Публикации
18/09/2023
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ СУХОГО ГРУНТА
Целью искусственного уплотнения грунтов является повышение их прочности, снижение водопроницаемости и высоты капиллярного поднятия, а также уменьшение неравномерности осадок.
Одним из основных параметров оценки качества земляных работ является коэффициент уплотнения грунта (Kу).
Ку=ρd/ρdmax,
где ρd – плотность сухого грунта; ρdmax – максимальная плотность сухого грунта.
Традиционным методом определения максимальной плотности и соответствующей ей оптимальной влажности является метод стандартного уплотнения с использованием прибора СоюздорНИИ (ПСУ). Сущность метода состоит в определении оптимальной влажности грунта (wopt), при которой достигается наибольшее его уплотнение (ρdmах). Прибором СоюздорНИИ производится серия отдельных испытаний по послойному (в три слоя) уплотнению грунта с последовательным увеличением его влажности (w) при постоянном количестве ударов (40 ударов на каждый из трех слоев) грузом, массой 2,5 кг, свободно падающим с высоты 300 мм.
Основываясь на нашей практической деятельности выявлено, что, зачастую, фактические значения плотности сухого грунта, полученные непосредственно на строительной площадке, получаются выше, чем значения максимальной плотности.
Методика стандартного уплотнения, описанная в [6], является преемником метода Проктора, разработанного в первой половине ХХ века.
В наше время доступны катки с более высоким статическим уплотнением, чем во времена разработки метода стандартного уплотнения.
Исходя из этого можно предположить, что методика является не совсем корректной, так как, имитирует уплотняющую технику тех времен.
В связи с этим был разработан альтернативный метод определения максимальной плотности сухого грунта (далее – метод статического уплотнения). Метод разработан директором компании АНТ-Инжиниринг Негулаевым А. В.
Сущность метода заключается в том, что в качестве прилагаемого усилия используется давление, созданное на прессе. Усилие на образец, которое необходимо создавать при проведении данного испытания равно 20 Мпа (данная нагрузка определена в ходе практических исследований и доказано, что при использовании современных катков с линейной статической нагрузкой более 40 кгс/см2). На прессе грунт в пресс-форме должен быть выдержан в течении 3-х минут, при заданной нагрузке.
При проведении испытания используются 2 типа пресс-форм:
1-я форма малая – ее диаметр равен 7,14 см, для грунта с максимальным размером зерна 10 мм;
2-я форма большая – ее диаметр равен 10 см, для грунта с максимальным размером зерна свыше 10 мм.
На базе Строительной лаборатории ЮРГПУ (НПИ) были выполнены испытания методами стандартного уплотнения и статического уплотнения на различных видах грунта. Данные по выполненным испытаниям приведены в таблице 1.
Таблица 1
№п/п |
Вид грунта |
Метод стандартного уплотнения |
Метод статического уплотнения |
||
Оптимальная влажность wopt, % |
Максимальная плотность сухого грунта ρd, г/см3 |
Оптимальная влажность wopt, % |
Максимальная плотность сухого грунта ρd, г/см3 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Песок средний по ГОСТ 8736-2014 |
11,6 |
1,74 |
6,5 |
1,77 |
2 |
Суглинок тяжелый по ГОСТ 25100-2020 |
21,0 |
1,7 |
12,2 |
2,06 |
3 |
Глина легкая по ГОСТ 25100-2020 |
23,3 |
1,76 |
14,3 |
1,97 |
В ходе сравнительного анализа было установлено:
- Метод статического уплотнения требует меньшее количество исходного материала и менее трудозатратен;
- Максимальная плотность сухого грунта для песчаных грунтов при методе статического уплотнения незначительно выше, чем при методе стандартного уплотнения;
- Максимальная плотность сухого грунта для глинистых грунтов значительно выше, чем при методе стандартного уплотнения;
- Значения оптимальной влажности при методе статического уплотнения значительно ниже, чем при методе стандартного уплотнения;
- Метод статического уплотнения требует дополнительных исследований.
Список используемой литературы
- СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»;
- ГОСТ 12071-2014 «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов»;
- ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик»;
- ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация»;
- ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ»;
- ГОСТ 22733-2016 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».