Ранее предлагался так называемый «метод лунки» для контроля плотности построенного щебеночного слоя. Суть метода заключается в измерении массы и объема щебня, вынутого из лунки в построенном слое. По измеренным величинам рассчитывается плотность, которая может быть сравнена с плотностью первого построенного участка слоя из того же материала с использованием тех же катков. Отсутствие стандартной плотности, а также трудоемкость метода не позволили ему найти при менение в практике строительства.

Известны попытки оснащения катков различными датчиками, которые должны были фиксировать степень уплотнения укатываемого слоя. До настоящего времени практического использования такие методы при строительстве щебеночных слоев не нашли.

Имеются предложения по оценке качества уплотнения щебеночного слоя определением его несущей способности. Следует сказать, что методы определения несущей способности нормированы БСН 46-83 и описаны в этой инструкции и предполагают два способа: измерение прогиба построенной конструкции под колесом грузового автомобиля прогибомером или измерением прогиба построенной конструкции нагруженной через штамп стандартного диаметра от давления грузового автомобиля. По измеренному прогибу рассчитывается общий модуль упругости построенной конструкции (щебень+песок+зем. полотно). Если задаться или также измерить прогиб подстилающего песчаного слоя и земляного полотна, то можно по ВСН 46-83 рассчитать фактический модуль упругости щебеночного слоя и сравнить его с расчетным (нормативным). Как видно из вышеприведенного, данные предложения контроля качества уплотнения трудоемки и в чистом виде не показывают плотность контролируемого щебеночного слоя.

В последние годы разработаны и находят все более широкое применение динамические про гибомеры, которые фиксируют прогиб построенной конструкции, нагруженной ударом падающей гири на штамп, установленный на испытываемую конструкцию. Этот способ более оперативен по сравнению с вышеописанными способами определения прогиба по ВСН 46-83. Однако прибор очень дорогой, и при расчете модуля упругости испытываемого слоя ему присущи те же недостатки, что и вышеописанным. Поэтому его наиболее целесообразная об­ ласть применения - оценка качества всей построенной конструкции (щебень-песок-грунт). Анализ известных предлагаемых способов оценки качества щебеночного слоя позволил разработать надежный, простой, легкий и дешевый прибор для количественного контроля степени уплотнения строящегося щебеночного слоя. Вышеприведенные его отличительные особенности позволяют сказать о возможности его использования во всех полевых дорожно-строительных лабораториях. Ниже приведены его параметры и результаты испытаний.

Прибор разработан ФГУП Союздор НИИ в содружестве с ЗАО « Дорстройприбор» и предназначен для контроля плотности (качества уплотнения) щебеночных слоев дорожной одежды.

Действие прибора основано на нагружен и и плоского штампа, установленного на поверхность испытуемого слоя материала, ударами свободно падающего груза.

За контролируемый параметр, характеризующий степень уплотнения слоя материала, принята величина отскока падающего груза от поверх ности уплотненного слоя.

При работе с прибором необходимо установить штамп 8 прибора на щебеночное основание. Переместив груз в крайнее верхнее положение, закрепить его рукояткой-фиксатором груза 2. Затем с помощью вертикальной рукоятки 1 прижать штамп к испытываемому щебеночному основанию и отпустить рукоятку- фиксатор груза. Груз свободно падает на наковальню. Величи­ на отскока груза фиксируется язычком-фиксатором отскока.

Все основные параметры прибора (диаметр штампа, вес груза, высота подъема груза, жесткость пружины, система регистрации высоты отскока груза) установлены опытным путем. Критерием выбора параметров прибора являлось обеспечение требуемой чувствительности прибора к измеряемому параметру (степени уплотнения - жесткости щебеночного слоя), надежности измерений и создание прибора минимального веса и наиболее простого конструктивно.

Диаметр штампа прибора, равный 150 мм, выбран исходя из необходимости выполне­ ния двух условий: первое - диаметр штампа превышает максимальный размер щебенки в 2-3 раза, что позволяет считать выполненным известное условие, что прибор измеряет уп­ ругость слоя, а не отдельной щебенки; второе - исходя из из вестных теоретических поло жений, что динамическая нагрузка передается через штамп на глубину 1,5-3,0 диаметра, что в нашем случае составляет 22,5-45 см и соответствует реальным толщинам устраиваемых щебеночных слоев.

