alexxlab Приборы операционного контроля при дорожном строительстве
Н.В. Величутин, ООО «СКБ Стройприбор»
Для увеличения срока службы автомобильных дорог требуются не только новые технологии, но и средства операционного контроля технологических операций проводимых при их строительстве. В настоящее время в ООО «СКБ Стройприбор» выпускается большое разнообразие средств контроля, которые могут применять не только дорожные лаборатории, но и строительные организации. Многие новые отечественные приборы по своим метрологическим характеристикам не только приблизились к зарубежным аналогам, но и по некоторым позициям превзошли их.
Дорожное основание вместе с земляным полотном и подстилающим слоем служат своеобразной опорой или фундаментом для асфальтобетонного покрытия. От того как будет выполнено дорожное основание зависит, будет ли дорожная одежда прочной или после непродолжительной эксплуатации появится колейность, просадки, трещины и прочие дефекты.
В дорожном строительстве России степень уплотнения песчаных и глинистых грунтов нормируют на основе некоторой эталонной зависимости «влажность грунта при уплотнении — плотность сухого грунта», получаемой опытом на стандартное уплотнение. При нормировании плотности удобнее пользоваться коэффициентом уплотнения, т.к. коэффициент уплотнения является безразмерной величиной и не зависит от состава грунта.
Для сплошного контроля качества уплотнения грунта можно использовать экспресс-метод основанный на увеличении удельного сопротивления пенетрации с увеличением плотности грунта. В ООО «СКБ Стройприбор» выпускаются пенетрометры статического действия с помощью которого можно косвенно определить механические свойства грунта такие как угол внутреннего трения, модуль упругости, коэффициент уплотнения, плотность (для песчаных грунтов). Для измерения усилия пенетрации в ПСГ-МГ4 применяется тензометрический датчик силы. Для компенсации веса пенетрометра перед проведением измерения предусмотрена автоподстройка нуля. Вдавливание пенетрометра в грунт проводится плавно в течении 5 ÷ 10 секунд на глубину до 75 мм. Для уменьшения погрешности измерения в приборе применяется статистическая обработка измеряемого усилия при внедрении наконечника в грунт.
Перед проведением измерений пенетрометр необходимо настроить (откалибровать) на том типе грунта по которому в дальнейшем будет проводиться контроль. Для песчаных грунтов усилие пенетрации слабо зависит от влажности поэтому для таких грунтов можно построить и ввести в память прибора зависимость удельное сопротивление пенетрации – плотность грунта. В прибор можно ввести четыре таких зависимости для крупного, среднего, мелкого и пылеватого песка. Удельное сопротивление пенетрации глин и суглинков зависит не только от плотности, но и от влажности в связи с чем перед проведением измерений для таких грунтов необходимо определить максимальное усилие пенетрации после уплотнения такого грунта в приборе стандартного уплотнения.
Для измерения модуля упругости (модуля динамической деформации или несущей способности) грунтового и щебеночного основания дорожного полотна в ряде стран используются малогабаритные установки динамического нагружения. Установка динамического нагружения снабжается подвижным грузом, при сбрасывании которого на амортизатор возникает динамическое усилие, которое через круглый штамп воздействует на контролируемую поверхность. В измерителе модуля упругости ООО «СКБ Стройприбор» ПДУ-МГ4 (и его модификациях) модуль упругости определяется исходя как из измеренной деформации дорожного основания, так и измеренной силе действующей на круглый штамп. Применение в приборе двух датчиков (датчика силы и датчика перемещения), а также удлиненной направляющей с перемещаемым механизмом фиксации груза позволяет регулировать силу удара и значительно расширить диапазон определения модуля упругости. Применение корректного расчета существенно уменьшило разницу в показаниях при определении модуля упругости статическим и динамическим методами.
Для измерения криогенных свойств грунта (пучинистость грунта) фирмой ООО «СКБ Стройприбор» серийно выпускаются приборы УПГ-МГ4.01/Н «ГРУНТ». К прибору можно подключить от одного до шести термоконтейнеров. Использование нескольких термоконтей-неров значительно сокращает время проведения измерений. Прибор предназначен для проведения испытаний грунта в стационарных условиях и имеет режим непрерывной регистрации процесса испытаний. Все процессы по выдержке и замораживанию грунта ведутся в автоматическом режиме и не требуют вмешательства оператора до окончания измерений.Немаловажное значение при укладке асфальтобетонного покрытия имеет качество уплотнения. Для измерения плотности асфальтобетона в ООО «СКБ Стройприбор» разработан и изготавливается серийно плотномер асфальтобетона ПА-МГ4. Основная трудность, с которой столкнулись при разработке данного прибора это присутствие воды на асфальтобетонном покрытии. Ёмкостный датчик в качестве чувствительного элемента был исключен сразу. Хотя применение ёмкостного датчика и позволяет получить большую точность при измерении плотности, но наличие воды существенно искажает результаты измерений, так как диэлектрическая проницаемость воды 80 существенно выше диэлектрической проницаемости асфальтобетонной смеси 4 ¸ 6. Кроме того такой прибор необходимо будет калибровать под конкретный материал, возникнет потребность в постоянной установке «нуля», при наличии воды показания будут существенно завышены.
В приборе удалось решить проблему определения наличия воды в асфальтобетоне и ввести компенсацию влажности на показания плотности с применением радиоволнового метода измерения. Прибор работает на двух частотах, имеет две передающих и одну приемную антенну, которые позволяют проводить зондирование асфальтобетонной смеси на глубину до 20 и до 150 мм. В отличие от приборов с емкостными датчиками, где основным параметром является частота, в плотномере ПА-МГ4 измерение проводится по четырем параметрам.Пенетрометр АПН-360МГ4 предназначен для определения глубины проникания иглы (пенетрации) в испытуемый образец при заданных нагрузке и температуре по ГОСТ 11501-78 в соответствии с МИ2418. Пенетрометр обеспечивает автоматическую регистрацию глубины проникания иглы и времени испытаний. Процесс испытаний отображается на графическом дисплее. Остановка процесса испытаний – автоматическая, с занесением результата в память прибора. Прибор оснащен пузырьковым уровнем, регулировочными ножками, подъемным столом, подсветкой иглы.
Прибор ИКШ-МГ4 предназначен для определения температуры размягчения нефтебитумов по ГОСТ 11506-73 в соответствии с МИ 2418.Прибор обеспечивает автоматический нагрев образцов с заданной скоростью, фиксацию и запоминание температуры размягчения. Равномерность нагрева по высоте (в объеме) обеспечивается механической мешалкой. Процесс испытания отображается на дисплее. Остановка испытаний – автоматическая, с занесением результата в память прибора.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для получения высококачественного дорожного полотна необходим постоянный инструментальный контроль как при устройстве грунтового и щебеночного основания, так и при укладке асфальтобетонного покрытия. Приборы позволяющие проводить оперативный контроль с требуемыми метрологическими характеристиками имеются.
Все публикации
Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018; 2019; 2020;
Контроль плотности оснований насыпных грунтов
Степень уплотнения земляного сооружения оценивается величиной коэффициента уплотнения. Стандартный метод оценки степени уплотнения по ГОСТ 22733 предусматривает обязательный отбор образца грунта с помощью кольца‚ его взвешивание‚ определение влажности путем высушива-ния при 105 °С в термостате в течение 6–8 часов. Затем в лаборатории необходимо выполнить процедуру стандартного уплотнения предварительно высушенного и измельченного грунта с определением оптимальной влажности и максимальной плотности сухого грунта.
В итоге значения коэффициента уплотнения грунта и его влажность могут быть получены минимум через сутки. Поэтому для оперативного контроля степени уплотнения земляных сооружений широко применяются ускоренные методы динамического и статического зондирования грунта.
В методических указаниях рассмотрены методы динамического зондирования грунта с помощью динамического плотномера Д-51 и забивного зонда Л33, статического зондирования грунта с помощью статического плотномера ПСГ-1.
Динамическое зондирование − процесс погружения зонда в грунт под действием ударной нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.Статическое зондирование − процесс погружения зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.
1.1. Сущность метода
Метод основан на определении сопротивления грунта погружению зонда с коническим наконечником под действием последовательно возрастающего количества ударов груза постоянной массы, свободно падающего с заданной высоты.
Определение степени уплотнения грунтов методом динамического зондирования следует производить с помощью динамического плотномера при глубине контроля до 30 см и забивного зонда при глубине контроля более 30 см от поверхности земляного сооружения.
Груз прибора массы 2,5 кг имеет возможность перемещаться относительно стержня и наносить удар по буртику при свободном падении с высоты H = 400 мм.
По числу ударов, необходимых для заглубления в грунт нижней части стержня, имеющего диаметр Ø 11,4 мм и длину Sz = 100 мм, оценивают прочность испытуемого грунта
Для решения задачи о вычислении напряжений в контакте плоского торца стержня с грунтом примем гипотезу о возникновении под плоским торцом стержня грунтового конусообразного тела, угол у которого при вершине конуса равен углу трения грунта по грунту. В этом случае коэффициент трения скольжения грунта по грунту равен тангенсу угла трения
Существующая классификация грунтов по категориям прочности, основанная на числе ударов динамического плотномера, может быть дополнена значениями напряжений в грунте на наклонных площадках грунтового конусообразного тела, возникающего под плоским торцем стержня, при этом нормальные напряжения в грунте на горизонтальных площадках равны удвоенным нормальным напряжениям на наклонных площадках.
1.2. Область применения динамического плотномера Д-51
Динамический плотномер Д-51 предназначен для текущего контроля плотности песчаных и глинистых грунтов при оперативном контроле качества уплотнения земляного полотна без отбора проб грунта, а также при определении плотности грунтов земляных сооружений. Плотность грунта оценивается по величине удельного сопротивления грунта забивке конусного наконечника на глубину до 30 см от поверхностного слоя.
Плотномер неприменим для зондирования грунтов, содержащих более 25 % твердых частиц крупнее 2 мм, а также мерзлых и переув-лажненных грунтов.
1.3. Выполнение контроля плотности
1.3.1. Контроль плотности грунта
Испытания с помощью динамического плотномера производят в следующем порядке. Определяется разновидность грунта по ГОСТ 25100 на основании определения полного зернового и микроагре-гатного состава по ГОСТ 12536 для несвязных грунтов и число пластичности по ГОСТ 5180 для связных разновидностей грунтов.
В местах определения степени уплотнения грунта поверхность контролируемого слоя земляного сооружения зачищают и выравнивают на площадке размером 50×50 см. На выровненное место строго вертикально устанавливают прибор и последовательными ударами свободно падающего молота погружают стержень с наконечником на глубину 20 см, число ударов при этом не учитывается.
При оценке степени уплотнения глинистых грунтов параллельно определяют влажность грунта на глубине от 20 до 30 см по ГОСТ 5180 или с помощью влагомера ВИМС-2.
Коэффициент уплотнения грунта Kу устанавливается по графикам по осредненному значению количества ударов – для песка без определения влажности, для глинистых грунтов после определения относительной влажности грунта.
1.3.2. Контроль плотности связных грунтов методом двойного зондирования
При контроле уплотнения глинистых грунтов без проведения параллельного измерения влажности применяют метод двойного зондирования. В этом случае глинистый грунт испытывают в двух состояниях: исходном и после дополнительного уплотнения. Первое зондирование выполняют для исходного состояния уложенного грунта на глубину 30 см, фиксируя при этом число ударов, необходимое для погружения конуса на глубину от 20 до 30 см. После этого рядом с точкой зондирования в теле насыпи с помощью бура или пробоотборника устраивают скважину диаметром 10 см и глубиной 25 см. Затем на направляющую штангу вместо стержня с конусом навинчивают штамп диаметром 100 мм.
На дно скважины устанавливают штамп трамбовки и производят доуплотнение нижележащего грунта 40 ударами груза.
Вынутый из скважины грунт укладывают обратно слоями толщиной 5 см и уплотняют 40 ударами груза на каждый слой до тех пор, пока скважина не будет заполнена грунтом. После выравнивания грунта над скважиной штамп заменяют на стержень c конусом и производят зондирование грунта по оси скважины на глубину 30 см и фиксируют число ударов, необходимое для погружения конуса на глубину от 20 до 30 см.
По результатам двух зондирований вычисляют отношение n1/n2 и по графику устанавливают коэффициент уплотнения грунта.
1.4. Легкий забивной зонд Л 33
Легкий забивной зонд предназначен для определения механических свойств грунтов, а также позволяет обеспечить оперативный полевой контроль качества возведения грунтовых сооружений, экспресс-оценку свойств естественного основания, исследовать изменения свойств основания под действующими объектами в процессе их эксплуатации. Его преимуществом является возможность испытания 14 песчаных и других структурно-неустойчивых грунтов, отобрать монолиты из которых практически невозможно.
1.4.1. Необходимое оборудование
Легкий динамический зонд Л33, конус, лом, измерительная ли-нейка, отвес, уровень.
1.4.2. Выполнение
Динамическое зондирование следует выполнять последовательной забивкой зонда в грунт свободно падающим молотом (h-50 см) с фиксаци-ей числа ударов при погружении зонда на глубину 10 см при обеспечении необходимой точности измерения глубины зондирования (± 0,5 см).
Зондирование следует производить непрерывно до достижения заданной глубины или до резкого уменьшения величины скорости погружения зонда (менее 2−3 см за 10 ударов). Перерывы в забивке допускаются только для наращивания штанг. Зондирование следует выполнять, применяя постоянную частоту ударов (в среднем 1 удар за 2 с).
