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.

Термины и определения

Коэффициент уплотнения (Ky) —

отношение плотности (скелета) сухого грунта в конструктиве земляного полотна к стандартной максимальной плотности (скелета) сухого грунта, определяемой прибором Союздорнии (ГОСТ 22733-77).

Требуемый коэффициент уплотнения грунта (Kmp)

-коэффициент уплотнения (доли стандартной плотности), предусмотренный в проекте работ или установленный в СНиП 2.05.02-85 для конкретного горизонта от верха покрытия.

Коэффициент относительного уплотнения (K1)

-отношение требуемой плотности (скелета) сухого грунта в насыпи , установленной с учетом коэффициента уплотнения по табл. 22 СНиП 2.05.02-85, к его плотности, принятой при исчислении объёмов грунта.

Ориентировочно K1 допускается принимать по табл. 14 обязательного прил. 2 СНиП 2.05.02-85.

Требуемый объем земляных работ (Vp1)

— произведение проектного геометрического объема грунта в насыпи или в ином конструктивном элементе дорожной конструкции и значения коэффициента относительного уплотнения (K1)

Проектный геометрический объем грунта (V2)-

объём грунта, определенный расчетом в проекте для соответствующего конструктивного элемента земляного полотна или подстилающего слоя дорожной одежды с уютом требуемого коэффициента уплотнения.

Средняя взвешенная плотность сухого грунта в карьере (резерве)
—
отношение суммы плотностей сухого грунта отдельных слоев,умноженных на мощность слоев (
hi
), к общей мощности слоев (),представленных в паспорте карьера.

Насыпная платность песка

— отношение массы песка, высушенного до постоянной массы, к объему, засыпанному в стандартную емкость вместимостью 10 л при естественной влажности (ГОСТ 8735-88).

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.

2.1. Понятия и определения

2.1.1. Требуемый объем песка природного сложения в сосредоточенных резервах или карьерах ,когда он согласно транспортной схеме используется непосредственно для устройства конструктивных элементов земляного полотна (насыпь или дополнительные подстилающие слои дорожной одежды), следует определять по формуле

,

где — геометрический объем грунта устраиваемого конструктивного элемента (земляное полотно, дополнительный подстилающий слой) в уплотненном состоянии;

коэффициент относительного уплотнения (отношение требуемой плотности (скелета) сухого грунта в конструктивном элементе к плотности (скелета) сухого грунта в источнике получения.

Требуемый объем песка, исчисляемого и транспортных средствах (автомобили-самосвалы, железнодорожные полувагоны и т.п.), когда он находится в разрыхленном состоянии, следует рассчитывать по формуле

,

где — геометрический объем грунта устраиваемого конструктивного элемента земляного полотна в уплотненном состоянии (при требуемой плотности);

— коэффициент относительного уплотнения (отношение требуемой плотности сухого (скелета) песка в конструктивном элементе к насыпной плотности сухого грунта, определяемой при естественной влажности в стандартной 10-литровой емкости по ГОСТ 8736-93.

2.1.2 Требуемое количество песка можно рассчитывать по объему или по массе. В первом случае обмер производят либо путем регулярной геодезической съемки вырабатываемого источника получения материала, либо непосредственно в транспортных средствах (железнодорожных вагонах, автомобилях, баржах и т.п.).

При расчете по массе отгружаемый материал в вагонах или автомобилях взвешивают на железнодорожных или автомобильных весах. В соответствии с ГОСТ 11830-66 массу указывают в транспортной накладной.

Количество песка, поставляемого на баржах или судах определяют по осадке последних.

2.1.3 Количество песка пересчитывают из единиц массы в единицы объема и наоборот по значению насыпной плотности песка, определяемой при влажности материала во время отгрузки, в соответствии с ГОСТ 8735-88. Насыпная плотность и влажность строительного песка указываются в паспортах на каждую отгружаемую партию.

2.1.4 .Для приведения объема песка, поставляемого в нагоне или автомобиле, к объему в уплотненном состоянии, т.е. в конструктивном элементе, полученный исходный объем умножают на коэффициент относительного уплотнения. Последний зависит от зернового состава и влажности материала, способа погрузки и дальности возки.

2.1.5 .При разработке проектных решений коэффициент относительного уплотнения следует назначать в зависимости от требуемой плотности материала и конструктивном элементе или его соответствующем горизонте (СНиП 2.05.02-85, табл. 22) ориентировочно:

— при исчислении объемов, поставляемых из промышленных карьеров в транспортных средствах, — согласно СНиП 4.02-91; 4.05-91;

— при использовании песков естественной плотности в источнике получения — по СНиП 2.05.02-85.

