Jaki jest współczynnik zagęszczenia materiałów sypkich? Współczynnik zagęszczenia piasku i żwiru. Współczynnik zagęszczenia piasku Współczynnik zagęszczenia pgs
Współczynnik zagęszczenia dowolnego materiału sypkiego pokazuje, jak bardzo można zmniejszyć jego objętość przy tej samej masie dzięki ubijaniu lub naturalnemu skurczowi. Wskaźnik ten służy do określenia ilości kruszywa zarówno podczas zakupu, jak i w samym procesie budowlanym. Ponieważ gęstość nasypowa kruszonego kamienia dowolnej frakcji po ubijaniu wzrośnie, konieczne jest natychmiastowe ustalenie zapasu materiału. A żeby nie kupować za dużo, przydatny jest współczynnik korygujący.
Współczynnik zagęszczenia (K y) jest ważnym wskaźnikiem, potrzebnym nie tylko do poprawna formacja zamawianie materiałów. Znając ten parametr dla wybranej frakcji można przewidzieć dalszy skurcz warstwy żwiru po jej obciążeniu. konstrukcje budowlane, a także stabilność samych obiektów.
Ponieważ współczynnik ubijania jest stopniem zmniejszenia objętości, zmienia się pod wpływem kilku czynników:
1. Sposób i parametry załadunku (np. z jakiej wysokości wykonuje się zasypywanie).
2. Cechy transportu i czas trwania podróży – wszak nawet w nieruchomej masie następuje stopniowe zagęszczanie, gdy ugina się ona pod własnym ciężarem.
3. Frakcje tłucznia i zawartość ziaren o rozmiarach mniejszych niż dolna granica danej klasy.
4. Płaskość - kamienie w kształcie igieł nie dają tak dużego przeciągu jak prostopadłościany.
Od tego, jak dokładnie określono stopień zagęszczenia, zależy wytrzymałość konstrukcji betonowych, fundamentów budynków i nawierzchni drogowych.
Nie zapominaj jednak, że ubijanie w miejscu jest czasami wykonywane tylko na wierzchniej warstwie iw tym przypadku obliczony współczynnik nie do końca odpowiada rzeczywistemu skurczowi poduszki. Dotyczy to zwłaszcza domowych rzemieślników i półprofesjonalistów. ekipy budowlane z krajów sąsiednich. Chociaż, zgodnie z wymogami technologii, każda warstwa zasypki musi być oddzielnie walcowana i sprawdzana.
Innym niuansem jest to, że stopień zagęszczenia oblicza się dla masy, która jest ściskana bez rozszerzania bocznego, to znaczy jest ograniczona ścianami i nie może się rozprzestrzeniać. Na miejscu takie warunki do zasypywania jakiejkolwiek frakcji kruszonego kamienia nie zawsze są tworzone, więc pozostanie mały błąd. Weź to pod uwagę przy obliczaniu osiadania dużych konstrukcji.
Pieczęć transportowa
Znalezienie standardowej wartości ściśliwości nie jest takie proste - wpływa na to zbyt wiele czynników, o czym mówiliśmy powyżej. Współczynnik zagęszczenia kruszywa może być wskazany przez dostawcę w dokumentach towarzyszących, chociaż GOST 8267-93 nie wymaga tego bezpośrednio. Jednak transport żwiru, zwłaszcza dużych ilości, wykazuje znaczną różnicę objętości przy załadunku i w końcowym punkcie dostawy materiału. Dlatego współczynnik korygujący uwzględniający jego zagęszczenie musi być wpisany do umowy i kontrolowany w miejscu odbioru.
Jedyną wzmianką przez obecny GOST jest to, że deklarowany wskaźnik, niezależnie od frakcji, nie powinien przekraczać 1,1. Dostawcy oczywiście o tym wiedzą i starają się zrobić niewielką marżę, aby nie było zwrotów.
Metoda pomiaru jest często stosowana podczas odbioru, gdy kruszony kamień do budowy jest dostarczany na miejsce, ponieważ zamawia się go nie w tonach, ale w metrach sześciennych. Wraz z nadejściem transportu należy zmierzyć obciążoną skrzynię od wewnątrz taśmą mierniczą, aby obliczyć objętość dostarczonego żwiru, a następnie pomnożyć ją przez współczynnik 1,1. Pozwoli to z grubsza określić, ile kostek zostało załadowanych do maszyny przed wysyłką. Jeżeli liczba uzyskana z uwzględnieniem zagęszczenia jest mniejsza niż wskazana w dokumentach towarzyszących, oznacza to, że samochód był niedociążony. Równe lub większe - możesz wydać polecenie rozładunku.
Zagęszczanie terenu
Powyższa liczba jest brana pod uwagę tylko podczas transportu. W warunkach budowy, gdzie tłuczeń jest zagęszczany sztucznie i przy użyciu ciężkich maszyn (płyta wibracyjna, walec) współczynnik ten może wzrosnąć do 1,52. A wykonawcy muszą na pewno wiedzieć, jak skurczy się żwirowa zasypka.
Zwykle wymagany parametr jest ustawiany w dokumentacja projektu. Ale gdy dokładna wartość nie jest potrzebna, używają średnich wskaźników z SNiP 3.06.03-85:
- Na mocnym kruszonym kamieniu frakcji 40-70 podaje się zagęszczenie 1,25-1,3 (jeśli jego klasa nie jest niższa niż M800).
- Do skał o wytrzymałości do M600 - od 1,3 do 1,5.
W przypadku małych i średnich klas wielkości 5-20 i 20-40 mm wskaźniki te nie zostały ustalone, ponieważ są one częściej używane tylko wtedy, gdy górna warstwa nośna jest odcinana od ziaren 40-70.
Badania laboratoryjne
Współczynnik zagęszczenia jest obliczany na podstawie danych z badań laboratoryjnych, w których masa jest poddawana zagęszczaniu i testowaniu na różnych uchwytach. Są tutaj metody:
1. Zastąpienie woluminów (GOST 28514-90).
2. Standardowe zagęszczanie kruszonego kamienia warstwa po warstwie (GOST 22733-2002).
3. Ekspresowe metody przy użyciu jednego z trzech typów gęstościomierzy: statycznego, balonowego lub dynamicznego.
Wyniki można uzyskać natychmiast lub po 1-4 dniach, w zależności od wybranego badania. Jedna próbka do standardowego testu będzie kosztować 2500 rubli, w sumie będą potrzebować co najmniej pięciu. Jeśli potrzebne są dane w ciągu dnia, stosuje się metody ekspresowe na podstawie wyników wyboru co najmniej 10 punktów (850 rubli za każdy). Dodatkowo będziesz musiał zapłacić za wyjazd asystenta laboratoryjnego - około 3 tys. Ale przy budowie dużych obiektów nie można obejść się bez dokładnych danych, a tym bardziej bez oficjalne dokumenty potwierdzenie spełnienia przez wykonawcę wymagań projektu.
Jak samemu sprawdzić stopień podbicia?
W warunki terenowe a na potrzeby budownictwa prywatnego możliwe będzie również określenie wymaganego współczynnika dla każdego rozmiaru: 5-20, 20-40, 40-70. Ale w tym celu najpierw musisz znać ich gęstość nasypową. Różni się w zależności od składu mineralogicznego, choć nieznacznie. Znacznie większy wpływ na waga objętości renderować frakcje kruszonego kamienia. Do obliczeń możesz użyć danych uśrednionych:
| Ułamki, mm | Gęstość nasypowa, kg/m3 | |
| Granit | Żwir | |
| 0-5 | 1500 | — |
| 5-10 | 1430 | 1410 |
| 5-20 | 1400 | 1390 |
| 20-40 | 1380 | 1370 |
| 40-70 | 1350 | 1340 |
Dokładniejsze dane gęstości dla określonej frakcji są określane w laboratorium. Lub przez ważenie znanej objętości gruzu budowlanego, a następnie proste obliczenie:
- Masa nasypowa = masa/objętość.
Następnie mieszanina jest zwijana do stanu, w którym będzie używana na stronie, i mierzona taśmą mierniczą. Ponownie obliczenia dokonuje się zgodnie z powyższym wzorem, w wyniku czego uzyskuje się dwie różne gęstości - przed i po ubijaniu. Dzieląc obie liczby, uzyskujemy współczynnik zagęszczenia specjalnie dla tego materiału. Przy tej samej masie próbki możesz po prostu znaleźć stosunek dwóch objętości - wynik będzie taki sam.
Uwaga: jeśli wskaźnik po ubijaniu zostanie podzielony przez gęstość początkową, odpowiedź będzie więcej niż jedna - w rzeczywistości jest to współczynnik bezpieczeństwa materiału dla zagęszczania. W budownictwie stosuje się je, jeśli znane są ostateczne parametry poduszki żwirowej i konieczne jest określenie ilości kruszywa wybranej frakcji do zamówienia. Wynikiem obliczenia odwrotnego jest wartość mniejsza niż jeden. Ale te liczby są równoważne, a w obliczeniach ważne jest tylko, aby nie pomylić się, który z nich wziąć.
Obowiązkowe zagęszczanie gruntu, tłucznia i betonu asfaltowego w drogownictwie to nie tylko część integralna proces technologiczny budowy podłoża, podłoża i powłoki, ale w rzeczywistości służy jako główna operacja zapewniająca ich wytrzymałość, stabilność i trwałość.
Wcześniej (do lat 30. ubiegłego wieku) realizacja tych wskaźników nasypów gruntowych była również prowadzona przez zagęszczanie, ale nie mechanicznie lub sztucznie, ale ze względu na naturalne samoosadzanie się gleby pod wpływem głównie swoją wagę i, po części, ruch. Zbudowany nasyp pozostawiano z reguły na jeden lub dwa, aw niektórych przypadkach na trzy lata, a dopiero potem ułożono fundament i nawierzchnię drogi.
Jednak gwałtowna motoryzacja Europy i Ameryki, która rozpoczęła się w tamtych latach, wymagała przyspieszonej budowy rozległej sieci dróg i rewizji metod ich budowy. Istniejąca wówczas technologia budowy podtorza nie odpowiadała powstającym nowym zadaniom i stała się hamulcem ich rozwiązania. W związku z tym zaistniała potrzeba opracowania naukowych i praktycznych podstaw teorii mechanicznego zagęszczania robót ziemnych z uwzględnieniem osiągnięć mechaniki gruntów oraz stworzenia nowych skutecznych środków zagęszczających grunt.
W tych latach zaczęli badać i uwzględniać właściwości fizyczne i mechaniczne gleb, oceniać ich zagęszczenie z uwzględnieniem warunków granulometrycznych i wilgotnościowych (metoda Proctora, w Rosji - standardowa metoda zagęszczania), pierwsze klasyfikacje gleb i norm jakości ich zagęszczenia, zaczęto wprowadzać metody polowej i laboratoryjnej kontroli tej jakości.
Do wskazanego okresu głównym środkiem zagęszczającym grunt był ciągany lub samobieżny walec statyczny z gładkimi wałami, nadający się tylko do wałowania i wyrównywania strefy przypowierzchniowej (do 15 cm) zasypywanej warstwy gruntu, a nawet ręcznego ubijak, który był używany głównie do zagęszczania powłok, przy naprawie wybojów oraz do zagęszczania poboczy i skarp.
Te najprostsze i nieefektywne (jakość, grubość obrobionej warstwy i produktywność) środki zagęszczające zaczęto zastępować takimi nowymi środkami jak: płytkowe, żebrowane i krzywkowe (przypomina się wynalazek z 1905 roku amerykańskiego inżyniera Fitzgeralda) walce, płyty podbijające na koparkach, podbijarkach wielomłotowych na ciągniku gąsienicowym i walcu gładkim ręczne ubijaki wybuchowe („żaby skaczące”) są lekkie (50–70 kg), średnie (100–200 kg) i ciężkie (500 i 1000 kg).
W tym samym czasie pojawiły się pierwsze wibratory zagęszczające glebę, z których jedna wykonana przez Lozenhausen (później Vibromax) była dość duża i ciężka (24–25 ton wraz z podstawowym ciągnikiem gąsienicowym). Jego płyta wibracyjna o powierzchni 7,5 m 2 znajdowała się pomiędzy gąsienicami, a silnik o mocy 100 KM. umożliwiono obracanie wzbudnicy z częstotliwością 1500 zliczeń/min (25 Hz) i poruszanie maszyną z prędkością około 0,6–0,8 m/min (nie więcej niż 50 m/h), zapewniając wydajność około 80– 90 m 2 / h lub nie więcej niż 50 m 3 / h przy grubości zagęszczonej warstwy około 0,5 m.
Bardziej wszechstronny, tj. zdolny do zagęszczania różne rodzaje gruntów, w tym spoistych, niespoistych i mieszanych, metoda ubijania sprawdziła się.
Ponadto podczas ubijania można było łatwo i łatwo regulować efekt zagęszczania siły na glebie poprzez zmianę wysokości opadania płyty ubijającej lub młota ubijającego. Dzięki tym dwóm zaletom metoda zagęszczania udarowego stała się najbardziej popularną i rozpowszechnioną w tamtych latach. W związku z tym zwielokrotniła się liczba ubijaków i urządzeń.
Należy zauważyć, że w Rosji (wówczas ZSRR) rozumieli również znaczenie i konieczność przejścia na mechaniczne (sztuczne) zagęszczanie materiałów drogowych i uruchomienie produkcji urządzeń do zagęszczania. W maju 1931 roku w warsztatach w Rybińsku (dziś CJSC Raskat) wyprodukowano pierwszy krajowy samobieżny walec drogowy.
Po zakończeniu II wojny światowej doskonalenie sprzętu i technologii zagęszczania obiektów glebowych przebiegało z nie mniejszym entuzjazmem i skutecznością niż w okresie przedwojennym. Pojawiły się ciągnione, półzaczepiane i samobieżne pneumatyczne wały kołowe, które na pewien czas stały się głównym zagęszczarką gleby w wielu krajach świata. Ich waga, w tym pojedyncze egzemplarze, wahała się w dość szerokim zakresie - od 10 do 50-100 ton, ale większość produkowanych modeli rolek pneumatycznych miała obciążenie opony 3-5 ton (waga 15-25 ton) i miąższość zagęszczanej warstwy, w zależności od wymaganego współczynnika zagęszczenia, od 20-25 cm (grunt spoisty) do 35-40 cm (grunt niespoisty i lekko spoisty) po 8-10 przejazdach po torze.
Równolegle z walcami pneumatycznymi rozwijały się, udoskonalały i zdobywały coraz większą popularność, zwłaszcza w latach 50-tych, zagęszczarki wibracyjne gruntu - płyty wibracyjne, walce gładkie i krzywkowe. Co więcej, z czasem ciągnione modele walców wibracyjnych zostały zastąpione wygodniejszymi i bardziej zaawansowanymi technologicznie samobieżnymi modelami przegubowymi do liniowych prac wykopowych lub, jak nazywali je Niemcy, „Walzen-Zug” (ciągnąc-pchając).
Walec wibracyjny gładki CA 402
przez DYNAPAC
Każdy nowoczesny model walca wibracyjnego zagęszczającego glebę ma z reguły dwie wersje - z bębnem gładkim i krzywkowym. Jednocześnie niektóre firmy produkują dwie oddzielne wymienne rolki do tego samego jednoosiowego pneumatycznego ciągnika kołowego, podczas gdy inne oferują kupującemu rolkę zamiast całego wałka krzywkowego tylko „mocowanie skorupy” z krzywkami, co jest łatwe i szybko zamocowany na gładkim wałku. Istnieją również firmy, które opracowały podobne gładkie „kołnierzowe mocowania” do montażu na bębnie z kołkami.
Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że same krzywki na walcach wibracyjnych, zwłaszcza po rozpoczęciu ich praktycznej eksploatacji w 1960 roku, uległy znacznym zmianom w swojej geometrii i wymiarach, co korzystnie wpłynęło na jakość i grubość zagęszczonej warstwy oraz zmniejszenie głębokość rozluźnienia przypowierzchniowej strefy gleby.
Jeśli wcześniej krzywki „stopa” były cienkie (powierzchnia podparcia 40–50 cm 2) i długie (do 180–200 mm lub więcej), to ich współczesne odpowiedniki „stopa” stały się krótsze (najczęściej 100 mm wysokości, czasem 120–150 mm) i grubości (powierzchnia podparcia ok. 135–140 cm 2 przy boku kwadratu lub prostokąta ok. 110–130 mm).
Zgodnie z prawami i zależnościami mechaniki gruntu wzrost wielkości i powierzchni styku krzywki przyczynia się do zwiększenia głębokości efektywnej deformacji gruntu (dla gruntu spoistego jest to 1,6-1,8 wielkości boku obszaru podparcia krzywki). W związku z tym warstwa zagęszczenia gliny i gliny wałem wibracyjnym z krzywkami z kołkami, przy wytworzeniu odpowiednich nacisków dynamicznych i uwzględnieniu 5–7 cm głębokości zanurzenia krzywki w glebie, zaczęła wynosić 25–7 cm. 28 cm, co potwierdzają praktyczne pomiary. Taka grubość warstwy zagęszczającej jest proporcjonalna do zdolności zagęszczania pneumatycznych walców kołowych o masie co najmniej 25-30 ton.
Jeśli dodamy do tego znacznie większą miąższość zagęszczonej warstwy gruntów niespoistych walcami wibracyjnymi i ich wyższą wydajność eksploatacyjną, stanie się jasne, dlaczego ciągane i półzaczepiane pneumatyczne walce kołowe do zagęszczania gruntów zaczęły stopniowo zanikać i są obecnie praktycznie nie produkowane lub produkowane rzadko i mało.
Tak więc w nowoczesnych warunkach głównym narzędziem do zagęszczania gleby w przemyśle drogowym w zdecydowanej większości krajów świata stał się samobieżny jednobębnowy walec wibracyjny, przegubowy z jednoosiowym pneumatycznym ciągnikiem kołowym i posiadający płynną korpus roboczy (dla niespójnych i słabo spoistych gruntów drobnoziarnistych i gruboziarnistych, w tym skalistych gruboziarnistych) lub wał krzywkowy (grunty spoiste).
Obecnie na świecie jest ponad 20 firm, które produkują około 200 modeli takich zagęszczarek różnej wielkości, różniących się między sobą masą całkowitą (od 3,3–3,5 do 25,5–25,8 ton), wagą modułu walca wibracyjnego (od 1,6–2 do 17–18 ton) i ich gabaryty. Istnieje również pewna różnica w konstrukcji wzbudnicy, w parametrach drgań (amplituda, częstotliwość, siła odśrodkowa) oraz w zasadach ich regulacji. I oczywiście przed budowniczym dróg mogą pojawić się co najmniej dwa pytania - jak wybrać właściwy odpowiedni model podobne lodowisko i jak najskuteczniej go wykorzystać, aby przeprowadzić wysokiej jakości zagęszczenie gruntu na konkretnym obiekcie użytkowym i jak najniższym kosztem.
Przy rozwiązywaniu takich problemów należy najpierw, ale wystarczająco dokładnie ustalić, jakie przeważające typy gleb i ich stan (skład granulometryczny i wilgotność), do zagęszczenia których wybiera się walec wibracyjny. W szczególności lub przede wszystkim należy zwrócić uwagę na obecność cząstek pylistych (0,05–0,005 mm) i gliniastych (poniżej 0,005 mm) w składzie gleby, a także jej wilgotności względnej (we frakcjach jej optymalnej wartość). Te dane dadzą pierwsze pojęcie o zagęszczalności gruntu, możliwy sposób jego uszczelnienia (czysto wibracyjne lub mocne wibroimpact) i pozwolą wybrać wałek wibracyjny z wałkiem gładkim lub krzywkowym. Wilgotność gleby oraz ilość cząstek pylistych i gliniastych znacząco wpływają na jej właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe, a co za tym idzie na wymaganą zdolność zagęszczania wybranego walca tj. jego zdolność do zapewnienia wymaganego współczynnika zagęszczenia (0,95 lub 0,98) w warstwie wypełnienia gruntu, określonego przez technologię podłoża.
Większość nowoczesnych walców wibracyjnych pracuje w pewnym trybie wibro-uderzenia, wyrażającym się w większym lub mniejszym stopniu w zależności od ich ciśnienia statycznego i parametrów drgań. Dlatego zagęszczanie gleby z reguły następuje pod wpływem dwóch czynników:
- drgania (oscylacje, wstrząsy, perturbacje), które powodują zmniejszenie lub nawet zniszczenie sił tarcia wewnętrznego oraz nieznaczną adhezję i kontakt między cząstkami gruntu i stwarzają dogodne warunki do efektywnego przemieszczenia i gęstszego przepakowywania tych cząstek pod wpływem ich własnego ciężaru i sił zewnętrznych ;
- dynamiczne siły ściskające i ścinające oraz naprężenia wytworzone w gruncie przez krótkotrwałe, ale często udarowe obciążenia.
W zagęszczaniu luźnych gruntów niespoistych główną rolę odgrywa pierwszy czynnik, drugi służy jedynie jako pozytywny dodatek do niego. W gruntach spoistych, w których siły tarcia wewnętrznego są znikome, a adhezja fizyko-mechaniczna, elektrochemiczna i wodno-koloidalna pomiędzy małymi cząstkami jest znacznie większa i dominują, głównym czynnikiem działającym jest siła nacisku lub naprężenia ściskające i ścinające, a rola pierwszego czynnika staje się drugorzędna.
Badania rosyjskich specjalistów w dziedzinie mechaniki i dynamiki gruntów w pewnym momencie (1962–64) wykazały, że zagęszczanie suchych lub prawie suchych piasków przy braku ich zewnętrznego doładowania zaczyna się z reguły od słabych wibracji z przyspieszeniami oscylacji co najmniej 0,2g (g jest przyspieszeniem Ziemi) i kończy się ich prawie całkowitym zagęszczeniem przy przyspieszeniach około 1,2-1,5g.
Dla tych samych optymalnie mokrych i nasyconych wodą piasków zakres efektywnych przyspieszeń jest nieco wyższy – od 0,5g do 2g. W przypadku obecności zewnętrznego obciążenia z powierzchni lub gdy piasek jest w stanie zwięzłym w masie gruntu, jego zagęszczanie rozpoczyna się dopiero przy pewnym krytycznym przyspieszeniu równym 0,3-0,4 g, powyżej którego proces zagęszczania rozwija się intensywniej.
Mniej więcej w tym samym czasie i prawie dokładnie takie same wyniki na piaskach i żwirach uzyskano w eksperymentach firmy Dynapac, w których przy użyciu wirnika łopatkowego wykazano również, że można zmniejszyć odporność tych materiałów na ścinanie w momencie ich wibracji o 80-98% .
Na podstawie tych danych można skonstruować dwie krzywe zmian przyspieszeń krytycznych oraz tłumienia przyspieszeń cząstek gruntu działających z płyty wibracyjnej lub bębna wibracyjnego w odległości od powierzchni, na której znajduje się źródło drgań. Punkt przecięcia tych krzywych da pożądaną głębokość efektywnego zagęszczania piasku lub żwiru.
Ryż. 1. Krzywe tłumienia przyspieszenia drgań
cząstki piasku podczas zagęszczania walcem DU-14
Na ryc. 1 przedstawia dwie krzywe tłumienia przyspieszeń oscylacji cząstek piasku, rejestrowane przez specjalne czujniki, gdy jest on zagęszczany przez doczepiany walec wibracyjny DU-14(D-480) przy dwóch prędkościach roboczych. Jeżeli przyjmiemy krytyczne przyspieszenie 0,4–0,5 g dla piasku wewnątrz masywu glebowego, to z wykresu wynika, że grubość warstwy wyrabianej przez tak lekki walec wibracyjny wynosi 35–45 cm, co zostało wielokrotnie potwierdzone przez kontrola gęstości pola.
Niedostatecznie lub słabo zagęszczone sypkie, niespoiste grunty drobnoziarniste (piaszczyste, piaszczysto-żwirowe), a nawet gruboziarniste (skalisto-grubo-klastyczne, żwirowo-kamieniste) ułożone w podtorzach obiektów transportowych szybko ujawniają swoją niską wytrzymałość i stabilność pod stany różnego rodzaju wstrząsów, uderzeń, wibracji, które mogą wystąpić podczas ruchu ciężkiego transportu drogowego i kolejowego, podczas pracy różnych maszyn udarowych i wibracyjnych do wbijania np. pali lub wibrozagęszczania warstw nawierzchni itp.
Częstotliwość drgań pionowych elementów konstrukcji drogowej podczas przejazdu samochodu ciężarowego z prędkością 40–80 km/h wynosi 7–17 Hz, a pojedyncze uderzenie płyty ubijającej o masie 1–2 ton w powierzchnię nasypu ziemnego wzbudza w nim zarówno drgania pionowe o częstotliwości od 7-10 do 20-23 Hz, jak i poziome o częstotliwości około 60% drgań pionowych.
W glebach niewystarczająco stabilnych i wrażliwych na drgania i drgania drgania te mogą powodować odkształcenia i zauważalne opady. Dlatego nie tylko wskazane, ale również konieczne jest ich zagęszczanie za pomocą wibracji lub innych efektów dynamicznych, wywołujących w nich drgania, wstrząsanie i mieszanie cząstek. I zupełnie nie ma sensu zagęszczanie takich gruntów ze statycznym walcowaniem, co często można było zaobserwować na poważnych i dużych obiektach drogowych, kolejowych, a nawet hydrotechnicznych.
Liczne próby zagęszczania piasków jednowymiarowych o niskiej wilgotności na nasypach linii kolejowych, dróg i lotnisk w rejonach naftowo-gazowych zachodniej Syberii, na białoruskim odcinku autostrady Brześć-Mińsk-Moskwa oraz w innych miejscach w krajach bałtyckich , region Wołgi, Republika Komi i region Leningradu wielokrotnie podejmowały próby zagęszczania za pomocą pneumatycznych walców kołowych. nie dał wymaganych wyników pod względem gęstości. Tylko pojawienie się ciągniętych walców wibracyjnych na tych budowach A-4, A-8 oraz A-12 pomógł uporać się z tym ostrym problemem w tamtym czasie.
Jeszcze wyraźniejsza i ostrzejsza pod względem nieprzyjemnych konsekwencji może się okazać sytuacja z zagęszczeniem luźnych gruboziarnistych gruntów skalno-wielkoblokowych i żwirowo-kamienistych. Wydawałoby się, że budowa nasypów, w tym 3-5 m wysokości, a nawet więcej, z tak trwałych i odpornych na wszelkie warunki pogodowe i klimatyczne gleby z ich sumiennym walcowaniem ciężkimi wałkami pneumatycznymi (25 ton) nie dała poważnego powodu za troskę o budowniczych, na przykład jedna z karelskich sekcji federalnych Autostrada„Kola” (St. Petersburg-Murmańsk) lub „słynna” w ZSRR linia kolejowa Bajkał-Amur (BAM).
Jednak zaraz po ich uruchomieniu zaczęły powstawać nierównomierne lokalne osiadania niewłaściwie zagęszczonych nasypów, w niektórych miejscach sięgające 30–40 cm drogi i zniekształcające ogólny profil podłużny toru BAM do postaci „piłokształtnej” o wysoki wskaźnik wypadkowości.
Pomimo podobieństw wspólne właściwości oraz zachowanie się gruntów sypkich drobnoziarnistych i gruboziarnistych w nasypach, ich zagęszczanie dynamiczne należy wykonywać za pomocą walców wibracyjnych o różnej masie, wymiarach i natężeniu oddziaływań drgań.
Piaski jednowymiarowe bez zanieczyszczeń pyłowych i gliniastych są bardzo łatwo i szybko przepakowywane nawet przy niewielkich wstrząsach i wibracjach, ale mają małą odporność na ścinanie i bardzo niską przejezdność maszyn kołowych lub walcowych. Dlatego należy je zagęszczać za pomocą lekkich i wielkogabarytowych walców wibracyjnych i wibratorów o niskim nacisku statycznym styku i oddziaływaniu wibracji o średniej intensywności, aby nie zmniejszała się grubość zagęszczanej warstwy.
Zastosowanie na piaskach jednowymiarowych średnich A-8 (ciężar 8 ton) i ciężkiego A-12 (11,8 ton) prowadziło do nadmiernego zanurzenia bębna w nasypie i wyciskania piasku spod walca z formacją nie tylko szybu gruntowego przed nim, ale i poruszającego się w wyniku „efektu spychacza” fali ścinającej, widocznej dla oka z odległości do 0,5–1,0 m., a nawet większej. W przypadku lekkich walców wibracyjnych poluzowana strefa przypowierzchniowa może zmniejszyć się do 5–10 cm.
Oczywiście możliwe jest, a w niektórych przypadkach wskazane, na tego typu piaskach jednowymiarowych stosowanie średnich i ciężkich walców wibracyjnych, ale posiadających przerywaną powierzchnię bębna (krzywkę lub kratę), co poprawi przejezdność lodowiska, ścinanie piasku i zmniejszenie strefy spulchniania do 7–10 cm. Świadczy o tym pomyślne doświadczenie autora w zagęszczaniu nasypów z takich piasków zimą i latem na Łotwie iw obwodzie leningradzkim. nawet ze statycznym wałem ciągnionym z bębnem kratowym (ciężar 25 ton), który zapewniał grubość zagęszczonej warstwy nasypu do 0,95 do 50–55 cm, a także pozytywne wyniki zagęszczenia wydmy jednowymiarowej (drobnej i całkowitej suche) piaski w Azji Środkowej z tym samym wałkiem.
Gruntoziarniste grunty skalne, gruboziarniste i żwirowo-kamieniste, jak pokazuje doświadczenie praktyczne, są również z powodzeniem zagęszczane przez walce wibracyjne. Ale ze względu na to, że w ich składzie występują, a czasem duże kawałki i grudki o wielkości do 1,0-1,5 mi więcej, nie jest tak łatwo je przenosić, mieszać i przenosić, zapewniając w ten sposób wymaganą gęstość i stabilność całego nasypu - coś łatwego i prostego.
Dlatego na takich glebach należy stosować duże, ciężkie, trwałe i o wystarczającej intensywności wibro-uderzenia, walce wibracyjne gładkie o wadze modelu przyczepianego lub moduł wibrowalcowy dla wersji przegubowej o masie co najmniej 12-13 ton .
Miąższość urabianej warstwy takich gruntów przez takie walce może sięgać 1–2 m. Ten rodzaj zasypywania jest praktykowany głównie na dużych budowach hydraulicznych i lotniskowych. Są one rzadkie w branży drogowej i dlatego nie ma szczególnej potrzeby i celowości kupowania przez budowniczych dróg walców gładkich z pracującym modułem bębna wibracyjnego o masie większej niż 12–13 ton.
O wiele ważniejsze i poważniejsze dla rosyjskiego przemysłu drogowego jest zagęszczanie drobnoziarnistych mieszanek (piasek z taką lub inną ilością zanieczyszczeń pyłowych i gliniastych), po prostu pylastych i spoistych, które są bardziej powszechne w codziennej praktyce niż gruboziarniste skały i ich odmiany.
Szczególnie wiele kłopotów i kłopotów pojawia się u wykonawców z piaskami pylastymi i glebami czysto mulistymi, które są dość rozpowszechnione w wielu miejscach w Rosji.
Specyfika tych nieplastycznych gruntów o niskiej spoistości polega na tym, że przy ich dużej wilgotności, a takie podmokłe „grzechy” przede wszystkim w rejonie północno-zachodnim, pod wpływem ruchu lub zagęszczającego efektu walców wibracyjnych, przechodzą w „skroploną ” stan ze względu na ich niską zdolność filtracji i wynikający z tego wzrost ciśnienia porowego z nadmiarem wilgoci.
Przy spadku wilgotności do optymalnego grunty te są stosunkowo łatwo i dobrze zagęszczane przez średnie i ciężkie walce wibracyjne gładkie o masie modułu wibrowalcowego 8–13 ton, dla których warstwy zasypki są zagęszczane do wymaganych standardów może wynosić 50–80 cm (w stanie podmokłym grubość warstw zmniejsza się do 30–60 cm).
Jeżeli w glebach piaszczystych i pylastych pojawi się zauważalna ilość zanieczyszczeń ilastych (co najmniej 8–10%), to zaczynają one wykazywać znaczną spójność i plastyczność, a w swojej zdolności do zagęszczania zbliżają się do gleb gliniastych, które są bardzo słabo lub nie podatne na odkształcenie metodą czysto wibracyjną.
Badania prof. minimalnej wielkości powierzchni styku korpusu roboczego maszyny wibracyjnej (płyta wibracyjna, bęben wibracyjny o wystarczających naciskach statycznych styku). Przy wzroście zawartości tych cząstek w piasku do 4-6% optymalna grubość obrabianej warstwy zmniejsza się 2,5-3 razy, a przy 8-10% lub więcej nie można osiągnąć współczynnik zagęszczenia w ogóle 0,95.
Oczywiście w takich przypadkach celowe lub wręcz konieczne jest przejście na metodę zagęszczania siłowego, tj. na zastosowaniu nowoczesnych ciężkich walców wibracyjnych pracujących w trybie wibro-uderzenia i zdolnych do wytwarzania 2-3 razy więcej wysokie ciśnienia niż np. statyczne rolki pneumatyczne o nacisku na podłoże 6–8 kgf/cm2.
Aby nastąpiło oczekiwane odkształcenie siłowe i odpowiednie zagęszczenie gruntu, naciski statyczne lub dynamiczne wytwarzane przez korpus roboczy zagęszczarki powinny być jak najbardziej zbliżone do granic wytrzymałości gruntu na ściskanie i ścinanie (około 90 –95%), ale nie przekraczaj tego. W przeciwnym razie na powierzchni styku pojawią się pęknięcia ścinające, wypiętrzenia i inne ślady niszczenia gruntu, co ponadto pogorszy warunki przenoszenia nacisków niezbędnych do zagęszczenia na leżące poniżej warstwy nasypu.
Wytrzymałość gruntów spoistych zależy od czterech czynników, z których trzy odnoszą się bezpośrednio do samych gruntów (skład granulometryczny, wilgotność i gęstość), a czwarty (charakter lub dynamika przyłożonego obciążenia i szacowany przez szybkość zmiany naprężeń stan gruntu lub, z pewną niedokładnością, czas trwania tego obciążenia) odnosi się do wpływu zagęszczarki i właściwości reologicznych gruntu.
Walec wibracyjny krzywkowy
BOMAG
Wraz ze wzrostem zawartości cząstek gliny wytrzymałość gleby wzrasta do 1,5–2 razy w porównaniu z glebami piaszczystymi. Rzeczywista wilgotność gruntów spoistych jest bardzo ważny wskaźnik, wpływając nie tylko na wytrzymałość, ale także na ich szczelność. Takie gleby najlepiej zagęszczać przy tzw. wilgotności optymalnej. Przy przekroczeniu wilgotności rzeczywistej tego optimum wytrzymałość gruntu maleje (do 2 razy), a granica i stopień jego możliwego zagęszczenia ulegają znacznemu zmniejszeniu. Wręcz przeciwnie, wraz ze spadkiem wilgotności poniżej poziomu optymalnego, wytrzymałość na rozciąganie gwałtownie wzrasta (przy 85% optymalnego - 1,5 razy, a przy 75% - do 2 razy). Dlatego tak trudno jest zagęszczać grunty spoiste o niskiej wilgotności.
Gdy gleba się zagęszcza, zagęszcza się jej siła. W szczególności po osiągnięciu w nasypie współczynnika zagęszczenia 0,95 wytrzymałość gruntu spoistego wzrasta 1,5-1,6 razy, a przy 1,0 2,2-2,3 razy w porównaniu z wytrzymałością w początkowym momencie zagęszczenia ( współczynnik zagęszczenia 0,80 –0,85).
W przypadku gruntów gliniastych o wyraźnych właściwościach reologicznych ze względu na ich lepkość, dynamiczna wytrzymałość na ściskanie może wzrosnąć o współczynnik 1,5-2 przy czasie obciążenia 20 ms (0,020 s), co odpowiada częstotliwości stosowania obciążenia udarem wibracyjnym 25 –30 Hz, a na ścinanie – nawet do 2,5-krotności wytrzymałości statycznej. W takim przypadku dynamiczny moduł odkształcenia takich gruntów wzrasta do 3–5 razy lub więcej.
Wskazuje to na konieczność stosowania wyższych nacisków zagęszczania o charakterze dynamicznym niż statyczne na grunty spoiste w celu uzyskania takiego samego wyniku odkształcenia i zagęszczenia. Oczywiście dlatego niektóre grunty spoiste można było skutecznie zagęszczać przy naciskach statycznych 6–7 kgf/cm2 (walce pneumatyczne), a przy przejściu na ich zagęszczanie wymagane były naciski dynamiczne rzędu 15–20 kgf/cm2.
Różnica ta wynika z różnej szybkości zmian stanu naprężeń gruntu spoistego, przy wzroście którego 10-krotność jego wytrzymałości wzrasta 1,5-1,6-krotnie, a 100-krotnie - do 2,5-krotnie. W przypadku pneumatycznego walca kołowego szybkość zmiany nacisku stykowego w czasie wynosi 30–50 kgf/cm2 *s, dla ubijaków i walców wibracyjnych wynosi około 3000–3500 kgf/cm2 *s, tj. wzrost wynosi 70-100 razy.
Do prawidłowe spotkanie parametrów użytkowych walców wibracyjnych w momencie ich powstawania oraz do kontroli procesu technologicznego wykonywania przez te walce samej operacji zagęszczania gruntów spoistych i innych rodzajów, jest niezmiernie ważne i konieczne poznanie nie tylko efektu jakościowego i tendencje zmian wytrzymałości na rozciąganie i modułów odkształcenia tych gruntów w zależności od ich uziarnienia, wilgotności, gęstości i dynamiki obciążenia, ale również mają określone wartości tych wskaźników.
Takie orientacyjne dane dotyczące granic wytrzymałości gruntów o współczynniku gęstości 0,95 pod obciążeniem statycznym i dynamicznym ustalił profesor N. Ya Kharhuta (tabela 1).
Tabela 1
Granice wytrzymałości (kgf / cm 2) gleb o współczynniku zagęszczenia 0,95
i optymalna wilgotność
Należy zauważyć, że wraz ze wzrostem gęstości do 1,0 (100%), dynamiczna wytrzymałość na ściskanie niektórych wysoce spoistych iłów o optymalnej wilgotności wzrośnie do 35–38 kgf/cm2. Gdy wilgotność spadnie do 80% optimum, czyli w ciepłym, gorącym lub suche miejsca w wielu krajach ich siła może osiągnąć jeszcze większe wartości - 35-45 kgf / cm2 (gęstość 95%), a nawet 60-70 kgf / cm2 (100%).
Oczywiście takie gleby o dużej wytrzymałości można zagęszczać tylko za pomocą ciężkich, wibracyjnych walców krzywkowych. Naciski stykowe walców wibracyjnych z gładkimi walcami, nawet dla zwykłych glin o optymalnej zawartości wilgoci, oczywiście nie będą wystarczające do uzyskania wymaganego przez normy wyniku zagęszczania.
Do niedawna ocena lub obliczanie nacisków stykowych pod rolką gładką lub krzywkową rolki statycznej i wibracyjnej odbywało się bardzo prosto i w przybliżeniu według pośrednich i niezbyt uzasadnionych wskaźników i kryteriów.
Na podstawie teorii oscylacji, teorii sprężystości, mechaniki teoretycznej, mechaniki i dynamiki gruntów, teorii wymiarów i podobieństwa, teorii drożności pojazdów kołowych oraz badania oddziaływania stempla rolkowego z powierzchni zagęszczonej liniowo odkształcalnej warstwy mieszanki asfaltobetonowej, podbudowy z tłucznia i podłoża gruntowego, uniwersalna i dość prosta zależność analityczna do wyznaczania nacisków kontaktowych pod dowolnym korpusem roboczym walca kołowego lub walcowego (koło pneumatyczne, gładkie wałek twardy, gumowany, krzywkowy, siatkowy lub żebrowany):
σ o jest maksymalnym ciśnieniem statycznym lub dynamicznym bębna;
Q в - obciążenie wagowe modułu rolkowego;
R o - całkowita siła uderzenie walca pod obciążeniem wibrodynamicznym;
Ro = Q w K d
E o - statyczny lub dynamiczny moduł odkształcenia zagęszczonego materiału;
h jest grubością zagęszczonej warstwy materiału;
C, D - szerokość i średnica bębna;
σ p - ostateczna wytrzymałość (zniszczenie) zagęszczonego materiału;
K d - współczynnik dynamiczny
Bardziej szczegółową metodologię i wyjaśnienia do niej przedstawiono w podobnej kolekcji-katalogu „Wyposażenie i technologia drogowa” na rok 2003. nacisk σ 0 dla rolek krzywkowych, kratowych i żebrowych, szerokość ich rolek jest równoważna rolce gładkiej, a dla wałków pneumatycznych i gumowanych - średnica równoważna.
W tabeli. Na rysunku 2 przedstawiono wyniki obliczeń tą metodą oraz zależności analityczne głównych wskaźników oddziaływania dynamicznego, w tym nacisków kontaktowych, walców wibracyjnych gładkich i krzywkowych wielu firm w celu analizy ich zdolności do zagęszczania podczas zasypywania podtorza jeden z możliwe typy gleby drobnoziarniste o warstwie 60 cm (w stanie luźnym i gęstym współczynnik zagęszczenia wynosi odpowiednio 0,85-0,87 i 0,95-0,96, moduł odkształcenia E 0 \u003d 60 i 240 kgf / cm 2 oraz wartość rzeczywistej amplitudy drgań walca również a = A 0 /A ∞ = odpowiednio 1,1 i 2,0), tj. wszystkie walce mają te same warunki do wykazania swoich zdolności zagęszczania, co daje wynikom obliczeń i ich porównaniu niezbędną poprawność.
CJSC "VAD" posiada w swojej flocie całą gamę regularnie i wydajnie pracujących walców wibracyjnych do zagęszczania gleby z gładkimi wałami produkcji "Dynapac", poczynając od najlżejszych ( SA152D) i kończąc na najcięższym ( SA602D). Dlatego przydatne było uzyskanie danych obliczonych dla jednego z tych walców ( SA302D) i porównaj z danymi o podobnej i zbliżonej wadze trzech modeli Hamm, stworzonych według szczególnej zasady (poprzez zwiększenie masy bębna oscylacyjnego bez zmiany jego masy i innych wskaźników wibracji).
W tabeli. 2 pokazuje również niektóre z największych walców wibracyjnych dwóch firm ( Bomag, Orenstein i Koppel), w tym ich odpowiedniki krzywkowe, oraz modele ciągnionych walców wibracyjnych (A-8, A-12, PVC-70EA).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tabela 2
Analiza danych tabelarycznych. 2 pozwala wyciągnąć pewne wnioski i wnioski, w tym praktyczny plan:
- tworzone przez walce wibracyjne, w tym o średniej wadze (CA302D, Hamm 3412 oraz 3414 ), dynamiczne naciski kontaktowe znacznie przewyższają (na gruntach subzagęszczonych 2 razy) naciski ciężkich rolek statycznych (typu pneumatyczno-kołowego o masie 25 ton lub więcej), dzięki czemu są w stanie zagęszczać niespoiste, lekko spoiste i lekko spoiste gleby dość skutecznie i o grubości warstwy akceptowalnej dla robotników drogowych;
- krzywkowe walce wibracyjne, w tym te największe i najcięższe, mogą wytworzyć 3 razy większe naciski kontaktowe (do 45–55 kgf/cm2) w porównaniu z ich odpowiednikami z walcami gładkimi, dzięki czemu nadają się do skutecznego zagęszczania wysoce spójnych i wystarczająco mocne ciężkie iły i gliny, w tym ich odmiany niskowilgotne; Analiza możliwości tych walców w zakresie nacisków kontaktowych wskazuje, że istnieją pewne przesłanki do nieznacznego zwiększenia tych nacisków i zwiększenia miąższości spoistych warstw gruntu zagęszczanego ich dużymi i ciężkimi modelami do 35-40 cm zamiast dzisiejszych 25-30 cm;
- Doświadczenie firmy Hamm w tworzeniu trzech różnych walców wibracyjnych (3412, 3414 i 3516) o tych samych parametrach drgań (masa bębna oscylacyjnego, amplituda, częstotliwość, siła odśrodkowa) i różnej masie całkowitej modułu walca wibracyjnego ze względu na ciężar ramę należy uznać za ciekawą i użyteczną, ale nie w 100%, a przede wszystkim z punktu widzenia niewielkiej różnicy między naciskami dynamicznymi wytwarzanymi przez rolki np. 3412 i 3516; ale z drugiej strony w 3516 czas przerwy między impulsami ładowania zmniejsza się o 25-30%, zwiększając czas kontaktu bębna z glebą i zwiększając wydajność przekazywania energii do tego ostatniego, co przyczynia się do penetracji do gleba o większej gęstości;
- na podstawie porównania walców wibracyjnych pod względem ich parametrów lub nawet na podstawie wyników testów praktycznych niesłuszne i mało sprawiedliwe jest stwierdzenie, że ten walec jest generalnie lepszy, a drugi zły; każdy model może być gorszy lub odwrotnie dobry i odpowiedni do konkretnych warunków zastosowania (rodzaj i stan gruntu, grubość zagęszczonej warstwy); trzeba tylko żałować, że do tej pory nie pojawiły się próbki walców wibracyjnych o bardziej wszechstronnych i regulowanych parametrach zagęszczania do zastosowania w szerszym zakresie typów i warunków gruntów oraz grubości wylewanych warstw, co mogłoby uchronić drogowca przed koniecznością zakupić zestaw środków do zagęszczania gruntu różne rodzaje według wagi, wymiarów i zdolności uszczelniania.
Niektóre z wyciągniętych wniosków mogą nie wydawać się tak nowe, a nawet znane z praktycznego doświadczenia. W tym bezużyteczność stosowania walców wibracyjnych gładkich do zagęszczania gruntów spoistych, zwłaszcza o niskiej wilgotności.
Autor opracował kiedyś na specjalnym poligonie w Tadżykistanie technologię zagęszczania gliny Langar, którą umieszcza się w korpusie jednej z najwyższych zapór (300 m) działającej obecnie elektrowni wodnej Nurek. Skład gliny zawierał od 1 do 11% cząstek piaszczystych, 77–85% ilastych i 12–14% gliniastych, liczba plastyczności 10–14, wilgotność optymalna ok. 15,3–15,5%, wilgotność naturalna było tylko 7–9%, tj. nie przekroczył 0,6 wartości optymalnej.
Zagęszczanie gliny odbywało się za pomocą różnych walców, w tym bardzo dużego ciąganego walca wibracyjnego, specjalnie zaprojektowanego na ten plac budowy. PVC-70EA(22t, patrz tab. 2), które charakteryzowały się dostatecznie wysokimi parametrami drgań (amplituda 2,6 i 3,2 mm, częstotliwość 17 i 25 Hz, siła odśrodkowa 53 i 75 tf). Jednak ze względu na niską wilgotność gleby wymagane zagęszczenie 0,95 osiągnięto tym ciężkim wałem tylko w warstwie nie większej niż 19 cm.
Wał ten, podobnie jak A-8 i A-12, skuteczniej i skuteczniej zagęszczał luźne materiały żwirowe i otoczaki układane warstwami do 1,0–1,5 m.
Na podstawie zmierzonych naprężeń przez specjalne czujniki umieszczone w nasypie na różnych głębokościach wykreślono krzywą zaniku tych nacisków dynamicznych wzdłuż głębokości gruntu zagęszczanego przez trzy wskazane walce wibracyjne (rys. 2).
Ryż. 2. Krzywa zaniku eksperymentalnych ciśnień dynamicznych
Pomimo dość znacznych różnic w masie całkowitej, wymiarach, parametrach drgań i naciskach kontaktowych (różnica sięgała 2–2,5 razy), wartości ciśnień doświadczalnych w glebie (w jednostkach względnych) okazały się zbliżone i przestrzegane taką samą prawidłowość (krzywa przerywana na wykresie na rys. 2) oraz zależność analityczną pokazaną na tym samym wykresie.
Co ciekawe, dokładnie taka sama zależność tkwi w eksperymentalnych krzywych zaniku naprężeń dla czysto udarowego obciążenia masy gruntu (płyta ubijająca o średnicy 1 mi masie 0,5–2,0 ton). W obu przypadkach wykładnik α pozostaje niezmieniony i równy lub bliski 3/2. Tylko współczynnik K zmienia się zgodnie z naturą lub „ostrością” (agresywnością) obciążenia dynamicznego od 3,5 do 10. Przy bardziej „ostrym” obciążeniu gruntu jest większy, przy „wolnym” - mniej.
Ten współczynnik K służy jako „kontroler” stopnia tłumienia naprężeń wzdłuż głębokości gruntu. Przy jego wysokiej wartości naprężenia maleją szybciej, wraz z odległością od powierzchni ładunkowej zmniejsza się również grubość obrabianej warstwy gruntu. Wraz ze spadkiem K charakter tłumienia staje się łagodniejszy i zbliża się do krzywej tłumienia ciśnień statycznych (na rys. 2 Boussineta ma α = 3/2 i K = 2,5). W takim przypadku wyższe ciśnienia „wnikają” w głąb gruntu i zwiększa się grubość warstwy zagęszczenia.
Charakter impulsowych działań walców wibracyjnych nie różni się zbytnio i można założyć, że wartości K będą się mieściły w przedziale 5–6. A przy znanym i bliskim stabilnemu charakterowi tłumienia względnych ciśnień dynamicznych pod walcami wibracyjnymi i pewnymi wartościami wymaganych naprężeń względnych (we frakcjach wytrzymałości granicznej gruntu) wewnątrz nasypu gruntowego jest to możliwe przy z wystarczającym stopniem prawdopodobieństwa, aby ustawić grubość warstwy, w której działające tam ciśnienia zapewnią wykonanie uszczelnienia o współczynniku np. 0,95 lub 0,98.
Praktyka, testowe uszczelnienia i liczne badania, przybliżone wartości takich nacisków wewnątrz gruntu zostały ustalone i przedstawione w tabeli. 3.
Tabela 3
Istnieje również uproszczona metoda wyznaczania grubości zagęszczonej warstwy za pomocą walca wibracyjnego z gładkim walcem, zgodnie z którą każda tona wagi modułu walca wibracyjnego jest w stanie zapewnić w przybliżeniu następną grubość warstwy (przy optymalnej wilgotności gleby i wymagane parametry walca wibracyjnego):
- piaski są duże, średnie, PGS - 9–10 cm;
- piaski drobne, w tym pyliste 6–7 cm;
- lekka i średnia glina piaszczysta - 4–5 cm;
- lekka glina - 2-3 cm.
Wniosek. Nowoczesne walce wibracyjne gładkie i krzywkowe są skutecznymi środkami zagęszczającymi grunt, zapewniającymi wymaganą jakość budowanego podłoża. Zadaniem budowniczego dróg jest kompetentne zrozumienie możliwości i cech tych środków w celu prawidłowej orientacji w ich wyborze i praktycznym zastosowaniu.
