Коэффициент уплотнения песка, щебня, грунта и ПГС — таблица и правила расчета

При устройстве фундамента, отмостки, оснований для дорожек и дорог, тротуаров и прокладки коммуникаций используют различные комбинации грунта, песка, щебня, гравия и вторичного гравия. При этом смеси обязательно трамбуются и уплотняются, что подразумевает определенный коэффициент уплотнения, который надо знать для точного расчета материала.

Типичная подготовка основания под монолитный или блочный фундамент в разрезе

В среднем данные о коэффициентах уплотнения наиболее популярных материалов изложена в таблице 1.

Однако это общие, усредненные данные. Давайте подробно разберемся, откуда берется понятие коэффициента уплотнения и как его определять.

Используемые материалы

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

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

• материал слоя. Для щебня разных пород, гравия, гравийно-песчаной смеси (ПГС) и песка коэффициент уплотнения сильно отличается;

• фракции материала. Чем крупнее фрагменты, тем сложнее их уплотнить;

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

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

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

Способы увеличения плотности грунта

Характеристики грунта зависят от его состава и влажности. Если его плотность очень низкая, налицо склонность к деформациям и просадкам. Это сильносжимаемые торф, ил, сапропели, пластичные глины и т.д. В большинстве случаев они не используются в качестве оснований для строительства. Требуется повышение их прочностных свойств, которое решается различными методами:

• инъектированием закрепляющих растворов;
• термической обработкой (обжигом);
• электрохимическим способом;
• армированием;
• установкой шпунтовых ограждений;
• фильтрующей пригрузкой;
• механическими методами.

При недостаточной поверхностной плотности грунта проводится уплотнение верхнего слоя трамбовками, катками, площадочными вибраторами. Глубинное уплотнение производится с помощью устройства свай, вибрации, замачивания, направленных взрывов. При большой влажности сначала понижается уровень грунтовых вод, затем проводится предварительное обжатие.

Что такое коэффициент уплотнения транспортировки

Под этим названием понимают отношение объема материала в момент загрузки транспортного средства к объему в момент доставки.

С учетом того, что при транспортировке сыпучий материал неизбежно уплотняется – роль трамбовки выполняет дорожная тряска – минимально допустимым коэффициентом при приемке доставленного на объект щебня, песка или песчано-гравийной смеси считается 1,1. То есть данные об объеме кузова (вагона, иной транспортной емкости), умноженные на коэффициент 1,1 должны совпадать с заказанным объемом или немного его превышать. Если полученная цифра меньше требуемой на 2…5% и более, необходимо решать вопрос с недопоставкой материала.

Пример.

Заказано 20 кубометров щебня, доставлено 18 куб.м. (согласно измерениям кузова изнутри). С учетом коэффициента 18х1,1=19,8 куб.м. Недогруз составляет 0,2 куб.м., то есть 1% — погрешность в пределах допустимой.

Важно: данные об уплотнении материала в процессе транспортировки могут быть указаны, но не являются обязательными для указания в сопроводительных документах груза! Чтобы не было недоразумений, потребуйте от поставщика включить данные в договор купли-продажи и перевозки.

Области применения трамбовки

Чаще всего методика используется в дорожных работах, при возведении фундаментов зданий, во время прокладки железных дорог, в ходе строительства портов и аэропортов.

Для оптимизации несущей способности автодорожного полотна и продления его эксплуатационного ресурса практикуется уплотнение всех прослоек, начиная с насыпи. Основание и подстилка отвечают за жесткость дорожного «пирога», поэтому их трамбовке уделяется особое внимание.

Качество фундамента определяет срок службы и устойчивость построек, добросовестность его исполнения особенно важна в зонах с непрочными грунтами. Песок в совокупности с другими сыпучими материалами здесь используется для создания дренажной подушки, к ее формированию в обязательном порядке привлекается уплотнительная спецтехника.

В отношении крупных инфраструктурных проектов, таких как порты и аэропорты, предъявляются повышенные требования к качеству используемых материалов. В подобных условиях трамбовка применяется не только в ходе возведения зданий и инфраструктурных объектов, но и при обустройстве взлетно-посадочных полос, причалов.

Как рассчитывается коэффициент уплотнения

Для этого необходимы лабораторные или, для частного домостроения, домашние испытания.

Образец материала уплотняется до той степени, которая будет организовываться на строительной площадке, после чего замеры утрамбованного образца сравниваются с замерами до уплотнения.

Общие принципы проведения испытаний, используемое оборудование и методы описаны в ГОСТ 22733-2016 и ГОСТ 8269.0-97.

Для более полного понимания процесса проверки степени уплотнения насыпных материалов рекомендуем посмотреть видео.

Также можно использовать более точные измерители плотности грунта.

ПЕРЕЧЕНЬ нормативных документов и стандартов

1. СНиП 2.05.0.2-85 «Автомобильные дороги».

2. СНиП 4.02-91 и СНиП 4.05-91 «Сборник сметных норм и расценок на строительные работы. Сборник 1. Земляные работы».

3. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

4. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».

5. ГОСТ 11830-66 «Строительные материалы. Норма точности взвешивания».

6. ГОСТ 8735-88 (СТСЭВ 5446-85) «Песок для строительных работ. Методы испытаний».

7. ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия».

