Еще одним важным моментом в расчете уплотнения является измерение веса (5 20), когда уплотнение происходит без бокового расширения, а ограничителем являются стены, не допускающие расширения.
Коэффициент уплотнения щебня
Спрос на щебень с течением времени не уменьшается. Это незаменимый строительный материал для мощения дорог, изготовления фундаментов и брусчатки, а также для ряда других работ. Одним из важнейших параметров для получателя и потребителя является степень уплотнения балласта.
Для чего нужен?
Когда балласт доставляется на объект и выгружается в рабочую зону, где происходит его разравнивание, на первый план выходит степень уплотнения балласта. Ее особенностью является фактическая усадка балласта, уложенного в бетонную позицию, слой которого достигнет определенного уровня.
Уплотнение балласта происходит во время доставки, во время раскачивания и вибрации, когда грузовик едет к месту доставки строительного материала. Под воздействием качки камни сжимаются. Пустоты, образующиеся при первоначальной выгрузке балласта в грузовик, в конце пути становятся несколько меньше, но не могут быть полностью устранены.
Коэффициент уплотнения щебня — это величина, соответствующая отношению объема щебня, накопившегося в процессе тряски, к первоначальному объему, который занимал груз щебня в кузове перед доставкой.
Отношение между начальным и конечным объемом должно быть не менее 95 %. Если количество балласта меньше, принципал должен принять решение о недостатке балласта и скорректировать сумму, подлежащую оплате. Пример: вместо 20 м3 было поставлено только 16,5 м3 — количество балласта составило более 15 %. В данном случае оно составило 17,5 %. Начальная и конечная цена за количество содержат информацию об этих значениях. Клиент требует, чтобы эти цены были указаны при заказе — иначе торговец неосознанно вводит клиента в заблуждение.
Определение коэффициента
Основным материалом, используемым для производства щебня, является гранит или известняк. По размеру зерен он варьируется в диапазоне 5-120 мм. Другие параметры — плотность щебня, абсолютная плотность (по отношению к твердому граниту или известняку), морозостойкость и коэффициент уплотнения (при вибрации в дороге и принудительном уплотнении после доставки).
При транспортировке
Хранение щебня, пролежавшего более одного года, приводит к незначительному уменьшению насыпного объема. Под действием собственного веса мелкие камни опускаются в естественные пустоты между крупными камнями. Наибольшая плотность гравия находится на «дне» кучи.
При транспортировке гравия вы можете заметить, что он несколько оседает во время доставки. Этот процесс чаще происходит при длительных (дальних) поставках и при движении по дорогам, которые не являются достаточно гладкими и ровными. Согласно государственному стандарту, каждый кубический метр должен быть уплотнен не менее чем на 15% от первоначального насыпного объема. Точнее, коэффициент уплотнения (по тому же ГОСТу) составляет 10-15 %, в зависимости от размера камешка.
Малейшее отклонение от этого стандарта обязательно должно быть оговорено в договоре купли-продажи и поставки строительных материалов.
Потребитель имеет право измерить кузов машины по прибытии на строительную площадку, если у него есть претензии к количеству заказанного щебня. Разница между плотностью по объему и конечной плотностью покажет, вся ли партия балласта была доставлена или нет.
При трамбовке
При подготовке площадки под фундаменты зданий и сооружений, опоры для заборов или ворот, основание для дороги, щебень трамбуют. Наиболее популярным способом уплотнения щебня является использование катка: он предотвращает быстрое растекание материала в разные стороны и образование трещин при использовании. Другой альтернативой катку является виброплита, которая заставляет балласт вибрировать и свисать вниз в процессе, который частично основан на скольжении. Для этого мастер использует дополнительный фактор — величину уплотнения.
Можно использовать значения, приведенные в таблице по ГОСТу (для конкретной фракции), собственный расчет или расчет третьей стороны (в лаборатории).
После укатки балласта убедитесь, что грунт под уплотненным основанием больше не оседает. Наличие песчаной подушки под балластом обязательно.
Это пример ленточного фундамента. Толщина слоя гравия составляет 30 см. Площадь строящегося дома — 80 м2 , а ширина основания фундамента в каждой точке — 40 см. Предположим, что в качестве строительного материала используется щебень размером 2-4 см, а класс прочности задан как М-1000. Величина сжатия для М-1000 (средний размер камня 3 см) составляет 1,38.