При глубине зондирования более 1 м следует применять теряемый ко-нический наконечник, который крепится к штанге с помощью шплинта из мягкой проволоки диаметром 2−3 мм.
Сборку, установку зонда и зондирование выполняют два студента. В выбранной точке зондирования на поверхности грунта намечается ломом лунка.
После присоединения к штанге теряющегося конуса зонд устанавливается в точке зондирования, вертикальность установки проверяется отвесом.
На поверхность грунта, рядом с зондом (10−20 см), устанавливается подставка с линейкой. Отсчеты снимаются по линейке и по одной из меток на штанге зонда, нанесенные с интервалом 10 см. В журнал испытаний записываются отметка устья скважины и заглубление конуса до начала зондирования. За нулевую отметку принимают поверхность грунта.
При зондировании зонд удерживается в вертикальном положении одним студентом, другой поднимает молот по направляющей на высоту 50 см и опускает в верхней точке, позволяя молоту свободно падать и наносить удар по станине.
При проведении работ первый студент фиксирует перемещение меток на штангах относительно линейки, второй считает удары.
При достижении величины погружения зонда, равном принятому залогу – 10 см, зондирование прекращается и данные записываются в журнал (коли-чество ударов за залог).
В случае интенсивного погружения зонда в слабых грунтах (менее 4-х ударов на 10 см) после первых пробных ударов высоту поднятия молота можно уменьшить в два раза, т.е. до 25 см, что должно быть зафиксировано в журнале и учтено при обработке результатов.
В процессе зондирования необходимо постоянно контролировать и корректировать вертикальность погружения набора штанг, для чего при нара-щивании очередной штанги на погружаемый зонд необходимо повернуть с 16
помощью штангового ключа всю колонку штанг вокруг своей оси по часовой стрелке. Затруднения при повороте, возникающие вследствие трения штанг о грунт, необходимо учитывать при обработке результатов.
При значительном сопротивлении повороту штанг, вызванных искривлением скважины, зонд надлежит извлечь из грунта и попытаться повторить заново, при необходимости выполнить рихтовку штанг.
При попадании под конус зонда природных или техногенных включений сначала можно сделать попытку преодолеть их сопротивление за счет увеличения энергии ударов, сбрасывая молот с приложением усилий на него. Если это не дает результата, то на малых глубинах делается попытка пробивки включения ломом, а на больших – разбуривание ручным буром. Во всех случаях после преодоления включения заново фиксируется глубина нахождения конуса зонда. В случае, если указанные меры не принесли результатов, выбирается новая точка зондирования.
При извлечении зонда штанги выбиваются вверх, при этом срезается фиксатор конуса. Конус теряется, и набор штанг легко извлекается из грунта.
После окончания испытаний, а также до выезда на площадку необходимо произвести проверку установки на прямолинейность и степень износа штанг.
Проверка выполняется путем сборки звеньев зонда в отрезки длиной не менее 3 м. При этом отклонение от прямой линии в любой плоскости не должно превышать 5 мм на 3 м по всей длине проверяемого отрезка зонда.
Уменьшение высоты конуса наконечника зонда при максимальном его износе не должно превышать 5 мм, а диаметр 0,3 мм.
Результаты зондирования, отношение количества ударов в залоге к глубине погружения конуса за залог фиксируются в журнале динамического зондирования.
По результатам испытаний определяют условное динамическое сопротивление грунта.
Результаты зондирования оформляют в виде непрерывного ступенчатого графика изменения по глубине значения условного динамического сопротивления грунтов с последующим осреднением графика и вычислением средневзвешенных показателей зондирования для каждого слоя земляного сооружения.
2.1. Сущность метода
В основе метода лежит сопротивление грунта при внедрении ко-нического наконечника под действием статической нагрузки.
Применяются различные приборы для измерения прочности грунтов. Принцип работы одного из таких приборов основан на измерении силы и глубины внедрения конуса в грунт.
Для статического зондирования грунтов применяют конус с углом образующей при вершине ϕ = 300 и диаметром основания d=36 мм.
Задачу о погружении конуса можно отнести к контактной задаче, в которой при внедрении конуса зависимость внешней силы от перемещения называется нелинейной вследствие увеличения площадки контакта по мере возрастания силы.
Плотномер допускается к применению на любых грунтах, содержащих не более 15 % твердых включений крупностью свыше 2 мм.
При использовании плотномера для текущего и приемочного контроля плотности грунта не менее 1/3 измерений из общего количества необходимо проводить стандартным весовым методом с отбора проб грунта кольцами.
2.3. Выполнение контроля плотности
2.3.1. Контроль уплотнения грунта
Испытания с помощью статического плотномера производят в следующем порядке. Определяется разновидность грунта по на основании определения полного зернового и микроагрегатного состава по для несвязных грунтов и число пластичности по для связных разновидностей грунтов.
В зависимости от установленного вида грунта при сборке плотномера используется конус (для несвязных грунтов) или усеченный конус (для связных грунтов) с ограничительной шайбой, установленной на него при завинчивании в рабочий стержень.
На месте измерения выбирается площадка размером не менее 20х20 см. Верхний переуплотненный или разрыхленный слой на глу-бину 3−5 см снимается, основание зачищают и выравнивают.
Фиксирующую кнопку, расположенную на тыльной части дина-мометра, сдвигают налево от «0». Рабочий стержень ставят верти-кально к измеряемой поверхности и, нажимая на рукоять динамомет-ра плавно с постоянной скоростью, погружают наконечник в грунт до упора ограничительной муфты (или шайбы – при усеченном конусе) в поверхность грунта. Время его заглубления на всю длину должно со-ставлять примерно 10−12 с. После чего плотномер извлекают из грунта, а показания на шкале динамометра записывают в журнал.
Пенетрацию повторяют на каждом месте 3−5 раз, при этом рас-стояние между точками измерения должно составлять не менее 12−15 см. За расчетную величину усилия принимают их среднеарифметическое значение. Показатели, отличающиеся от среднего более чем на 30 %, не учитываются.
Перед каждым последующим замером показание стрелки сбрасывается перемещением фиксирующей кнопки на «0».
По полученному значению силы пенетрации по графику соответствующего вида грунта определяется достигнутый коэффициент уплотнения для несвязных и слабосвязных разновидностей грунтов.
В последнем случае для установления коэффициента уплотнения необходимо определить влажность грунта по или с помощью влагомера ВИМС-2.
В случае, когда наконечник плотномера упирается при измерении в какое-либо препятствие, что хорошо чувствуется при нажиме на рукоять, пенетрометр извлекают из грунта и зондирование повторяют на новом месте.
Если наблюдается резкое расхождение между значениями коэффициента уплотнения Ку, полученными плотномером СПГ-1 и методом режущего кольца по, следует провести дополнительную тарировку прибора на данном виде грунта с составлением нового графика зависимости.
2.3.2. Тарировка зонда
Отбирается проба грунта массой 15−20 кг. Определяются вид грунта, оптимальная влажность и максимальная плотность методом стандартного уплотнения по.
Тарировку производят при оптимальной влажности грунта в формах диаметром 20 см и высотой 30 см по 3−4 точкам. Плотность достигается уплотнением грунта под прессом в три слоя до степеней 0,90, 0,95, 098 и 1,00 Ку. В каждом случае делается 4−5 проколов пенетрометром и вычисляется среднее значение Pq. По окончании рабо-ты строится график зависимости Ку от Pq. Полученный график при-меняется при контроле степени уплотнения данного вида грунта в сооружении.
3. ГРАДУИРОВКА ПРИБОРОВ
Для оценки степени уплотнения земляного сооружения по результатам измерений методами статического и динамического зондирования необходимо установить зависимости выходных характеристик приборов от характеристик уплотнения (ρd, Ку).
В качестве этих зависимостей используют: градуировочные графики для конкретного вида грунта, применяемого при устройстве земляного сооружения; обобщенные корреляционные зависимости, связывающие плотность сухого грунта или коэффициент уплотнения с выходными характеристиками приборов.
Градуировку приборов следует производить для каждой разно-видности грунта, применяемого при возведении земляного сооружения.
Отбор грунта следует производить перед началом или в процессе проведения работ. Масса средней пробы грунта, отбираемого для испытаний, должна составлять не менее 10 кг при градуировке пенетро-метра и не менее 65−70 кг при градуировке динамического плотномера и забивного зонда.
Перед градуировкой приборов необходимо определить оптимальную влажность и максимальную плотность грунтов методом стандартного уплотнения.
Подготовку образцов для градуировки или выбор участков следует производить исходя из условия однородности по плотности, влажности и составу грунта. Допускается использовать для градуировки образцы грунта с коэффициентом вариации средних значений: коэффициента уплотнения − не более 0,025; весовой влажности − не более 0,1 для песчаных грунтов и 0,05 − для пылевато-глинистых грунтов.
До начала испытаний грунты в воздушносухом состоянии измельчают (только связные грунты), тщательно перемешивают и готовят образцы для испытаний при трех-четырех различных значениях влажности.
Для изготовления образцов грунт насыпают в форму и послойно уплотняют минимально требуемым числом ударов по одному следу. В приборе стандартного уплотнения и в форме для градуировки пенетрометра грунт следует уплотнять в три слоя, в форме для градуировки динамического плотномера и забивного зонда − в восемь слоев. При уплотнении последнего (верхнего) слоя на форму сверху необходимо надевать насадку. После окончания уплотнения насадку снимают и выступающий грунт осторожно срезают ножом по верхней кромке формы.
При уплотнении грунтов в форме диаметром 30 см после каждого удара трамбовки меняют ее местоположение по слою в шахматном порядке. При этом для выполнения «одного удара по одному следу» необходимо сделать 4 удара трамбовкой.
Для определения плотности сухого грунта форму с грунтом взвешивают и с нижней и верхней частей образца отбирают пробы грунта на влажность. Плотность сухого грунта определяют по ГОСТ 5180.
3.1. Градуировка динамического плотномера Д-51 и забивного зонда Л 33 в лабораторных условиях
Динамический плотномер устанавливают строго вертикально на зачищенную поверхность грунта в центре формы. Конический наконечник плотномера забивают в грунт и фиксируют количество ударов, необходимых для погружения наконечника на участке зондирования от 20 до 30 см.
3.2. Градуировка динамического плотномера и забивного зонда в полевых условиях
Градуировку приборов необходимо совмещать с пробным (опытным) уплотнением грунтов, выполняемым для уточнения тол-щины уплотняемого слоя, количества проходов уплотняющих средств по одному следу и оптимальной влажности грунта.
Градуировку приборов следует производить для каждого вида грунта, используемого при влажности строительства земляного сооружения. Перед градуировкой надлежит определить оптимальную и максимальную плотности грунтов методом стандартного уплотнения.
Пробное уплотнение грунта производят по методике, приведенной в Руководстве.
Отбор проб уплотненного грунта следует осуществить в зоне однородного уплотнения в соответствии с диаграммой проходов уплотняющей машины по ширине опытной площадки из средней части уплотняемого слоя. Рядом с этими точками проводят испытания градуируемых приборов.
Отбор проб и испытание приборами производят перед началом работы основной уплотняющей машины, а затем через каждые 4 прохода по одному следу.
По результатам проведенных испытаний строят зависимости плотности сухого грунта или коэффициента уплотнения грунта от выходных характеристик градуируемых приборов и влажности. Характер этих зависимостей аналогичен зависимостям, получаемым при градуировке в лабораторных условиях.
3.3. Методика построения градуировочных графиков
Для песчаных грунтов, содержащих менее 3−5 % глинистых частиц, влажность в пределах значений, указанных в таблице, практически не влияет на характер зависимости плотности сухого грунта или коэффициента уплотнения Ку от выходных характеристик П приборов, с помощью которых производят контроль качества уплотнения земляного сооружения. При большем содержании глинистых частиц влияние влажности на характер зависимости будет значительнее. В этом случае на графике можно провести несколько осредняющих прямых (или кривых) для каждого значения влажности. Градуировочные графики для таких грунтов строят так же, как и для глинистых грунтов.
Для глинистых грунтов градуировочные графики строят в виде зависимости. На горизонтальной оси откладывают значения плотности ρd, на вертикальной − соответствующие значения выходных характеристик при данном значении влажности W. Для каждого значения влажности получают отдельную кривую.
Определение коэффициента уплотнения грунтов ускоренным методом
Определение коэффициента уплотнения грунтов ускоренным (экспресс) методом.
Коэффициент уплотнения грунта — это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение фактической плотности грунта к его максимальной. При устройстве слоя основания из песка, песчаных подушек под фундамент, оснований фундамента или при обратной засыпке грунт необходимо уплотнять, иначе, со временем, он будет самоуплотняться, тесть слеживаться под собственным весом и весом здания, появится просадка.Плотность грунта – один из основных показателей физических характеристик, поэтому ее исчисление будет считаться залогом качественного возведения объекта. Изучению подлежит вычисление сопротивления, плотности и максимальное удельное давление, которое он силе выдержать. Результатом лабораторных исследований станет выявление плотности. Получение таких данных поможет определить, пригоден ли грунт для строительства на нем того или иного здания.
