Cos'è il coefficiente di compattazione? Metodologia “Metodologia per la determinazione del coefficiente di compattazione relativa delle sabbie Densità e coefficiente di compattazione

APPENDICE 3

Informazione

Elementi del sottofondo

La parte superiore del sottofondo (strato di lavoro)- parte della massicciata situata all'interno del sottofondo dal fondo del manto stradale fino a 2/3 della profondità di congelamento, ma non inferiore a 1,5 m dal manto stradale.

Base terrapieno- una massa di terreno in condizioni naturali, situata al di sotto dello strato sfuso e con argini bassi - al di sotto del confine dello strato di lavoro.

Base con tacca- massa di terreno al di sotto del confine dello strato di lavoro.

APPENDICE 4

Informazione

Coefficiente di compattazione del suolo

Coefficiente di compattazione del suolo - il rapporto tra la densità dello scheletro del terreno in una struttura e la densità massima dello scheletro dello stesso terreno con compattazione standard secondo GOST 22733-77.

APPENDICE 5

Informazione

Tipi di paludi

Si dovrebbero distinguere tre tipi di paludi:

I - pieno di terreni paludosi, la cui resistenza allo stato naturale consente di erigere un terrapieno alto fino a 3 m senza il verificarsi di un processo di estrusione laterale di terreno debole;

APPENDICE 6

Informazione

Strati di rilevato stabili e instabili

Strati di riempimento stabili- strati costituiti da terreni disgelati o poco ghiacciati, la cui densità nel rilevato corrisponde agli standard della Tabella. 22.

Strati di rilevato instabili- strati di terreni saturi d'acqua ghiacciati o disgelati, che nel rilevato hanno una densità che non soddisfa gli standard della Tabella. 22, per cui, durante lo scongelamento o l'esposizione prolungata ai carichi, potrebbero verificarsi deformazioni dello strato.

APPENDICE 7

Il livello di qualità dei progetti stradali costruiti e riparati in Russia è aumentato notevolmente negli ultimi anni. E in gran parte grazie all'esecuzione migliore e più competente dei lavori di compattazione del sottofondo, della base in pietrisco e della pavimentazione in asfalto.

Il successo è stato facilitato dall'introduzione di nuove attrezzature di compattazione e di tecnologie più efficienti, dalla crescita delle conoscenze e delle capacità pratiche di ingegneri e lavoratori di numerosi appaltatori ed esecutori, tra cui possiamo citare l'associazione Dorstroyproekt, riconosciuta vincitrice del concorso Rosavtodor nel 1999 e miglior impresario stradale in Russia secondo i risultati del concorso Gosstroy della Federazione Russa nel 2000.

I progressi positivi nella qualità della compattazione dei materiali utilizzati hanno messo in luce, allo stesso tempo, i problemi, i compiti e le questioni accumulati negli anni precedenti e non ancora risolti, tra cui quelli piuttosto urgenti riguardanti il ​​miglioramento degli standard e l'aggiornamento di metodi e mezzi tecnici per monitorare la qualità della compattazione. E questo vale sia per il sottofondo che per la pavimentazione in cemento asfaltato, e soprattutto per la base in pietrisco.

L'esame e l'analisi critica, rispetto agli standard, ai metodi e ai mezzi stranieri avanzati di tale controllo, dimostrano un chiaro conservatorismo dello sviluppo e mostrano il ritardo russo di 15 anni. Inoltre, riguarda, principalmente, metodi e mezzi, principalmente del campo operativo controllo. Ci sono anche seri problemi e carenze normative, ma riguardano soprattutto le fondazioni in pietrisco, anche se alcune cose andrebbero chiarite e corrette anche per quanto riguarda il sottofondo e le pavimentazioni in calcestruzzo asfaltato.

La base per valutare la qualità della compattazione del suolo del sottofondo e dello strato sottostante in Russia, come è noto, è il principio di confrontare la densità ottenuta in un terrapieno o scavo con la densità dello stesso terreno in un dispositivo di laboratorio per la compattazione standard di SoyuzdorNII (all'estero - nel dispositivo Proctor). Il risultato del confronto sotto forma di coefficiente di compattazione (K y) viene “provato” ai suoi valori standardizzati da GOST e SNiP, molto spesso pari a 0,95 (fondo del fondo stradale) o 0,98–1,0 (parte superiore il fondo stradale e lo strato sottostante).

Un confronto tra gli standard russi di compattazione del suolo in vigore nel settore stradale e quelli stranieri conferma il loro livello sufficiente per garantire la resistenza e la stabilità del fondo stradale. In tutti i siti dove vengono osservati non si riscontrano praticamente problemi dovuti a deformazioni e cedimenti del sottofondo.

Talvolta gli “attacchi” critici nei loro confronti con proposte di correzione o addirittura con richieste di revisione in direzione di un inasprimento sono illegali, infondati e perfino dannosi. Naturalmente, alcune cose possono e devono essere chiarite e modificate tenendo conto del fattore climatico, dell'esperienza di lavoro nel sottofondo di vari tipi e condizioni di terreno e delle nuove possibilità di agenti compattanti del suolo più potenti e avanzati. Tuttavia, compiere “movimenti bruschi” nella direzione di una revisione radicale delle norme è pericoloso e inutile.

Il metodo standard per valutare la qualità della compattazione prevede la selezione obbligatoria di una porzione o campione di terreno mediante un anello o foro, la sua pesatura accurata, la determinazione dell'umidità mediante essiccazione a 105–110 ° C in un termostato per 6–8 ore. Quindi, in laboratorio, è necessario eseguire una procedura standard per compattare il terreno pre-essiccato e frantumato con una determinazione altrettanto lunga del contenuto di umidità ottimale.

Di conseguenza, il coefficiente di compattazione del terreno di interesse e il suo contenuto di umidità possono essere forniti all'impresa di scavi in ​​almeno un giorno o due, quando può essere difficile e talvolta impossibile migliorare la qualità della compattazione.

È vero che due possibilità alternative alleviano o salvano questa situazione. In primo luogo, i russi utilizzano spesso il metodo, comune in molti paesi, per monitorare non la densità del suolo stesso, ma la tecnologia della sua compattazione con i mezzi scelti, stabilita, ad esempio, durante la compattazione di prova. Il rigoroso rispetto delle condizioni tecnologiche per eseguire questa operazione, di norma, garantisce un'alta probabilità di ottenere il risultato di qualità richiesto. Pertanto, il campionamento obbligatorio del terreno da un rilevato o da uno scavo, insieme alle procedure di laboratorio, può essere considerato non come un controllo operativo, ma come una verifica e non avendo una necessità così urgente di risultati immediati. Tuttavia, se si verifica un possibile cambiamento nel tipo e nella varietà del suolo o nelle sue condizioni, che non può essere escluso, questo metodo di controllo potrebbe fallire.

In casi simili e altri, i lavoratori stradali utilizzano ampiamente la seconda opportunità, che dà loro il diritto, legalizzato da SNiP, di effettuare il controllo della densità con campionamento obbligatorio del suolo in un volume pari ad almeno il 10% di tutte le misurazioni richieste. Nel restante 90% è consentito l'utilizzo di metodi e mezzi indiretti, anche semplificati, garantendo però un'adeguata affidabilità dei risultati.

Tali strumenti e dispositivi, a volte abbastanza semplici e leggeri, convenienti e che danno risultati rapidi (dispositivi rapidi), sono molto utili e necessari nel settore stradale.

Tra la varietà disponibile di questi strumenti e metodi, i più comuni e utilizzati in molti paesi sono i cosiddetti densimetri penetrometrici statici e dinamici. Solo in Russia, in diversi rami dell'edilizia, si possono contare almeno una dozzina di esempi operativi. A proposito, è opportuno ricordare che con l'aiuto di uno di questi densitometri-penetrometri in combinazione con una girante, i veicoli di discesa automatica dell'URSS studiarono le proprietà del suo suolo sulla Luna e le truppe americane direttamente dall'aria valutato la capacità portante del suolo terrestre per l'atterraggio di aerei ed elicotteri.

Uno dei primi densitometri-penetrometri simili utilizzati dal prof. Già a metà del secolo scorso, A. N. Zelenin utilizzava un densimetro DorNII (Fig. 1) per identificare la correlazione tra la resistenza al taglio del terreno e la sua densità, meglio noto come “batterista DorNII” (da un dispositivo di compattazione standard) . È vero, in quei tempi lontani non era ancora chiamato penetrometro.

La sua attrattiva risiede nella semplicità del design, nella facilità d'uso e nella velocità nell'ottenimento dei risultati. E il criterio per valutare la densità era semplice e comprensibile a tutti: il numero di impatti di un carico di 2,5 kgf caduto da un'altezza di 40 cm necessari per immergere un'asta cilindrica con una superficie di base di punta piatta di 1 cm 2 nel terreno fino ad una profondità di 10 cm (per terreni deboli e sciolti era presente una seconda punta con una superficie di 2 cm2).

Sulla base del numero di tali impatti e di un programma di calibrazione precostruito, tenendo conto del tipo di terreno e della sua umidità, è stato possibile trovare rapidamente K y e decidere sulla qualità della compattazione del sottofondo. Inoltre, ciò può essere fatto durante l'operazione stessa, regolando le modalità operative tecnologiche delle macchine per la compattazione del terreno e, di conseguenza, il risultato qualitativo.

I moderni densitometri-penetrometri, nonostante la solidità della base scientifica, la complessità della metodologia di misurazione con singoli campioni (doppia penetrazione, combinazione di calibrazione per K y e umidità, ecc.) e l'esperienza pratica accumulata nell'uso, differiscono poco nell'essenza dal “batterista di DorNII” e l'uno dall'altro. Questa differenza consiste principalmente nella forma e dimensione della punta (molto spesso un cono con un angolo al vertice di 30, 45 o 60°), nel metodo di immersione della punta (pressatura statica o una serie di impatti) e nel valore misurato , che serve come criterio per valutare la qualità del sigillo.

Il criterio è preso o dalla resistenza specifica all'immersione del cono (indice di cono), definita come il rapporto tra la forza di indentazione statica o dinamica totale e l'area della base del cono, oppure dalla profondità di immersione della punta , ovvero il numero di colpi per immergerlo ad una determinata profondità. In questo caso, tutti gli altri parametri del dispositivo, tranne uno dei valori nominati e fissi, rimangono costanti.

L'esperienza nell'uso di tali dispositivi ha sviluppato una serie di condizioni e requisiti speciali, solo il cui rispetto può fornire un risultato stabile e accettabile in termini di precisione. In particolare, i penetrometri di densità di tipo statico (Fig. 2) richiedono talvolta una forza significativa di schiacciamento della punta della sonda (su terreni densi e coesivi fino a 50–60 kgf), nonché la sua immersione uniforme e regolare fino a una profondità di 10 cm per 15-20 secondi. (la quantità di sforzo dipende da questo).

Questo non è sempre e non tutti gli uomini sono in grado di provvedere, per non parlare delle ragazze e delle assistenti di laboratorio. Questo, a quanto pare, è il motivo della dispersione dei risultati delle misurazioni e dell'atteggiamento negativo di alcuni specialisti del settore stradale nei confronti dei penetrometri statici.

