Vše o hutnění písku: výpočet koeficientu, standardní hodnoty | STM-Nerud

Pískem se rozumí sypké materiály ze sedimentárních hornin a minerálů se zrny od 0.05 do 3-5 mm. Jedná se o běžný materiál, který je široce používán ve stavebnictví, průmyslu a dalších oblastech činnosti. Se všemi výhodami – propustností vzduchu a vody, šetrností k životnímu prostředí, dostupností a nízkou cenou má i nevýhody. V první řadě se to týká drobivosti a omyvatelnosti. Pro kompenzaci těchto nedostatků se při práci s pískem uměle zhutňuje, aby se zvýšila hustota a stabilita celkové hmoty. Podívejme se blíže na problematiku hutnění písku: proč je nutné, na čem závisí, jak se vyrábí a kontroluje, také na čem písek lze použít pro zasypání základů.

Potřeba hutnění písku

• smrštění – pokles pískové hmoty vlastní vahou nebo tlakem budovy, dopravy apod.;
• čerpání – ztráta objemu vyluhováním, destrukce jílových částic a měkkých hornin, rozklad organických nečistot
• otok – zvedání písku podzemními nebo atmosférickými vodami.

A pokud to nevadí pro nábřežní cesty a plošiny, pak pro polštáře pod dálnicí nebo základem jsou takové jevy krajně nežádoucí. Je zřejmé, že pokleslý nebo bobtnající povrch vozovky nebo základ domu vůbec nepřispívají ke spolehlivosti konstrukce a v budoucnu mohou způsobit její destrukci. Ukazuje se tedy, že hlavním účelem zhutňování písku je:

• zajištění stability a pevnosti pískového podkladu;
• dosažení optimální úrovně vlhkosti;
• snížení rizika deformačních procesů v půdě nebo struktuře.

Spolehlivá přilnavost je zajištěna přerozdělením zrn písku a jejich těsnějším vzájemným spojením. V tomto případě se dává přednost obohacenému horskému nebo drcenému písku, protože jeho zrna mají nerovné okraje s drsným povrchem, takže jejich adhezní vlastnosti (adheze) jsou vyšší než u zaobleného říčního nebo mořského písku.

Oblast použití tamperu

Hutnění písku je vyžadováno všude tam, kde kvalita další práce závisí na jeho stabilitě a pevnosti – v bytové, průmyslové, vojenské výstavbě, při pokládce vozovek. Existuje však několik aplikací pro zhutňování písku, kde má spolehlivost zhutňování prvořadý význam:

• Stavba silnic. Mohou to být venkovské silnice, městské silnice, dálnice s vysokým průtokem a různé dálnice. Pro vytvoření pevného, ​​odolného povrchu zeminy, betonu nebo asfaltu je nutné zhutnit každou vrstvu povrchu vozovky včetně pískové náplně. To umožňuje rovnoměrné rozložení hmotnosti a vibrací po celé ploše vozovky. Pokud bylo zhutnění provedeno špatně, pohyby zeminy a pískové hmoty povedou ke zničení zbývajících vrstev povlaku.
• Železnice. Železniční tratě jsou vždy enormně zatěžovány vysokou intenzitou provozu nákladních, osobních a technických vlaků. Násyp pro železnice je proveden vícevrstvý, s povinným masivním pískovým polštářem. Slouží k tlumení silných vibrací, odvádění a filtrování podzemních a atmosférických vod a také k zamezení eroze přilehlé půdy.
• Letiště a přístavy. Rozvoj technologií a mezinárodních vztahů vede ke každoročnímu nárůstu toků cestujících a nákladu procházejících vzdušnými nebo námořními trasami. Mnoho starých infrastrukturních zařízení se s tím nedokáže vyrovnat, což vede k rychlému selhání lokalit. Proto je při rekonstrukcích nebo výstavbě nových konstrukcí, uspořádání ranvejí a mola věnována velká pozornost hutnění písku.
• Stavba základůPROTI. Základem každé stavby je nosný konstrukční prvek, který slouží ke stabilitě a rozložení zatížení po celé ploše. V seismicky nestabilních oblastech slouží základ jako seismická ochrana. To znamená, že životnost budovy závisí na kvalitě základu. Proto se hutnění písku provádí v souladu s nejpřísnějšími požadavky a použitím speciálního hutnicího zařízení.

