнения – это отношение плотности (объемной массы) «скелета» грунта на контролируемом участке к плотности того же грунта, прошедшего процедуру стандартного уплотнения в лабораторный условиях. Используется для оценки соответствия качества выполненных работ нормативным требованиям. Нормативные значения коэффициента для различных видов работ приведены в соответствующих ГОСТ, СНиП, а также в проектной документации на объект, и составляют обычно 0,95 – 0,98.

«Скелет» грунта – твердая часть структуры при определенных значениях рыхлости и влажности. Объемный вес «скелета» песка рассчитывается как отношение массы твердых составляющих к массе, которую имела бы вода, если бы занимала весь объем, занятый грунтом.

Определение максимальной плотности грунтов в стандартных условиях предполагает проведение лабораторных исследований, в ходе которых пробы грунта подвергаются уплотнению при постепенно увеличивающейся влажности до определения показателя оптимальной влажности, при которой будет достигнута максимальная плотность песка.

Коэффициент относительного уплотнения

При выполнении работ по перемещению песка, извлечению его из тела карьера, транспортировке и других операций, связанных с изменением таких свойств, как рыхлость, влажность, крупность частиц, происходит изменение плотности «скелета». Для расчета потребности и учета поступления строительного материала на площадку применяется коэффициент относительного уплотнения – отношение весовой плотности «скелета» песка на объекте к весовой плотности на участке отгрузки.

Коэффициент относительного уплотнения определяется расчетным путем и указывается в проектной документации на объект строительства (если для снабжения песком используются плановые поставки).При проведении расчетов учитываются: 
физико-механические характеристики песка (прочность частиц, крупность, слеживаемость);
результаты лабораторного определения максимальной плотности и оптимальной влажности;
насыпной вес песка в условиях естественного расположения;
условия транспортировки;
климатические и погодные условия на период осуществления доставки, возможность отрицательных температур.

Уплотнение при обратной засыпке и трамбовке

Обратная засыпка – процесс заполнения вырытого котлована после выполнения определенных видов работ ранее вынутым грунтом или песком.
Процесс трамбовки выполняется по месту засыпки грунта с применением трамбовочных устройств, ударным воздействием или при применении давления.

В процессе выемки грунта происходит изменение его физических свойств, поэтому для определения объема необходимого для отсыпки песка необходимо учесть коэффициент относительного уплотнения.

Уплотнение при транспортировке

Транспортировка насыпных грузов автомобильным или железнодорожным транспортом также приводит к изменению плотности грунта. Встряхивание транспортного средства, воздействие осадков, давление верхних слоев песка приводят к уплотнению материала в кузове.
Для определения количества песка, необходимого для обеспечения заданного объема строительного материала на объекте, этот объем необходимо умножить на коэффициент относительного уплотнения, указанный в проекте на строительные работы.

Показатель уплотнения

Во время перевозки

Сложно точно определить степень утрамбовки щебня во время приобретения материала, так как стандартного значения нет. Сам поставщик может указать его в документах сопровождаемых товар, но обязательного его внесения не требуется.

Разумеется, при приобретении и перевозке больших объемов товара, часто выявляется серьезная разница в объеме между погрузкой и получении щебня на склад.

Песок по праву является самым распространенным и популярным строительным материалом благодаря своим прекрасным свойствам и качествам. Тут узнаете, сколько весит куб песка.

Цемент представляет собой минеральный материал, который при соединении с водой становится сначала пластичным, а потом и очень твердым. Здесь плотность цемента М400.

Для таких случаев в договор, о поставке заключаемый между поставщиком и строительной компанией, вносится дополнительный пункт, где прописан поправочный коэффициент, на который ссылаются в пункте приема товара.

Согласно Госту поправочный показатель не может быть выше 1,1. Поэтому поставщики учитывают это при погрузке и делают небольшой запас, чтобы товар не вернули обратно.

Измеряют привезенный щебень в момент доставки, пока его не выгрузили. Причина тому заказ производится не в тоннах, а кубометрах. Как только транспорт пришел на строй площадку, груженный кузов замеряется рулеткой изнутри.

Так вычисляется объем привезенного щебня, а после его умножают на коэффициент 1,1. Таким образом переводится вес из м3 в тонны.