Масса гири 2,5 кг, высота подъема 45 см и применяемая жесткость пружины установлены экспериментально, исходя из обеспечения условия необходимой чувствительности прибора от создаваемой им динамической - кинетической энергии при ударе гири через пружину на штамп и упругих характеристик измеряемого щебеночного слоя.

Испытано несколько систем регистрации высоты отскока груза. Выбрана наиболее на­дежная и простая.

Применение прибора позволяет установить количествен ную оценку степени уплотнения сл оя и ее взаимосвязь с требованиями СниПа 3.06.03-85. Результаты оценки степени уп лотнения в соответствии с требованиями СниП приведены в таблице.

На каждом месте измерения проводится пять определений высоты отскока ударника (груза) прибора без смещения штампа прибора. Первые два измерения в расчете средней величины отскока не применяются, т.к. при первых ударах
происходит изменение контакта нижней поверхности штампа прибора с испытываемой поверхностью щебеночного
основания. По последним трем измерениям определяется среднеарифметическое значение величины отскока падающего груза прибора, которое характеризует ка чество уплотнения испытываемого слоя.

В связи с тем что величина отскока груза плотномера для разных материалов является неодинаковой, следует перед началом строительства определять на первом опытном участке основания требуемую величину отскока конкретного материала. Эта определенная величина отскока в дальнейшем будет характеризовать соответствие уплотнения участков основания требованиям СНиП 3.06.03-85.

Для оценкикачества уплотнения построенного участка щебеночного слоя на каждом поперечнике участка производят замеры величины отскока груза прибора в трех точках: на оси дороги и в 1 м от каждого края.

По длине дороги производят замеры через 100 м. При длине участка дороги менее 300 м количество поперечни­ков не должно быть менее 3.

Оценку качества уплотнения построенного участка производят, рассчитывая среднеарифметическое значение величины отскока груза на всех измеренных точках, исходя из среднеарифметического значения величины отскока груза в каждой точке.

При отклонении средне­арифметического значения величины отскока на построенном участке от требуемого в меньшую сторону больше чем на 5% необходимо провести дополнительное уплотнение построенного слоя гладко-вальцовыми катками.

Щебень – материал, без которого трудно себе представить производство строительных работ. Его основными техническими характеристиками являются: материал (гранит, известняк), фракционность (от 5 до 120 мм), прочность на сжатие, плотность, морозостойкость и коэффициент уплотнения щебня (при транспортировке и при трамбовании).

Уплотнение при транспортировке

При перевозке щебня (как и любого другого сыпучего материала) от места производства до строительной площадки происходит уменьшение его объема. Величина уплотнения зависит от длительности транспортировки и дорожных условий. ГОСТ определяет только предельную величину коэффициента уплотнения при транспортировке (Ку) в размере не более 1,1÷1,15 (независимо от размера фракций). По согласованию между изготовителем и потребителем его величина может быть меньше предельной ГОСТовской (это должно быть отражено в договоре на поставку).

Например: вы заказали 10 мᶟ щебенки. В сопроводительных документах указано, что в машину было загружено 10 мᶟ сырья в разрыхленном состоянии и Ку при транспортировке составляет 1,09. Измерив кузов машины при помощи рулетки, и произведя нехитрые математические вычисления, вы с легкостью вычисляете объем доставленного материала V=9,3 мᶟ. Применяем заявленный в документах Ку и получаем объем отгруженного сырья V₁=V·1,09=9,3·1,09=10,14 мᶟ. То есть вам доставили весь оплаченный товар.

Уплотнение при трамбовке

При подготовке оснований фундаментов зданий или дорожного покрытия щебенку трамбуют (катком, виброплитой или ручной трамбовкой). После трамбовки объем материала естественно уменьшается. В расчетах необходимого количества материала используют коэффициент уплотнения щебня при трамбовании (Ктр). Можно воспользоваться усредненной табличной величиной этого коэффициента (для определенной фракции и марки по прочности), заказать лабораторное измерение коэффициента (экономически оправдано при строительстве крупных строительных объектов или проведения дорожных работ в больших объемах) или рассчитать его самостоятельно.