È più semplice, più affidabile e più facile lavorare con i densimetri dinamici. L'associazione Dorstroyproekt, che comprende 7 società di costruzione e riparazione di strade, utilizza da diversi anni un densimetro dinamico tipo D-51 per valutare rapidamente la qualità della loro compattazione quando valuta la qualità della costruzione del sottofondo da terreni sabbiosi, compresi singoli terreni di grandi dimensioni (Fig. 3) - che non ci ha mai deluso.

Circa 20 anni fa, l'allora Ministero dei trasporti stradali della RSFSR organizzò a Vladimir test comparativi di 9 diversi dispositivi per monitorare la qualità della compattazione di terreni coesivi e non coesivi. Questi includevano 6 penetrometri a densità statica e dinamica.

Sulla base dei risultati di questi test simultanei, i densimetri dinamici D-51 e RB-102A (terreni sabbiosi) e il densimetro-igrometro N.P. Kovalev (terreni coesivi) sono stati consigliati principalmente per gli oggetti del terreno stradale. Quest'ultimo, tuttavia, difficilmente può essere classificato come semplice in termini pratici ed espressivi.

I penetrometri statici, anche se non collaudati, possono talvolta essere utilmente utilizzati per valutazioni relative allo stato in peggioramento/migliore di singoli luoghi e tratti di massicciata.

Per quanto riguarda il contenuto di umidità dei terreni compattati a grana fine, il suo controllo viene sempre effettuato con il metodo termo-peso più affidabile e accurato in condizioni di laboratorio. Non è stato ancora inventato o proposto nulla di meglio per sostituire questa procedura semplice ma lunga. È vero, un tempo nel laboratorio di tecnologia e meccanizzazione dell'Istituto di ricerca scientifica di Leningrado, fu creato un dispositivo chiamato "piattaforma girevole" per un'essiccazione più rapida di un campione di terreno in una bottiglia di pesatura (1–1‚5 ore invece di 6 -8 ore).

Il componente principale di questo semplice apparecchio era un normale giradischi da 33, 45 o 78 giri. Sul suo disco con perline laterali sono state installate 12-15 bottiglie con terreno bagnato. Sopra, alla distanza ottimale, rilevata sperimentalmente dalla condizione di temperatura del suolo di 105–110° C, è stato posizionato un tradizionale riscaldatore elettrico reflex con piastra concava riflettente che, ruotando le bottiglie, completava l'intero ciclo di asciugatura in solo 1 –1‚5 ore.

Questa "piattaforma girevole" leggera, compatta, economica e comodamente trasportabile, insieme al personale del laboratorio, ha visitato cantieri stradali nella Siberia occidentale, BAM, Lettonia, Moldavia e altri luoghi.

Risultati abbastanza rapidi sull'umidità e sulla densità del suolo sono forniti da metodi e strumenti radiometrici. Sono utilizzati con successo da molto tempo negli Stati Uniti, in Francia, Inghilterra, Germania e altri paesi. La particolarità dei moderni campioni di densimetri di questo tipo è che la sicurezza di lavorare con essi è notevolmente aumentata (vengono utilizzati elementi che emettono bassa radioattività) e che sono dotati di microcomputer per il calcolo e la visualizzazione immediata dei valori di umidità, densità e K del terreno. È vero, necessitano di calibrazione per ogni tipo di terreno e sono molto sensibili alle inclusioni di pietre nel terreno. In Russia e in altri paesi che facevano parte dell'URSS, dove la “sindrome di Chernobyl” è ancora viva, è difficile sperare nel superamento della paura psicologica e nell'introduzione di metodi e dispositivi radioisotopici tra i lavoratori stradali.

La qualità della compattazione degli argini realizzati con terreni rocciosi a blocchi di grandi dimensioni forti e di alta qualità non ha quasi mai causato particolare preoccupazione e preoccupazione tra i lavoratori stradali. Nonostante una serie di esempi pratici (il profilo a dente di sega della BAM, cedimenti della pavimentazione fino a 20-30 cm su uno dei tratti careliani dell'autostrada San Pietroburgo - Murmansk, pavimentazione irregolare sulla prima fase della tangenziale della città di Vyborg, ecc.) indicano possibili gravi problemi, se alla maggior parte delle operazioni e soprattutto al controllo di qualità della compattazione di tali terreni non viene prestata la necessaria attenzione.

Oggi, la compattazione dei terreni rocciosi-grossolani-clastici non può essere un problema con conseguenze, poiché esistono mezzi di compattazione efficaci sotto forma di rulli vibranti pesanti trainati o articolati e metodi tecnologici per condurre il lavoro. Il problema, e anche allora relativo, può essere considerato il controllo di qualità della loro compattazione, perché su tali terreni non è possibile utilizzare un densimetro-penetrometro, non è possibile prelevare un campione di terreno con l'estremità tagliente o con il metodo del foro. È vero, il metodo dei fori singoli (volume fino a 6-8 cm 3) veniva talvolta utilizzato in importanti progetti di costruzione idraulica nazionali ed esteri, ma la densità ottenuta in questo modo non aveva nulla a che fare con, perché è difficile immaginare la possibilità di eseguire la compattazione standard del terreno generalmente accettata con inclusioni solide di 100–300 mm. In alcuni casi, quest’ultima è stata sostituita compattando tali terreni in forme più grandi (20–25 l) su tavole vibranti o costipatori vibranti di superficie. A volte, al posto del terreno vero e proprio, in queste forme veniva posto del terreno modello, con successiva conversione dei risultati in terreno reale.