Этот расчет помогает приблизительно рассчитать тот объем, который был загружен в машину до отправления. Если в машину не догрузили материала, то об этом сообщается поставщику. Так коэффициент уплотнения щебня 5 20 при трамбовке составляет 1,3.

На строительной площадке

Естественная трамбовка щебня значительно отличается от механической, которую проводят на строительной площадке. Поэтому коэффициент уплотнения щебня 20 40 может достигать параметра в 1,52. А рабочим, которые будут производить работы, требуется знать показания уплотнения наверняка.

Необходимое цифровое значение указывается в строительном проекте. Но если не обозначена конкретная цифра, то используется приблизительное значение.

Так для фракций с параметром 5 20, 20 40 показатель не устанавливается. Потому что эти виды щебня чаще всего используют для расклинцовки несущего слоя наверху, где применяются зерна фракции 40 70.

Гранитный 40 70

Лабораторный показатель

Самыми точными считаются лабораторные замеры, потому что для их вычислений используются различные способы трамбовки. А проверка осуществляется при использовании разных приспособлений.

Вот некоторые из часто используемых методов:

• объемозамещение согласно ГОСТу 28514 – 90;
• послойное уплотнение щебня согласно стандарту ГоСТ 22733 — 2002

Применяются быстрые варианты исчислений плотномера:

• статического типа;
• водобаллонный;
• динамического вида.

Результаты предоставляются в течение четырех дней, может раньше. Это зависит от конкретного исследования. Стоимость стандартной пробы обойдется в 2500 рублей, а всего их понадобится, как минимум пять.

Использование экспресс-методов помогают получить данные в течение дня, но стоимость, разумеется, выше.

При этом потребуется проба с десяти мест, и каждая обойдется в 3000 рублей. Подобные исследования необходимы при застройке крупных объектов, для соблюдения всех формальностей и документального заключения.

Во время домашнего строительства

Самому дома можно определить значение. Это очень удобно и нет необходимости вызывать специалистов, ведь это довольно дорого. Прежде всего потенциальному строителю следует точно знать насыпную плотность выбранного материала. Она обычно указывается в документации, которую вы можете попросить у поставщика.

Стоит помнить, что на показатель влияет состав щебня и количество посторонних примесей, а еще размер гранул.

Когда вам известна насыпная плотность, можно переходить к расчету коэффициента уплотнения. Для этого укатайте щебень до того состояния, которое вам необходимо при постройке.

Плотность

Затем проведите замеры рулеткой. После чего применяется следующая формула:

Коэффициент уплотнения = масса щебня / на объем.

Применение

На скальном грунте может быть поставлен фундамент даже очень высокого и крайне тяжёлого здания. Главное, чтобы хватало с некоторым запасом несущей способности — впрочем, как раз с этим проблем обычно не возникает. Добытый скальный грунт практически никогда не перерабатывается. Главным образом различные фракции его используют для строительства зданий и путей сообщения.

Строители берут скальный грунт для следующих целей:

• чтобы укреплять площадку под фундамент;
• поднимать уровень местности;
• производить низшие марки бетона.

Многоэтажные дома на скалистых участках чаще всего строят при помощи свай. Но в малоэтажной застройке и тем более при сооружении хозпостроек такой метод не применяется. Для подсыпки под одноэтажные и двухэтажные постройки рекомендовано использовать разборные осадочные грунты. Желательна как минимум средняя фракция по крупности. Поднятие участков скальным грунтом производится практически всеми его видами; экономнее пользоваться разборно-осадочной массой мелкого строения, которую проще утрамбовать и разровнять, а сверху высыпать дресву.

Как бетонный заполнитель скальный грунт не слишком хорош. Однако небольшие его объёмы для второстепенных работ использовать всё же можно. Пример тому — опоры столбиков забора или некрупные площадки во дворах. Предпочтительна мелкая фракция, а вот всё, что больше 12 см в поперечнике, лучше отложить для иных задач. Крупный материал советуют применять для оформления садов.

Ещё скалистый грунт может использоваться:

• для формирования основы под дорожное полотно;
• сооружения временных дорог;
• починки имеющихся магистралей;
• обустройства обочин и насыпей;
• рекультивации после окончания карьерных работ;
• осушения болотистых участков;
• засыпки траншей и выемок;
• формирования альпийских горок;
• прокладки дорожек в садах и парках;
• оформления площадок для отдыха;
• сооружения плотин.