Co to jest współczynnik zagęszczenia? Metodologia „Metodologia wyznaczania współczynnika względnego zagęszczenia mas. Gęstość i współczynnik zagęszczenia

ZAŁĄCZNIK 3

Informacja

Elementy podłoża

Górna część podłoża (warstwa robocza)- część podtorza zlokalizowana w obrębie podłoża od spodu nawierzchni drogi do 2/3 głębokości przemarzania, nie mniej jednak niż 1,5 m od powierzchni jezdni.

Podstawa nasypu- masa gleby w warunkach naturalnych, położona poniżej warstwy objętościowej, a przy niskich nasypach - poniżej granicy warstwy roboczej.

Podstawa wycięcia- masa gleby poniżej granicy warstwy roboczej.

ZAŁĄCZNIK 4

Informacja

Współczynnik zagęszczenia gleby

Współczynnik zagęszczenia gleby - stosunek gęstości szkieletu glebowego w konstrukcji do maksymalnej gęstości szkieletu tej samej gleby przy standardowym zagęszczeniu zgodnie z GOST 22733-77.

ZAŁĄCZNIK 5

Informacja

Rodzaje bagien

Należy wyróżnić trzy typy bagien:

I - wypełnione gruntami bagiennymi, których wytrzymałość w stanie naturalnym pozwala na wzniesienie nasypu o wysokości do 3 m bez występowania procesu bocznego wyciskania słabego gruntu;

ZAŁĄCZNIK 6

Informacja

Warstwy stabilne i niestabilne nasypów

Stabilne warstwy wypełniające- warstwy zbudowane z gruntów rozmrożonych lub luźno zamarzniętych, których gęstość w nasypie odpowiada normom z tabeli. 22.

Niestabilne warstwy nasypów- warstwy zamarzniętych lub rozmrożonych gruntów podmokłych, które w nasypie mają gęstość nieodpowiadającą normom tabl. 22, w wyniku czego podczas rozmrażania lub długotrwałego narażenia na obciążenia mogą wystąpić odkształcenia warstwy.

ZAŁĄCZNIK 7

Poziom jakości projektów drogowych budowanych i remontowanych w Rosji zauważalnie wzrósł w ostatnich latach. A w dużej mierze dzięki lepszemu i kompetentniejszemu wykonaniu prac przy zagęszczeniu podłoża, podbudowy z kamienia łamanego i nawierzchni asfaltobetonowej.

Do sukcesu przyczyniło się wprowadzenie nowego sprzętu do zagęszczania i wydajniejszej technologii, wzrost wiedzy i umiejętności praktycznych inżynierów oraz pracowników wielu wykonawców i wykonawców, wśród których można wymienić stowarzyszenie Dorstroyproekt, uznane za zwycięzcę konkursu Rosavtodor w 1999 roku oraz najlepszym wykonawcą dróg w Rosji według wyników konkursu Gosstroy Federacji Rosyjskiej w 2000 roku.

Pozytywny postęp w jakości zagęszczenia stosowanych materiałów ujawnił jednocześnie problemy, zadania i zagadnienia, które narosły przez lata poprzednie i nie zostały jeszcze rozwiązane, w tym dość pilne, dotyczące doskonalenia standardów i aktualizacji metod i środków technicznych monitorowania jakości zagęszczenia. I dotyczy to zarówno podłoża, jak i nawierzchni z betonu asfaltowego, a zwłaszcza podbudowy z kamienia łamanego.

Krytyczny przegląd i analiza, w porównaniu z zaawansowanymi zagranicznymi standardami, metodami i sposobami takiej kontroli, wskazuje na wyraźny konserwatyzm rozwojowy i wskazuje na rosyjskie opóźnienie wynoszące 15 lat, przy czym dotyczy to głównie metod i środków, przede wszystkim pola operacyjnego kontrola. W normach też są poważne problemy i braki, ale dotyczą one głównie fundamentów z kamienia łamanego, choć pewne rzeczy też wymagają doprecyzowania i poprawienia, jeśli chodzi o podłoże i nawierzchnie z betonu asfaltowego.

Podstawą oceny jakości zagęszczenia podłoża i warstwy pod spodem w Rosji, jak wiadomo, jest zasada porównywania gęstości uzyskanej w nasypie lub wykopie z gęstością tego samego gruntu w urządzeniu laboratoryjnym do standardowego zagęszczania SoyuzdorNII (za granicą - w urządzeniu Proctor). Wynik porównania w postaci współczynnika zagęszczenia (K y) „przymierza się” do jego wartości znormalizowanych przez GOST i SNiP, najczęściej równych 0,95 (dół koryta) lub 0,98–1,0 (góra podtorza i warstwy pod spodem).