8. ГОСТ 12536-79 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава».

9. ГОСТ 22733-77 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».

10. ГОСТ 5180-84 «Грунты. Метод лабораторного определения физических характеристик».

11. ГОСТ 30416-96 «Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения».

12. ГОСТ 12071-84 «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов».

Коэффициент уплотнения щебня

Согласно СНиП 3.06.03-85, нормальными коэффициентами уплотнения щебня считаются:

• 1,25…1,3 для марки 800, фракции 40-70 и 70-120;
• 1,1…1,5 для марок 300…600, в зависимости от фракции;
• 1,3…1,5 для шлака в зависимости от его плотности.

При этом точные данные получить невозможно, даже поставщик дает информацию о степени уплотнения с определенным допуском.

Если достоверной информации нет, но при этом необходимо обеспечить повышенную плотность трамбовки, СНиП рекомендует использовать расклинцовку (то есть вклинивание более мелкого камня):

• для фракции 40-70 щебнем фракций 5-20, 0-20, 0-10 — постепенно, с уменьшением фракции к поверхности слоя;
• для фракции 70-120 – щебнем 40-70.

При этом расход более мелкого камня должен соответствовать данным приведенной ниже таблицы.

Для облегчения расклинивания и лучшего уплотнения смесь проливают в процессе трамбовки водой, с расходом 15…25 /м.кв. Если используют шлак, количество воды увеличивается до 25…35 л/м.кв. на первичном этапе и 10…12 л/м.кв. на этапе расклинцовки.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЕЙ

*) 12 — для работы в карьере

Коэффициент уплотнения песка

Здесь также можно ориентироваться на данные поставщика, но проверять реальные данные лучше по результатам испытаний.

В среднем насыпная плотность песка указана в таблице.

Исходя из нормативных данных, средний коэффициент уплотнения строительного песка принят 1,15.

Следует помнить, что для некоторых видов работ тщательное уплотнение песка может быть не нужно, и соответственно коэффициент может быть меньше единицы.

Предисловие

Настоящая работа посвящена проблеме, связанной с определением коэффициента относительного уплотнения песков и методикой его определения.

Методика разработана на основе теоретического анализа, обобщения имеющегося опыта проектирования и строительства земляных сооружений, результатов полевых и лабораторных исследований. В ней дан дифференцированный подход, учитывающий

□ характер источника получения песка;

□ классификационные показатели песков (ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 25100-95);

□ транспортные схемы их доставки к месту укладки;

□ сезонные условия;

□ требования к уплотнению песчаного подстилающего слоя или земляного полотна на различных горизонтах от верха покрытия.

Изложены положения методики и даны соответствующие рекомендации, включающие (в том числе) примеры определения коэффициента относительного уплотнения.

Настоящую Методику разработали инженеры Ю.М. Львович, А.К. Мирошкин (ответственный исполнитель), канд. техн. наук Г.Б. Гершман при участии д-ра техн. наук Э.К. Кузахметовой.

В работе принимали участие инженеры Т.Н. Ибрагимова, В.Н. Губанова, Л.П. Андриенко, С.С. Марина, лаборанты Л.П. Горобец, Т.А. Морозова, В.Д. Полехина.

Пожелания и предложения по настоящей работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, Союздорнии.

Генеральный директор ФГУП «Союздорнии» В.М. Юмашев

Коэффициент уплотнения ПГС

Песчано-гравийной смесью (ПГС) называют природную или обогащенную (ОПГС) смесь песка и гравия. Состав природной смеси нормирует ГОСТ 23735-2014, согласно данным ГОСТа, содержание зерен гравия с фракцией около 5 мм должно быть в пределах 10…90%.

Данный материал редко используется для отсыпки песчано-гравийной подушки под фундамент, чаще применяется для изготовления средних и тяжелых бетонов. Соответственно, зернистость и процентный состав смеси сильно влияют на коэффициент уплотнения бетона.

Обязательно учитывается группа ПГС согласно таблице.

Классификация речного песка по происхождению и модулю крупности

По происхождению речной песок подразделяют на мытый (со средним размером фракций, желтоватого или сероватого оттенка), добываемый со дна рек; и крупнозернистый из пересохших водоемов. Речной мытый песок стоит дешевле крупнозернистого, так как последний встречается довольно редко.

Модуль крупности (допустимые размеры отдельных частиц в сырье) – это показатель, который является основополагающим при выборе области применения сыпучего материала. Весь песок делят на несколько групп:

• Пылевидный (то есть очень тонкий, тонкий и очень мелкий). Отличается структурой, похожей на пыль. Размер фракций варьируется от 0,5 мм до 1,5 мм.
• Мелкий. Размер гранул – 1,5÷2,0 мм.
• Средний. Фракции размером от 2 мм до 2,5 мм.
• Крупный – 2,5÷3 мм.
• Повышенной крупности – 3÷3,5 мм.
• Сверхкрупный – от 3,5 мм и больше.

Сортировку по модулю крупности осуществляют несложным образом: материал просто пропускают через сита с калиброванными отверстиями.

Элементы земляного полотна

Верхняя часть земляного полотна (рабочий слой)

— часть полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.

Основание насыпи

— массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при низких насыпях — и ниже границы рабочего слоя.

Основание выемки

— массив грунта ниже границы рабочего слоя.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное