Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Максимальная плотность грунта

Максимальная плотность грунта – это показатель, который получают при стандартном уплотнении высушенного грунта с постепенным увлажнением. При повышенном количестве влаги плотность увеличивается до определенной точки, а затем снижается. Влажность, при которой материал удается максимально уплотнить, называется оптимальной.

Уплотнение грунта – это неотъемлемая часть строительства зданий и дорог.

Уплотнение основание дороги

С помощью этой процедуры изменяется ряд параметров:

  • Прочность, несущая способность и устойчивость к деформациям
    В уплотненном грунте повышается степень сцепления и взаимного трения частиц. Это значит, что он способен выдерживать большие нагрузки без деформаций. Таким образом можно повысить несущую способность грунта, даже если в его природном сложении она низкая.
  • Влагоемкость
    При уплотнении уменьшается количество пор (прежде всего крупных). Это значит, что грунт может впитать меньше воды. После осадков и таяния снега влага будет уходить в более рыхлые слои, под уплотненное основание попадет меньшее количество. Но это не значит, что процедура полностью решит проблему повышенной влажности. Для того, чтобы вода не попадала и не застаивалась под фундаментом или дорожным покрытием, нужен целый ряд мероприятий – сооружение отмостки, гидроизоляции, дренажа.
  • Пучинистость и набухаемость
    Эти проблемы уплотнение решает лишь частично. В грунте все равно есть какое-то количество воды, которое при замерзании будет расширяться. В результате каждый сезон грунт становится более рыхлым, его прочность и несущая способность падают. Важно достичь такого показателя уплотнения, который будет сохраняться максимально долго и незначительно изменяться.

Набухаемость во многом зависит от состава грунта, а именно – наличия глинистых частиц. Поэтому уплотнение решает эту проблему лишь частично – в основание попадает меньше воды через крупные поры. В мелких капиллярах она остается.

Определение максимальной плотности грунта

Определение максимальной плотности грунта проходит в соответствии с ГОСТом 22733-2016.

Образцы для исследования берут прямо со строительной площадки, места прокладки дороги, штольни, карьера. Природное сложение при этом не сохраняется. Испытание каждой пробы проводится не менее 5 раз. Расхождение между результатами опытов не должно превышать 1,5%, по оптимальной влажности – 10%.

Для испытаний понадобятся:

  • Приспособление для уплотнения (ручного либо механического типа), оснащенное грузом, опускающимся с заданной высоты. Вес груза должен быть в пределах 2,5 кг, высота падения – 30 см, диаметр рабочей поверхности – около 10 см. Механические приборы оснащаются подъемником для груза и счетчиком для ударов
  • Форма для грунта, состоящая из цилиндрической емкости, поддона, зажима и насадки. Высота цилиндра должна быть 127,5 мм, внутренний диаметр – 10 мм; металл должен выдерживать давление 400 мПа без повреждений
  • Жесткая металлическая или бетонная плита весом не менее 50 кг для установки формы с грунтом
  • Весы на 3-5 кг средней точности
  • Весы лабораторные на 0,1-1 кг высокой точности
  • Металлическая линейка на 30 см
  • Мерные цилиндры на 100 мл и 50 мл с делениями по 1 мл
  • Металлические чаши на 5 л
  • Весовые стаканы с крышками
  • Приспособление для растирания грунта или фарфоровая ступка с пестиком
  • Сушильный шкаф
  • Сита с диаметром ячеек 10 мм и 5 мм
  • Эксикатор Э-250 (стеклянный сосуд с крышкой и керамической вставкой внутри)
  • Металлический шпатель
  • Лабораторный нож с прямым лезвием и длиной до 150 мм
  • Штангенциркуль

Порядок проведения опыта:

  1. Сначала отбирают пробу весом 10 кг (при размере зерен больше 10 мм) или 6 кг (при размере частиц меньше 10 мм).
  2. Грунт подсушивают (несвязный минеральный – при 100°С, связный – при 60°С).
  3. Сухой материал размельчают и взвешивают. Затем его просеивают через сита с ячейками 10 мм и 5 мм. Более 70% зерен должны проходить сквозь отверстия 10 мм.
  4. Зерна, которые не прошли сквозь ячейки 5 мм, взвешивают. Дальше испытание проводится только с грунтом, частицы которого прошли через сито 5 мм.
  5. На крупных зернах определяют влажность и плотность твердой фазы.
  6. Часть мелких зерен отбирают для определения влажности в воздушно-сухом грунте.
  7. Вычисляют количество крупных зерен (К) в образце с точностью до 0,1% по следующей формуле:
  8. Формула для вычисления содержания крупных зерен в образце
  9. Из просеянного грунта отбирают образец массой 2,5 кг. Если частицы легко разрушаются под давлением, берут несколько навесок грунта и каждую из них испытывают 1 раз.
  10. Грунт помещают в чашу.
  11. Рассчитывают количество воды (Q) для увлажнения перед началом испытания по формуле:
  12. Формула для расчета количества воды для увлажнения пробы
    Таблица влажности грунта перед началом испытания
  13. Пробу перемешивают с водой металлическим шпателем и переносят в закрытый сосуд. В таком состоянии несвязный грунт выдерживают 2 часа, связный – 12 часов.
  14. Взвешивают цилиндрическую форму для испытания.
  15. Форму закрепляют на поддоне с помощью зажима.
  16. Внутреннюю поверхность цилиндра смазывают маслянистым веществом (вазелином, керосином или минеральным маслом).
  17. Форму устанавливают на платформу.
  18. Слой грунта засыпают толщиной 50-60 мм. Затем его уплотняют 40 падениями груза с высоты 30 см. После этого верхнюю часть разрыхляют на 1-2 мм вглубь и засыпают второй слой. Испытание повторяют, засыпают третий слой и вновь его уплотняют по описанной методике.
  19. После завершения поверхность выравнивают и взвешивают цилиндр вместе с грунтом.
  20. Плотность грунта вычисляют по формуле:
  21. Формула для расчета плотности грунта
  22. Опыт повторяют, повышая влажность на 1-2% для несвязных грунтов и на 2-3% для связных. Пробу перед каждым испытанием вынимают из цилиндра, измельчают, определяют влажность и добавляют воду (ее количество рассчитывают по описанной выше формуле).

Исследование заканчивается, когда в двух последовательных испытаниях плотность начинает падать.

Максимальную плотность грунта высчитывают по формуле:

Формула для расчета максимальной плотности грунта

На основе данных строят график. Максимальное значение плотности при оптимальной влажности должно находиться на его вершине.

Практическое значение показателя

Максимальная плотность грунта при стандартном уплотнении является основой нормативов, создаваемых для строительства дорог и зданий. В них учитывается оптимальная влажность и возможность достичь максимальной плотности в рабочих условиях. При этом структура грунта должна быть стабильной во времени.

Достигнув максимальной плотности, можно значительно увеличить несущую способность грунта, его прочность и устойчивость к деформациям. Также частично уменьшается морозное пучение и, в меньшей мере, набухаемость грунта.

О других видах плотности грунтов вы можете прочитать в наших статьях:

  • Общая плотность грунта
  • Плотность твердой фазы грунта
  • Плотность сухого (скелета) грунта

Также рекомендуем к прочтению нашу статью о плотности грунтов в целом.