Коефіцієнт ущільнення ґрунту: його поняття, необхідність та визначення
Нерудні матеріали з різною крупністю зерна, включаючи пісок, відсів, глину, щебінь, їх суміш і навіть ґрунт, широко застосовують у будівництві. Вони часто утрамбовуються під час виконання робіт. Під час будівництва фахівці контролюють та враховують ступінь їхньої щільності. Для цього визначають, наприклад, коефіцієнт ущільнення ґрунту. Читайте і дізнаєтеся, що є цей показник ґрунту, навіщо потрібно його знати і як він визначається. Розглянемо також коефіцієнт відносної усадки.
Загальні відомості
Ущільнення нерудних матеріалів виконується не тільки при виконанні будівельних робіт, а й під час їх зберігання, перевезення та розвантаження. Показник щільності щебеню, ґрунту, глини, відсіву, їх суміші тощо змінюється природним способом і за допомогою фізичного впливу – трамбування. Щоб визначити, наскільки зменшується обсяг насипу, потрібно знати коефіцієнт усадки піску чи іншого нерудного матеріалу. Для обчислення цього показника використовується співвідношення загальної та найбільшої щільності.
Щебеневий, ґрунтовий, пісочний та інший насип складається з окремих зерен, між якими завжди присутній не заповнений простір. Це порожнечі чи пори. Від їхнього розміру залежить обсяг, який займатиме матеріал. Іншими словами, наприклад, коефіцієнт ущільнення щебеню 20 40, глини, піщано-гравійної суміші являє собою різницю між насипом у звичайному стані і після трамбування.
Ця фізична величина виражається за допомогою значення Купл. Цей показник є нормативним числом. Для його визначення використовують ГОСТ та БНіП. Це найпростіший спосіб дізнатися потрібне значення. Це число показує, у скільки разів став менше обсяг конкретної природної нерудної копалини після трамбування або транспортування.
Ущільнення матеріалу за допомогою фізичного впливу дозволяє підвищити міцність основи, наприклад фундаменту. Трамбування виконується вручну або при використанні спецтехніки. Це може бути віброплита чи дорожня ковзанка. Для визначення ступеня ущільнення використовується спеціальний прилад.
Вібраційна трамбування – популярний спосіб. Внаслідок впливу (ударів) ексцентрикового вантажу зерна природної нерудної копалини максимально ущільнюються. При сильних ударах цей спосіб дозволяє виконати трамбування в товщі насипу.
Якщо використовується механічна ковзанка, тоді здійснюється статичне ущільнення. Воно виконується під власною вагою матеріалу та масою машини. При статичному ущільненні вгорі розташований шар не дає утрамбовуватися внизу, наприклад, піску. Такий варіант трамбування не завжди підходить під час проведення будівельних процесів.
Необхідність знати коефіцієнт усадки нерудного матеріалу
Водонепроникність і здатність інертного матеріалу, що несе, залежить від якості його ущільнення. Міцність ґрунту і так далі підвищується від 10 до 20%, якщо інтенсивність впливу на насип збільшується лише на 1%. Коли трамбування здійснюється неякісно, може відбутися просідання ґрунту. В результаті доведеться проводити дорогий ремонт будівлі та витрачати більше коштів на утримання будівлі.
Потрібно обов'язково визначати коефіцієнт ущільнення щебеню 20 40 ПГС, відсіву, піску при трамбуванні для виконання якісного подальшого будівництва. Цей параметр необхідно знати, щоб:
- придбати необхідний обсяг матеріалу, який потрібен, наприклад, для влаштування піщано-щебеневих подушок, засипки котловану, траншей;
- безпомилково розрахувати обсяг бетону, необхідного для зведення фундаменту чи заливання перекриттів;
- перевірити обсяг природної нерудної копалини, яка привезена на об'єкт;
- обчислити усадку ґрунту під час будівництва фундаменту чи монтажу плитки на доріжках.
На замітку! Під час зведення будинку важливо виконувати якісне ущільнення ґрунту, коефіцієнт ущільнення якого має становити не менше 0,98 під час будівництва фундаменту.
Коефіцієнт усадки при засипанні котловану
Усадка - це одне з численних будівельних понять. Під власною вагою або внаслідок тиску будівельних конструкцій інертні матеріали зменшуються в обсязі, тому що відбувається їхнє ущільнення. Саме цей процес називають усадкою. Її величину не залишають поза увагою, коли здійснюють засипання котловану та інших заглиблень у землі. Якщо не враховувати, наприклад, коефіцієнт ущільнення річкового піску, то через певний період утворюється провал.
Для замовлення необхідної кількості нерудної природної копалини необхідно заздалегідь обчислити обсяг ями. Для цього потрібно виміряти її ширину, довжину та глибину. Потім усі значення перемножуються. Отримане число відповідатиме обсягу ями. Потім обчислену величину множать на насипну щільність інертного матеріалу, що використовується для засипки.
На замітку! Засипати котлован необхідно таким чином, щоб на поверхні вийшов горбок. Він згодом осяде. Якщо необхідно прискорити усадку, виконують трамбування.
Коефіцієнт ущільнення під час перевезення
Якщо вантажівка перевозить щебінь у кількості, наприклад, 6 м³ по дорозі, на якій зустрічаються вибоїни, то матеріал у кузові поступово ущільнюватиметься через вібраційну дію. Інакше кажучи, під час руху машини відбуваються його утряски. Через неї об'єм щебеню зменшиться і становитиме приблизно 5,45 м³.