Например: вы решили обустроить подушку из щебня толщиной 0,3 м под ленточный фундамент с внешними размерами 8⨯10 м и шириной ленты 0,4 м. Для подсыпки выбрали щебенку с фракциями 20÷40 мм и маркой по прочности М1000. Средняя табличная величина коэффициента уплотнения при трамбовании для данной категории материала составляет 1,38. Объем щебня в уплотненном состоянии (после трамбовки):

V₂ = (10·0,4·2 + 7,2·0,4·2)·0,3 = 4,13 мᶟ

Необходимый объем материала в разрыхленном состоянии, который надо приобрести для проведения вышеописанных работ:

V₁ = V₂·1,38 = 4,13·1,38 = 5,696 ≈ 7 мᶟ

Как определить коэффициент уплотнения щебня при трамбовке самостоятельно

Допустим, вы делаете ленточный фундамент и вам необходимо на дно выкопанной траншеи засыпать подушку из щебенки, которую вы планируете уплотнить с помощью ручной трамбовки. Но возникает резонный вопрос: сколько кубометров строительного материала заказать у ближайшего поставщика. Расчеты можете сделать самостоятельно, обязательно учитывая уплотнение щебня при трамбовке.

Поступаете следующим образом:

• Сначала из досок изготавливаете ящик с внутренними размерами: шириной – 1 м, длиной – 1 м, высотой – 0,4 м.
• Ящик, ручную трамбовку, лопату и толстую рейку длиной 1,2÷1,3 м грузите в багажник и едете к продавцу щебня.
• Наполняете ящик щебенкой (обычно гору этого полезного строительного материала располагают рядом с бытовкой продавца) и разравниваете его рейкой (одновременно удаляя все излишки).
• Трамбуете щебень в ящике.
• С помощью линейки или рулетки измеряете расстояние от верхнего края ящика до уровня утрамбованного щебня.
• Делаете нехитрые вычисления и получаете искомый Ктр.

Например, после трамбования расстояние от верхнего края до уровня щебня составило 10 см = 0,1 м.

Объем полного ящика с не утрамбованным щебнем V₁ = 1·1·0,4 = 0,4 мᶟ.

Объем щебня после трамбовки V₂ = 1·1·0,3 = 0,3 мᶟ.

Коэффициент уплотнения при трамбовке для нашего конкретного материала (по фракционности, влажности и прочности) и приспособления для трамбования:

Ктр = V₁ : V₂ = 0,4: 0,3 ≈ 1,33

Измерение коэффициента уплотнения в лабораторных условиях

Для определения коэффициента уплотнения при трамбовке в лабораторных условиях применяют специальный вибрационный прибор, который состоит из:

• вибростола;
• измерительного контейнера (обычно емкостью 50 литров);
• крышки контейнера, с вмонтированным в нее трамбовочным вибропоршнем.

Методика расчета:

• Измерительный контейнер заполняют материалом в разрыхленном состоянии.
• Поверхность насыпанного материала выравнивают по верхней кромке контейнера.
• Прикручивают крышку с вибропоршнем.
• Включают виброприбор и выполняют виброуплотнение (обычно не более 2÷3 минут).

После выключения прибора с помощью линейки измеряют высоту свободной части контейнера, рассчитывают объем свободной части, и по соотношению полного контейнера с рыхлым материалом к объему утрамбованного щебня рассчитывают коэффициент при трамбовании.

Например, объем измерительного контейнера V₁ = 50 литров. Объем свободной части после окончания трамбования V₀ = 14 литров. Объем утрамбованного материала V₂ = V₁ — V₀ = 50 — 14 = 36 литров.

Тогда Ктр = V₁ : V₂ = 50: 36 = 1,3888 ≈ 1,39.

В заключении

Правильное использование коэффициента уплотнения при транспортировке позволит вам проконтролировать доставленный объем оплаченного материала, а зная коэффициент уплотнения при трамбовке вы сможете заказать именно то количество материала, которое необходимо для проведения запланированных строительных работ, избежав при этом материальных затрат на излишки.