Согласно размерам конструкции фундамента, объем балласта составит 4,13 кубических метров. Умножение этого коэффициента на фактический объем балласта (после уплотнения) дает объем насыпи 6 кубических метров». Это количество — с запасом — определено в следующей таблице
Для ускорения расчета пользователь может использовать следующие значения насыпной плотности балласта требуемой марки
Тип или сорт
Удельный вес, кг/м3
Обозначение (класс прочности)
Уплотнение при транспортировке
Следует отметить, что найти стандартное значение уплотняемости непросто, так как на нее влияет слишком много факторов. (Все эти факторы перечислены выше). Поставщик может указать коэффициент уплотнения балласта в сопроводительных документах, хотя ГОСТ 8267-93 напрямую этого не требует. Однако при перевозке балласта, особенно больших партий, часто возникает значительная разница в объеме при погрузке и в пункте доставки. Поэтому поправочный коэффициент, учитывающий уплотнение балласта, обязательно включается в договор и проверяется во время сбора. Единственная ссылка на действующий ГОСТ: коэффициент уплотнения не должен быть больше 1,1, независимо от фракции. Поставщики, конечно, знают об этом и стараются сделать небольшую наценку, чтобы избежать переплат. Замеры часто проводятся при приемке балласта на строительной площадке, так как балласт заказывается не тоннами, а кубометрами. Для этого кузов грузовика с балластом измеряется рулеткой, затем рассчитывается объем доставленного балласта и умножается на коэффициент 1,1. Этот расчет дает приблизительное представление о том, сколько кубов было засыпано в кузов грузовика перед доставкой. Если полученная цифра с учетом уплотнения меньше, чем указанная в сопроводительных документах, это означает, что кузов автомобиля был недогружен. Если же значение равно или выше указанного в документах, то обломки можно смело выгружать.
Зачем нужен показатель уплотнения?
Почему же необходимо учитывать коэффициент сжатия балласта? Этот параметр применим:
- при расчете количества необходимого материала;
- при расчете усадки в период постройки .
Если вы знаете коэффициент сжатия щебня 20 40, вы можете рассчитать его вес. Для этого необходимо умножить имеющийся объем любого объекта для хранения или транспортировки балласта, будь то железнодорожный вагон или багажник автомобиля, на насыпную плотность и коэффициент сжатия.
Следует помнить, что степень уплотнения материала зависит от размера балласта. Если взять фракцию 20 40 и 5 20, то плотность будет гораздо ниже, чем у гравия 5 20.
Гранит 5 20
Расчеты нужно проводить на месте.
Уплотнение на площадке
Обратите внимание, что приведенный выше коэффициент 1.1 учитывается только при перемещении. На строительной площадке, где гравий искусственно уплотняется с помощью виброплиты или катка, этот коэффициент может быть увеличен до 1,52. В то же время подрядчикам необходимо точно знать степень усадки гравийного наполнителя. Обычно этот параметр указывается в проектной документации. Однако если точное значение не требуется, можно использовать средние значения, приведенные в СНиП 3.06.03-85.
Щебень фракции 40-70 обычно имеет уплотнение 1,25-1,3 (если его качество не хуже М800), до М600 — 1,3-1,5. Для мелкой и средней фракций 5-20 и 20-40 мм эти показатели не определены, так как они часто используются только для верхнего слоя основания из щебня 40-70.
УПЛОТНЕНИЕ НА ПЛОЩАДКЕ
Обратите внимание, что приведенный выше коэффициент 1.1 учитывается только при перемещении. На строительной площадке, где гравий искусственно уплотняется с помощью виброплиты или катка, этот коэффициент может быть увеличен до 1,52. В то же время подрядчикам необходимо точно знать степень усадки гравийного наполнителя. Обычно этот параметр указывается в проектной документации. Однако если точное значение не требуется, можно использовать средние значения, приведенные в СНиП 3.06.03-85.
Щебень фракции 40-70 обычно имеет уплотнение 1,25-1,3 (если его качество не хуже М800), до М600 — 1,3-1,5. Для мелкой и средней фракций 5-20 и 20-40 мм эти показатели не определены, так как они часто используются только для верхнего слоя основания из щебня 40-70.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Коэффициент уплотнения обычно рассчитывается на основе данных лабораторных испытаний, в ходе которых гравийная масса уплотняется и испытывается на различных компонентах. Здесь существует несколько методов: замещение объема (ГОСТ 28514-90); стандартизированное уплотнение балласта на слой (ГОСТ 22733-2002); экспресс-метод с использованием одного из трех типов приборов для измерения плотности: статического, водяного шара или динамического.