Щоб переконатися, що вантажівка привезла замовлену кількість матеріалу, необхідно знати його об'єм після усадки в кузові машини та коефіцієнт ущільнення. Потім слід ці значення перемножити. В результаті вдасться дізнатися про початковий обсяг вантажу. Простий розрахунок дозволить переконатися у чесності продавця інертного матеріалу, якщо обчислене значення відповідатиме цифрі, зазначеній у документах.
Коефіцієнт ущільнення на будівельному об'єкті
Нерідко з'являються тріщини у щойно побудованому будинку. Деякі домовласники також стикалися із ситуацією, коли на доріжках провалювалася тротуарна плитка. Такі неприємності трапляються при неправильному розрахунку усадки ґрунту.
Попереднє визначення коефіцієнта ущільнення ґрунту дозволяє обчислити його ступінь усадки за конкретних умов. Наприклад, це може бути тиск удома. При цьому певні типи ґрунтів відрізняються дуже сильною усадкою. Такі ґрунти зазвичай замінюють іншими інертними матеріалами.
Визначення коефіцієнта ущільнення
Вже зрозуміло, що коефіцієнти усадки конкретних нерудних матеріалів найлегше дізнатися з ГОСТ та БНіП. Вони вже давно обчислені фахівцями. Так, таблиця нижче дозволить дізнатися коефіцієнт ущільнення ПГС та піску при трамбуванні.
| Назва природної нерудної копалини | Коефіцієнт усадки (ущільнення) |
| Щебінь | 1,1 |
| Суміш із гравію та піску (ПГС) | 1,2 |
| Чистий річковий пісок | 1,15 |
| Ґрунтова суміш із безлічі компонентів | 1,5 |
| Керамзит | 1,15 |
| Відсів | 1,1 під час перевезення |
До найпопулярніших будівельних інертних матеріалів відноситься пісок, коефіцієнт ущільнення якого може бути визначений у лабораторії. Спеціальні умови також дозволяють дізнатися цей показник для відсіву, ґрунту, глини, щебеню, пісочно-гравійної суміші тощо. Процес у лабораторії виконується так:
- Обчислюється насипна або загальна густина шляхом спочатку вимірювання ваги та обсягу конкретного інертного матеріалу. Після цього розраховується співвідношення характеристик.
- На наступному етапі проба піддається пресуванню. Потім здійснюється вимір її обсягу та ваги. Потім обчислюється максимальна щільність.
- На завершення розраховується потрібна величина шляхом співвідношення двох значень.
Фахівці швидко обчислюють коефіцієнт ущільнення ґрунту, формула якого має простий вигляд:
К у = p d / p dmax де:
- К у – шуканий коефіцієнт ущільнення;
- p d – відношення ваги ґрунту разом із масою води в порожнинах до її об'єму;
- p dmax – відношення ваги ґрунту без водної маси та частинок льоду в порожнинах до початкового обсягу ґрунту.
На замітку! У будівельній документації обов'язково вказують коефіцієнт, який дозволяє дізнатися, яке відбувається усадка піску при трамбуванні або іншого нерудного природного матеріалу.
Коефіцієнт відносної усадки
При здійсненні видобутку, перевезення та зберігання інертного матеріалу його насипна чи загальна щільність дещо змінюється. Процес відбувається через усадку під час транспортування, тривалого розміщення у складському приміщенні, поглинання води, збільшення зерен. У зв'язку з цим простіше використовувати у розрахунках коефіцієнт відносного ущільнення ґрунту. Параметр є відношенням щільності так званого видобутого скелета на кар'єрі або зберігається в складському приміщенні до однойменної характеристики цього матеріалу після його доставки до замовника.
Корисне відео
Коли проводять обчислення, обов'язково враховують:
- найбільшу густину зразка в лабораторії після додавання певної кількості води;
- характеристики матеріалу, включаючи параметри міцності, розмір і злежність окремих частинок;
- насипну масу, яка є щільністю в природних умовах;
- погоду під час транспортування, тобто негативну температуру та рівень вологості;
- спосіб та умови доставки (вантажні автомобілі, річкові чи морські судна, залізничний транспорт).
Використовують відносний коефіцієнт ущільнення піску ручними трамбуваннями або механічними способами в тому випадку, якщо доставка природних копалин постійно виконується від одного постачальника. При цьому продавець повинен постійно здійснювати постачання тим самим способом. Крім того, він зобов'язаний вести видобуток у кар'єрі, у якого не змінюються якісні показники. Постачальник ще повинен зберігати кожну партію матеріалу у складському приміщенні один і той самий час.
Корисне відео
Висновок
Коефіцієнт ущільнення ґрунту або іншої нерудної природної копалини – це різниця між насипанням ґрунту в природному стані та після його утрамбування. Іншими словами, значення дозволяє зрозуміти, у скільки разів зменшився обсяг інертного матеріалу в результаті усадки під час транспортування або механічного трамбування.
Коефіцієнт ущільнення потрібно знати, щоб безпомилково придбати необхідний об'єм нерудної копалини, перевірити його привезену кількість, розрахувати усадку ґрунту та правильно обчислити витрату бетону при виконанні будівельних робіт. Значення цього параметра вказані в ГОСТ та БНіП. Вони також визначаються у лабораторії.
При видобутку, зберіганні та перевезенні природних нерудних копалин у нього може змінюватися насипна щільність. Для спрощення обчислення використовують коефіцієнт відносної усадки матеріалу, якщо доставка виконується тим самим способом, зберігання кожної партії здійснюється однаковий час. Крім того, копалина має видобуватися з кар'єру з постійними показниками.