От автора: здравствуйте, уважаемые читатели! Как раньше, так и сейчас представить строительство без применения щебня довольно проблематично. Этот материал широко используется в ландшафтном дизайне, при строительных работах и даже при прокладке автомобильных дорог.

Как видим, спектр его применения очень широк. Можно ли произвести уплотнение грунта щебнем самостоятельно, не нанимая бригаду рабочих? Вполне, и мы сегодня постараемся разобраться в нюансах выбора щебня и подобрать метод уплотнения.

Причины уплотнения грунта щебнем

Из щебня создают своеобразную подушку, роль ее следующая:

• создание ровной базовой поверхности для проведения последующих работ;
• укрепление слабых грунтов;
• предотвращение попадания влаги в строение;
• обеспечение устойчивости под сильными нагрузками.

Качество готовой базовой «подушки» очень сильно зависит от характеристик самого щебня. Естественно, по внешнему виду определить эти показатели очень проблематично, обычно их указывают в прилагаемых к материалу документах.

Виды щебня

Материал этот получают путем дробления огромных валунов на специальном оборудовании, условно его можно разделить на следующие виды:

• гранитный - очень крепкий материал, выдерживает разнонаправленные нагрузки, поэтому спектр его применения очень широк;
• известняковый - также очень твердый материал, не сильно отличающийся от гранитного, замечательно годится для , однако цена его намного ниже;
• шлаковый - этот материал является отходом металлургического производства, цена его намного ниже вышеперечисленных материалов, однако присутствие вредных составляющих ограничивает круг его использования;
• вторичный - данный материал точно нельзя использовать во всех работах, ведь его изготавливают из обломков бетона, кирпича и т.п.

Прежде чем приобрести щебень, обратите внимание на содержание элементов пластинчатой формы в общей массе, большое их количество очень сильно уменьшает прочность готовой конструкции. Параметр этот называется лещадность - чем он ниже, тем лучше.

Фракции и назначение щебня

От и коэффициента уплотнения зависит область применения в строительстве и ландшафтном дизайне. Для этого советуем воспользоваться утвержденными стандартами, в ГОСТе 8267-93 вы сможете найти конкретные маркировки и цифры, они помогут вам определиться с покупкой щебня.

Подбор щебня для различных видов работ:

• мелкий - подойдет для создания декоративных элементов в ландшафтном дизайне, обустройстве дворовых и садовых дорожек;
• средний (от 20 до 40 мм) - можно использовать для отсыпки подушки под фундамент, добавлять в бетонные смеси и при создании железобетонных изделий;
• крупный (от 40 до 70 мм) - станет отличной базой для площадок на «текучем» грунте и для строительства дорожного покрытия, мостов и других конструкций, требующих прочного и плотного основания, выдерживающих большие нагрузки и сильные механические воздействия.

Для чего выполняется уплотнение щебнем

Многие новички в строительстве считают, что достаточно этот крепкий по своим материал рассыпать и разровнять, и можно начинать следующий этап строительства. Это не так, и вот почему:

• полученный дроблением щебень имеет самую разнообразную форму, поэтому не утрамбованный материал будет иметь между элементами пустоты, которые значительно снизят надежность основания под нагрузкой;
• исчезновение пустот под воздействием уплотнения позволяет создать дополнительный запас прочности, заполнение пространства между элементами образовывает монолитное основание;
• толщина утрамбованного слоя должна быть от 0,05 до 0,25 м, в зависимости от рассчитываемой на него нагрузки - движущиеся автомобили, масса зданий или вес пешеходов.

Методы уплотнения

Существующие технологии уплотнения грунта основаны на удалении воздуха из насыпанного материала механическими устройствами.

Можно выделить такие способы уплотнения: трамбование, вибротрамбование, укатка, вибрирование, комбинированный - применение нескольких методов.

Прежде чем приступить к уплотнению грунта, необходимо сделать его анализ, определить уровень грунтовых вод, провести исследования почвы. От этого будет зависеть конечный результат, ведь может произойти проседание в самых непредсказуемых местах.

Важно: если речь идет о постройке фундамента, не пренебрегайте лабораторными исследованиями и рекомендациями специалиста. Данная информация важна не только для построения надежной, прочной постройки, но и обеспечит безопасность всем, кто будет жить в доме.