Оптимальный коэффициент уплотнения колеблется в районе 0,94 – 0,98. Нормативы по обозначенному коэффициенту предусмотрены ГОСТом, строительными нормами и правилами. Отклонения от требуемого значения коэффициента уплотнения в сторону уменьшения допускаются не более чем в 10% определений от их общего числа и не более чем на 0,04.
Для определения точных показателей на месте, где будет строиться объект, прибегают к использованию приборов в виде плотномеров, типа статического действия модель В-1.
Коэффициент уплотнения грунта оценивается по усилию, прилагаемому к рукояткам плотномера при заглублении наконечника в грунт на длину его рабочей части. Коэффициент уплотнения грунта определяется максимальным отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.
Прибор имеет 4 съемных наконечника, различающиеся диаметром основания и предназначенным для различных типов грунта.
Порядок действия работ.
1) Первым делом необходимо подготовить прибор: собрать все комплектующие, присоединить к штанге наконечник №3, установить индикатор в кронштейн и произвести его настройки, проверить прибор при помощи деревянного бруска.
2) Затем на контролируемом участке подготавливают 3-5 площадок размером 20х20 см, снимают верхний слой грунта толщиной 3-5 см для глинистых и 8-10 см для песчаных грунтов (при уплотнении катками до 10 тонн), 10-20 см (при уплотнении катками от 10 до 20 тонн)
3) Устанавливают вертикально плотномер, поворотом шкалы совмещают большую стрелку индикатора с нулевым делением и, прикладывают усилие к рукоятке, заглубляя наконечник на всю его длину с постоянной скоростью. Время погружения должно составлять 10-12 секунд, в процессе заглубления необходимо зафиксировать максимальное отклонение стрелки.
4) На одной площадке выполняют 3 замера, с расстоянием между соседними точками более 7см. Разница между показаниями не должна превышать 5 делений шкалы.
5) В случае, когда лаборант не в состоянии создать усилие необходимое для погружений наконечника №3 на всю его рабочую длину, его меняют на наконечник №2 при этом показания индикатора увеличивают в 2 раза. Если при проведении испытания показания индикатора составляют менее 20 делений, то наконечник № 3 меняют на №4, и значения показаний уменьшают в 1,5 раза.
6) Результаты испытаний заносят в журнал операционного контроля и вычисляют по ним среднеарифметическое значение показателей, по которым затем при помощи таблицы получают значения фактического коэффициента уплотнения.
7) После анализа всех данных оформляется протокол определения коэффициента уплотнения.
Определение коэффициента уплотнения грунта
Строительные работы, какой бы сложности и масштаба они ни были, обязывают к исследованию исходных данных почвы, на которой планируется их проведение. Плотность грунта – один из основных показателей физических характеристик, поэтому ее исчисление будет считаться залогом качественного возведения объекта. Изучению подлежит вычисление сопротивления, плотности и максимальное удельное давление, которое он силе выдержать.
Результатом исследования станет выявление плотности. Получение таких данных поможет определить, пригоден ли грунт для строительства на нем того или иного здания.
Способы вычисления плотности
Определение плотности производится согласно ГОСТу (5180-84). Он предполагает различные способы определения. Какой из них будет выбран, зависит от типа грунта:
- метод режущих колец;
- метод парафинирования;
- метод снятия мерок с выпиленного образца.
Типы грунта, которые могут быть вырезаны (глина, пескогрунт, песок, суглинок) исследуются по методу режущего кольца.
Горный грунт (скальной) изучают путем измерений. Это возможно при условии, что из них удается выпилить или вырезать образец в форме куба, цилиндра или прямоугольника. Его размеры определяются посредством штангенциркуля с точностью до 0,01 см. Мерки снимаются в разных направлениях. На основе среднего значения получают данные его объема. После этого вырезанную часть взвешивают и измеряют его площадь.
Плотность частиц почвы или твердой фракции средний показатель веществ, которые входят в ее состав. Он равен объему твердых частиц к их массе.
Для различных веществ эти данные во множестве случаев неизменны. Плотность грунта – безразмерная величина, исчисляемая как отношение уплотнения грунта к показателю его максимальной плотности. Все типы почвы имеют поры. Они представляют собой микропустоты, наполнитель которых – влага или воздух. При разработке грунта их количество увеличивается, в результате чего он приобретает рыхлое состояние, насыпная плотность оказывается меньше показателя его плотности в утрамбованном виде. Следовательно, когда происходит заготовка песчаного основания под фундамент, не обойтись без дополнительного уплотнения грунта. Если не предпринять таких мер, через некоторое время произойдет слеживание грунта, и под своим весом и весом постройки возможна просадка.
Коэффициент уплотнения грунта может иметь значение в районе от 0 до 1. Максимальный показатель плотности – это плотность сухого грунта. Определение ее возможно в лабораториях путем послойного (в три слоя) уплотнения образца грунта с постоянной работой уплотнения. Ее принцип состоит в следующем: грунт насыпают в цилиндр, сжимают его за счет производимых грузом ударов. Данные максимальной плотности грунта зависят от его влажности
Определение степени уплотнения грунта | МагнусМост
Определение степени уплотнения грунта, песка или щебня проводится в рамках контроля выполнения земляных работ и проверки соответствия показателей уплотнения проектным значениям. Измерения проводятся в основании котлованов и траншей, в том числе при их обратной засыпке, а также при строительстве автомобильных и железных дорог. В процессе работ определяется коэффициент уплотнения, который показывает степень соответствия фактической плотности максимальной плотности, до которой можно уплотнить грунт (метод стандартного уплотнения по ГОСТ 22733-2002).
Экспресс методы определения коэффициента уплотнения грунта, песка, щебня
Распространены 3 экспресс метода определения коэффициента уплотнения грунта: с использованием плотномеров-пенетрометров статического, динамического типа, а также баллонных плотномеров. При определении уплотнения грунтов экспресс методами все измерения проводятся на стройплощадке, по результатам которых оформляется заключение.
В нашей строительной лаборатории используются все три экспресс метода определения степени уплотнения грунтов, песка и щебня.
Статические плотномеры используются для оперативного контроля степени уплотнения песка или грунтового основания при строительстве. Применяются для определения степени уплотнения песчаных и глинистых грунтов с содержанием включений размером крупнее 10 мм не более 15%. Приборы обеспечивают достоверные измерения в диапазоне 0,9 — 1,0 от максимальной стандартной плотности, определяемой по ГОСТ 22733 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».
При использовании данных приборов, степень уплотнения грунтов оценивают по показателю удельного сопротивления пенетрации, рассчитанному по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. В зависимости от установленного вида грунтов при сборке плотномера используется конус (несвязные грунты) или усеченный конус (суглинок). Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по прилагаемой к прибору таблице с учетом типа грунта. При использовании статических плотномеров для контроля плотности не менее 10% проб необходимо выполнять стандартным весовым методом – кольцами согласно «Руководству по сооружению земляного полотна автомобильных дорог». В процессе контроля качества уплотнения основания для испытаний выбираются площадки размером не менее 20*20 см.
Фактический коэффициент уплотнения песка определяется по значениям показаний силоизмерителя плотномера и соответствующим тарировочным графикам, приведенным в паспорте статического плотномера. Статические плотномеры применяются для оперативного контроля качества уплотнения грунтовых искусственных оснований (слой песка разной крупности) различных сооружений (основания полов, фундаментов, слои дорожных одежд и т.д.) при строительстве объектов.
Также активно применяется динамический плотномер Д-51А. Он, как и статический, используется для оперативного контроля степени уплотнения грунтов с содержанием частиц не крупнее 2 мм. Метод динамического зондирования основан на определении сопротивления грунта погружению зонда (штанги с коническим наконечником) под действием ударов груза постоянной массы, свободно падающего с заданной высоты.
Определение степени уплотнения щебня
Прибор БПД-КМ является плотномером водобаллонного типа, измеряющим объем лунки с последующим определением фактической плотности после взвешивания материала, взятого из лунки. Предназначен для контроля качества уплотнения щебеночных и гравийных оснований и покрытий из смесей, зерновой состав которых отвечает требованиям ГОСТ 25607-94. Определение плотности сложения грунта осуществляется по общепринятым методикам в соответствии с ГОСТ 28514-90 «Определение плотности грунтов методом замещения объема».
Стандартное уплотнение, как метод контроля степени уплотнения грунтов
В случае применения стандартного способа с обязательным отбором проб грунтов с уплотняемого слоя, отобранные пробы анализируются в лабораторных условиях, т.е. делается стандартное уплотнение, проводится определение максимальной плотности при оптимальной влажности по ГОСТ 22733-2002. Исходя из полученных данных, вычисляется коэффициент уплотнения. Результаты, полученные в результате, позволяют дать рекомендации для повышения плотности при низкой степени уплотнении.
Лабораторные испытания уплотнения песка в Санкт-Петербурге
Строительная лаборатория FCC №1 выполняет испытание уплотнение песка в соответствии с требованиями государственных стандартов.
Задача такой работы — определить фактический коэффициент уплотнения грунта и сравнить его с требованиями нормативных документов и проекта.
Область применения
Проверить уплотнение песка необходимо, если планируется покупка этого нерудного строительного материала.
Такая потребность периодически возникает у строительных компаний, занимающихся проведением различных работ, куда входят засыпка котлована, формирование подушки для дренажа при создании дорожного полотна, укладка труб, засыпка пазух и другие.
Это дает возможность избежать ошибок при выполнении дорожно-строительных- работ.
Вам нужно определить коэффициент уплотнения песка? Хотите узнать стоимость?
Закажите обратный звонок с сайта, мы перезвоним за 24 секунды и ответим на все вопросы!
Методы работы
Лабораторные испытания уплотнения песка проводятся на основе проб материала – контрольных образцов.
- На первом этапе специалисты компании отбирают необходимое количество образцов с помощью режущего кольца — нужный объем проб.
- Далее в лаборатории получают взвешивают эталонные образцы песка.
- Обработка результатов включает в себя расчет плотности и определение фактического коэффициента уплотнения, который в дальнейшем сравнивается с требующимся значением.
Определение коэффициента уплотнения грунта в лабораторных условиях является основным и наиболее точным методом, так как появляется возможность выявить показатель плотности грунта в условиях его оптимальной влажности. Но для получения результатов испытаний более быстрым способом используются экспресс-методы (применение плотномеров).
Применяется два метода выявления требуемого параметра – лабораторный и экспресс-метод. В первом случае необходимо больше времени, однако появляется возможность выявить показатель предельной плотности грунта в условиях его оптимальной влажности.
Какое оборудование используется
Чтобы определить уплотнение песка, специалисты компании используют специальное лабораторное оборудование, если выбирается лабораторный метод – режущее кольцо.
При выборе экспресс-анализа в полевых условиях применяется метод динамического зондирования, используется штамп. Замеры выполняются непосредственно на стройплощадке.
Стоимость
Цена испытаний указана на сайте компании в разделе «Цены».
Какие документы получает заказчик
По результатам проведенных исследований заказчик получает на руки протокол испытания уплотнения песка. Документ включает
- указание, на основании какого именно нормативного акта (ГОСТа) проводилось испытание;
- описание методики исследования;
- тип исследуемого материала;
- итоговые параметры, полученные в процессе работы.
Чтобы заказать лабораторное или экспресс-исследование, обращайтесь к сотрудникам компании по телефону или пользуйтесь формой обратной связи на сайте.
ТТК. Способы уплотнения (трамбовки) грунтов (песка) укаткой,
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Типовая технологическая
карта (ТТК) составлена на один из вариантов уплотнения (трамбовку)
грунтов (песка).
ТТК предназначена для
ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами
производства работ, а также с целью использования при разработке
проектов производства работ, проектов организации строительства,
другой организационно-технологической документации.
2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Грунты уплотняют для
увеличения их несущей способности. К механическим способам
уплотнения грунтов относятся укатка, трамбование, вибрирование и
комбинированный способ. При выборе метода уплотнения грунтов и типа
грунтоуплотняющих машин следует учитывать свойства грунта
(гранулометрический состав, влажность, степень однородности,
требуемую плотность), а также объем работ, время года, особенности
выполнения подготовительных и вспомогательных работ и другие
факторы. Работы по уплотнению грунтов ведутся при их влажности,
близкой к оптимальной, т.е. при которой достигается наибольший
эффект уплотнения.
Величина оптимальной
влажности принимается:
—
для песка мелкого и средней крупности — 10-15%;
—
для песка пылеватого — 14-23%;
—
для супесей — 9-15%;
—
для суглинков — на 1% и для глин — на 2% ниже влажности на границе
раскатывания.
Увлажнение грунта и
доведение его влажности до оптимальной производится поливочной
машиной или из шлангов. При этом перед укладкой первого слоя должно
производиться разрыхление поверхности основания на глубину не менее
5 см, а отсыпка последующего слоя должна выполняться с
перемешиванием и разравниванием грунта. Если величина оптимальной
влажности превышает верхний предел более чем на 20%, то необходимо
подсушить грунт рыхлением или боронованием, после чего производить
уплотнение грунта. Если подсушка грунта не достигает цели, то
следует усилить основание втрамбовкой в него щебня или гравия.
Несвязные и малосвязные
грунты увлажняются в отсыпном слое незадолго до уплотнения.
Поверхность земляного
сооружения следует разделять на участки, на каждом из которых
последовательно укладывают, разравнивают, увлажняют и уплотняют
грунт. Все участки с одинаковыми условиями работы должны быть
равновеликими по площади.