Nel settore stradale l'utilizzo di tali metodi è possibile, ma non sempre consigliabile. Inoltre, esistono metodi indiretti più semplici ed efficienti per valutare la sufficienza o l'insufficienza della compattazione di terreni a grana grossa utilizzando un carico di prova sul fondo stradale, ad esempio un rullo pneumatico molto pesante del peso di 40-50 tf (negli Stati Uniti un tempo pesavano anche 100-200 tf ) o un rullo vibrante con modulo a rulli vibranti del peso di 13-15 tf (in Russia esiste forse uno dei più grandi K-701 M-VK articolati al mondo, del peso di 26 tf, un modulo a rulli vibranti da 14 tf). Se dopo 2-3 passaggi di una di queste macchine il segno del pneumatico o del tamburo è insignificante o appena percettibile, la qualità della compattazione è buona.

È anche possibile un altro metodo indiretto per monitorare la qualità della compattazione degli argini clastici rocciosi grossolani: geodetico. La loro qualità sarà accettabile se l'assestamento totale della superficie di compattazione, ottenuto dai risultati della macchina di compattazione, è dell'8–10% (K y @ ​​​​0‚95) e dell'11–12% (K y @ ​​​​0 ‚98) dello spessore iniziale dello strato gettato o dell'intero rilevato.

È anche possibile valutare la qualità della compattazione di tali terreni utilizzando un francobollo caricato dinamicamente, a condizione che il suo diametro (400–600 mm) sia 4–5 volte maggiore della frazione più grande del terreno e che la pressione dinamica sul suo terreno la base sarà compresa tra 0,5 e 1‚0 kgf/cm2.

Oggi esistono diversi impianti dinamici operativi di tipo trainato o semovente, atti a determinare la portata di una struttura stradale o dei suoi singoli elementi, con una pressione di calpestio fino a 6 kgf/cm 2. Possono essere utilizzati per tale controllo se la loro pressione viene regolata di 0,5–1,0 kgf/cm2.

Il criterio per la sufficienza della compattazione può essere l’entità ammissibile di assestamento del francobollo inferiore a 10–20 volte il suo carico d’urto, che per la parte superiore del fondo stradale non dovrebbe superare lo 0,4–0,5%, e per la parte inferiore – 0,6– 0,7% sul diametro della matrice.

A proposito, l'essenza del metodo e dei parametri degli impianti di carico dinamico specificati (UDN) sono stati standardizzati dal Consiglio di mutua assistenza economica (ST SEV 5497-86, gruppo Zh81) e adottati come standard statale dell'URSS nel 1987 . Questa norma prevede che gli strati portanti inferiori, compreso il pietrisco e i terreni del sottofondo e degli strati sottostanti, siano testati con un tampone da 500 mm con una pressione dinamica di base di 2 kgf/cm 2 (pietrisco) e 1 kgf/cm 2 (terreno) con un tempo di manovra di 0,090 –0‚110 s.

Va notato che la stessa densità controllata del terreno non è così importante per valutare la stabilità e la durabilità del fondo stradale durante la guida su strada. Molto più importanti sono le proprietà di resistenza e deformazione del terreno, che sono però ben correlate con la stessa densità e umidità. Pertanto, a volte è più logico, attraente e semplice misurare gli indicatori di resistenza e deformabilità, necessari anche per il calcolo della struttura stradale, rispetto alla densità del terreno.

Ad esempio, in Germania e in altri paesi utilizzano un metodo di doppia valutazione della qualità della compattazione del fondo stradale: mediante K y e mediante il modulo di deformazione o elasticità. Se si raggiunge il K y richiesto, ma non viene fornito il modulo, il terreno deve essere sostituito o rinforzato con leganti.

In diversi paesi, il modulo viene misurato utilizzando UDN, ma non quelli di grandi dimensioni (rimorchi, semoventi), ma quelli più compatti, leggeri e portatili. Uno di questi UDN portatili (elementi componenti) (Fig. 4), sviluppato nella DDR in conformità con lo standard CMEA specificato e ora adottato dai lavoratori stradali tedeschi, viene utilizzato con successo per valutare la qualità della compattazione e la resistenza alla deformazione stato (capacità portante) terreni di sottofondo, base di pietrisco, terreni rinforzati, materiali per pavimentazioni stradali rinforzati utilizzando il metodo di riciclaggio a freddo.

Tali installazioni sono prodotte in Germania da due società: Hinkel e Gerhard Zorn; in Finlandia, Lodman produce due dimensioni standard di dispositivi simili.

Di particolare interesse per l'industria stradale russa è la possibilità e l'esperienza di eseguire un controllo pratico della qualità della compattazione utilizzando UDN su fondazioni di pietrisco, per le quali in Russia attualmente non esistono standard legali o metodi e mezzi accettabili per questo controllo. Ciascuno degli appaltatori stesso, e molto spesso soggettivamente, utilizzando metodi e standard "vecchio stile", decide cosa è bene e cosa è male. Ma la base di pietrisco è uno degli elementi portanti più importanti della pavimentazione stradale; la sua resistenza insufficiente e la maggiore deformabilità (bassa rigidità) influenzano immediatamente le condizioni della pavimentazione in asfalto (precipitazioni, onde, crepe, irregolarità).

L'associazione Dorstroyproekt utilizza da anni l'apparecchio ZFG 04 per controllare la qualità delle fondazioni in pietrisco (fig. 5).

E nessuno dei numerosi impianti costruiti e riparati, compresi i tratti delle strade federali “Russia” (San Pietroburgo - Mosca), “Kola” (San Pietroburgo - Murmansk), Novaya Ladoga - Vologda e altri, presentava difetti di pavimentazione dovuti a fondamenta deboli.

Il criterio per valutare la qualità della compattazione del pietrisco è il suo modulo dinamico di deformazione (o elasticità se l'assestamento del francobollo è completamente elastico), che è di fatto un modulo generalizzato o equivalente della base del pietrisco, dello strato sottostante e in parte del sottofondo .