Способы ручного уплотнения

Есть огромное количество типов этого приспособления, самым простым вариантом может послужить деревянный брус с большим сечением. Длина бруса зависит от индивидуальных параметров работника, обычно рассчитывают от земли и до груди.

Нижний край трамбовки подбивают металлическим листом, а сверху крепят деревянные или металлические ручки. Способ работы этим нехитрым устройством совсем простой.

Трамбовка поднимается за ручки на максимально возможную высоту и с усилием ударяется об уплотняемый материал. Действие необходимо повторять несколько раз на одном месте для достижения требуемого результата.

Если вдруг у вас имеется массивный кусок металла, то при закреплении его на более тонком бруске с ручками трамбовка получится значительно легче. Выполнять работу станет намного удобнее.

Естественно, более надежной конструкцией обладает приспособление, которое сделано полностью из металла, однако в этом случае придется использовать плотные перчатки, чтобы погасить чрезмерную вибрацию.

При выборе щебня важно учитывать такой показатель, как коэффициент уплотнения. Данный критерий показывает, насколько можно уменьшить объем материала, сохранив при этом такую же массу за счет трамбовки либо естественной усадки. Этот показатель используют, чтобы определить количество заполнителя, как при покупке, так и непосредственно в процессе строительства.

Ввиду того, что после трамбовки насыпной вес щебня какой-либо фракции увеличится, необходимо сразу учесть запас материала. А чтобы не купить лишнего, необходим поправочный коэффициент.

Коэффициент уплотнения (Ку) – это очень важный показатель, который необходим не только для правильного составления заказа материалов, но и для того, чтобы предусмотреть дальнейшую усадку гравийного слоя после его нагрузки строительными конструкциями. Более того, зная коэффициент уплотнения, можно прогнозировать устойчивость самих строительных объектов. Ввиду того, что коэффициент трамбовки – это, по сути, степень уменьшения объема, то он может меняться в зависимости от 4-х факторов:

1. Способа и параметров загрузки (к примеру, с какой высоты выполняют засыпку).
2. Особенностей транспорта, посредством которого материал доставляется на объект, и расстояния до стройплощадки – ведь даже неподвижная масса в результате проседания под собственным весом постепенно уплотняется.
3. Фракции щебня и содержания зерен меньшей крупности, чем нижняя граница конкретного класса щебня.
4. Лещадности – игольчатые камни дают меньшую усадку, чем кубовидные.

Следует помнить, что прочность бетонных конструкций, фундаментов зданий и автомобильных дорог напрямую зависит от точности определения степени уплотнения. Однако также не стоит забывать о том, что трамбовка на площадке зачастую выполняется только по верхнему слою, а в этом случае расчетный коэффициент не всегда соответствует фактической усадке основания. Особенно часто это происходит, когда строительством занимаются не профессионалы, а любители. В соответствии с требованиями технологии, каждый слой засыпки необходимо укатывать и проверять отдельно.

Еще один параметр, который обязательно следует учитывать, – это то, что степень трамбовки рассчитывается для массы, которая сжимается без бокового расширения, то есть ограничена стенками, что не дает ей расползаться. На площадке такие условия для засыпки любой фракции щебня создаются не всегда, поэтому небольшая погрешность сохраняется. Этот факт следует учитывать, прежде всего, при расчете осадки крупных конструкций.

Уплотнение при транспортировке

Следует отметить, что найти какое-то стандартное значение сжимаемости на самом деле непросто, так как слишком много факторов оказывают на него влияние. (Все они перечислены выше). Коэффициент уплотнения щебня поставщик может указывать в сопроводительной документации, хотя ГОСТ 8267-93 и не требует этого напрямую. Однако при транспортировке гравия, в особенности его больших партий, зачастую выявляют значительную разницу объемов при загрузке и на строительном объекте, куда он был доставлен. Поэтому поправочный коэффициент, который учитывает уплотнение щебня, обязательно вносится в договор и контролируется в пункте приема. Единственное упоминание в действующем ГОСТ: коэффициент уплотнения, независимо от фракции, не должен быть выше 1,1. Поставщики, безусловно, знают об этом, и, дабы избежать возвратов, стараются сделать небольшой запас. К измерениям часто прибегают во время приемки, когда щебень доставляют на стройплощадку, так как заказывают его не тоннами, а кубометрами. Для этого кузов грузовика с находящимся в нем щебнем, нужно обмерить изнутри рулеткой, после чего рассчитать объем доставленного гравия, а потом умножить его на коэффициент 1,1. Такой расчет позволит приблизительно определить, сколько кубов было засыпано в кузов грузовика до отправки. Если полученная с учетом уплотнения цифра будет меньше той, что указана в сопроводительных документах, значит, кузов автомобиля был недогружен. Равна или больше указанной в документах – можно смело разгружать щебень.