Porównanie rosyjskich norm zagęszczenia gruntów obowiązujących w drogownictwie z zagranicznymi potwierdza ich poziom wystarczający do zapewnienia wytrzymałości i stabilności podtorza. We wszystkich miejscach, w których są obserwowane, praktycznie nie ma problemów z powodu odkształceń i osiadania podłoża.

Niekiedy krytyczne „ataki” na nie z propozycjami ich skorygowania lub nawet z żądaniami ich rewizji w kierunku zaostrzenia są niezgodne z prawem, bezpodstawne, a nawet szkodliwe. Oczywiście pewne rzeczy można i należy doprecyzować i zmienić biorąc pod uwagę czynnik klimatyczny, doświadczenie pracy w podłożu o różnym typie i stanie gruntu oraz nowe możliwości silniejszych i zaawansowanych środków zagęszczających grunt. Jednak wykonywanie „ostrych ruchów” w kierunku radykalnej rewizji norm jest niebezpieczne i niepotrzebne.

Standardowa metoda oceny jakości zagęszczenia polega na obowiązkowym wyborze porcji lub próbki gleby za pomocą pierścienia lub otworu, jej dokładnym zważeniu, określeniu wilgotności poprzez suszenie w temperaturze 105–110 ° C w termostacie przez 6–8 godzin. Następnie w laboratorium należy wykonać standardową procedurę zagęszczania wstępnie wysuszonej i pokruszonej gleby z równie długim określeniem optymalnej zawartości wilgoci.

Dzięki temu interesujący nas współczynnik zagęszczenia gleby i jej wilgotność można przekazać wykonawcy wykopów w ciągu co najmniej jednego lub dwóch dni, kiedy poprawa jakości zagęszczenia może być trudna, a czasem niemożliwa.

To prawda, że ​​​​dwie alternatywne możliwości łagodzą lub ratują tę sytuację. Po pierwsze, Rosjanie często stosują powszechną w wielu krajach metodę monitorowania nie samej gęstości gleby, ale technologii jej zagęszczania wybranymi środkami, ustalonej np. podczas próbnego zagęszczania. Ścisłe przestrzeganie warunków technologicznych wykonania tej operacji z reguły gwarantuje wysokie prawdopodobieństwo uzyskania wymaganego wyniku jakościowego. Dlatego też obowiązkowe pobieranie próbek gleby z nasypu lub wykopu, wraz z procedurami laboratoryjnymi, można uznać nie za kontrolę operacyjną, ale za weryfikację, która nie wymaga tak pilnej konieczności natychmiastowego uzyskania wyników. Jeżeli jednak istnieje możliwość zmiany rodzaju i odmiany gleby lub jej stanu, czego nie można wykluczyć, ta metoda kontroli może się nie powieść.

W podobnych i innych przypadkach pracownicy drogowi powszechnie korzystają z drugiej możliwości, która daje im zalegalizowane przez SNiP prawo do przeprowadzania kontroli gęstości z obowiązkowym pobieraniem próbek gleby w objętości co najmniej 10% wszystkich wymaganych pomiarów. W pozostałych 90% dopuszcza się stosowanie metod i środków pośrednich, w tym uproszczonych, zapewniających jednak odpowiednią wiarygodność wyników.

Takie przyrządy i urządzenia, czasem dość proste i lekkie, wygodne i dające szybkie rezultaty (urządzenia ekspresowe), są bardzo przydatne i potrzebne w branży drogowej.

Spośród dostępnej różnorodności tych przyrządów i metod, najbardziej powszechne i stosowane w wielu krajach są tak zwane statyczne i dynamiczne penetrometry. W samej Rosji, w różnych gałęziach budownictwa, można naliczyć co najmniej kilkanaście działających ich egzemplarzy. Nawiasem mówiąc, warto przypomnieć, że za pomocą jednego z tych densytometrów-penetrometrów w połączeniu z wirnikiem pojazdy automatycznego opadania ZSRR badały właściwości swojej gleby na Księżycu, a wojska amerykańskie bezpośrednio z powietrza ocenił nośność gruntu Ziemi dla lądujących samolotów i helikopterów.