Konieczność poznania dokładnej gęstości sypkich materiałów budowlanych pojawia się podczas ich transportu, ubijania, napełniania pojemników i dołów oraz doboru proporcji w przygotowaniu zapraw. Jednym z branych pod uwagę wskaźników jest współczynnik zagęszczenia, który charakteryzuje zgodność ułożonych warstw z wymaganiami norm lub stopień zmniejszenia objętości piasku podczas transportu. Zalecana wartość jest wskazana w dokumentacji projektowej i zależy od rodzaju budowanej konstrukcji lub rodzaju prac.
Współczynnik zagęszczenia to standardowa liczba, która uwzględnia stopień zmniejszenia objętości zewnętrznej podczas procesu dostawy i układania, a następnie ubijania (znajdziesz informacje o zagęszczeniu tłucznia). W wersji uproszczonej jest to stosunek masy określonej objętości pobranej podczas pobierania próbek do parametru referencyjnego uzyskanego w laboratorium. Jego wartość zależy od rodzaju i wielkości frakcji wypełniacza i waha się od 1,05 do 1,52. W przypadku piasku do prac budowlanych jest to 1,15, jest od niego odpychany przy obliczaniu materiałów budowlanych.
W rezultacie rzeczywistą objętość dostarczanego piasku określa się mnożąc wyniki pomiarów przez wskaźnik zagęszczenia podczas transportu. Maksymalny dopuszczalna wartość musi być określony w umowie kupna. Możliwe są również sytuacje odwrotne – aby sprawdzić uczciwość dostawców, objętość znajduje się na końcu dostawy, jej ilość wm 3 dzieli się przez współczynnik zagęszczenia piasku i porównuje z dostarczoną. Na przykład podczas transportu 50 m 3 po staranowaniu w karoserii lub wagonach, na miejsce wwiezie się nie więcej niż 43,5.
Czynniki wpływające na współczynnik
Podana liczba jest średnią, w praktyce zależy od zbioru różne kryteria. Obejmują one:
- Wielkość ziarna, czystość i inne właściwości fizykochemiczne determinowane miejscem i metodą ekstrakcji. Charakterystyka źródła produkcji może zmieniać się w czasie, ponieważ wydobycie z kamieniołomów zwiększa kruchość pozostałych warstw, w celu wyeliminowania błędów gęstość nasypowa i związane z nią parametry są okresowo sprawdzane w laboratorium.
- Warunki transportu (odległość do obiektu, czynniki klimatyczne i sezonowe, rodzaj stosowanego transportu). Im silniejsze i dłuższe drgania oddziałują na materiał, tym efektywniej zagęszcza się piasek, maksymalne zagęszczenie osiąga się przy transporcie drogowym, nieco mniejsze przy transporcie kolejowym, minimalne przy transporcie morskim. Na odpowiednie warunki transport minimalizuje wpływ wilgoci i ujemnych temperatur.
Czynniki te należy natychmiast sprawdzić, wartości wskaźników dopuszczalne naturalna wilgotność i gęstość nasypowa są określone w paszporcie. Dodatkowe objętości materiałów sypkich wynikające z ubytków podczas transportu zależą od odległości dostawy i są przyjmowane jako 0,5% w promieniu 1 km, 1% - powyżej tego parametru.
Wykorzystanie współczynnika do przygotowania poduszek piaskowych i budowy dróg
Cechą charakterystyczną wszelkich sypkich materiałów budowlanych jest zmiana objętości podczas rozładunku w wolnej przestrzeni lub jej ubijania. W pierwszym przypadku piasek lub ziemia stają się luźne, podczas przechowywania cząstki osadzają się i przylegają do siebie praktycznie bez pustych przestrzeni, ale nadal nie spełniają norm. Na ostatnim etapie - układaniu i rozmieszczeniu kompozycji na dnie wykopu brany jest pod uwagę współczynnik względnego zagęszczenia piasku. Jest to kryterium jakości prac wykonywanych przy przygotowaniu wykopów oraz place budowy i waha się od 0,95 do 1, dokładna wartość zależy od przeznaczenia warstwy oraz metody zasypywania i ubijania. Jest to określane na podstawie obliczeń i musi być wskazane w dokumentacji projektowej.
Zagęszczanie zasypanej gleby jest uważane za to samo obowiązkowe działanie, co przy układaniu poduszki z piasku pod fundamentami budynków lub przy układaniu jezdni. Aby osiągnąć pożądany efekt, stosuje się specjalny sprzęt - rolki, płyty wibracyjne i stemple wibracyjne, przy ich braku wykonuje się ubijanie narzędzie ręczne lub stopy. Maksymalna dopuszczalna grubość warstwy uzdatnianej i wymagana liczba przejść odnoszą się do wartości tabelarycznych, to samo dotyczy zalecanego minimalnego zasypania rur lub komunikacji.
W procesie zagęszczania piasku lub gleby ich gęstość nasypowa wzrasta, a powierzchnia objętościowa nieuchronnie maleje. Należy to wziąć pod uwagę przy obliczaniu ilości zakupionego materiału, wraz z całkowitymi stratami spowodowanymi warunkami atmosferycznymi lub wielkością zapasów. Wybierając metodę zagęszczania, należy pamiętać, że wszelkie zewnętrzne wpływy mechaniczne wpływają tylko na górne warstwy; do uzyskania powłoki o pożądanej jakości wymagany jest sprzęt wibracyjny.
Współczynnik zagęszczenia kruszywa jest bezwymiarowym wskaźnikiem charakteryzującym stopień zmiany objętości materiału podczas ubijania, skurczu i transportu. Jest ona brana pod uwagę przy obliczaniu wymaganej ilości wypełniacza, sprawdzaniu masy wyrobów dostarczanych na zamówienie oraz przy przygotowywaniu podstaw konstrukcji nośnych, wraz z gęstością nasypową i innymi cechami. Standardowy numer dla konkretnej marki ustalany jest w laboratorium, rzeczywisty nie jest wartością statyczną i to samo zależy od szeregu właściwości wewnętrznych i warunków zewnętrznych.
Współczynnik zagęszczenia jest używany podczas pracy z sypkimi materiałami budowlanymi. Ich standardowa liczba waha się od 1,05 do 1,52. Średnia wartość dla tłucznia żwirowego i granitowego wynosi 1,1, keramzytu - 1,15, mieszanek piasku i żwiru - 1,2 (czytaj o stopniu zagęszczenia piasku). Rzeczywista liczba zależy od następujących czynników:
- Rozmiar: im mniejsze ziarno, tym wydajniejsze zagęszczanie.
- Płaskość: igłowaty i nieregularny kształt zagęszcza się żwirem gorzej niż wypełniacz prostopadłościenny.
- Czas trwania transportu i rodzaj użytego transportu. Maksymalną wartość osiąga się przy dostawie żwiru i kamienia granitowego w wywrotkach i wagonach kolejowych, minimalną - w kontenerach morskich.
- Warunki zasypywania w samochodzie.
- Metoda: przy pomocy ręcznej trudniej jest osiągnąć pożądany parametr niż przy użyciu sprzętu wibracyjnego.
W przemysł budowlany współczynnik zagęszczenia brany jest pod uwagę przede wszystkim przy sprawdzaniu masy kupowanego materiału sypkiego i zasypywaniu fundamentów. Dane projektowe określają gęstość szkieletu konstrukcji. Wskaźnik jest brany pod uwagę w połączeniu z innymi parametrami mieszanki budowlane wilgotność odgrywa ważną rolę. Stopień zagęszczenia oblicza się dla kruszywa o ograniczonej objętości ścian, w rzeczywistości takie warunki nie zawsze powstają. Żywym przykładem jest zasypany fundament lub poduszka drenażowa (frakcje wychodzą poza warstwę pośrednią), błąd w obliczeniach jest nieunikniony. Aby go zneutralizować, żwir kupowany jest z marżą.
Zignorowanie tego współczynnika przy sporządzaniu projektu i prowadzeniu prac budowlanych prowadzi do zakupu niepełnej objętości i pogorszenia Charakterystyka wydajności wznoszone konstrukcje. Przy prawidłowo dobranym i wdrożonym stopniu zagęszczenia monolity betonowe, fundamenty budynków i dróg wytrzymują oczekiwane obciążenia.
Stopień zagęszczenia na budowie i podczas transportu
Odchylenie objętości kruszywa ładowanego i dostarczanego do punktu końcowego jest dobrze znanym faktem, im silniejsze wibracje podczas transportu i im dalsza odległość, tym wyższy stopień jego zagęszczenia. Aby sprawdzić zgodność ilości wniesionego materiału, najczęściej używa się zwykłej taśmy mierniczej. Po zmierzeniu ciała uzyskaną objętość dzieli się przez współczynnik i porównuje z wartością wskazaną w dołączonej dokumentacji. Niezależnie od wielkości frakcji wskaźnik ten nie może być mniejszy niż 1,1, przy wysokie wymagania co do dokładności dostawy jest negocjowane i określone w umowie odrębnie.