Per eliminare possibili dubbi sulla legalità dell'utilizzo di tale metodo e del dispositivo ZFG 04 e per chiarire i valori sufficienti dei moduli fissi, Dorstroyproekt, con la partecipazione di esperti indipendenti della filiale SoyuzdorNII (San Pietroburgo), ha effettuato diverse serie di misurazioni parallele del modulo di deformazione dinamico e del modulo elastico statico (misuratore di deflessione della leva, autocarro con cassone ribaltabile carico) secondo il metodo standard raccomandato da VSN 46-83.

I risultati di queste misurazioni sono presentati nel grafico (Fig. 6), che mostra anche le dipendenze del modulo di deformazione dinamico dal modulo di elasticità statico costruito dagli esperti (linea continua) e Dorstroyproekt (curva tratteggiata, elaborazione statistica).

Questo grafico e le formule empiriche possono essere utilizzati in termini pratici. Se sulla superficie di una base di pietrisco il modulo di elasticità equivalente (progettazione, calcolo) dovesse essere, ad esempio, 180 MPa, allora la qualità della sua compattazione insieme allo strato sottostante dovrebbe essere tale che il modulo dinamico di deformazione secondo il dispositivo ZFG 04 non è inferiore a 63–65 MPa. Secondo gli esperti, l'uso di questo dispositivo non contraddice le disposizioni fondamentali della VSN 46-83 ed è legale.

La ricerca e lo sviluppo di nuovi metodi e mezzi di controllo della qualità per la compattazione del suolo e delle pietrisco sono sempre stati portati avanti in molti paesi. Particolarmente allettanti e promettenti sono state le idee e le proposte per l'installazione di dispositivi di monitoraggio direttamente sulle piste di pattinaggio con la prospettiva di fornire un controllo continuo e forse automatico.

In Russia, nel lontano 1937, furono fatti i primi tentativi pratici in questa direzione, che poi continuarono e continuano ancora oggi.

Tutti questi dispositivi e sviluppi, compresi quelli all'estero, si basavano su un principio: la dipendenza dalla resistenza al rotolamento di un tamburo o di un pneumatico (basata su una variazione della coppia) o dall'assestamento della superficie di rotolamento (basata su un dispositivo di copiatura). , o il suo modulo di deformazione o elasticità. o l'ampiezza della vibrazione del telaio o del tamburo di un rullo vibrante in funzione della densità del terreno o di altro materiale da compattare.

Alcuni dei dispositivi sviluppati secondo questo principio erano piuttosto complessi e non si giustificavano, altri soffrivano di imprecisione e bassa sensibilità, soprattutto alla fine della compattazione. Quest'ultimo è dovuto al fatto che con l'aumento del numero di passaggi, impatti, cicli di vibrazione o tempo di vibrazione, l'aumento della densità del terreno, del pietrisco e del conglomerato bituminoso rallenta secondo il noto esponenziale (smorzato) legge. Pertanto, alla fine del processo di compattazione, la variazione della densità e dei valori fissi di coppia, cedimento, modulo, ampiezza, ecc. è insignificante e appena percettibile, cioè commisurata alla precisione di questi valori.

Eppure, oggi esistono dispositivi che funzionano effettivamente e con successo sui rulli con una valutazione abbastanza accettabile della qualità del terreno e della compattazione delle pietre frantumate in unità relative. Questi includono il primo sviluppo delle società svedesi Geodynamic e Dynapac.

Quest'ultimo, su richiesta del cliente, equipaggia tutti i suoi rulli vibranti per terreno con un indicatore (contatore) della qualità di compattazione. Questo contatore con una scala relativa di 150 unità riceve un segnale da un accelerometro (sensore di accelerazione) montato su un rullo oscillante (Fig. 7).

All'aumentare della densità, della resistenza e della rigidità del terreno compattato o del pietrisco, aumentano le vibrazioni del tamburo (aumentano l'ampiezza, l'accelerazione e la forza dell'impatto). Questi cambiamenti vengono registrati dall'accelerometro e dal relativo display del misuratore di compattazione nell'abitacolo.

In sostanza il contatore registra la risposta elastica ed il rinculo del materiale, cioè il suo modulo elastico. Esistono alcune somiglianze e differenze tra questo metodo e i metodi per valutare la qualità della compattazione utilizzando un manometro e un deflettore a leva.

La somiglianza con l'UDN è che nella zona di influenza dinamica del rullo vibrante (o stampo UDN) possono essere presenti oltre allo strato compattato e controllato anche strati sottostanti diversi per composizione, stato e proprietà del materiale. Di conseguenza, utilizzando un contatore o un indicatore di compattazione, viene effettivamente registrato il modulo dinamico equivalente di elasticità dello spessore totale del materiale, la cui dimensione dipende dai parametri del rullo e può arrivare fino a 1 mo più.

Ovviamente, per questo motivo, Dynapac e altre aziende non installano un sistema di controllo simile sui rulli vibranti per calcestruzzo asfaltico che compattano strati molto più sottili (di solito non più di 12-15 cm), sebbene la necessità su tali rulli possa essere ancora maggiore. che a terra.

In generale, l'arsenale di scelta di mezzi e metodi per controllare la compattazione delle miscele di asfalto e calcestruzzo è molto più scarso e non ci sono molte prospettive per una sua espansione favorevole. Ciò è dovuto al fatto che i cambiamenti nella resistenza, deformabilità e rigidità del calcestruzzo asfaltico durante la sua compattazione sono causati non solo da un aumento della densità, ma anche da una diminuzione simultanea della sua temperatura. E questo complica notevolmente la ricerca di nuovi criteri di valutazione e metodi di controllo della qualità, alternativi al K y e alla densità stessa, che viene misurata a lungo in laboratorio dopo aver perforato la carota dal rivestimento.

Forse l'unico metodo veramente operativo che fornisce l'acquisizione accelerata di informazioni sull'andamento dei cambiamenti nella densità di una miscela di asfalto durante il processo di compattazione rimane radiometrico. Ha ottenuto un uso diffuso in tali lavori negli Stati Uniti, Francia, Inghilterra, Norvegia, Germania, Svezia e altri paesi, principalmente grazie agli sviluppi delle società americane (Troxler, Seaman, CPN, ecc.).

Circa 20 anni fa, oltre ai convenzionali misuratori di densità di radiazione superficiale, la cui tecnica di misurazione richiede un accoppiamento stretto (senza aria) della base del dispositivo su una superficie piana e preparata di terreno o calcestruzzo asfaltato, è apparsa una generazione di nuovi dispositivi quella densità controllata in presenza di un traferro di 5–6 mm.

Questo “salto rivoluzionario” non solo ha accelerato e semplificato la tecnologia di misurazione, ma ha anche permesso di installare il dispositivo su un rullo mobile (Fig. 8).

La società Seaman ha sviluppato uno speciale piccolo tamburo S-200 semovente e controllato a distanza, che monitora continuamente la densità lungo l'intera lunghezza di una determinata sezione. Una delle modifiche di un dispositivo simile, DOR-1000, viene utilizzata dai lavoratori stradali in Finlandia, Svezia e Norvegia (Fig. 9).

Utilizzando DOR-1000, è stata rivelata una distribuzione non uniforme e significativa della densità del calcestruzzo asfaltico sia sulla larghezza che sulla lunghezza della pavimentazione da posare (Fig. 10).

Tra il centro e i bordi della striscia di posa è stata riscontrata una differenza di densità particolarmente grande, dovuta non solo alla separazione delle particelle della miscela e alla sua temperatura durante la posa, come talvolta menzionato, ma anche al funzionamento irregolare (tecnologia ) del mezzo di compattazione, e forse all'imperfezione di quest'ultimo.

Nuovi metodi e dispositivi di monitoraggio hanno evidenziato un serio problema nella tecnologia del calcestruzzo conglomerato bituminoso, sul quale gli specialisti di molte aziende e paesi ora si grattano la testa e propongono di sviluppare misure efficaci e persino standard che escludano tali risultati.

Bisogna ammettere che i "trend setter" nella risoluzione di molti problemi e questioni tecniche e tecnologiche del settore stradale, compresi metodi e mezzi di controllo della qualità della compattazione, sono stati spesso e rimangono tuttora società e servizi stradali negli Stati Uniti. Il resto del mondo della strada ha sempre osservato attentamente e si è lanciata a bordo con nuove idee e sviluppi intelligenti. Basti ricordare i dispositivi Proctor, Marshall, Soiltest, Troxler, ecc., che erano e vengono adottati dai lavoratori stradali nella maggior parte dei paesi del mondo.

L'ultima seria ricerca statunitense sul programma stradale Superpave, che ha sorpreso molti per i suoi costi (50 milioni di dollari), ha toccato anche i problemi dei metodi di laboratorio e sul campo e dei mezzi di controllo della qualità delle pavimentazioni in calcestruzzo asfaltato. In particolare, gli americani hanno ormai abbandonato il dispositivo Marshall standard, utilizzato per selezionare la composizione e valutare la qualità della compattazione nel rivestimento delle miscele di calcestruzzo asfaltico, passando completamente al noto metodo rotatorio.

Una caratteristica distintiva di questo metodo è che la miscela modellata in un vetro rigido è sottoposta non solo a compressione statica verticale (in Russia su una pressa idraulica) o dinamica (in un dispositivo Marshall mediante urti di un carico), ma anche a compressione laterale simultanea taglio, ovvero lo stampaggio e compattamento del campione avviene secondo il principio “compressione+taglio”.

Ciò si ottiene in modo molto semplice: l'asse longitudinale dello stampo con l'impasto si discosta dalla verticale di un piccolo angolo (circa 1–3°; nelle prime installazioni era circa 10–12°) a causa dello spostamento di la sua parte inferiore. Questo asse, con l'aiuto di un azionamento speciale, esegue un certo numero di movimenti rotatori, simili ai movimenti a forma di cono di una trottola o di un giroscopio convenzionali. Di conseguenza, la miscela nello stampo acquisisce l'opportunità e la libertà di muoversi maggiormente sia sul piano verticale che su quello orizzontale. Per questo motivo viene riimballato (compattato) in modo più efficiente con un corrispondente miglioramento di una serie di proprietà e indicatori fisici e meccanici e con una diminuzione della frantumazione della sua componente lapidea.

Questa meccanica di compattazione è più vicina ai processi reali di compattazione della miscela in un rivestimento utilizzando tamburo liscio e rulli pneumatici. Molti lavoratori stradali conoscono il cosiddetto effetto impastatore di una ruota pneumatica, che è simile al principio “compressione + taglio”, e spesso lo utilizzano per eliminare piccole crepe superficiali sulla superficie da rotolare.

Durante la preparazione per lavori di costruzione o stradali, vengono eseguite varie azioni per identificare le caratteristiche del suolo, del suolo e un parametro importante è il coefficiente di compattazione del suolo. L'esecuzione di compiti speciali per identificare le caratteristiche del terreno consente di determinare con precisione i dati tecnici e gli indicatori dell'area di trattamento per la realizzazione dei relativi lavori edili e stradali. Quale dovrebbe essere il coefficiente di compattazione del terreno per un tipo specifico di movimento terra? A tal fine vengono utilizzati standard di calcolo speciali, regolamenti e standard delle agenzie di vigilanza.