Результаты можно получить либо сразу, либо через 1-4 дня, в зависимости от выбранного метода тестирования. Стоимость типичного образца для тестирования составляет 2 500 рублей. Всего необходимо не менее пяти таких образцов. Если данные нужны срочно, например, в течение одного дня, то используются экспресс-методы, основанные не менее чем на 10 точках. Стоимость одной точки составляет 850 рублей. Также необходимо оплатить присутствие лаборанта на объекте — дополнительно около 3 000 рублей. Однако при реализации крупных строительных проектов без точных данных не обойтись. Кроме того, у надежной строительной компании должны быть официальные документы, подтверждающие соответствие подрядчика требованиям проекта.
МОЖНО ЛИ УЗНАТЬ СТЕПЕНЬ ТРАМБОВКИ САМОСТОЯТЕЛЬНО?
Да, коэффициент можно определить как на практике, так и для частных строительных нужд. Для этого нужно сначала узнать насыпную плотность для каждого размера: 5-20, 20-40, 40-70. Она напрямую зависит от минералогического состава материала, но незначительно. Гораздо большее влияние на насыпную плотность оказывает доля щебня. Для расчета можно использовать усредненные данные:
Более точные данные по плотности для конкретной фракции щебня можно получить путем лабораторных испытаний или взвешивания известного объема щебеночного состава, а затем выполнить простой расчет:
Насыпная плотность = масса/объем.
Затем смесь укатывается до состояния, в котором она будет использоваться на стройплощадке, и измеряется рулеткой. Затем снова рассчитывается вышеприведенная формула, в результате чего получаются две разные плотности — до и после уплотнения. Деление обеих величин дает коэффициент уплотнения для соответствующего материала. Если вес образцов одинаков, можно просто найти отношение двух объемов — результат будет аналогичным. Если число после уплотнения разделить на исходную плотность, то полученное в ответе число будет больше единицы — это и есть коэффициент уплотнения материала. В строительстве его используют, когда известны конечные параметры балласта и необходимо определить его количество в выбранной фракции. При обратном расчете значение меньше единицы. Однако эти числа эквивалентны, и важно знать, какое из них использовать при расчетах.
Зачем знать коэффициент уплотнения по ГОСТу
Коэффициент уплотнения регламентируется СНиП, а также ГОСТом, который устанавливает соответствующие рекомендуемые параметры плотности.
Эти значения могут быть использованы для определения количества балласта, который может быть уплотнен, т.е. физический объем материала уменьшен.
В этом случае уплотнение происходит как преднамеренно (например, с помощью виброплиты), так и непреднамеренно (во время транспортировки). Обычно это значение находится в пределах от 1,05 до 1,52.
Коэффициент уплотнения песка, щебня и скола указывается в официальных документах 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 существуют различные причины 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 для определения необходимого количества материала выглядит следующим образом:
Объем заполняемого груза (м3) * Удельный вес (кг/м3) * Коэффициент уплотнения.
Однако необходимо учитывать некоторые нежелательные эффекты: Остатки шлака в точке диспергирования и, возможно, несколько меньший вес транспортируемого материала. Поэтому расчеты необходимо проводить с небольшим зазором.
Существуют специальные таблицы со средними данными по весу балласта в зависимости от фракции. Например, щебень 0-5 мм в 1 м3 составляет около 1,5 т, и можно рассчитать коэффициент уплотнения щебня 40-70, приняв примерный вес 1,47 т/м3.
Практическое определение количества материала
На практике можно определить коэффициент таким образом:
- 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 для щебня приведено в виде таблицы СНиП. Существует определенная формула, по которой можно рассчитать коэффициент уплотнения, при этом самым важным условием является трещиноватость. Поэтому учитывайте 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 |
Чтобы получить более достоверные данные, можно взвесить определенный объем щебня, а затем произвести расчет по формуле:
Вес = Масса/Объем.
Затем смесь следует укатать до состояния, пригодного для использования на участке, после чего измеряется площадь. Расчет снова производится по той же формуле. Таким образом, получаются два значения: плотность до уплотнения и плотность после уплотнения.
Полученные значения необходимо разделить и определить коэффициент относительного уплотнения балласта.
Если образцы имеют одинаковый вес, можно приблизительно рассчитать отношение двух объемов, число должно быть одинаковым.