Abychom lépe pochopili, jak důležité je hutnění písku, uveďme si příklad. Se zvýšením intenzity hutňovacích prací pouze o 1% se pevnost hutněné hmoty zvyšuje o 10-20%. V závislosti na tom, kde se písek používá – v malém nebo velkém zařízení, k jakému účelu (pro stavbu plotu nebo nové dílny), a finančních možnostech výrobce díla, jsou určeny způsoby a zařízení pro hutnění.

Metody hutnění písku

Existuje několik klasifikací pro zhutňování jakékoli půdy – písek, zemina, drcený kámen. Podle způsobu implementace lze rozlišit dva hlavní:

• příručka. Hovoříme o použití malých nástrojů, které mohou být vyrobeny v továrně nebo samostatně (běžná kulatina nebo dřevo se čtvercovou základnou). Hlavní hnací silou je člověk sám. Kvalita a rychlost práce bude samozřejmě nízká a vhodná pouze pro zpracování malých ploch: při stavbě základů pro venkovský dům, zděný plot, pokládání cest nebo vyplňování ploch.
• Mechanizované. Pro hutnění se používá speciální zařízení, a to jak malé (vibrační nohy, vibrační plošiny), tak velké – různé válce a vibrační stroje. Metoda se používá pro práci na velkých objektech, kde je nutné hutnit písek uložený v několika vrstvách, z nichž každá může mít 25 až 70 cm.

Kromě toho existují různé typy tamperů na základě jejich principu činnosti: statické a vibrační. V prvním případě je písek zhutněn pod vlivem hmotnosti nástroje. V tomto případě horní vrstvy vystavené tlaku vytvářejí „tahový“ efekt, klínují částice dohromady a brání zhutnění spodních vrstev. Tento typ je typický pro ruční nářadí, stejně jako pro některé typy speciálních zařízení, například válce na pneumatikách nebo s hladkými válci.

Zařízení pracující podle vibračního typu je vybaveno excentrickým zatížením. Při rotaci vytváří rázové vibrace, které se přenášejí z horních do spodních vrstev písku. V tomto případě se tření mezi částicemi snižuje a snadno se přerozdělují do nejhustšího konglomerátu. Vibrační stroje tak dosahují zhutnění hlubokých vrstev, které je u statických zařízení nemožné.

Koeficient zhutnění písku

Zvláštností sypkých materiálů, včetně písku, je jejich schopnost smršťování vlivem vlastní hmotnosti během skladování, jakož i vlivem vibrací a otřesů během přepravy. Uveďme jednoduchý příklad: dodavatel odeslal kupujícímu 50 kubíků písku. Ale po příjezdu byl objem výroby jen 43.5 kubíků. Pro takové případy je nutné kromě objemové hmotnosti materiálu znát jeho součinitel zhutnění. Podle GOST 7394-85 je tento ukazatel pro písek pro stavební práce 1.15. Vynásobením objemu 43.5 číslem 1.15 dostaneme stejných 50 kubíků písku, které dodavatel expedoval.

Koeficient zhutnění písku je tedy standardním ukazatelem, který se může pohybovat od 1.05 do 1.52. Pro zásypy (při plnění základů a jam) se toto číslo pohybuje od 0.95 do 0.98-1. Číslo závisí na frakci, složení a kvalitě písku, získává se v laboratorních podmínkách a poté se používá jako standard pro výpočet smrštění materiálu určitého objemu a souladu hustoty zhutněného písku se současnými normami a předpisy (GOST 8736-93, GOST 25100-95, SNiP 2.05.02. 85-XNUMX atd.).