Definizione secondo norme tecniche

Il coefficiente di compattazione del suolo è un indicatore o valore condizionale adimensionale, che in sostanza viene calcolato dal rapporto reale tra la densità della sostanza esistente e la densità massima del suolo (un indicatore condizionale del suolo massimo). Se consideriamo la terra come un tipo di materiale oggettivo, noteremo che la sua struttura ha pori microscopici visibili e invisibili, riempiti con aria naturale o trattati con umidità. Tenendo conto della legge di compattazione e comprimibilità del suolo, durante il processo di scavo ci sono molti pori e l'allentamento è l'indicatore principale, dove la caratteristica complessiva della densità apparente sarà un indicatore significativamente inferiore rispetto al coefficiente di compattazione del terreno compattato. Questo parametro più importante deve essere preso in considerazione quando si costruiscono cuscinetti di terra sotto le fondamenta di un oggetto, nonché quando si eseguono lavori stradali. Se non si compatta il terreno, in futuro esiste il rischio di restringimento dell'edificio e difetti sul manto stradale finito.

Di seguito è riportata una tabella in base alla quale è possibile operare con i dati durante il calcolo del coefficiente di compattazione del suolo secondo la tabella SNIP.

Tipo di terreno/suolo	Indicatore di umidità ottimale	Parametro di densità massima basato su t\m3
sabbioso	0,08/0,12	1,80-1,88
terreno sabbioso	0,09/0,15	1,85-2,08
Sabbioso-limoso polverizzato	0,16/0,22	1,61-1,80
Argilloso	0,12/0,15	1,65-1,95
Pesante, gatto. argilloso	0,16/0,20	1,67-1,79
Polvere, gatto. argilloso	0,18/0,21	1,65-1,74
Argilla	0,19/0,23	1,58-1,80

"Quando si calcola e si determina il coefficiente di compattazione del suolo, è necessario ricordare che per la categoria di massa la densità sarà inferiore rispetto a caratteristiche simili del terreno compattato."

Metodo di calcolo

Quando si eseguono lavori di costruzione, questi parametri non dovrebbero essere evitati, soprattutto per preparare un letto di sabbia o terra per la base di una struttura in costruzione. Il parametro diretto del coefficiente di compattazione del terreno sarà fissato nell'intervallo di calcolo da 0 a 1, ad esempio, per preparare una fondazione di tipo calcestruzzo, l'indicatore dovrebbe essere >0,98 punti di coefficiente dal carico di progetto.

Ogni categoria di sottofondo ha il proprio indicatore unico per determinare il coefficiente di compattazione del suolo secondo GOST in base alle caratteristiche di umidità ottimali del materiale, in conseguenza delle quali è possibile ottenere le massime caratteristiche di compattazione. Per determinazioni dei dati più accurate, viene utilizzato un metodo di calcolo di laboratorio, pertanto ogni impresa edile o stradale deve disporre del proprio laboratorio.

La vera metodologia per rispondere alla domanda su come calcolare il coefficiente di compattazione del terreno viene misurata solo dopo che la procedura di compattazione è stata eseguita direttamente sul posto. Specialisti ed esperti nel campo dell'edilizia chiamano questo metodo un sistema ad anello tagliente. Proviamo a capire come determinare il coefficiente di compattazione del suolo utilizzando questo metodo.

• Un anello da laboratorio di metallo di un certo diametro e un nucleo di una determinata lunghezza vengono conficcati nel terreno;
• All'interno dell'anello viene fissato il materiale, che viene poi pesato su una bilancia;
• Successivamente, calcoliamo la massa dell'anello utilizzato e abbiamo davanti a noi la massa del materiale finito per il calcolo;
• Successivamente, dividiamo l'indicatore esistente per il volume noto dell'anello metallico: di conseguenza, abbiamo una densità fissa del materiale;
• Dividiamo la densità fissa della sostanza per l'indicatore tabulare della densità massima.
• Di conseguenza, abbiamo il risultato finale della compattazione del suolo standard GOST 22733-2002.

In linea di principio, questo è un metodo di calcolo standard utilizzato dai costruttori e dai lavoratori stradali per determinare il coefficiente di compattazione relativa del suolo in conformità con le norme e gli standard di calcolo generalmente accettati.

Norme e norme tecniche

Conosciamo la legge standard della compattazione del suolo fin dai tempi dei banchi di scuola, ma questa tecnica viene utilizzata solo quando si eseguono lavori di produzione nel settore edile e stradale. Nel 2013-2014 sono stati aggiornati i dati di calcolo secondo SNiP, dove la compattazione del suolo ENIR è specificata nei paragrafi pertinenti della disposizione normativa 3.02.01-87, nonché in termini di metodologia applicativa a fini produttivi SP 45.13330.2012 .

Tipologie per la determinazione delle caratteristiche dei materiali

Il coefficiente di compattazione del suolo prevede l'utilizzo di diverse tipologie, il cui scopo principale è formulare la procedura finale per la rimozione tecnologica dell'ossigeno da ciascuno strato di terreno, tenendo conto della corrispondente profondità di compattazione. Pertanto, per determinare il coefficiente di compattazione del suolo durante il riempimento, vengono utilizzati sia il metodo di calcolo della superficie che il sistema universale di ricerca profonda. Quando si sceglie un metodo di calcolo, l'esperto deve determinare la natura iniziale del terreno, nonché lo scopo finale della compattazione. Il reale coefficiente di dinamismo durante la compattazione da impatto dei terreni può essere determinato utilizzando attrezzature speciali, ad esempio un rullo di tipo pneumatico. La tipologia generale del metodo per determinare i parametri di una sostanza è determinata dai seguenti metodi:

• Statico;
• Opzione di vibrazione;
• Metodo dello shock tecnologico;
• Sistema combinato.

Perché è necessario determinare il coefficiente di compattazione del suolo?