Jeśli ten punkt zostanie zignorowany, roszczenia wobec dostawcy są bezpodstawne, zgodnie z GOST 8267-93 parametr nie ma zastosowania do obowiązkowych cech. Domyślna wartość dla kruszywa jest równa 1,1, dostarczona objętość jest sprawdzana w punkcie odbioru, po rozładunku materiał zajmuje nieco więcej miejsca, ale z czasem kurczy się.
Wymagany stopień zagęszczenia przy przygotowaniu fundamentów budynków i dróg określony jest w dokumentacji projektowej i zależy od przewidywanych obciążeń masowych. W praktyce może osiągnąć 1,52, odchylenie powinno być minimalne (nie więcej niż 10%). Ubijanie odbywa się warstwami o grubości 15-20 cm i przy użyciu różnych frakcji.
Nawierzchnię jezdni lub podkłady wylewane są na przygotowane place, czyli z wyrównanym i zagęszczonym gruntem, bez znaczących odchyleń poziomu. Pierwsza warstwa jest utworzona z dużego żwiru lub kruszonego granitu, zastosowanie skał dolomitowych musi być dopuszczone przez projekt. Po wstępnym zagęszczeniu kawałki są rozłupywane na mniejsze frakcje, jeśli to konieczne, aż do wypełnienia piaskiem lub mieszankami piaskowo-żwirowymi. Jakość pracy sprawdzana jest osobno na każdej warstwie.
Zgodność uzyskanego wyniku ubijania z projektowym ocenia się za pomocą specjalnego sprzętu - gęstościomierza. Pomiar przeprowadza się pod warunkiem, że zawartość nie przekracza 15% ziaren o wielkości do 10 mm. Narzędzie zanurza się o 150 mm ściśle w pionie z niezbędnym naciskiem, poziom oblicza się na podstawie odchylenia strzałki na urządzeniu. Aby wyeliminować błędy, pomiary wykonuje się w 3-5 punktach w różnych miejscach.
Gęstość nasypowa kruszywa o różnych frakcjach
Oprócz współczynnika ubijania, aby określić dokładną ilość wymaganego materiału, należy znać wymiary konstrukcji do wypełnienia oraz ciężar właściwy kruszywa. Ta ostatnia to stosunek masy tłucznia lub żwiru do zajmowanej przez nie objętości i zależy przede wszystkim od wytrzymałości skały pierwotnej i jej wielkości.
| Typ | Gęstość nasypowa (kg/m3) przy wielkości frakcji: | ||||
| 0-5 | 5-10 | 5-20 | 20-40 | 40-70 | |
| granit | 1500 | 1430 | 1400 | 1380 | 1350 |
| Żwir | 1410 | 1390 | 1370 | 1340 | |
| 1320 | 1280 | 1120 | |||
Ciężar właściwy musi być wskazany w certyfikacie produktu; w przypadku braku dokładnych danych można go znaleźć niezależnie na podstawie doświadczenia. Będzie to wymagało cylindrycznego pojemnika i wagi, materiał wylewa się bez ubijania i waży przed i po napełnieniu. Wielkość określa się mnożąc objętość konstrukcji lub podstawy przez uzyskaną wartość i stopień zagęszczenia wskazany w dokumentacji projektowej.
Np. do wypełnienia 1 m2 poduszki o grubości 15 cm ze żwiru o frakcji w zakresie 20-40 cm potrzebne będzie 1370 × 0,15 × 1,1 = 226 kg. Znając powierzchnię uformowanej podstawy, łatwo jest znaleźć całkowitą objętość kruszywa.
Wskaźniki gęstości są również istotne przy doborze proporcji podczas gotowania. mieszanki betonowe. Do konstrukcji fundamentowych zaleca się stosowanie kruszonego granitu o frakcji 20-40 mm i ciężarze właściwym co najmniej 1400 kg/m3. Zagęszczanie w tym przypadku nie jest przeprowadzane, ale zwraca się uwagę na łuskowatość - do produkcji wyrobów betonowych wymagane jest kruszywo w kształcie sześcianu o niskiej zawartości ziaren o nieregularnych kształtach. Gęstość nasypowa jest używana przy przeliczaniu proporcji objętościowych na proporcje masowe i odwrotnie.
Sand (Kupl) znany jest nie tylko specjalistom pracującym w organizacjach projektowych, ale także operatorom, których główną działalnością jest budownictwo. Jest obliczana w celu porównania rzeczywistej gęstości na określonym obszarze z wartością określoną przepisami. Współczynnik zagęszczenia materiały sypkie- to jest ważne kryterium, który ocenia jakość przygotowania do głównych rodzajów prac na budowach.
Co to jest?
K upl charakteryzuje gęstość, jaką ma gleba na danym obszarze, odnosi się do tego samego wskaźnika materiału, który został poddany standardowemu zagęszczeniu w laboratorium. To właśnie ta liczba służy do oceny jakości wykonanej pracy. Współczynnik ten określa, w jaki sposób gleba na terenie spełnia wymagania GOST 8736-93 i 25100-95.
Na różne prace piasek może mieć inny wskaźnik gęstości. Wszystkie te normy są określone w SNiP 2.05.02-85, tabela 22. Są one również zwykle wskazane w dokumentach projektowych, w większości przypadków liczba ta waha się od 0,95 do 0,98.
Co zmienia współczynnik gęstości
Jeśli nie rozumiesz, czym jest zagęszczanie piasku, praktycznie niemożliwe jest obliczenie prawidłowej ilości materiału podczas budowy. W końcu musisz wyraźnie wiedzieć, jak różne manipulacje wpłynęły na glebę. Jaki końcowy współczynnik zagęszczenia piasku otrzymamy ostatecznie może zależeć od wielu czynników:
- od sposobu transportu;
- jak długa była trasa;
- czy pojawiły się uszkodzenia mechaniczne;
- obecność obcych wtrąceń;
- wnikanie wilgoci.
Oczywiście, jeśli zamówiłeś piasek, po prostu musisz to sprawdzić na miejscu, ponieważ spóźnione reklamacje będą zupełnie niestosowne.
Dlaczego brać pod uwagę współczynnik względny przy budowie dróg?
Ten wskaźnik poduszki z piasku należy obliczyć, co tłumaczy się powszechnym zjawiskiem fizycznym znanym każdej osobie. Aby to zrozumieć, pamiętaj, jak zachowuje się poluzowana gleba. Na początku jest luźny i obszerny. Ale po kilku dniach opadnie i stanie się znacznie gęstszy.
Ten sam los czeka każdy inny materiał sypki. W końcu jego gęstość wzrasta w magazynie pod naciskiem własnego ciężaru. Następnie podczas załadunku jest spulchniany i już bezpośrednio na placu budowy piasek jest ponownie zagęszczany pod własnym ciężarem. Ponadto wilgoć wpływa na glebę. Poduszka z piasku zostanie zagęszczona podczas każdego rodzaju prac, niezależnie od tego, czy jest to budowa jezdni, czy zasypywanie fundamentu. Dla wszystkich tych czynników obliczono odpowiednie GOST (8736-93 i 25100-95).
Jak korzystać ze wskaźnika względnego
Podczas wszelkich prac budowlanych jeden z kamienie milowe brane jest pod uwagę przygotowanie szacunków i obliczeń współczynników. Jest to konieczne, aby poprawnie sporządzić projekt. Jeśli ważne jest, aby dowiedzieć się, ile piasku zagęszcza się podczas transportu w wywrotce lub wagonie kolejowym, wystarczy znaleźć wymagany wskaźnik w GOST 8735-88 i podzielić przez niego wymaganą objętość.
Należy również wziąć pod uwagę rodzaj pracy do wykonania. Czy zamierzasz zrobić poduszkę z piasku? koryto drogi, czyli zasypywanie fundamentu. W każdej sytuacji taranowanie odbędzie się na swój sposób.
Na przykład podczas zasypywania piasku wypełnia się wykopany dół. Manipulowanie odbywa się przy użyciu różnych urządzeń. Czasami zagęszczanie odbywa się za pomocą płyty wibracyjnej, ale w niektórych przypadkach wymagany jest wał. W związku z tym wskaźniki będą inne. Należy pamiętać, że gleba zmienia swoje właściwości podczas wykopów. Tak więc ilość zasypki należy rozważyć, biorąc pod uwagę wskaźnik względny.
Tabela współczynników zagęszczenia w zależności od przeznaczenia piasku.