Jeden z pierwszych podobnych densytometrów-penetrometrów stosowanych przez prof. Już w połowie ubiegłego wieku A. N. Zelenin zastosował gęstościomierz DorNII (ryc. 1) do określenia korelacji pomiędzy oporem skrawania gleby a jej gęstością, lepiej znany jako „bęben DorNII” (od standardowego urządzenia zagęszczającego). . To prawda, że ​​\u200b\u200bw tamtych odległych czasach nie nazywano go jeszcze penetrometrem.

Jego atrakcyjność polegała na prostocie konstrukcji, łatwości obsługi i szybkości uzyskiwania wyników. A kryterium oceny gęstości było proste i zrozumiałe dla wszystkich: liczba uderzeń ładunku o masie 2,5 kgf spadającego z wysokości 40 cm potrzebnego do zanurzenia cylindrycznego pręta o powierzchni podstawy płaskiej końcówki 1 cm2 w ziemię na głębokość 10 cm (w przypadku gleby słabej i luźnej znajdowała się druga końcówka o powierzchni 2 cm2).

Na podstawie liczby takich uderzeń oraz wcześniej skonstruowanego harmonogramu kalibracji, uwzględniającego rodzaj gruntu i jego wilgotność, można było szybko znaleźć K y i podjąć decyzję o jakości zagęszczenia podłoża. Co więcej, można to zrobić podczas samej operacji, dostosowując technologiczne tryby pracy maszyn do zagęszczania gleby i odpowiednio wynik jakościowy.

Nowoczesne densytometry-penetrometry, pomimo solidności bazy naukowej, złożoności metodologii pomiarów dla poszczególnych próbek (podwójna penetracja, połączenie kalibracji dla K y i wilgotności itp.) oraz zgromadzonego praktycznego doświadczenia użytkowania, w istocie niewiele się różnią od „perkusisty DorNII” i od siebie nawzajem. Różnica ta polega głównie na kształcie i wielkości końcówki (najczęściej stożek o kącie wierzchołkowym 30, 45 lub 60°), sposobie zanurzenia końcówki (wciśnięcie statyczne lub seria uderzeń) oraz zmierzonej wartości , co służy jako kryterium oceny jakości pieczęci.

Za kryterium przyjmuje się albo właściwy opór zanurzenia stożka (wskaźnik stożka), zdefiniowany jako stosunek całkowitej statycznej lub dynamicznej siły wcięcia do powierzchni podstawy stożka, albo głębokość zanurzenia końcówki lub ilość uderzeń pozwalających zanurzyć go na daną głębokość. W takim przypadku wszystkie pozostałe parametry urządzenia, z wyjątkiem jednej z wartości nazwanych i stałych, pozostają stałe.

Doświadczenie w korzystaniu z takich urządzeń opracowało szereg specjalnych warunków i wymagań, których jedynie przestrzeganie może dać stabilny i akceptowalny wynik pod względem dokładności. W szczególności penetrometry gęstości typu statycznego (ryc. 2) wymagają czasami znacznej siły zmiażdżenia końcówki sondy (na gęstych gruntach spoistych do 50–60 kgf), a także jej równomiernego i płynnego zanurzenia na głębokość 10 cm dla 15–20 sek. (od tego zależy wielkość wysiłku).

Nie zawsze jest to możliwe i nie każdy mężczyzna jest w stanie to zapewnić, nie mówiąc już o dziewczynach i asystentkach laboratoryjnych. To najwyraźniej jest przyczyną rozproszenia wyników pomiarów i negatywnego stosunku części specjalistów branży drogowej do penetrometrów statycznych.

Praca z gęstościomierzami dynamicznymi jest prostsza, bardziej niezawodna i łatwiejsza. Stowarzyszenie Dorstroyproekt, w skład którego wchodzi 7 firm zajmujących się budową i naprawą dróg, od szeregu lat wykorzystuje gęstościomierz dynamiczny typu D-51 do szybkiej oceny jakości ich zagęszczenia przy ocenie jakości konstrukcji podłoża z gruntów piaszczystych, w tym pojedynczych -gleby wielkogabarytowe (ryc. 3) - które nigdy nas nie zawiodły.

Około 20 lat temu ówczesne Ministerstwo Transportu Drogowego RSFSR zorganizowało we Włodzimierzu badania porównawcze 9 różnych urządzeń do monitorowania jakości zagęszczenia gruntów spoistych i niespoistych. Wśród nich znalazło się 6 penetrometrów gęstości statycznej i dynamicznej.

