Коэффициент уплотнения щебеночного основания

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.

Щебень, как любой сыпучий материал, состоит из гранул неправильной формы. Именно различная форма зёрен позволяет его массе уплотняться и уменьшаться в объёме.

Процесс уплотнения происходит в двух случаях:

• при транспортировке материала;
• при ручной или механизированной трамбовке.

В основе этих операций лежит вибрационное воздействие, в результате которого гранулы разворачиваются и занимают более компактное положение по отношению к другим. При этом общий объём материала уменьшается, а плотность увеличивается. Отношение насыпного объёма щебня к уплотнённому называют коэффициентом уплотнения.

Какой коэффициент уплотнения у щебня?

Степень уплотнения при транспортировке зависит от дорожных условий — интенсивности вибрации кузова или вагона, а также длительности перевозки. Поскольку щебень продают не тоннами, а кубическими метрами, действующий ГОСТ устанавливает для перевозок предельный коэффициент уплотнения щебня, составляющий величину 1,1. Её обычно прописывают в договоре между поставщиком и покупателем.

Как правило, чтобы не было рекламаций, поставщики отгружают насыпной щебень в большем объёме, чем его требуется с учётом уплотнения в дороге с коэффициентом 1,1. Песок в СПб уплотняется лучше, чем щебень, его предельный Ку равен 1,15.

Покупатель, принимая щебень по объёму, может легко проверить, если ли недостача товара. Перемножив объём доставленного и уплотнённого в пути материала на коэффициент 1,1, он вычислит кубатуру отправленного насыпного щебня и сравнит её с оплаченной. Используя описываемый коэффициент и документацию на строительство, владелец строения сможет проконтролировать заказ щебня в объёме, исключающем напрасно оплачиваемые излишки.

Коэффициент уплотнения щебня должен быть заложен в смете любого строительного объекта с тем, чтобы объёмы закупаемого насыпного и уложенного с необходимым уплотнением в строительную конструкцию материалов соответствовали друг другу. В дорожном и гидротехническом строительстве коэффициент уплотнения щебня тщательно контролируется, несмотря на высокую стоимость исследований — ошибки на таких стройках недопустимы.

Как измерить коэффициент уплотнения щебня К_у?

Это можно сделать, изготовив широкую ёмкость, например, размерами 1000х1000х400. Если заполнить её до краёв щебнем, уплотнить его ручной трамбовкой или виброплитой, а затем разделить 400 л (объём насыпного щебня в полном ящике) на измеренный объём материала после трамбовки, то получится коэффициент уплотнения щебня.

На практике пользуются специальной установкой, представляющей цилиндрический контейнер ёмкостью 50 л, оснащённый крышкой с вибропоршнем и установленный на вибростол. Частное от деления двух объёмов исследуемого материала — до и после вибрационного воздействия — даст искомый коэффициент.

При отсутствии данных можно воспользоваться значениями коэффициента уплотнения щебня фракций 40-70 и 70-120, указанные в СНиП 3.06.03-85. Там приводятся величины К_у для щебня прочностью не менее М800 (1,25-1,3) и прочностью М300-М600 (1,3-1,5). Менее прочный щебень трамбуется более плотно, что является следствием его частичного разрушения при больших механо-вибрационных нагрузках.

Особенности уплотнения щебня

Известно, что реальный коэффициент уплотнения щебня может составлять от 1,05 до 1,52. Кроме уже названных, существует ещё несколько факторов, от которых зависит эта величина:

• степень прочности зёрен — гранит и известняк уплотняются по-разному;
• наличие в партии зёрен мелкой фракции в большей концентрации, чем допускает норматив — мелкий щебень расклинивает крупный, Ку увеличивается;
• высота, с какой выполняется засыпка или загрузка;
• неправильная трамбовка, если её выполняют только по верхнему, а не по всем слоям, включая лежащие ниже;
• лещадность щебня — кубовидный щебень уплотняется лучше, чем лещадный.