Для уплотнения слабых
глинистых, рыхлых песчаных и просадочных грунтов необходимо
применять следующие способы:
—
в пределах деформируемой зоны основания или ее части —
поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, устройство грунтовых
подушек и вытрамбовывание котлованов заданной формы и глубины;
—
в пределах всей толщи рыхлых, песчаных, водонасыщенных или
просадочных грунтов основания — глубинное уплотнение
виброустановкой, глубинное уплотнение грунтовыми сваями,
предварительное замачивание и замачивание с глубинными
взрывами.
Выбор одного или
сочетание нескольких способов уплотнения определяется проектом.
Уширение уплотненной зоны по периметру здания или сооружения за
наружные грани фундаментов принимается не менее 3 м.
Проектные решения по
уплотнению грунтов должны содержать:
а) для всех способов
уплотнения — исходные и требуемые значения показателей качества
уплотнения (плотность сухого грунта или коэффициент уплотнения),
величина понижения поверхности и др., подлежащие проверке в составе
операционного и приемочного контроля, а также перечень
технологических параметров и показателей качества, подлежащих
уточнению в ходе опытного уплотнения;
б) при поверхностном
уплотнении грунтов естественного залегания трамбовками — план и
разрезы котлована с размерами уплотняемой площади и контурами
фундаментов; указания о необходимой глубине уплотнения, требуемой
плотности и оптимальной влажности грунта, по выбору типа
грунтоуплотняющего механизма, о необходимом количестве ударов
трамбовки или проходов уплотняющей машины по одному следу, величине
понижения трамбуемой поверхности;
в) при устройстве
грунтовых подушек — планы и разрезы котлованов; физико-механические
характеристики отсыпаемого грунта; указания по толщине отсыпаемых
слоев, рекомендуемым машинам для уплотнения грунта и режимам
работы, а также плотность сухого грунта в подушках;
г) при вытрамбовывании
котлованов — план котлована под здание или сооружение с отметками,
с которых следует производить вытрамбовывание котлованов под
фундаменты, размеры в плане и глубину отдельно вытрамбованных
котлованов, конструкцию фундаментов с предельными нагрузками на
основание, размеры, форму, массу и высоту сбрасывания трамбовки и
ориентировочное число ударов при вытрамбовывании котлованов на
заданную глубину; допустимый диапазон изменения влажности грунтов,
минимально допустимые расстояния между вытрамбованными котлованами,
размеры уширений в их основании, а также объем и вид жесткого
грунтового материала (щебень, гравий, песчано-гравийная смесь и
т.д.), втрамбовываемого в дно котлована, число порций и объем одной
порции;
д) при уплотнении
грунтовыми сваями — план размещения свай с указанием их диаметра и
глубины, требования к влажности уплотняемых грунтов, характеристику
применяемого оборудования, общее количество грунта и отдельных
порций, засыпаемых в скважины, а также высоту разрыхленного
верхнего (буферного) слоя грунта и способ его уплотнения;
е) при уплотнении
предварительным замачиванием и замачиванием с глубинными взрывами —
план разбивки уплотняемой площадки на отдельные участки (карты) с
указанием их глубины и очередности замачивания, расположение и
конструкции поверхностных и глубинных марок, схему сети водовода,
данные по среднесуточному расходу воды на 1 м уплотняемой площадки и времени замачивания
каждого котлована или участка (карты), величину условной
стабилизации просадки, а в случае замачивания через скважины,
дополнительно — план расположения скважин с указанием их глубины,
диаметра, способа проходки и вида дренирующего материала для
засыпки, способы уплотнения верхнего недоуплотненного (буферного)
слоя грунта. При уплотнении просадочных грунтов замачиванием и
глубинными взрывами дополнительно должна быть приведена технология
взрывных работ с указанием противосейсмических мероприятий и
техники безопасности производства взрывных работ;
ж) при глубинном
виброуплотнении — план площадки с указанием глубины уплотнения,
схему уплотнения и режим работы виброустановки, расчетное значение
показателя уплотнения грунта, допустимое расстояние от работающей
установки до существующих зданий, сооружений и коммуникаций;
з) при предпостроечном
уплотнении слабых водонасыщенных грунтов пригрузкой с вертикальными
дренами — данные об объемах уплотняемых массивов, план участка с
указанием его контура, величину временной нагрузки от нагрузочной
насыпи, форму и размеры временной нагрузочной насыпи, план
расположения вертикальных дрен, сечение дрен, расстояние между
осями дрен (шаг), размер дрен и план расположения поверхностных и
глубинных марок, расчетную величину конечной осадки основания от
временной нагрузочной насыпи и величину упругого подъема после
снятия нагрузки, схему производства работ по погружению дрен,
устройству и снятию нагрузочной насыпи с указанием применяемого
оборудования, режим нагружения и снятия временной нагрузки.
Тестирование плотности почвы: 3 метода тестирования, на которые можно положиться
Уплотнение грунта — это обычная операция для большинства строительных проектов, которая увеличивает прочность и устойчивость грунта для поддержки земляных работ, конструкций и тротуаров. Методы достижения максимальной плотности почвы хорошо известны, а результаты можно проверить и количественно оценить с помощью стандартных методов. Почвенный материал укладывается слоями или поднимается на глубину от нескольких дюймов до фута или более, а уплотнительное оборудование катится, месит, вибрирует или иногда использует собственный вес для уплотнения почвы.
Правильный вид испытания на уплотнение
Спецификации уплотнения грунта устанавливаются на этапе проектирования проекта и зависят как от ожидаемых общих нагрузок, так и от того, будут ли эти нагрузки статическими или динамическими. Оценки адекватности усилий по уплотнению с использованием качественных измерений, таких как сопротивление проникновению или наблюдение за движением колес, недостаточно для определения соответствия техническим условиям. Стандартные спецификации Проктора (ASTM D698 / AASHTO T 99) хорошо подходят для контроля операций уплотнения для таких сооружений, как земляные насыпи и строительные площадки.Модифицированные спецификации Проктора (ASTM D1557 / AASHTO T 180) лучше подходят для контроля уплотнения почвы на таких участках, как тротуары и взлетно-посадочные полосы аэродромов, где большие нагрузки на колеса создают динамические силы. Типичные требования к уплотнению для проекта могут варьироваться от 90% до 95% стандартного Проктора для неструктурных участков до 98% или более модифицированного Проктора для сильно нагруженных дорожных покрытий.
Лабораторные испытания задают эталон
Тесты Проктора — это тесты на соотношение влажности почвы и плотности, которые устанавливают максимальную сухую плотность (удельный вес почвы за вычетом веса воды) и оптимальное содержание воды в образцах почвы.Для каждого типа почвы значения сухой плотности и оптимального содержания воды различаются. Воду добавляют к четырем-шести порциям высушенного образца почвы в возрастающих количествах. Каждую подготовленную порцию уплотняют в форму для уплотнения (проктора) с помощью молотка Проктора или механического уплотнителя грунта, а затем взвешивают и корректируют на содержание влаги. Плотность в сухом состоянии увеличивается по мере того, как добавленная влага смазывает частицы почвы и обеспечивает большее уплотнение при той же приложенной энергии. При превышении оптимального содержания влаги вода начинает вытеснять почву в заданном объеме, и плотность в сухом состоянии уменьшается.Графический график зависимости плотности от влажности создает четкую кривую, которая показывает влияние влажности на почву во время уплотнения. Для более глубокого изучения взаимосвязи влажности и плотности почвы и теста Проктора см. Наш блог «Тест на уплотнение Проктора: базовое руководство».
Какой метод определения плотности почвы использовать?
При испытании на уплотнение почвы используется один из нескольких методов измерения плотности и влажности почвы в сухом состоянии. Здесь обсуждаются три наиболее распространенных.Результаты этих полевых испытаний сравниваются с результатами испытаний Проктора для того же грунта, установленными в лаборатории, и соотношение выражается как процент уплотнения. Поскольку результаты тестов Проктора сильно различаются в зависимости от типа почвы, наилучшие результаты достигаются при использовании лабораторных образцов из того же источника, который использовался для полевого проекта.
Тест песчаного конуса
Плотность песчаного конуса — это точный и надежный метод тестирования, который давно используется для измерения плотности грунта на месте.Процедура описана в ASTM D1556 / AASHTO T 191. Плоская опорная плита с круглым отверстием 6,5 дюйма (165,1 мм) помещается на испытательном участке и используется в качестве шаблона для выемки необходимого количества уплотненного грунта. Общий удаляемый объем определяется максимальным размером частиц почвы и может составлять до 0,1 фут3 (2 830 г / см3). Во время раскопок используются аксессуары для проверки плотности, такие как молотки, совки, долота и мешки для образцов. Весь выкопанный материал аккуратно собирается и хранится в герметичном контейнере.
Предварительно взвешивали Устройство Плотность песка Конус инвертируется на опорной пластине и металлический конус вложен в отверстие опорной пластины. Поворотный клапан открывается, и сыпучий тестовый песок известной плотности просачивается в выкопанную тестовую скважину.
После этого частично заполненный прибор снова взвешивают и рассчитывают объем контрольной скважины путем деления массы песка, заполняющего отверстие, на объемную плотность песка. Влажный вес извлеченного извлеченного грунта делится на объем испытательной скважины для определения плотности во влажном состоянии.Плотность в сухом состоянии рассчитывается путем деления веса влажной почвы на содержание в ней воды в процентах. Процент уплотнения для теста полевой плотности рассчитывается путем деления сухой плотности почвы на максимальную сухую плотность, полученную в результате теста Проктора.
Метод определения плотности песчаного конуса для испытаний на уплотнение
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Точность и надежность; долгая история допустимого использования | Для завершения испытаний может потребоваться 30 минут или более |
| Стандартный метод испытаний ASTM | Тяжелому оборудованию в зоне может потребоваться кратковременная приостановка работы |
| Не требует обширного обучения | Альтернатива тесты должны использоваться там, где значительное количество +1.Имеется материал размером 5 дюймов (38 мм) |
| Для использования не требуется лицензирование или разрешение | Не следует использовать для испытания насыщенных, высокопластичных грунтов |
| Оборудование и материалы не опасны | Все выкопанные материалы должны быть тщательно восстановлены |
| Оборудование рентабельно |
Испытание на резиновый шар
Плотность резинового шарика имеет некоторые сходства с методом песчаного конуса.Подобно методу песчаного конуса, выкапывается пробная яма, почва аккуратно собирается и откладывается. Над отверстием помещается баллонный прибор для измерения плотности, и вместо того, чтобы использовать песок для измерения объема, откалиброванный сосуд с водой находится под давлением, заставляя резиновую мембрану проникать в котлован. Деления на сосуде снимаются, чтобы определить количество вытесненной воды, чтобы можно было рассчитать объем отверстия. Метод испытания описан в ASTM D2167 / AASHTO T 205 (отозван). Испытания выполнить немного проще, чем песчаный конус, и их можно быстро повторить, поскольку вода остается в сосуде.
Преимущества и недостатки метода резинового шара
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Точность и надежность; долгая история допустимого использования | Для завершения испытаний может потребоваться 15-20 минут или более |
| Стандартный метод испытаний ASTM | Баллонные мембраны могут проколоть во время испытаний |
| Не требует обширной подготовки | Предназначен для зернистые или гранулированные грунты без заметных количеств крупного материала |
| Для использования не требуется лицензирование или разрешение | Не следует использовать для испытания мягких насыщенных высокопластичных грунтов |
| Можно проводить многочисленные испытания без изменения плотности среды | Весь выкопанный материал должен быть тщательно удален. |
| Оборудование экономически выгодно |
Проверка влажности почвы и удельного веса:
Содержание влаги и удельный вес должны проводиться на сохраненных образцах грунта из любого испытания песчаного конуса или резинового шара для завершения расчетов грунта уплотнение.Эти испытания легко провести в лаборатории, но часто выполняются на месте, чтобы быстро предоставить важные данные об уплотнении подрядчикам земляных работ и другим заинтересованным сторонам. В приведенной ниже таблице показано несколько различных методов, которые можно использовать для определения влажности, и существует множество весов и весов, которые можно использовать для взвешивания образцов почвы в лабораторных или полевых условиях.
Тесты влажности почвы ASTM
Тест ядерной плотности
Измерители ядерной плотности измеряют плотность путем измерения прохождения через почву гамма-излучения между радиоактивным источником цезия-137 (или другим) и схемой обнаружения Гейгера-Мюллера.Одновременно с этим измеряется влажность почвы с использованием отдельного источника америция 241. При типичном использовании источник плотности, заключенный на конце скользящего зонда, опускается на расстояние до 12 дюймов (305 мм) в испытательную зону в предварительно введенный пилотное отверстие, и уровни радиации измеряются в течение одной минуты. Это известно как тест «прямой передачи». Показания также можно снимать в режиме «обратного рассеяния», когда зонд не выдвигается из основания устройства. Для этого метода не требуется пилотное отверстие, но результаты считаются менее надежными.Датчики ядерной плотности эффективны в крупных проектах, требующих быстрых результатов для нескольких испытаний, но они подчиняются многим нормативным требованиям и требуют повышения квалификации и контроля доз радиации персонала. Методы испытаний описаны в ASTM D6938 / AASHTO T 310.