Коэффициент уплотнения щебня по СНиП не дает строгих правил по необходимой степени уплотнения, но есть рекомендуемые правила и небольшая вариация в зависимости от минералогического состава материала. Этот параметр указывает на возможность уменьшения объема балласта без изменения массы.
Уплотнение происходит при определенных условиях и внешних воздействиях. Коэффициент уплотнения щебня (Ку) описан в таблице СНиП. Численное значение приводится как соотношение между лабораторными образцами материала и нормальной плотностью.
Документ (ГОСТ 8269.0-97) стандартизирует несколько основных методов применения расчетов:
- соотношение истинной плотности к натуральной породе;
- средняя плотность к горной породе;
- плотность насыпи и количества пустоты в ней.
Щебень имеет определенные классификации и получает соответствующую маркировку, которые описаны в ГОСТ 8267-93. В частности, данный стандарт устанавливает метод определения коэффициента. В основном показатель указывается на этикетке изделия или в сопроводительной технической документации.
Компания заказывает экспертизу в специальных лабораториях, где определение индекса занимает 3 дня. Пробы могут быть взяты и на месте, но это стоит значительно дороже. В среднем индекс находится в пределах 1,1-1,3.
Уплотнение при трамбовке
При подготовке фундаментов зданий или дорожных покрытий балласт уплотняется (катком, виброплитой или вручную). После уплотнения объем материала естественным образом уменьшается. Коэффициент уплотнения балласта при уплотнении (Ктр) используется для расчета необходимого количества материала. Можно использовать среднее табличное значение этого коэффициента (для данной фракции и класса прочности), заказать лабораторное измерение коэффициента (что экономически оправдано при строительстве крупных зданий или дорог в больших количествах) или рассчитать его самостоятельно.
Пример: вы решили сделать балластный слой толщиной 0,3 м для ленточного фундамента с наружными размерами 8⨯10 м и шириной ленты 0,4 м. Балластный слой будет использоваться для строительства дороги. Для засыпки выбран щебень фракции 20÷40 мм и класса прочности М1000. Среднее значение по таблице коэффициента уплотнения при уплотнении для данного класса материала составляет 1,38. Объем балласта в уплотненном состоянии (после уплотнения):
V₂ = (10-0,4-2 + 7,2-0,4-2)-0,3 = 4,13 мᶟ.
Требуемый объем материала навалом, который необходимо приобрести для выполнения описанной выше работы:
V₁ = V₂-1,38 = 4,13-1,38 = 5,696 ≈ 7 мᶟ
Как определить коэффициент уплотнения щебня при трамбовке самостоятельно
Предположим, вы строите ленточный фундамент и вам необходимо заполнить дно вырытой траншеи щебнем, который вы собираетесь уплотнить ручным катком. Однако возникает закономерный вопрос, сколько кубометров строительного материала вам следует заказать у ближайшего поставщика. Вы можете произвести расчеты самостоятельно, учитывая уплотнение балласта во время трамбовки.
Действуйте 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.
После уплотнения расстояние от верхнего края до уровня балласта составляет, например, 10 см = 0,1 м.
Объем полного ящика с неуплотненным балластом V₁ = 1-1-0,4 = 0,4 мᶟ.
Объем балласта после уплотнения V₂ = 1-1-0,3 = 0,3 мᶟ.
Коэффициент уплотнения для уплотнения для нашего конкретного материала (по размеру зерен, влагосодержанию и прочности) и компонента уплотнения:
Ктр = V₁ : V₂ = 0,4 : 0,3 ≈ 1,33.
Измерение коэффициента уплотнения в лабораторных условиях
Определение коэффициента конденсации при конденсации в лабораторных условиях с помощью специального вибрационного прибора, который работает следующим образом:
- вибростола;
- измерительного контейнера (обычно емкостью 50 литров);
- крышки контейнера, с вмонтированным в нее трамбовочным вибропоршнем.
- 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 измеряют высоту свободной части контейнера с помощью линейки, вычисляют объем свободной части и, учитывая соотношение объема полного контейнера с сыпучим материалом к объему трамбованного балласта, вычисляют коэффициент при конденсации.
Пример: объем мерного контейнера V₁ = 50 литров. Объем сыпучего материала после сжатия V₀ = 14 литров. Объем сжатого материала V₂ = V₁ — V₀ = 50 — 14 = 36 литров.
Тогда Ктр = V₁ : V₂ = 50 : 36 = 1,3888 ≈ 1,39.