Контроль коэффициента уплотнения щебня — один из эффективных способов технологичного управления стройкой.

Щебень сегодня является самым практичным, дешевым, эффективным, а соответственно и распространенным материалов. Его добывают при помощи измельчения горной породы, чаще всего сырье получают при помощи взрывных работ в карьерах. При этом порода разрушается на различные по размеру куски, а от фракции сильно зависит и коэффициент уплотнения щебня.

Фракция

Гранитный щебень является наиболее распространенным вариантом, потому что обладает высоким уровнем устойчивости к температурным воздействиям и практически не поглощает воду. Прочность гранита соответствует всем техническим требованиям. Наиболее популярные фракции гранита:

• мелкий – 5-20 мм;

• среднем мелкий – 5-40 мм;

• средний – 20-40 мм;

• крупный – 40-70 мм.

Каждая разновидность имеет различные сферы применения, преимущественно используется мелкая фракция шлака для:

• приготовление балластных слоев, которые необходимы для ЖД путей и дорог;

• добавляется в строительные смеси.

На основании чего выбирать относительное уплотнение

Коэффициент уплотнения сильно зависит от различных показателей и характеристик материала, обязательно следует учитывать:

• средняя плотность, обычно устанавливается производителем, но в целом колеблется в пределах от 1,4 до 3 г/см³. Это один из ключевых параметров, используемых в расчетах;
• лещадность для прогнозирования плоскости щебня;
• фракционная сортировка, меньше размер зерна – больше плотность;
• устойчивость материала к морозам, зависит от породы;
• радиоактивность щебня. Первый класс можно использовать везде, а второй только для загородных дорог.

Разновидности и характеристики

Для строительства могут использоваться различные виды щебня, ассортимент сегодня достаточно большой, но и свойства также значительно отличаются.

В зависимости от типа породы выделяют следующие основные сырьевые группы:

Гранитная порода наиболее прочная, так как это материал, который остается после остывания магмы. В связи с высокой прочностью породы, ее сложно обрабатывать. Производится на основании ГОСТ 8267-93.

Широкое распространение приобрел щебень 5-20 мм, так как может применяться практически для всех видов строительства.

Гравийная разновидность более сыпучая, соответственно коэффициент уплотнение щебня более высокий. Добывается при измельчении горных пород, из-за этого более дешевый материал, но и менее прочный.

Читайте также материал про плотность гравия.

Известняковый вариант – это остатки осадочной горной породы.

Материал является одним из достаточно дешевых вариантов, так как приготовляется из известняка, но и качественные характеристики невысокие.

Вторичный щебень – это отходы от строительных работ, то есть остатки асфальта, кирпича, бетона и т.д.

Естественно, что такой щебень самый дешевый, а часто его можно достать бесплатно.

Качественные параметры значительно ниже остальных групп, поэтому используется только в сооружениях, которые не предоставляют высоких требований к прочности.

Более подробно о характеристиках щебня смотрите на видео:

Зачем знать коэффициент уплотнения по ГОСТу

Коэффициент уплотнения регулируется СНИП, а также ГОСТ, где указывается соответствующие, рекомендуемые параметры плотности.

Благодаря значениям можно определить насколько можно уплотнить щебень, то есть уменьшить физический объем материала.

При этом трамбовка происходит намеренно (например, виброплитой) и ненамеренно (при перевозке). Преимущественно значение колеблется в пределах 1,05-1,52.

Нормативные документы указывают коэффициент уплотнения песка, щебня по ГОСТу:

• смесь песка и гравия – 1,2;
• песок – 1,15;
• керамзит – 1,15;
• щебень из гравия – 1,1;
• грунт – 1,1 (1,4).

На практике существует несколько причин для определения коэффициента:

• используется для расчета необходимого количества закупаемых материалов. Благодаря такому подходу исключаются дополнительные расходы на приобретение лишнего щебня или партийную закупку;
• также цифра используется, чтобы, когда произойдет уплотнение щебня виброплитой, узнать на сколько сядет уровень.