Na podstawie wyników tych jednoczesnych badań, gęstościomierze dynamiczne D-51 i RB-102A (grunty piaszczyste) oraz gęstościomierz-wilgotność N.P. Kovalev (grunty spoiste) były zalecane głównie do obiektów gruntów drogowych. Te ostatnie jednak trudno zaliczyć do prostych w praktyce i ekspresowych urządzeń.

Penetrometry statyczne, mimo że nie są testowane, czasami mogą być przydatne do względnej oceny stanu poszczególnych miejsc i odcinków jezdni na zasadzie gorszy/lepszy.

Jeśli chodzi o wilgotność zagęszczonych gruntów drobnoziarnistych, jej kontrolę przeprowadza się zawsze najbardziej niezawodną i dokładną metodą termowagi w warunkach laboratoryjnych. Nie wynaleziono ani nie zaproponowano nic lepszego, co mogłoby zastąpić tę prostą, ale długotrwałą procedurę. To prawda, że ​​\u200b\u200bkiedyś w laboratorium technologii i mechanizacji Leningradzkiego Instytutu Badań Naukowych stworzono urządzenie zwane „stołem obrotowym” do szybszego suszenia próbki gleby w naczyniu wagowym (1–1,5 godziny zamiast 6 -8 godzin).

Głównym elementem tego prostego urządzenia był zwykły gramofon o prędkości 33, 45 lub 78 obr./min. Na dysku z bocznymi koralikami zainstalowano 12–15 butelek z mokrą ziemią. Na górze, w optymalnej, stwierdzonej eksperymentalnie odległości od temperatury gruntu wynoszącej 105–110°C, umieszczono konwencjonalną elektryczną grzałkę refleksyjną z wklęsłą płytą odblaskową, która obracając butelki, zakończyła cały cykl suszenia w ciągu zaledwie 1 –1,5 godziny.

Ten lekki, kompaktowy, niedrogi i wygodny w transporcie „gramofon” wraz z personelem laboratorium odwiedził budowy dróg w zachodniej Syberii, BAM, Łotwie, Mołdawii i innych miejscach.

Metody i instrumenty radiometryczne zapewniają dość szybkie wyniki dotyczące wilgotności i gęstości gleby. Od dawna są z powodzeniem stosowane w USA, Francji, Anglii, Niemczech i innych krajach. Osobliwością nowoczesnych próbek gęstościomierzy tego typu jest to, że znacznie wzrosło bezpieczeństwo pracy z nimi (stosuje się elementy emitujące niską radioaktywność) oraz że są one wyposażone w mikrokomputery do obliczania i natychmiastowego wyświetlania wartości wilgotności, gęstości i K gleby. To prawda, że ​​​​wymagają kalibracji dla każdego rodzaju gleby i są bardzo wrażliwe na wtrącenia kamieni w glebie. W Rosji i innych krajach wchodzących w skład ZSRR, gdzie wciąż żyje „syndrom czarnobylski”, trudno mieć nadzieję na przezwyciężenie lęku psychicznego i wprowadzenie wśród pracowników drogowych metod i urządzeń radioizotopowych.

Jakość zagęszczenia nasypów wykonanych z mocnych i wysokiej jakości kamienistych gruntów wielkoblokowych prawie nigdy nie budziła szczególnego niepokoju i niepokoju wśród pracowników drogowych. Chociaż szereg praktycznych przykładów (profil piłokształtny BAM, osiada chodników do 20–30 cm na jednym z karelskich odcinków autostrady Petersburg – Murmańsk, nierówny chodnik na pierwszym etapie obwodnicy miasta Wyborga itp.) wskazują na możliwe poważne problemy, jeśli większość operacji, a zwłaszcza kontrola jakości zagęszczania takich gruntów nie zostanie poświęcona niezbędnej uwadze.

Zagęszczanie gruntów skalisto-gruboklastycznych nie może dziś nastręczać problemów z konsekwencjami, gdyż istnieją skuteczne środki zagęszczania w postaci ciężkich walców wibracyjnych ciągnionych lub przegubowych oraz metody technologiczne prowadzenia prac. Problem, i to nawet względny, można uznać za kontrolę jakości ich zagęszczenia, ponieważ na takich glebach nie można zastosować gęstościomierza-penetrometru, nie można pobrać próbki gleby końcówką tnącą ani metodą otworową. Co prawda, metoda pojedynczych otworów (objętość do 6–8 cm 3) była czasami stosowana w ważnych krajowych i zagranicznych projektach budownictwa hydraulicznego, ale uzyskana w ten sposób gęstość nie miała porównania, ponieważ trudno sobie wyobrazić taką możliwość wykonania ogólnie przyjętego standardowego zagęszczenia gruntu wtrąceniami stałymi o wielkości 100–300 mm. W niektórych przypadkach tę ostatnią metodę zastępowano zagęszczaniem takich gruntów w większych formach (20–25 l) na stołach wibracyjnych lub ubijakach wibracyjnych powierzchniowych. Czasami zamiast gruntu rzeczywistego w tych formach umieszczano grunt modelowy, a następnie wyniki przeliczano na grunt rzeczywisty.