Ядерный манометр для испытаний на плотность и влажность почвы: Плюсы / минусы
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Испытания плотности / влажности завершаются за несколько минут | Испытательное оборудование дорогое |
| Стандартный метод испытаний ASTM | Хранение, использование, транспортировка и обращение с нормативными требованиями регулируются |
| Точность и повторяемость приемлемы для полевых операций | Из соображений безопасности требуется контроль персонала с помощью значков дозиметра |
| Электроника может включать функции регистрации данных и создания отчетов о местоположении | Операторам требуется повышенное обучение и сертификация по технике безопасности |
| Оптимальный метод для крупных проектов, требующих множества испытаний в день | Электроника может быть чувствительной к суровым условиям |
| Может быть используется с широким диапазоном типов грунта. | Показания чувствительны к чрезмерным пустотам. |
За пределами результатов испытаний
Каждый из этих различных методов выполнения испытаний плотности грунта на уплотнение имеет свои преимущества и недостатки.Абсолютная точность любого метода не является решенным вопросом, но все они дают надежные результаты и могут быть приняты проектными группами и регулирующими органами при правильном применении. Наиболее важным фактором для правильного выполнения земляных работ является опыт квалифицированного персонала, будь то техники, операторы оборудования или руководители проектов. Испытание на уплотнение показывает, что одна небольшая площадь соответствует требованиям спецификаций. Только обученный и опытный глаз может подтвердить, что тест является репрезентативным для общих условий на объекте.
Мы надеемся, что эта запись в блоге помогла вам разобраться в методах и оборудовании, используемом для проверки уплотнения грунта при строительных работах. Если вам нужна помощь с вашим приложением, свяжитесь со специалистами Gilson по тестированию, чтобы обсудить оборудование для испытаний на уплотнение.
Испытание на уплотнение грунта в 4 этапа: изучите с полным руководством по работе с перегрузками
Введение Уплотнение грунта — это процедура, при которой грунт выдерживает механическое напряжение и уплотняется.Введение Испытания на уплотнение грунта: Испытания на уплотнение грунта — это процедура, при которой грунт выдерживает механическое напряжение и уплотняется.
Что такое испытание на уплотнение грунта?
Уплотнение почвы происходит, когда частиц почвы прижимаются друг к другу, уменьшая поровое пространство между ними. Сильно уплотненные грунты содержат мало крупных пор, меньший общий объем пор и большую плотность.
При строительстве конструкций с высокой нагрузкой, таких как плотины, дороги с твердым покрытием, а также строительных объектов, основанных на устойчивости насыпей; уплотнение грунта используется для увеличения прочности грунта.
Рыхлый грунт можно уплотнить с помощью механического оборудования для удаления воздушных пустот, тем самым уплотняя почву и увеличивая ее сухой удельный вес.
Уплотнение почвы дает множество различных преимуществ, в том числе: предотвращение оседания почвы и повреждения от мороза, повышение устойчивости почвы, снижение гидравлической проводимости и уменьшение нежелательной осадки конструкций, таких как дороги с твердым покрытием, фундаменты и трубопроводы.
Ниже вы найдете несколько различных примеров того, как можно выполнить испытание на уплотнение почвы.
Стандартный Проктор Грунт Испытание на уплотнениеСтандартные испытания на уплотнение по Проктору можно проводить в лаборатории. Тестирование сначала определяет максимальную достижимую плотность почвы и использует ее в качестве эталона для полевых испытаний.
Он также эффективен для проверки влияния влаги на плотность почвы. Для почвы с более высокой плотностью потребуется модифицированный тест на уплотнение Проктора, в котором используются более высокие значения.
Необходимые материалы:- Форма 1/30 куб. Футов
- Молоток 5,5 фунтов
- Падение 12 дюймов
- 3 слоя почвы
- 25 ударов
- Взять многослойный образец почвы (с помощью нашего пробоотборника почвы VTK, если он есть)
- Определите вес формы Проктора с основанием и удлинителем воротника
- Соберите инструмент для уплотнения
- Поместите почву в форму в 3 слоя
- Компакт почву с помощью 25 равномерно распределенных ударов молотка
- Осторожно отсоедините удлинитель и основание ворот, не распределяя грунт
- Определите вес формы Проктора и почвы
- Сушите почву в печи в течение 12 часов, чтобы определить влажность
((# ударов) x (# слоев почвы) x (вес молота) x (падение высоты)) / объем формы
Полевые испытания на плотность уплотнения грунта :Полевые испытания выполняются на месте и необходимы, чтобы определить, достигается ли плотность уплотнения.
Существует несколько различных типов полевых испытаний, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Также разрабатываются новые методы для повышения точности и ограничения вероятности ошибок.
Методы полевых испытаний перечислены ниже:
Ядерный тест:Ядерный тест — это быстрый и достаточно точный способ измерения плотности и влажности уплотненного грунта. В этом тесте используется источник радиоактивных изотопов либо на поверхности почвы, либо от зонда, помещенного в почву (так называемая прямая передача).
При активации источники изотопов испускают фотоны, обычно гамма-лучи, которые излучаются обратно к детекторам в нижней части устройства. Плотная почва поглощает больше излучения, чем рыхлая, поэтому по количеству гамма-лучей, улавливаемых детекторами, можно определить плотность почвы.
Содержание воды также можно измерить с помощью ядерного испытания путем испускания нейтронного излучения в почву.
Нейтроны теряют энергию при столкновении с атомами водорода, поэтому на основе количества замедленных нейтронов, считываемых детектором, можно определить содержание влаги.
Несмотря на простоту и точность этого типа полевых испытаний, к отрицательным моментам относятся использование излучения и высокая стоимость проведения.
Тест песчаного конуса:Тест песчаного конуса — недорогой метод тестирования уплотнения почвы, который при правильном проведении дает довольно точный результат. Самая важная переменная, которую следует учитывать, — это то, что песок постоянно остается сухим на протяжении всего испытания. Любое изменение содержания влаги исказит результаты.
Для начала в утрамбованном грунте выкапывается небольшая ямка.Эту почву удаляют и взвешивают, затем сушат и снова взвешивают для определения содержания влаги. Удельный объем скважины измеряется путем заполнения ее заранее рассчитанным количеством сухого песка из ящика и конического устройства.
Сухой вес удаленного грунта делится на объем сухого песка, необходимого для заполнения ямы, что дает нам плотность уплотненного грунта в фунтах. на кубический фут. Это можно сравнить с максимальной плотностью по Проктору, определенной ранее, чтобы получить относительную плотность уплотненного грунта.
Баллонный плотномер:Денсометр с воздушным шаром аналогичен тесту на песчаный конус; разница в том, что объем отверстия для образца измеряется путем вдавливания баллона, наполненного жидкостью, в отверстие для тестирования.
Резиновая мембрана позволяет жидкости проникать во все пространство. Объем жидкости измеряется и используется для определения плотности почвы и содержания воды.
Хотя этот тест включает меньше этапов, чем тест на песке, он немного дороже и риск ошибки увеличивается из-за возможности разрыва резиновой мембраны во время тестирования.
Проведя точный тест на уплотнение грунта , вы можете гарантировать долговечность таких конструкций, как здания, дороги и другие строительные площадки.
Это необходимо не только для того, чтобы привести строительную площадку в соответствие с нормами безопасности и проектными требованиями, но это также сэкономит вам деньги в будущем и создаст более стабильную конструкцию с ограниченным риском обрушения или оседания из-за нестабильности. земля.
Получить каталог продукции Vertek
Сотрудничать с мировым лидером в разработке и производстве передовых приборов для испытания грунтов на месте.
Часто задаваемые вопросы об испытаниях на уплотнение
Как проводится испытание на уплотнение?
Наиболее распространенным лабораторным испытанием для уплотнения грунта является испытание на уплотнение Проктора . Кроме того, грунт уплотняется на пять слоев, по 25 ударов в каждом слое. Тест проводится для пяти значений влажности, чтобы получить оптимальное содержание воды, для которого значение веса сухой единицы является максимальным.
Какова цель испытания на уплотнение?
Целью испытания является определение максимальной плотности в сухом состоянии, которая может быть достигнута для данного грунта при стандартном усилии уплотнения.Когда серия образцов почвы уплотняется при различном содержании воды и , на графике обычно наблюдается пик.
Что такое испытание на уплотнение почвы?
Уплотнение почвы означает объединение всех пустых пространств и процессов в почве. Уплотнение почвы происходит, когда частиц почвы прижимаются друг к другу, уменьшая поровое пространство между ними. Сильно уплотненные грунты содержат мало крупных пор, меньший общий объем пор и большую плотность.Уплотненный грунт имеет пониженную скорость инфильтрации и дренажа воды.
Какой грунт лучше всего подходит для уплотнения?
Связные ( глина, ), гранулированные ( песок, ) и органические (для посадки) — это три основные группы почв, но только две из них, связная и зернистая, подходят для уплотнения.
Получить каталог продукции Vertek
Сотрудничать с мировым лидером в разработке и производстве передовых приборов для испытания грунтов на месте.
Советы по лучшему уплотнению
Любой, кто участвует в процессе строительства дороги, знает, что это непростая работа, и новичкам ее не оставлять. Это требует терпения, опыта и огромных знаний. Первостепенное значение имеет правильное выполнение работы с первого раза, и все начинается с одного из самых важных процессов — уплотнения.
Почему уплотнение почвы?
Уплотнение почвы — это процесс увеличения плотности почвы.Прежде чем укладывать асфальт или бетон, грунт является основным слоем. Уплотнение почвы увеличивает несущую способность и устойчивость, предотвращает оседание почвы и повреждение от мороза и снижает просачивание воды.
В тот или иной момент вы, вероятно, ехали по шоссе или межгосударственному шоссе и заметили коробление или выпуклость. В основном это происходит из-за того, что основная грязь неправильно подготовлена и плохо уплотнена. Очень важно сделать этот первый шаг правильно.
Почва и влага
Важно знать, с какой почвой вы имеете дело, поскольку разные типы почв имеют разную максимальную плотность и уровень влажности.Связные (глина), гранулированные (песок) и органические (для посадки) три основные группы почв, но только две из них — связные и гранулированные — подходят для уплотнения. В связных грунтах есть частицы, которые слипаются, а зернистые почвы легко крошатся. Каждый тип почвы обладает уникальными характеристиками, от впитываемости до сложности уплотнения.
Также необходимо учитывать влажность почвы перед началом работ по уплотнению. Существует золотая середина с точки зрения влажности почвы: слишком много влаги ослабляет стабильность, а слишком мало влаги приведет к плохому уплотнению.Быстрый и простой ручной тест покажет оператору, с чем он работает. Возьмите горсть земли и сожмите ее в руке, затем откройте ладонь и бросьте землю. Идеальная влажность поможет почве образоваться, когда вы ее сжимаете, но позволяйте ей распадаться на несколько частей, когда вы ее роняете (однако, не слишком много). Сухая почва превратится в порошкообразную и расколется на фрагменты при падении. С другой стороны, если почва оставляет влагу в ваших руках и почвенная плесень остается нетронутой, когда вы ее роняете, в ней слишком много влаги, чтобы ее можно было уплотнить.Правильное количество влаги не только важно для фундамента, но и сокращает объем работ по уплотнению, необходимых для достижения наилучших результатов.
Оборудование
Плохое уплотнение может привести к оседанию почвы. Это создает проблемы с обслуживанием в будущем или, в крайних случаях, приводит к полному разрушению конструкции, например, к растрескиванию, короблению или вздутию.
Доступны различные типы уплотнительного оборудования — трамбовки, передние / реверсивные плиты, моталки, катки с упором и траншейные катки.Трамбовки и траншейные катки лучше всего использовать на связных грунтах, в то время как передние / реверсивные плиты, шагающие катки и катки с сиденьем лучше подходят для сыпучих грунтов.
Имея дело с небольшим уплотнительным оборудованием, пользователи должны знать, что в некоторых случаях оно весит примерно одну пятую от создаваемого им уплотняющего усилия. Например, на площади 11 на 11 футов 185-фунтовый трамбовщик выдает почти 3000 фунтов силы. При всем этом хорошая программа обслуживания имеет решающее значение для поддержания оборудования в режиме максимальной производительности.
Независимо от того, входит ли уплотнительное оборудование в ваш парк или вы арендуете его по мере необходимости, важно иметь план интервалов обслуживания. Убедитесь, что в пункте проката есть график регулярного технического обслуживания или, если вы приобрели оборудование, что у вас есть надежный, обученный и сертифицированный техник, обслуживающий оборудование не реже одного раза в год. Уплотнение — это первый шаг к строительству дороги, поэтому меньше всего вам нужно сокращения времени и производительности из-за неисправности оборудования.
Крупнейшие ошибки уплотнения
Ошибки уплотнения — обычное дело даже для самого опытного дорожно-строительного подрядчика. На этом этапе важно не торопиться и не торопиться, иначе это вызовет проблемы. Самые большие ошибки, которые обычно наблюдаются при выполнении работ, — это чрезмерное и недостаточное уплотнение.
Избыточное уплотнение может произойти, если оператор делает слишком много проходов в одном направлении с помощью уплотнительной машины, что может снизить плотность почвы.Недоуплотнение возникает, когда оператор не делает достаточное количество проходов с помощью уплотнителя, поэтому частицы в почве слишком мягкие и не имеют сцепления, необходимого для создания нужной плотности.