2.1.6. В тех случаях, когда ПОС и ППР предусматривают отсыпку элементов земляного полотна, дополнительных подстилающих слоёв в зимний период (непосредственно или через промежуточные накопленные объемы — штабели) объемы песков, исчисляемые в транспортных средствах, необходимо увеличивать на соответствующие коэффициенты, приведённые в настоящей Методике.

2.1.7 .Дополнительные объёмы грунта, связанные с потерями при транспортировке, в зависимости от способа и дальности возки в соответствии со СНиП 3.02.01-87 следует принимать равными

— 0,5% — при дальности возки до I км;

— 1% — при большей дальности.

Допускается принимать больший процент потерь при достаточном обосновании и совместном решении заказчика и подрядчика, потребителя и владельца карьера.

2.1.8. Для определения коэффициента относительного уплотнения необходимы следующие исходные данные:

— коэффициент уплотнения и плотность грунта конструктивного элемента;

— стандартная максимальная плотность и оптимальная влажность материала;

— насыпная плотность.

2.1.9. В прил. 2 приведен более полный перечень терминов и определений.

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.

2.4. Определение коэффициента относительного уплотнения песка с учетом зимних условий

2.4.1. В зимний период отгружаемый песок находится в сыпучемерзлом состоянии, поэтому коэффициент относительного уплотнения должен устанавливаться через насыпную плотность, определяемую по ГОСТ 8735-88 при естественном состоянии песка.

2.4.2. Температура стандартной емкости для определения насыпной плотности должна соответствовать температуре окружающего воздуха.

2.4.3. Процедура определения насыпной плотности и расчёт коэффициента относительного уплотнения аналогичны указанным в п.п. 2.3.8 — 2.3.13 и прил. 4.

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.

Особенности процесса

Независимо от породы, любой грунт является пористым. Его пронизывают микроскопические пустоты, которые заполняют влага и воздух.

В процессе строительных работ, при выработке грунтового покрытия, пустоты увеличиваются, что может приводить к повышению его рыхлости. Поэтому чрезвычайно важно определиться с показателем уплотнения почвы для принятия правильных решений.

Важно:

Обращаем ваше внимание, что показатели плотности для утрамбованного грунта и насыпной породы могут существенно разниться. Как правило, второй намного меньше. Поэтому в качестве параметра, определяющего пригодность участка к запланированной работе, рассматривается именно коэффициент уплотнения грунта. Опираясь на данный показатель, производится подготовка песчаных подушек под фундамент и его основание с целью дополнительного уплотнения грунта. Если своевременно не уделить внимание этой детали, возводимая конструкция может начать разрушаться или деформироваться вследствие проседания грунта.

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.

Основные понятия коэффициента уплотнения

Согласно общепринятым формулировкам коэффициент уплотнения песка является значением плотности, который характерен для конкретного типа грунта на определённой площади участка к такому же значению материала, который перенос стандартные режимы уплотнения в лабораторных условиях. В конечном итоге, именно эта цифра используется при оценке качества итоговых строительных работ. Помимо вышеприведённого технического регламента, для определения коэффициента уплотнения песка при трамбовке используют ГОСТ 8736-93 , а также по ГОСТ 25100-95.

Вместе с этим нужно помнить, что в рабочем процессе и производстве каждый тип материала может иметь свою уникальную плотность, которая влияет на основные технические показатели, и коэффициент уплотнения песка по таблице СНИП указана в соответствующем технологическом регламенте СНИП 2.05.02-85 в части Таблицы № 22. Этот показатель является важнейшим при расчёте, и в основных проектных документациях указывают данные значения, которые в диапазоне расчёта проекта составляют от 0,95 до 0,98.

Трамбовка песка

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.

Для чего требуется определение коэффициента уплотнения грунта?

Определение коэффициента уплотнения грунта — геологические исследования, которые проводятся на предпроектном этапе с целью определения пригодности участка к предстоящим строительным работам.

Изучение плотности грунтового покрытия способствует принятию правильных проектных решений.

А именно позволяет:

— Исключить ряд проблем, связанных с проседанием почвы под тяжестью конструкции;

— Минимизировать появление трещин на стенах сооружения, а также его частичное или полное разрушение вследствие проседания грунта.