Zkouška zhutňování písku

Hlavním účelem testování hutnění písku je kontrola kvality hutňovací práce. Existují dva typy kontrol:

• nepřímý, pomocí expresních metod, které vám umožní určit fyzikální a mechanické vlastnosti materiálu a získat koeficient zhutnění;
• прямой – testování vzorků v laboratorních podmínkách.

Laboratorní testy jsou samozřejmě nutné a poskytují přesnější výsledky, ale mají i nevýhody – vysoké náklady a časově náročné testy. Na místě se proto často používají nepřímé metody a pouze porovnávají získaná data s laboratorními daty (kromě maximální hustoty sem patří distribuce velikosti částic, vlhkost, plasticita atd.).

Pro měření lze použít následující zařízení:

• elektromagnetické hustoměry (zaznamenávají odpor materiálu pro výpočet jeho hustoty);
• dynamické elektronické hustoměry (stanovení dynamického modulu pružnosti metodou razítka);
• penetrometry (měří sílu reakčního odporu při zatížení).

Protože hustota písku závisí na mnoha faktorech, součinitel zhutnění se vypočítává v každé fázi operací s tímto materiálem – při těžbě, skladování, přepravě a vykládce na staveništi. Indikátor se kontroluje hmotnostní nebo objemovou metodou v závislosti na dostupném vybavení.

Faktory ovlivňující stupeň zhutnění písku

Od okamžiku, kdy je písek vytěžen v lomu nebo drcením, až do jeho zhutnění uplyne mnoho času, což vede ke změnám v jeho složení, vlastnostech a hustotě. Ten je silně ovlivněn následujícími faktory:

• Kvantitativní a kvalitativní složení nečistot (částice hlíny a prachu, zrna měkkých hornin, zbytky organických látek). Nejblíže referenčním parametrům je hustota obohaceného nebo čistého písku.
• Objem absorbované vlhkosti. Čím vyšší je vlhkost, tím nižší je koeficient zhutnění.
• Způsob dopravy – nákladní, železniční nebo vodní dopravou. Rozdíl ve vibracích a nárazech ovlivňuje stupeň smrštění materiálu.
• Délka trasy. Čím déle přeprava trvá, tím hustěji je písek stlačen.

Při zhutňování písku pomocí speciálního zařízení se materiál nalévá po částech, to znamená, že se používá zhutňování vrstva po vrstvě. Stroje zpracují každou vrstvu minimálně 12-30x v závislosti na typu práce a modulu jemnosti písku. V tomto případě bude rozhodující pouze složení a množství nečistot, protože mohou způsobit, že písek bude příliš plastický, což zhoršuje hutnění spodních vrstev.

Zjišťujeme součinitel zhutnění zeminy, písku a drtě a také hustotu zemin při výstavbě vozovky, zásypu příkopů, jímek a terénních úpravách. Pracujeme po celém Rusku.

Níže je srovnávací tabulka nákladů a načasování práce:

Termíny a místo konání

Expresní metody pro stanovení stupně zhutnění písku a zeminy.

1 pracovní den. Měření se provádí na místě. Závěry s výsledky měření vypracovává pracovník na zařízení.

450 rublů.
350 rublů.

Standardní zhutňování (GOST 22733-2016 Metoda pro laboratorní stanovení maximální hustoty).

3-4 pracovní dny. Hustota je stanovena na pracovišti metodou řezného prstence a vzorek je odebrán pro analýzu v laboratoři.

3050 rublů.
2050 rublů.

Metoda řezného prstence (v případě, že je nutné určit hustotu). GOST 5180-2015 Půdy. Metody laboratorního stanovení fyzikálních vlastností

1-2 pracovní dny. Na místě se odebere vzorek metodou řezného prstence a vypočítá se hustota půdy.

1650 rublů.
1500 rublů.

Stanovení hustoty drceného kamenného podkladu* (GOST 28514-90 stanovení hustoty půdy metodou objemové náhrady).

1-2 pracovní dny. Na místě se odebere vzorek drceného kamene a vypočítá se jeho hustota.

3050 rublů.
1750 rublů.

Odjezd pracovníka laboratoře na místo zákazníka

Moskva a Moskevská oblast (ne dále než 100 km od moskevského okruhu)

* Pokud je v projektu uvedena požadovaná hustota po zhutnění, pak je možné vypočítat stupeň zhutnění kamenné drti (koeficient zhutnění).

Řízení stupně zhutnění je standardizováno:
— SP 45.13330.2012;
— Směrnice pro výstavbu silničních podloží;
— TR 73-98 Technická doporučení k technologii zhutňování půdy při zasypávání jam, příkopů a dutin;
— SP 121.13330.2012 Letiště. Aktualizované vydání SNiP 32-03-96.

Požadovaná hodnota součinitele zhutnění písku nebo zeminy je upravena aktuálními regulačními dokumenty v závislosti na objektu nebo je samostatně uvedena v projektu. Pokud tyto údaje nejsou k dispozici, můžete použít tabulku M.2 SP 45.13330.2012:

Kontrolní hodnoty součinitele zhutnění při zatížení na povrchu zhutněné zeminy MPa při celkové tloušťce výplně m

Poznámka – Koeficient zhutnění je poměr dosažené hustoty suché zeminy k maximální hustotě suché zeminy získané ve standardním zhutňovacím zařízení podle GOST 22733.

Stanovení stupně zhutnění zeminy, písku nebo drti se provádí v rámci sledování provádění výkopových prací a kontroly souladu ukazatelů zhutnění s návrhovými hodnotami. Měření se provádějí u paty jam a příkopů, a to i při jejich zasypávání, jakož i při výstavbě silnic a železnic. Během práce se zjišťuje koeficient zhutnění, který ukazuje míru souladu skutečné hustoty s maximální hustotou, na kterou lze zeminu zhutnit (standardní metoda zhutnění podle GOST 22733-2016).

Příklad stanovení stupně zhutnění půdy.

Předpokládejme, že maximální hustota půdního skeletu je 1,95 g/cm3 (t/m3) a hustota půdního skeletu po zhutnění na místě je 1,88 g/cm3 (t/m3). Vydělme skutečnou hustotu maximem a najdeme koeficient zhutnění: Coupl = 1,88/1,95 = 0,96.

V projektech často není standardizován stupeň zhutnění půdy (neuvádí se koeficient zhutnění), ale hustota skeletu půdy (g/cm3 nebo t/m3). V tomto případě je nutné zjistit skutečnou hustotu a vlhkost půdy na stanovišti a vypočítat požadovanou hustotu půdního skeletu.

Hodnoty součinitele zhutnění zeminy nebo písčitého podkladu jsou „testovány“ na standardizovaný projekt, hodnoty GOST nebo SNiP, nejčastěji rovné 0 (spodní část podloží) nebo 95–0 (horní část podloží a podklad). vrstva).

Expresní metody stanovení koeficientu zhutnění zeminy, písku, drceného kamene

Pro stanovení koeficientu zhutnění půdy existují 3 běžné expresní metody: pomocí statických a dynamických penetrometrů a také balónových hustoměrů. Při stanovení zhutnění zeminy expresními metodami se všechna měření provádějí na staveništi, na základě jejichž výsledků je vypracován závěr.

Naše stavební laboratoř používá všechny tři expresní metody pro stanovení stupně zhutnění zeminy, písku a drtě.