Формула определения необходимого количества материала имеет следующий вид:

Объем предназначенной к заполнению формы (м3) * удельную массу (кг/м3) * коэффициент уплотнения

Подставив числа можно достоверно определить количество задействованного материала, но нужно учесть некоторые нежелательные воздействия: остатки шлака на месте рассыпания, возможно немного меньший вес довезенного материала. Поэтому следует рассчитывать с небольшим зазором.

Есть специальные таблицы с усредненной информацией по весу гравия в зависимости от фракции. Для примера 0-5 мм щебня в 1 м3 приблизительно 1,5 т, а рассчитать коэффициент уплотнения щебня 40 70 можно, учитывая приблизительную массу в 1,47 т/м3.

Практическое определение количества материала

В реалиях жизни можно определить коэффициент таким путем:

• замерять размер бортов грузового автомобиля;
• определить общий объем щебня;
• результаты следует просто умножить на стандартный коэффициент уплотнения для соответствующей фракции с учетом трамбовки при перевозке;
• благодаря такому расчету легко определить реальное количество привезенного щебня

Коэффициент уплотнения (запас прочности) по таблице СНИП

Нормальное значение уплотнения щебня представляется в виде таблицы СНИП. Существует определенная формула, благодаря которой можно рассчитать коэффициент уплотнения, важнейшим условием является фракция. Итак, рассмотрим насыпную плотность материала:

Фракция, мм	Насыпная плотность
	Гранитный щебень	Гравийный щебень
0-5	1500
5-10	1430	1410
5-20	1400	1390
20-40	1380	1370
40-70	1350	1340

Для получения более достоверных данных можно взвесить определенный объем щебня, затем провести расчет на основании формулы:

Вес = масса / объем.

Затем необходимо укатать смесь в такое состояние, которое будет использоваться на площадке, затем замеряется площадь. Выполняется расчет снова, по той же самой формуле. Таким образом получается 2 цифры: плотность до трамбовки и после.

Необходимо разделить полученные цифры и определить коэффициент относительного уплотнения щебня.

Если пробы имеют одинаковый вес, можно элементарно высчитать соотношение обоих объемов, цифра должна быть такая же.

Коэффициент уплотнения щебня по СНИП не дает жестких норм необходимого уровня трамбовки, но есть рекомендованные нормы и незначительный разброс в зависимости от минерального состава материала. Данный параметр указывает на возможность уменьшения объема щебня при сохранении той же массы.

Уплотнение происходит при определенных условиях, воздействии извне. Коэффициент уплотнения щебня (Ку) описывает таблица СНИП. Числовое значение поставляется в виде пропорции между лабораторно созданными пробами материала и обычной плотности.

Документом (ГОСТ 8269.0–97) нормируется несколько основных методов использования исчислений:

• соотношение истинной плотности к натуральной породе;
• средняя плотность к горной породе;
• плотность насыпи и количества пустоты в ней.

Щебень имеет определенные классификации и отмечаются соответствующей маркировкой, которая описывается в ГОСТ 8267-93. В частности, этот стандарт фиксирует методику определения коэффициента. Преимущественно показатель содержится на этикетке продукта или в сопроводительной, технической документации.

Предприятие заказывает исследование в специальных лабораториях, где на определение показателя необходимо 3 дня. С выездом на место проведения работы могут производиться пробы, но он будут стоить существенно больше. В среднем показатель находится в пределах 1,1-1,3.

Технология уплотнения грунта катком или виброплитой при помощи щебня

Преимущественно щебень используется для уплотнения верхнего слоя грунта. Предварительно проводится исследование почвы, бурят отверстие на 50-70 см вглубь, затем определяется наличие грунтовых вод, состава, типа грунта.

После прохождения тестов, в случае нормального состояния поверхности, можно использовать засыпку при помощи щебня.