Уплотнение на площадке

Следует обратить внимание, что приведенная выше цифра – 1,1 – учитывается только при транспортировке. На стройплощадке, где трамбовка щебня выполняется искусственно, с применением виброплиты или катка, данный коэффициент может возрасти до 1,52. При этом исполнителям необходимо точно знать степень усадки гравийной засыпки. Обычно этот параметр значится в проектной документации. Однако если в точном значении нет необходимости, пользуются усредненными показателями, которые указаны в СНиП 3.06.03-85:

Щебень фракции 40-70, как правило, имеет уплотнение 1,25-1,3 (если его марка не ниже М800). До М600 – от 1,3 до 1,5. Для мелких и средних классов 5-20 и 20-40 мм данные показатели не установлены, так как зачастую они используются только при расклинцовке верхнего несущего слоя из зерен 40-70.

Лабораторные исследования

Коэффициент уплотнения принято рассчитывать на основании данных лабораторных испытаний, в ходе которых массу щебня подвергают трамбовке и проверке на различных приспособлениях. Здесь существует несколько методов: замещение объемов (ГОСТ 28514-90); стандартное послойное уплотнение щебня (ГОСТ 22733-2002); экспресс-методы с использованием одного из трех типов плотномеров: статического, водобаллонного либо динамического.

Результаты получают либо сразу же, либо по истечении 1-4 дней, в зависимости от того, какой способ для исследования выбран. Стоимость одной пробы стандартного испытания составляет 2500 рублей. Всего необходимо провести не меньше пяти таких проб. Если данные нужны срочно, например, в течение дня, используют экспресс-методы по итогам отбора минимум 10 точек. Стоимость каждой точки составляет 850 рублей. Кроме того, придется оплатить выезд лаборанта на место – еще около 3 тысяч рублей. Однако без точных данных на строительстве крупных объектов не обойтись. Кроме того, солидной строительной организации необходимо наличие официальных документов, которые подтверждают соблюдение подрядчиком требований проекта.

Можно ли узнать степень трамбовки самостоятельно?

Да, коэффициент можно определить как в полевых условиях, так и для нужд частного строительства. Для этого необходимо сначала узнать насыпную плотность по каждому размеру: 5-20, 20-40, 40-70. Она напрямую зависит от минералогического состава материала, но при этом незначительно. Гораздо большее влияние на объемный вес имеют фракции щебня. Для расчета можно пользоваться усредненными данными:

Более точные данные плотности для конкретной фракции щебня можно определить лабораторным путем либо путем взвешивания известного объема строительного щебня с последующим несложным расчетом:

Насыпной вес = масса / объем.

После этого смесь укатывают до того состояния, в котором она будет использоваться на площадке, и измеряют рулеткой. А затем вновь производят расчет формуле, приведенной выше, получая в итоге 2 разных плотности – до и после трамбовки. Поделив обе цифры, получаем коэффициент уплотнения для конкретного материала. При одинаковом весе проб можно просто найти отношение двух объемов – результат будет аналогичным. Следует обратить внимание на то, что если показатель после трамбовки разделить на первоначальную плотность, то полученное в ответе число будет больше единицы – по сути, это коэффициент запаса материала на уплотнение. В строительстве им пользуются в том случае, если известны конечные параметры гравийной подушки и для заказа необходимо определить количество щебня выбранной фракции. При обратном вычислении получается значение меньше единицы. Однако эти цифры равнозначны и при расчетах важно понимать, какую именно следует брать.