Statické hustoměry slouží k provoznímu sledování stupně zhutnění písku nebo zeminy při výstavbě. Používají se ke stanovení stupně zhutnění písčitých a jílovitých zemin obsahujících nejvýše 10 % vměstků větších než 15 mm. Přístroje poskytují spolehlivá měření v rozsahu 0,9 – 1,0 od maximální standardní hustoty, stanovené podle GOST 22733 „Půdy. Metoda pro laboratorní stanovení maximální hustoty.“

Při použití těchto zařízení se míra zhutnění půdy posuzuje indikátorem měrného penetračního odporu, vypočítaným z velikosti síly vynaložené při prohlubování pracovního hrotu. Podle ustaveného typu zeminy se při montáži hustoměru používá kužel (soudržné zeminy) nebo komolý kužel (hlína).
Stupeň zhutnění je dán odchylkou ručičky indikátoru, ke které dochází při deformaci momentového kroužku. Skutečná hodnota stupně zhutnění se stanoví na základě získaných výsledků měření podle tabulky přiložené k zařízení s přihlédnutím k typu zeminy.
Při použití statických hustoměrů pro kontrolu hustoty musí být minimálně 10 % vzorků provedeno standardní váhovou metodou – kroužky podle „Směrnice pro stavbu vozovek“.
V procesu kontroly kvality hutnění podkladu se pro testování vyberou plochy o velikosti minimálně 20 x 20 cm, odstraní se vrchní přehutněná nebo uvolněná vrstva do hloubky 3-5 cm, podklad se očistí a vyčistí. srovnal.
Hustoměr se umístí svisle k měřenému povrchu a zatlačením na rukojeť se hrot ponoří do země, dokud se základna omezovací spojky nezastaví v povrchu půdy, načež se hustoměr z půdy odstraní a údaj na stupnici siloměru se zaznamená do deníku.
Penetrace statickým hustoměrem v každém bodě se provádí 3-5krát. Vzdálenost mezi měřicími body je minimálně 15 cm.
Skutečný koeficient zhutnění písku je určen údaji siloměru hustoměru a odpovídajícími kalibračními grafy uvedenými v pasportu statického hustoměru.
Statické hustoměry slouží k operativní kontrole kvality zhutnění umělých půdních základů (vrstva písku různé velikosti) různých konstrukcí (podlahové podklady, základy, vrstvy vozovek apod.) při výstavbě objektů.

Aktivně se používá i dynamický hustoměr D-51A. Stejně jako statický slouží k provozní kontrole stupně zhutnění zemin obsahujících částice do 2 mm. Metoda dynamického snímání je založena na stanovení odolnosti zeminy proti ponoření sondy (tyče s kuželovou špičkou) pod vlivem nárazů stálého hmotnostního zatížení volně padajícího z dané výšky.

Stanovení stupně zhutnění drceného kamene

Zařízení BPD-KM je hustoměr typu vodního balónu, který měří objem otvoru a poté určuje skutečnou hustotu po zvážení materiálu odebraného z otvoru. Určeno pro kontrolu kvality zhutnění drceného kamene a štěrkových podkladů a povlaků vyrobených ze směsí, jejichž zrnitostní složení splňuje požadavky GOST 25607-94. Stanovení hustoty půdy se provádí pomocí obecně uznávaných metod v souladu s GOST 28514-90 „Stanovení hustoty půdy metodou náhrady objemu“. Objemová hmotnost testované vrstvy je stanovena s přesností 0,01 g/cm3.

Standardní zhutnění jako metoda kontroly stupně zhutnění půdy

V případě použití standardní metody s povinným odběrem zemin ze zhutněné vrstvy jsou vybrané vzorky analyzovány v laboratorních podmínkách, tzn. Provádí se standardní zhutnění, maximální hustota při optimální vlhkosti je stanovena podle GOST 22733-2016. Na základě získaných dat se vypočítá koeficient zhutnění. Tato metoda je přesnější, ale časově náročná, proto se používá jako ověřovací metoda při použití expresních metod. Pokud při použití expresních metod všechny práce zaberou 1-2 dny, pak laboratorní testy a stanovení zhutnění půdy standardní metodou zhutnění trvají až 3-5 dní. Získané výsledky poskytují doporučení pro zvýšení hustoty při nízkých rychlostech zhutňování.