Еще один важный совет — получить правильную подъемную силу или глубину слоя почвы. При заполнении траншеи важно разместить правильное количество грязи и обеспечить нужное усилие уплотнения на участке. По мере того, как почва уплотняется, удар распространяется меньше и возвращает больше энергии машине, заставляя ее отрываться от земли выше.Неправильный подъемник — слишком много грязи и слишком большая глубина — создаст рыхлый слой грязи, что приведет к недостаточному уплотнению.
При уплотнении необходимо учитывать множество этапов и особенностей. Самое главное — регулярное обслуживание оборудования. Уплотняющие изделия работают тяжело и ударяются о землю с гораздо большей силой, чем их статический вес. Почва неумолима, и, хотя уплотнение может быть долгим процессом, важно найти время, чтобы сделать это правильно.
Подложки и основания для бетонных плит
Хорошо уплотненное земляное полотно защищает конструкцию от грязи и обеспечивает равномерную опору плиты. Липпинкотт и Джейкобс
То, что находится под вашей бетонной плитой, имеет решающее значение для успешной работы. Это ничем не отличается от фундамента под здание. Плита на земле (или плита на уровне грунта) по определению не должна быть самонесущей. «Система поддержки грунта» под ним служит для поддержки плиты.
ЧТО ТАКОЕ ПОДБАЗА / ПОДГРУППА?
Терминология, используемая для систем поддержки грунта, к сожалению, не полностью согласована, поэтому давайте следовать определениям Американского института бетона, начиная снизу:
- Земляное полотно — это естественный грунт (или улучшенный грунт), обычно утрамбованный
- Основание — это слой гравия поверх земляного полотна
- Основание (или слой основания) — это слой материала наверху основания и непосредственно под плитой
Найдите подрядчиков по изготовлению плит и фундаментов рядом со мной
Уплотненное основание защищает рабочих от грязи.Сеть энергоэффективных зданий
Единственный слой, который является абсолютно необходимым, — это земляное полотно — вы должны иметь грунт, чтобы положить на него плиту поверх. Если природный грунт относительно чистый и уплотняемый, то вы можете положить на него плиту без дополнительных слоев. Проблема заключается в том, что почва не может хорошо дренироваться и может быть грязной во время строительства, если намокнет, она может плохо уплотняться, и может быть трудно получить ровную поверхность и получить надлежащий уровень. Как правило, верхняя часть земляного полотна должна иметь уклон с точностью до плюс или минус 1.5 дюймов от указанной отметки.
Суббаза и базовый курс, или и то, и другое, дают несколько хороших результатов. Чем толще основание, тем большую нагрузку может выдержать плита, поэтому, если на плиту будут лежать тяжелые нагрузки, такие как грузовики или вилочные погрузчики, проектировщик, вероятно, укажет толстое основание. Нижнее основание также может действовать как разрыв капилляров, предотвращая попадание воды из уровня грунтовых вод в плиту. Материал основания обычно представляет собой достаточно дешевый гравий без большого количества мелких частиц.
Переработанный щебень — отличный источник материала основания. Производитель бетона
Базовый курс наверху основания облегчает получение надлежащего уклона и выравнивание. Если вы используете что-то вроде колье из более тонкого материала наверху основания, оно поддержит ваших людей и оборудование во время укладки бетона. Это также сохранит одинаковую толщину плиты, что позволит сэкономить деньги на бетоне — самой дорогой части системы. Плоский базовый слой также позволит плите легко скользить при ее усадке, уменьшая ограничение и риск появления трещин при сжатии бетона после укладки (усадка при высыхании).
Вся основание и базовая система должны иметь толщину не менее 4 дюймов — толще, если инженер считает, что это необходимо для надлежащей поддержки. Материал основного слоя, согласно ACI 302, «Конструкция бетонных полов и плит», должен быть «уплотняемым, легко поддающимся обрезке, гранулированным заполнителем, который будет оставаться стабильным и поддерживать строительное движение». ACI 302 рекомендует материал с содержанием мелких частиц от 10 до 30% (проходящий через сито № 100) без глины, ила или органических материалов. Хорошо работает промышленный заполнитель — также может работать и заполнитель из измельченного вторичного бетона.Допуски по основному слою составляют +0 дюймов и минус 1 дюйм для этажей классов 1-3 (типичные полы с низким допуском) или +0 дюймов и минус ¾ дюймов для полов с более высокими допусками.
А КАК НАСЧЕТ ПОЧВЫ?
Песчаный грунт легко сжимается, но при строительстве может легко образоваться колеи. Вольная реформатская церковь Южной реки
Вес плиты и всего, что на ней находится, в конечном итоге будет поддерживаться почвой. Когда выкапывают строительную площадку, обычно почва перемещается — высокие места вырезаются, а низкие места заполняются.Затем все должно быть уплотнено перед укладкой бетона, основания и основания.
Тип почвы определяет, что должно произойти перед укладкой плиты. Есть три основных типа почвы, и вот что вам следует знать о каждом:
- Органические почвы , то, что вы могли бы назвать верхними почвами, отлично подходят для вашего сада, но ужасны под плитой. Органические почвы нельзя уплотнять, их необходимо удалить и заменить на сжимаемый наполнитель.
- Зернистые грунты представляют собой песок или гравий.Вы можете легко увидеть отдельные частицы, и вода довольно легко стекает с них. Так же, как на пляже, когда вы строите замок из песка, если вы возьмете горсть влажной зернистой земли и сделаете шар, как только он высохнет, он рассыпется. Гранулированные грунты обладают высочайшей несущей способностью и легко уплотняются.
- Связные грунты — глины. Если взять влажную пригоршню, то можно скатать ее в нитку, как из пластилина. Между пальцами он оставляет ощущение жирности и гладкости, а отдельные частицы слишком малы, чтобы их можно было увидеть.Связные грунты часто трудно уплотнять, и они приобретают твердую твердую консистенцию в сухом состоянии, но они имеют более низкую несущую способность, чем зернистые грунты. Некоторые глины расширяются при намокании и сжимаются при высыхании, что делает их особенно трудными в качестве материалов земляного полотна. Лучший способ решить эту проблему — сначала хорошо уплотнить, а затем не дать им намокнуть (обеспечив дренаж). Но по мере того, как земля под плитой со временем высыхает, она сжимается, и плита оседает. Это не большая проблема, если плита изолирована от опор и колонн, а также от любых труб, проходящих через плиту, чтобы она могла немного осесть и равномерно осесть.Часто с экспансивными глинами лучшим подходом является структурная плита, которая вообще не опирается на почву, или плита после растяжения, которая плавает над почвой, но не полагается на нее в качестве структурной опоры.
Дополнительное натяжение часто является лучшим решением для плиты на плохой почве. Бетон Дж. К. Эскамиллы
Большинство естественных почв, конечно же, представляют собой смесь и поэтому характеризуются преобладающим типом материала. Величина веса, которую почва может выдержать до того, как она разрушится, — это ее несущая способность, обычно выражаемая в фунтах на квадратный фут.Однако конструкция основана на допустимом давлении грунта, что увеличивает предельную несущую способность.
Давайте посмотрим на вес, который обычно должен выдерживать грунт земляного полотна. Плита толщиной 6 дюймов весит около 75 фунтов на квадратный фут. Согласно Международному жилищному кодексу, временная нагрузка (все, что не является частью самого здания) варьируется от примерно 20 до примерно 60 фунтов на квадратный фут — 50 фунтов на квадратный фут в гараже. Это дает нам 125 фунтов на квадратный фут для поддержки почвы.Чистая песчаная почва может иметь допустимое давление почвы до 2000 фунтов на квадратный фут. Даже плохая почва — ил или мягкая глина — может иметь допустимое давление на почву в 400 фунтов на квадратный фут.
Таким образом, мы можем видеть, что допустимое давление грунта для плиты редко является проблемой. Однако существует потребность в равномерной опоре, потому что, если одна часть плиты оседает больше, чем другая, именно тогда мы получаем изгиб плиты — и, возможно, трещины и неравномерную оседание. Важно знать, какие области были вырезаны, а какие залиты — убедитесь, что области заполнения были хорошо уплотнены.Фактически, любая почва, которая была нарушена во время раскопок, должна быть уплотнена.
ОПОРА УНИФОРМА
Ключ к системе поддержки почвы — это равномерная, а не сильная опора. Конечно, он должен иметь возможность поддерживать плиту, и на большей части поверхности это не проблема, по крайней мере, в середине плиты, поскольку нагрузка распределяется по такой большой площади. Хорошая прочная опора на краях и в любых стыках может быть другим вопросом — чтобы предотвратить растрескивание и выкрашивание стыков, нам необходимо поддерживать плиту в тех местах, где она может вести себя как консоль и изгибаться в основание.Но с хорошей базой это тоже не проблема.
Что происходит с бетонной плитой, если опора неоднородна?
Бетон очень прочен на сжатие и не так силен на растяжение. В плите напряжение часто создается изгибом. Когда кусок бетона изгибается, он сжимается с одной стороны и растягивается с другой. Бетонная плита может прогнуться вогнутой вверх (как улыбка), если земляное полотно имеет мягкое пятно посередине, вызывая растяжение дна. Он может загибаться (как хмурый взгляд) на свободных краях или в суставах, вызывая напряжение верха.Так что, если вся ваша бетонная плита не поддерживается снизу «системой поддержки грунта», она будет легче сгибаться и, вероятно, треснет.
Почему земляное полотно и основание позволяют бетону вообще двигаться, разве он не должен быть полностью жестким?
Дело в том, что любое основание из грунта или гравия будет сжиматься, если нагрузка достаточно высока, если только плита не размещена на твердой породе. И в некотором смысле это хорошо, потому что плиты скручиваются, и если основание может немного отклоняться, оно может продолжать поддерживать плиту, даже когда она скручивается.Но если он не обеспечивает равномерной поддержки, если плита должна перекрывать мягкие участки, плита, вероятно, треснет. На плиту даже не обязательно должна быть большая нагрузка — обычно достаточно собственного веса, поскольку плита на уровне грунта обычно не рассчитана даже на постоянную нагрузку. И когда он действительно треснет, эта трещина будет проходить через всю плиту. Если опора под плитой достаточно плохая, вы можете получить дифференциальную осадку по трещине, которая оставляет очень неприятную неровность и очень недовольна владельцу.
После уплотнения плотность грунта может быть проверена с помощью оборудования для ядерных испытаний. Bechtel
КАК ПОДГОТОВКА / ОСНОВАНИЕ ВЛИЯЕТ НА КОНСТРУКЦИЮ ПЛИТ?
Мы прилагаем все усилия, чтобы получить надлежащую систему поддержки грунта, и в итоге мы получаем единое исходное значение для конструкции плиты. Наиболее часто используемым значением является модуль реакции земляного полотна k . Это значение не связано напрямую с несущей способностью, и k не сообщает проектировщику, является ли грунт сжимаемым или расширяющимся.Он показывает, насколько жестко основание / земляное полотно при небольших прогибах (около 0,05 дюйма).
Теперь давайте посмотрим, почему нам нужно знать, насколько гибким является земляное полотно. Для начала важно понять, что плита на земле спроектирована как «простой» бетон. Это означает, что мы не рассчитываем на то, что арматурная сталь выдержит любую нагрузку. Но подождите, скажете вы, в плите есть сталь — сетка и арматура. Да, но эта сталь нужна только для контроля трещин — чтобы они плотно удерживали трещины.Обычно он не проходит через суставы — в суставах мы хотим передавать только поперечные силы, а не изгибающие моменты и, конечно, не поперечное ограничение. Это то, для чего в первую очередь нужен стык, чтобы допустить боковую усадку в плите.
Если земляное полотно оседает под серединой плиты или по краям, неподдерживаемая часть может привести к трещинам или разрушению плиты.
Итак, если мы не рассчитываем на то, что сталь выдержит любую нагрузку, тогда бетон должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать изгиб.А поддержка, которую он получает снизу, определяет, насколько он будет изгибаться. Как мы уже обсуждали, бетон не так силен при растяжении, и поскольку половина изгиба приходится на растяжение, он не так силен при изгибе. Но что делает его более прочным при изгибе, так это более толстая плита.
Плохо уплотненное земляное полотно или нагрузка, превышающая расчетную для плиты, могут привести к растрескиванию стыков. Билл Палмер
Чем слабее земляное полотно или чем тяжелее нагрузки, тем толще должна быть плита.Прочность бетона также играет важную роль, но большинство бетонных плит составляет от 3000 до 4000 фунтов на квадратный дюйм, так что это не главный фактор. Прочность бетона на растяжение обычно принимается от 10 до 15% от прочности на сжатие, то есть всего около 400 или 500 фунтов на квадратный дюйм. Сравните это с пределом прочности арматуры класса 60, который составляет 60 000 фунтов на квадратный дюйм.
Здесь следует помнить, что бетонная плита должна быть жесткой, но мы не ожидаем, что основание будет бесконечно жестким. Плита немного осядет, и это нормально с точки зрения дизайна — опять же, если оседание будет однородным.Однако опасность возникает на краях плиты или в швах, которые достаточно широки, чтобы позволить плите с обеих сторон осесть независимо друг от друга. На этих свободных краях вес, который может выдержать плита, зависит от жесткости основания и прочности плиты на изгиб, которая в основном зависит от толщины плиты.
Прочтите «Предотвращение трещин в бетоне» для получения дополнительной информации.
КАК МОЖНО УЛУЧШИТЬ ПОДГОТОВКУ?