Alcuni dei metodi di cui sopra sono parzialmente utilizzati nella costruzione di abitazioni private, ma come dimostra la pratica, è necessario contattare specialisti in modo da evitare errori durante la costruzione della fondazione. L'elevato carico delle strutture portanti dovuto alla compattazione di scarsa qualità del materiale può eventualmente comportare un problema serio, ad esempio il restringimento della casa sarà significativo, il che porterà all'inevitabile distruzione della struttura.

Su scala industriale, la compattazione è un prerequisito e una tecnica di laboratorio per determinare i parametri dei coefficienti di compattazione di una sostanza è una condizione necessaria per il rispetto delle specifiche tecniche e del passaporto del cantiere o della carreggiata. Ricorda una cosa semplice: se usi materiale di terra nel ciclo di produzione, l'opzione migliore sarebbe quella di utilizzare il materiale con la densità massima più alta della sostanza.

C'è un altro punto significativo che influenza i calcoli, questo è il riferimento geografico. In questo caso, è necessario tenere conto della natura del suolo della zona sulla base dei dati geologici, nonché delle caratteristiche meteorologiche e stagionali del comportamento del suolo.

Fattori e proprietà significativi

Non solo gli specialisti delle organizzazioni di progettazione, ma anche gli operatori che svolgono direttamente lavori nei cantieri incontrano regolarmente il concetto di coefficiente di compattazione della sabbia.

Coefficiente di compattazione del suolo funge da uno dei criteri principali per la qualità dei lavori preparatori nei cantieri e serve per confrontare la densità del suolo effettivamente raggiunta nell'area preparata con il valore standard.

Inoltre, il concetto di coefficiente di compattazione è ampiamente utilizzato per la contabilità volumetrica dei materiali sfusi. Il metodo contabile più accurato è il metodo del peso, tuttavia, nella pratica il suo utilizzo è spesso poco pratico a causa della mancanza o dell'inaccessibilità delle apparecchiature di pesatura. L'uso della contabilità volumetrica non richiede attrezzature complesse, ma pone il problema di confrontare il volume del materiale in una cava (durante l'estrazione), nelle aree di stoccaggio, nel retro di un'auto (durante il trasporto) e quando utilizzato in cantiere .

Fattori e proprietà significativi

Il coefficiente di compattazione è il rapporto tra la densità (massa volumetrica) dello “scheletro” del terreno in un'area controllata e la densità dello stesso terreno che ha subito una procedura di compattazione standard in condizioni di laboratorio. Utilizzato per valutare la conformità della qualità del lavoro svolto ai requisiti normativi. I valori standard del coefficiente per vari tipi di lavoro sono riportati nel relativo GOST, SNiP, nonché nella documentazione di progettazione della struttura, e di solito sono 0,95 – 0,98 .

Lo “scheletro” del terreno è la parte solida della struttura a determinati valori di scioltezza e umidità. Il peso volumetrico dello “scheletro” di sabbia è calcolato come rapporto tra la massa dei componenti solidi e la massa che l'acqua avrebbe se occupasse l'intero volume occupato dal suolo.

Determinazione della densità massima del suolo in condizioni standard, comporta lo svolgimento di ricerche di laboratorio, durante le quali i campioni di terreno vengono sottoposti a compattazione con un'umidità gradualmente crescente fino a determinare il contenuto di umidità ottimale, al quale verrà raggiunta la massima densità della sabbia.

Coefficiente di compattazione relativo

Quando si eseguono lavori per spostare la sabbia, estrarla dal corpo della cava, trasporto e altre operazioni associate a cambiamenti di proprietà come scioltezza, umidità, dimensione delle particelle, cambiamenti di densità dello "scheletro". Viene utilizzato per calcolare la necessità e registrare la ricezione del materiale da costruzione in cantiere coefficiente di compattazione relativo– il rapporto tra la densità di peso dello “scheletro” di sabbia nel sito e la densità di peso nel sito di spedizione.

Il relativo coefficiente di compattazione è determinato mediante calcolo ed è indicato nella documentazione di progettazione del cantiere (se per l'approvvigionamento di sabbia vengono utilizzate le forniture previste).
Quando si eseguono i calcoli, vengono presi in considerazione:
caratteristiche fisiche e meccaniche della sabbia (resistenza delle particelle, dimensione, capacità di agglomerazione);
risultati della determinazione di laboratorio della densità massima e dell'umidità ottimale;
densità apparente della sabbia in condizioni naturali;
condizioni di trasporto;
condizioni climatiche e meteorologiche del periodo di consegna, possibilità di temperature negative.

Compattazione durante il riempimento e la compattazione

Il rinterro è il processo di riempimento di una fossa scavata dopo aver eseguito determinati tipi di lavoro con terreno o sabbia precedentemente scavati.
Il processo di compattazione viene effettuato nel sito in cui il terreno viene riempito utilizzando dispositivi di compattazione, impatto o pressione.

Durante il processo di scavo si verifica un cambiamento nelle sue proprietà fisiche, pertanto, per determinare il volume di sabbia necessaria per il riempimento, è necessario tenere conto del coefficiente di compattazione relativa.

Sigillatura durante il trasporto

Anche il trasporto di merci alla rinfusa su strada o su rotaia porta ad un cambiamento nella densità del suolo. Lo scuotimento del veicolo, l'esposizione alle precipitazioni e la pressione degli strati superiori di sabbia portano alla compattazione del materiale nella carrozzeria.
Per determinare la quantità di sabbia necessaria per fornire un dato volume di materiale da costruzione in un sito, questo volume deve essere moltiplicato per il relativo coefficiente di compattazione specificato nel progetto di costruzione.

La rimozione della sabbia dal corpo di cava, invece, comporta il suo allentamento e, di conseguenza, una diminuzione della densità di peso. Anche questo deve essere preso in considerazione quando si pianifica il trasporto.