Технология уплотнения грунта щебнем в промышленных условиях включает в себя использование крупногабаритной техники: бульдозеров, тракторов, экскаваторов, в небольших, домашних условиях, может применяться и обычная лопата. Также необходимо определить водянистость почвы, возможно ее придется увлажнить или наоборот подсушить.

После формирования котлована, засыпают щебнем и при помощи виброплиты или катка уплотняют его. Следует учитывать, что слой станет меньше после трамбовки. Рекомендуется делать углубление на 50 см, засыпая поверхность щебнем, но может потребоваться и другая глубина.

Трамбовка продолжается до тех пор, пока почва не перестает оседать, иначе фундамент обречен на крошение. Проверка уплотнения щебня может проводиться при помощи того же оборудования, определяя, есть ли движение в верхнем слое.

Уплотнение грунта щебнем нормируется документами СНИП, которые указывают количество и плотность насыпи. При этом важную роль играет уплотнение грунта, а затем уже совместно со щебнем.

Преимущественно процедура трамбовки сначала производится в вырытом котловане до засыпания материала, чтобы предотвратить продавливание грунта.
Подробно об уплотнении грунта щебнем смотрите в видео.

Цемент действительно можно назвать главной составляющей частью большинства зданий и сооружений. Перейдя по ссылке узнаете, как правильно развести цемент.

Сегодня плиточный клей широко применяется во время ремонта, с его помощью можно клеить самые разнообразные материалы. Тут все о его составе.

Для отделки фасада и стен домов и самых разных сооружений стали часто использовать декоративную штукатурку Короед. Здесь все о технологии ее нанесения.

Расценка на процедуру уплотнения может сильно колебаться в зависимости от компании подрядчика, качества и типа щебня, но особенно сильно зависит от удаленности участка стройки, а также сложности условий.

В некоторых случаях требуется повышенная плотность насыпи, когда окружающие условия склонны к разрушению фундамента, например, болотистые места, повышенная влажность, риск оползней и т.д.

Насыпная плотность для расклинцовки и других видов строительства

Достаточно часто нужно узнать плотность щебня насыпи после транспортировки в автомобиле. Эта процедура может быть полезна для определения необходимого устройства для трамбовки, количества бетона и его состава, для расклинцовки.

Рассчитать плотность насыпи можно на основании простой процедуры:

• необходимо подготовить пустой сосуд для наполнения щебнем и взвешивания, необходимо определить его вес;
• наполнить тару щебнем и взвесить;
• необходимо определить чистую массу материала, то есть отнять от веса наполненного сосуда, его собственную массу;
• разделить вес на объем сосуда.

При закладке фундамента необходимо четко достичь коэффициента уплотнения уставленного в нормативных документах. Иначе это чревато аварийностью и быстрым разрушение постройки, при чем данное замечание касается всех видов строительства.

После проведения мероприятия трамбовки необходимо замерять и проконтролировать плотность. Это можно сделать при помощи простого расчета, определить массу и объем засыпанного щебня и толщину слоя. Таким образом можно узнать, на сколько уменьшился объем материала после трамбовки.

Существует и специальное оборудование для определения эффективности трамбовки – плотномер.

Хорошим инструментов выступает БПД-КМ, который указывает фактическую плотность. Предназначение оборудования – это слежение за качеством и уровнем уплотнения грунта, гравия, щебенки.

При этом прибор весьма точный, расход в показаниях не превышает 0,01 г/ см³. В основании определения плотности прибором лежит методика описанная в документе ГОСТ 28514–19.

Заключение

Качественная процедура уплотнения предоставляет возможность исключить вероятность повреждений и деформации сооружения на долгий промежуток времени.

Следует обратить внимание, что если разделить плотность после трамбовки на изначальную, то цифра всегда получается несколько выше единицы – это коэффициент, который указывает запас прочности, то есть возможность уплотнения.

Цифра может использоваться в случаях, когда необходимо узнать количество щебня для проведения определенной работы, в основном засыпании подушки. Обратное исчисление показывает на сколько уплотнился материал, по сравнению с первоначальным значением, цифра меньше 1.