Большинство улучшений земляного полотна достигается за счет уплотнения почвы.В экстремальных ситуациях, когда почва особенно плохая или при высоких нагрузках, можно использовать стабилизацию грунта. В этом процессе портландцемент, хлорид кальция или известь смешиваются с почвой, после чего она уплотняется. Грунт земляного полотна также можно выкопать и смешать с гравием, а затем утрамбовать.
Для некоторых сложных грунтов основание может располагаться поверх слоя георешетки.
Уплотнение почвы — это процесс выдавливания как можно большего количества воздуха и влаги, чтобы сдвинуть твердые частицы почвы вместе — это делает почву более плотной и, как правило, чем выше плотность почвы, тем выше ее несущая способность.Хорошо уплотненные почвы также не позволяют влаге так легко входить и выходить.
Итак, уплотнение выполняет следующее:
- Уменьшает степень сжатия (оседания) почвы, когда плита находится на ней
- Увеличивает допустимый вес (несущая способность)
- Предотвращает повреждение от мороза (вспучивание) при промерзании почвы под плитой
- Уменьшает отек и сокращение
Насколько грунт может быть уплотнен, инженер-геотехник (или инженер по грунтам) измеряет, помещая грунт в цилиндр и удаляя по нему — серьезно.Стандартные или модифицированные тесты Проктора (в каждом из которых используется разный вес для сжатия почвы) определяют взаимосвязь между плотностью почвы и влажностью и говорят нам о максимально разумной плотности почвы, которая может быть достигнута в поле.
Что мы пытаемся определить с помощью теста Проктора, так это содержание влаги в почве, которое облегчит ее уплотнение и приведет к наивысшей плотности — помните, что плотность напрямую связана с уплотнением. Слишком мало влаги, и почва становится сухой и плохо сжимается; слишком много влаги, и вы не сможете легко выдавить воду.Для достижения наилучшего уплотнения оптимальное содержание влаги обычно находится в диапазоне от 10% до 20%. Поэтому, когда вы услышите, что согласно спецификации, плотность почвы должна быть 95% от максимальной модифицированной плотности по Проктору, вы поймете, что вам нужно, чтобы содержание влаги было примерно правильным, чтобы достичь такого уровня уплотнения.
Кривая плотности почвы-влажности определяет оптимальное содержание влаги и максимальную плотность, достижимую в поле.
Если вы не собираетесь проводить испытания Проктора, есть несколько простых полевых испытаний, чтобы получить приблизительное представление о несущей способности и содержании влаги:
- Для определения влажности используйте ручной тест.Сожмите в руке комок земли. Если он пудровый и не держит форму, значит, он слишком сухой; если он превращается в шар, а затем при падении распадается на несколько частей, это примерно то, что нужно; если он оставляет влагу на руке и не ломается при падении, значит, он слишком влажный.
- Глина, в которую можно вдавить большой палец на несколько дюймов с умеренным усилием, выдерживает нагрузку в диапазоне от 1000 до 2500 фунтов на квадратный дюйм
- Рыхлый песок, в который вы едва можете вдавить арматуру №4 вручную, имеет несущую способность от 1000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм
- Песок, которым можно забить арматурный стержень №4 примерно на 1 фут с помощью 5-фунтового молотка, имеет несущую способность более 2000 фунтов на квадратный дюйм
Также помните, что уплотнять нужно не только грунт (земляное полотно).Любые подосновы или основные слои, которые обычно представляют собой гранулированные материалы, также должны быть хорошо уплотнены до необходимой толщины подъема.
Подробнее о строительстве высококачественных плит на уклоне.
Плита-уплотнитель Видео
Время: 02:18
Правильное функционирование и использование виброплитового уплотнителя для подготовки бетонного основания перед укладкой бетона
УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Есть два способа уплотнения почвы или земляного полотна — статическая сила или вибрация.Статическая сила — это просто вес машины. Вибрационная сила использует какой-то механизм для вибрации почвы, который уменьшает трение между частицами почвы, позволяя им легче сжиматься.
Тип грунта (или материала земляного полотна) определяет тип оборудования, необходимого для уплотнения:
- Связные грунты необходимо разрезать, чтобы получить уплотнение, поэтому вам нужна машина с высокой ударной силой. Трамбовка — лучший выбор, а для более крупных работ — каток с опорными лапами (похожий на каток с опорными лапами).Подъемники для уплотнения связных грунтов должны быть не толще 6 дюймов.
- Гранулированный грунт требует, чтобы частицы вибрировали только для того, чтобы сблизить их. Виброплиты или ролики — лучший выбор. Подъемники для гравия могут быть толщиной до 12 дюймов; 10 дюймов для песка.
Для больших работ, таких как шоссе или большие плиты, для уплотнения используются большие подвижные вибрационные катки с гладкими катками или катки с опорными лапами. Ходовые катки с мягкими катками, которые разминают почву, или с гладкими вибрирующими катками, подходят для работы среднего размера.Для небольших работ два наиболее распространенных типа уплотнительного оборудования — это виброплиты (односторонние или реверсивные) и трамбовки.
Статической силы иногда бывает достаточно для уплотнения сыпучих грунтов. Миннесота DOT Катки с овальной лапкой используются для уплотнения связных грунтов.Вот некоторые подробности о каждом из типов оборудования:
- Трамбовки , иногда называемые прыгающими домкратами, различаются по весу от 130 до 185 фунтов. Эти инструменты отлично подходят для уплотнения почвы в траншее или для вязких глин на небольших площадях, поскольку они обеспечивают высокую ударную силу (большая амплитуда, низкая частота).Они не подходят для уплотнения сыпучих материалов, таких как базовые слои.
- Виброплиты идеально подходят для уплотнения сыпучих грунтов и оснований. Доступен в весах от 100 до 250 фунтов с размером пластины от 1 до 1,5 футов на 2 фута. Вибрация имеет меньшую амплитуду, но более высокую частоту, чем у трамбовки, и сбалансирована, чтобы машина двигалась вперед.
- Реверсивные виброплиты хорошо работают на сыпучих почвах или с зернисто-связными смесями.С двумя эксцентриковыми грузами вибрация может быть обращена вспять для перемещения машины вперед или назад или для остановки, чтобы сжать одну мягкую точку. По деньгам это хорошие машины благодаря своей универсальности.
Wacker Neuson Компакторы с виброплитой хорошо подходят для уплотнения сыпучих грунтов.
Wacker Neuson
Подробнее о требованиях к уплотнению бетоноукладчиков.
РАЗМЕЩЕНИЕ БЕТОНА
Итак, мы наконец-то утрамбовали земляное полотно, установили и утрамбовали основание и основной слой.Но что произойдет, если в этот момент есть задержка перед укладкой бетона? Если основание подверглось дождю или замерзанию перед укладкой бетона, оно может превратиться из готового в слишком мягкое.
Для большинства внутренних плит пароизоляция должна быть помещена поверх основания перед укладкой бетона.
Лучший способ узнать, правильно ли уплотнено основание и готово ли оно к установке плиты, — это испытательная прокатка, при которой тяжело нагруженный грузовик (например, полностью загруженный автобетоносмеситель) проезжает по основанию непосредственно перед укладкой бетона, чтобы проверить, не любые области тонут больше других.Это должно быть сделано на какой-то решетке, и шины не должны погружаться в поверхность более чем на ½ дюйма. Если есть колеи или перекачка воды в какой-либо части основания или земляного полотна, тогда эта область нуждается в дополнительном уплотнении или добавлении гранулированных материалов — или просто для высыхания. В худшем случае траншеи или отстойники можно прорезать и откачать воду.
Непосредственно перед укладкой бетона вы можете также установить гидроизоляцию. Для внутренних полов лучше всего расположить между основным слоем и бетоном.Подробнее об этом см. Пароизоляция для бетонных плит.
Узнайте больше о надлежащей подготовке земляного полотна для промышленных полов и проездов.
Последнее обновление: 31 июля 2018 г.
Уплотнение основания для асфальтоукладчика
Концепция асфальтоукладчика довольно проста; плита вибрирует под машиной, заставляя более мелкие частицы почвы оседать в пустотах материала под ней, образуя прочное компактное основание.
Хотя существуют различные материалы, требующие уплотненного основания; тротуарная плитка, каменная брусчатка, тигровые блоки и бетонные блоки, и это лишь некоторые из них. Процессы, описанные ниже, являются наилучшей практикой и подходят для всех упомянутых брусчатки, а также для многих других областей применения.Однако, как и в случае с любым другим оборудованием, эффективность оператора влияет на результаты. Этот простой четырехэтапный процесс обучения и точной настройки полезен при выполнении многочисленных проектов по укладке дорожного покрытия.
ШАГ 1 — ВЫКЛЮЧЕНИЕ / ВЫКЛЮЧЕНИЕ
Важно удалить достаточно земли, необходимой для глубины основания, принимая во внимание глубину брусчатки, которую вы используете. Используйте свое суждение, чтобы решить, сможет ли только что выкопанный грунт поддерживать заполнитель / камень, который вы позже примените, без необходимости сначала уплотнять поверхность почвы.Это зависит от ситуации.
Попробуйте подождать, пока земля высохнет, если она немного влажная, прежде чем уплотнять, но если это неизбежно, добавьте небольшое количество крупного гравия, чтобы связать влажную поверхность и продолжить уплотнение.
Шаг 2 — Добавьте вспомогательный материал
Когда земля станет достаточно твердой, можно начинать добавлять вспомогательный материал. Состав этого материала может варьироваться в зависимости от ваших предпочтений и / или геологического местоположения; известняк (или песчаник) обычно используется.Для успешного уплотнения рекомендуется хорошее сочетание крупных и мелких частиц.
Поместите основание в подъемники от 4 до 8 дюймов, если это возможно, но имейте в виду, что сила уплотнения машины может потребовать от вас регулировки. Как хорошее практическое правило, регулируйте высоту подъема в соотношении 1 дюйм материала на каждые 1000 фунтов силы уплотнения.
Например, пластинчатый уплотнитель с усилием уплотнения 3000 фунтов должен иметь подъемную силу не более 3 дюймов. Если в этом случае требуется 4 дюйма, было бы лучше добиться этого с помощью двух 2-дюймовых подъемников.
Толщина этих слоев важна. Если он слишком толстый, машина может не уплотняться эффективно, если он слишком тонкий для силы уплотнения, создаваемой машиной, может привести к чрезмерному уплотнению, при котором плотность материала снижается.
Уплотняйте основание после каждого подъема; перед уплотнением проверьте уровень влажности основания — горсть материала должна скрепиться при сжатии. Если он недостаточно влажный, используйте воду из бортового резервуара для воды (если есть) или садовый шланг, чтобы смочить его, но будьте осторожны, чтобы не пропитать его.Повторите этот процесс для такого количества слоев, которое необходимо для достижения глубины основания, необходимой для поддержки используемых брусчатки.
Шаг 3 — Укладка песчаной подстилки
После того, как материал основания был правильно уложен, следующим шагом будет добавление песка.
Этот песок — это то, на что будет укладываться брусчатка, поэтому важно тщательно подготовить поверхность. Обычно всю рабочую зону наносят слоем песка толщиной 1 дюйм. Важно обеспечить более мягкий слой для укладки брусчатки — в противном случае они могут потрескаться или сломаться на следующем этапе процесса.Избегайте выступов и впадин, при необходимости обрабатывая их, чтобы поверхность была ровной.
Шаг 4 — Установите асфальтоукладчики на место и уплотните
Положите выбранную брусчатку или блоки в желаемое место поверх свежеприготовленного песка. Когда вы будете удовлетворены, проведите по ним компактором, чтобы уложить их на поверхность. Обычно для этого требуется минимум 2 прохода.
При работе машины на асфальтоукладчиках мы настоятельно рекомендуем использовать уретановый коврик на вашем компакторе, чтобы свести к минимуму возможное повреждение асфальтоукладчиков и машины.Это важно при использовании синтетической брусчатки, распространенной в Северной Америке, в отличие от более прочного гранитного камня.
Наконец, завершите процесс, запустив уплотнитель по брусчатке, добавив мелкий песок между швами, чтобы окончательно осесть брусчатку и создать необходимую плотность между ними, чтобы они оставались устойчивыми.
Основной принцип уплотнения любого материала одинаков: укладывать материал слоями и уплотнять между ними.
Конечно, мы не говорим, что это единственный способ укладывать и уплотнять материалы, потому что все ситуации индивидуальны.
Имея опыт и понимание оборудования для уплотнения, различных сред, типов камня, заполнителя и других доступных материалов, вы сможете эффективно настроить этот передовой процесс для достижения наилучших результатов для вашего проекта.
Но если вы не уверены или только начинаете — следование этому руководству станет хорошей отправной точкой для достижения фантастического результата.
Уплотнение почвы — методы испытаний и влияние на свойства почвы
Что такое уплотнение почвы?
Уплотнение грунта — это прижатие частиц грунта друг к другу механическими методами.Воздух во время уплотнения почвы вытесняется из пустот в почвенной массе, и поэтому плотность массы увеличивается.
Уплотнение грунта производится для улучшения инженерных свойств грунта. Уплотнение грунта требуется при строительстве земляных дамб, насыпей каналов, автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос и многих других сооружений.
Методы определения уплотнения грунта
Стандартный тест Проктора на уплотнение почвыДля оценки степени уплотнения почвы и содержания воды, требуемого на поле, испытания на уплотнение проводятся на той же почве в лаборатории.Тест показывает зависимость между содержанием воды и плотностью в сухом состоянии.
Содержание воды, при котором достигается максимальная плотность в сухом состоянии, рассчитывается по соотношению, полученному в результате испытаний. Проктор использовал стандартную форму с внутренним диаметром 4 дюйма и эффективной высотой 4,6 дюйма вместимостью 1/30 кубического фута.
Форма имела съемную опорную плиту и съемную манжету высотой 2 дюйма наверху. Грунт утрамбовывался в форме в 3 слоя, каждому слою было дано 25 ударов по 5.5-фунтовая трамбовка на высоте 12 дюймов.
IS: 2720, часть VII, по существу рекомендует те же технические характеристики, что и в стандартном тесте Проктора, с некоторыми незначительными изменениями. Рекомендуемая форма имеет диаметр 100 мм, высоту 127,3 мм и объем 1000 мл.
Рекомендуемая трамбовка массой 2,6 кг со свободным падением 310 мм и диаметром забоя 50 мм. Грунт уплотняется в три слоя. Формы крепится к съемной опорной плите. Воротник высотой 60 мм.
Методика Проктора на уплотнение грунтаДля испытания берется около 3 кг высушенной воздухом почвы.Его смешивают с 8% -ным содержанием воды и заливают в форму в три слоя, нанося по 25 ударов в каждый слой. Берется объем формы и масса уплотненного грунта. Насыпная плотность рассчитывается по наблюдениям. Репрезентативный образец помещается в печь для определения содержания воды. Плотность в сухом состоянии определяется исходя из объемной плотности и содержания воды. Эту же процедуру повторяют, увеличивая содержание воды.
Представление результатов теста Проктора
Кривая уплотнения
Кривая уплотнения строится между содержанием воды по оси абсцисс и соответствующей плотностью в сухом состоянии по оси ординат.Наблюдается, что плотность в сухом состоянии первоначально увеличивается с увеличением содержания воды до достижения максимальной плотности.
При дальнейшем увеличении содержания воды плотность в сухом состоянии уменьшается. Содержание воды, соответствующее максимальной плотности в сухом состоянии, называется оптимальным содержанием воды (O.W.C) или оптимальным содержанием влаги (O.M.C).
При содержании воды выше оптимального, дополнительная вода снижает плотность в сухом состоянии, поскольку занимает пространство, которое могло быть занято твердыми частицами.
Для данного содержания воды теоретическая максимальная плотность получается в соответствии с условием отсутствия воздушных пустот (степень насыщения составляет 100%). Теоретическая максимальная плотность также известна как насыщенная сухая плотность. Линия, показывающая теоретическую максимальную плотность, может быть нанесена вместе с кривой уплотнения. Она известна как линия нулевой воздушной пустоты.
Модифицированный тест Проктора на уплотнение почвыМодифицированный тест Проктора был разработан для представления более тяжелого уплотнения, чем в стандартном тесте Проктора.Тест используется для моделирования полевых условий, в которых используются тяжелые катки. Этот тест был стандартизирован Американской ассоциацией государственных служащих автомобильных дорог и поэтому также известен как модифицированный тест AASHO.
В этом случае использованная форма такая же, как и в тесте Std Proctor. Однако используемый трамбовщик намного тяжелее и имеет большее падение, чем в тесте Std Proctor. Его масса составляет 4,89 кг, а свободное падение — 450 мм. Грунт уплотняется в пять равных слоев, каждому слою наносится 25 ударов.Усилие уплотнения в модифицированном тесте Проктора в 4,56 раза больше, чем в тесте Std Proctor. В остальном процедура такая же
Содержание водыПри низком содержании воды почва становится жесткой и более устойчивой к уплотнению. По мере увеличения содержания воды частицы почвы смазываются. Почвенная масса становится более обрабатываемой, а частицы плотнее укладываются. Сухая плотность почвы увеличивается с повышением влажности до О.M.C. достигается.
Степень уплотненияУвеличение усилия уплотнения в определенной степени увеличит плотность в сухом состоянии при более низком содержании воды.
Тип почвыДостигаемая плотность в сухом состоянии зависит от типа почвы. ОС и сухая плотность для разных почв различаются
Метод уплотненияДостигаемая плотность в сухом состоянии зависит от метода уплотнения
Влияние уплотнения на свойства почвы1.Влияние уплотнения на структуру почвы
Грунты, уплотненные при содержании воды ниже оптимального, обычно имеют хлопьевидную структуру. Грунты, уплотненные при влажности более оптимальной, обычно имеют дисперсную структуру.
2. Влияние уплотнения почвы на проницаемость
Проницаемость почвы зависит от размера пустот. Проницаемость почвы снижается с увеличением содержания воды на сухой стороне оптимального содержания воды.
3. Отек
4. Давление поровой воды
5. Усадка
6. Сжимаемость
7. Соотношение напряжения и деформации
8. Прочность на сдвиг
Методы уплотнения грунта, используемые на полеВ области уплотнения почв используются несколько методов. Выбор метода будет зависеть от типа почвы, максимальной требуемой плотности в сухом состоянии и экономических соображений. Обычно используемые методы:
1.Тамперс
2. Катки
3. Вибрационные катки
Уплотнение зависит от следующих факторов:
Контактное давление
Количество проходов
Толщина слоя
Скорость ролика
Типы роликов
Ролики гладкие
Катки с пневматическими шинами
Опорные катки
Контроль уплотнения почвы
Контроль уплотнения осуществляется путем измерения сухой плотности и влажности уплотненного грунта на поле
Плотность в сухом состоянии измерена методом корончатой фрезы и методом замены песка
Для измерения содержания воды используются метод сушки в печи, метод песчаной бани, метод карбида кальция и т. Д.Для этого также используется игла Проктора.
Подробнее:
Различные типы оборудования для уплотнения почвы — типы катков
Факторы, влияющие на уплотнение почвы — влияние на различные типы почвы
Тест Проктора на уплотнение почвы — инструменты, процедуры и результаты
Испытание на уплотнение почвы | Geoengineer.org
Введение
Уплотнение грунта — это процедура, при которой грунт подвергается механическому воздействию и уплотняется.Почва состоит из твердых частиц и пустот, заполненных водой и / или воздухом. Более подробное объяснение трехфазной природы почв дается в Почва как трехфазная система . Под воздействием нагрузки частицы почвы перераспределяются в массе почвы, и объем пустот уменьшается, что приводит к уплотнению. Механическое напряжение может быть приложено замешиванием, динамическими или статическими методами. Степень уплотнения определяется количественно путем измерения изменения удельного веса сухой почвы γ d .
В рамках инженерных приложений уплотнение особенно полезно, так как оно приводит к:
- увеличению прочности грунтов
- снижению сжимаемости грунтов
- A снижению проницаемости грунтов
Эти факторы имеют решающее значение для конструкций и инженерных сооружений, таких как земляные плотины, насыпи, опоры тротуаров или опоры фундаментов.
Степень уплотнения зависит от свойств почвы, типа и количества энергии, обеспечиваемой процессом уплотнения, а также от влажности почвы.Для каждой почвы существует оптимальное количество влаги, при котором она может испытывать максимальное сжатие. Другими словами, для данного уплотняющего усилия грунт достигает своего максимального веса сухой единицы ( γ d, max ) при оптимальном уровне содержания воды ( w opt ).
Сжимаемость относительно сухой почвы увеличивается по мере добавления к ней воды. То есть для уровней содержания воды сухой или optimu м (w opt ) вода действует как смазка, позволяя частицам почвы скользить относительно друг друга, что приводит к более плотной конфигурации.За пределами определенного уровня содержания воды ( влажный из оптимального , w> w opt ) избыток воды в почве приводит к увеличению порового давления воды, которое раздвигает частицы почвы. Типичная корреляция между сухой единицей веса и содержанием воды представлена на рис. 1 . Также стоит отметить, что, как можно увидеть на , рис. 2, , для данного грунта наивысшая прочность достигается только в сухом или оптимальном состоянии (, рис. 2а, ), в то время как самая низкая гидравлическая проводимость достигается только во влажном состоянии. оптимума ( Рисунок 2b ).Влияние уплотняющего усилия на максимальный вес сухой единицы (γ d, max ) и оптимальный уровень содержания воды (w opt ) можно наблюдать на рис. 4 . С увеличением уплотняющего усилия γ d, max увеличивается, а w opt уменьшается. То есть меньшего содержания воды достаточно для насыщения более плотного образца.
Рисунок 1 : Влияние содержания воды на массу сухой единицы во время уплотнения почвы
Рисунок 2 : Влияние содержания воды на почву а) прочность и б) гидропроводность
Проктор Испытание на уплотнение
Самым распространенным лабораторным испытанием на уплотнение почвы является испытание на уплотнение Проктора.
Тест Проктора был изобретен в 1930-х годах Р. Р. Проктором, полевым инженером Бюро водоснабжения и водоснабжения в Лос-Анджелесе, Калифорния. Процесс, имитирующий процессы уплотнения на месте, обычно выполняемые при строительстве земляных дамб или насыпей, является наиболее распространенным лабораторным испытанием, проводимым для определения сжимаемости грунтов.
Тип уплотнения и энергия, обеспечиваемая для данного объема почвы, являются стандартными, и, таким образом, испытание фокусируется на изменении содержания влаги в образце для определения оптимального содержания влаги (w opt ).
Стандартный тест Проктора включает цилиндрическую форму объемом 0,95 литра, в которую грунт помещается и уплотняется в 3 слоя. Каждый слой сжимается путем 25-кратного падения груза весом 2,5 кг с высоты 30 сантиметров.
Модифицированная версия теста была представлена после Второй мировой войны, в 1950-х годах, когда тяжелая техника могла приводить к более высокому уплотнению. В новом подходе цилиндрическая форма осталась прежней, однако падающий вес увеличен до 4,5 кг, а высота падения — до 45 сантиметров.Кроме того, грунт уплотняется в 5 слоев по 25 ударов в каждом слое.
Испытание проводится для 5 значений влажности, чтобы получить оптимальное содержание воды (w opt ), для которого значение веса сухой единицы является максимальным (γ d, max ).
Испытательное оборудование
Оборудование, используемое для проведения испытания, включает:
- Цилиндрическая пресс-форма диаметром 10 сантиметров, оснащенная основанием и воротником
- Трамбовка Proctor весом 2,5 кг или 4,5 кг в зависимости от того, эталон модифицированного теста проведен
- No.4 Сито
- Стальная линейка
- Емкости для влаги
- Градуированный цилиндр
- Смеситель
- Контролируемая печь
- Металлический поддон и совок
Типичные цилиндрические формы для уплотнения и трамбовки показаны на рис. 3 75.
Рисунок 3 : Формы Проктора и трамбовки (ASTM / AASHTO) от Контрольная группа (для получения дополнительной информации нажмите здесь )
Процедура испытания
Процедура испытания на уплотнение Проктора состоит из выполните следующие действия:
- Получите около 3 кг почвы.
- Пропустите почву через сито № 4.
- Взвесьте массу почвы и форму без манжеты (Ш м ).
- Поместите почву в миксер и постепенно добавляйте воду, чтобы достичь желаемого содержания влаги (w).
- Нанесите смазку на воротник.
- Удалите почву из миксера и поместите ее в форму в 3 или 5 слоев в зависимости от используемого метода (Стандартный Проктор или Модифицированный Проктор). Для каждого слоя запустите процесс уплотнения с 25 ударами на слой.Капли наносятся вручную или механически с постоянной скоростью. Грунтовая масса должна заполнять форму и доходить до воротника, но не более чем на 1 сантиметр.
- Осторожно снимите воротник и срежьте почву, выступающую над формой, заостренной прямой кромкой.
- Взвесьте плесень и содержащий грунт (W).
- Выдавите почву из формы с помощью металлического экструдера, убедившись, что экструдер и форма находятся на одной линии.
- Измерьте содержание воды в верхней, средней и нижней части образца.
- Снова поместите почву в миксер и добавьте воды для достижения более высокого содержания воды w.
Расчеты
Во-первых, содержание воды при уплотнении ( w ) образца почвы рассчитывается с использованием среднего значения трех полученных измерений (верхняя, средняя и нижняя часть массы почвы).
Затем вес сухой единицы ( γ d ) рассчитывается следующим образом:
где: W = вес формы и масса почвы (кг)
W м = вес формы (кг)
w = содержание воды в почве (%)
V = объем формы (м 3 , обычно 0.033m 3 )
Эту процедуру следует повторить еще 4 раза, учитывая, что выбранное содержание воды будет как ниже, так и выше оптимального. В идеале выбранные точки должны быть хорошо распределены, причем 1-2 из них близки к оптимальной влажности.
Производные веса сухой единицы вместе с соответствующим содержанием воды нанесены на диаграмму вместе с кривой нулевых пустот, линией, показывающей корреляцию веса сухой единицы с содержанием воды при условии, что почва насыщена на 100%.Независимо от того, сколько энергии подводится к образцу, уплотнить его за пределами этой кривой невозможно. Кривая нулевых пустот рассчитывается следующим образом:
где: G S = удельный вес частиц почвы (обычно G S ~ 2,70)
γ W = удельный вес насыщенного грунта (кН / м 3 )
Типичные кривые, полученные на основе стандартных и модифицированных тестов Проктора, а также кривая нулевых воздушных пустот представлены на рис.