W branży drogowej stosowanie takich metod jest możliwe, ale nie zawsze wskazane. Ponadto istnieją prostsze i skuteczniejsze, ale pośrednie sposoby oceny wystarczalności lub niedostateczności zagęszczenia gruntów gruboziarnistych poprzez próbne obciążenie podtorza, np. bardzo ciężkim wałem pneumatycznym o masie 40–50 tf (w USA kiedyś ważyły ​​nawet 100–200 tf) lub walec wibracyjny z modułem rolki wibracyjnej o masie 13–15 tf (w Rosji jest chyba jeden z największych na świecie przegubowy K-701 M-VK o wadze 26 tf, moduł wałka wibracyjnego o masie 14 tf). Jeśli po 2-3 przejazdach jednej z tych maszyn ślad opony lub bębna jest nieznaczny lub ledwo zauważalny, jakość zagęszczenia jest w porządku.

Możliwa jest także inna pośrednia metoda monitorowania jakości zagęszczenia nasypów gruboziarnistych – geodezyjna. Ich jakość będzie akceptowalna, jeśli całkowite osiadanie powierzchni zagęszczania, uzyskane z wyników pracy maszyny zagęszczającej, będzie wynosić 8–10% (K y @ ​​0‚95) i 11–12% (K y @ ​​0 ‚98) początkowej grubości wylanej warstwy lub całego nasypu.

Można także ocenić jakość zagęszczenia takich gruntów za pomocą stempla obciążonego dynamicznie, pod warunkiem, że jego średnica (400–600 mm) będzie 4–5 razy większa od największej frakcji gruntu oraz że nacisk dynamiczny na zasady będzie mieścić się w przedziale 0,5–1,0 kgf/cm2.

Obecnie istnieje kilka działających instalacji dynamicznych typu ciągnionego lub samobieżnego, przeznaczonych do określania nośności konstrukcji drogowej lub jej poszczególnych elementów, przy nacisku stempla do 6 kgf/cm2. Można je stosować do takiej kontroli, jeśli ich ciśnienie zostanie skorygowane o 0,5–1,0 kgf/cm2.

Kryterium wystarczalności zagęszczenia może być dopuszczalna wielkość osiadania stempla pod 10–20-krotnością jego obciążenia udarowego, która dla górnej części koryta nie powinna przekraczać 0,4–0,5%, a dla dolnej – 0,6– 0,7% na średnicę matrycy.

Nawiasem mówiąc, istota metody i parametrów określonych instalacji obciążenia dynamicznego (UDN) została ujednolicona przez Radę Wzajemnej Pomocy Gospodarczej (ST SEV 5497-86, grupa Zh81) i przyjęta jako Standard Państwowy ZSRR w 1987 r. . Norma ta wymaga, aby dolne warstwy nośne, w tym tłuczeń i grunty podłoża oraz warstwy leżące pod spodem, były badane stemplem o średnicy 500 mm przy dynamicznym ciśnieniu bazowym wynoszącym 2 kgf/cm 2 (kruszony kamień) i 1 kgf/cm 2 (grunt) z czasem pracy 0,090 –0‚110 s.

Należy zaznaczyć, że sama kontrolowana gęstość gruntu nie jest aż tak istotna dla oceny stabilności i trwałości podtorza podczas eksploatacji drogi. Dużo ważniejsze są właściwości wytrzymałościowe i odkształcalne gruntu, które jednak są dobrze skorelowane przy tej samej gęstości i wilgotności. Dlatego czasami bardziej logiczne, atrakcyjne i proste jest zmierzenie wskaźników wytrzymałości i odkształcalności, które są również niezbędne do obliczenia konstrukcji drogi, niż gęstość gleby.

Na przykład w Niemczech i innych krajach stosuje się metodę podwójnej oceny jakości zagęszczenia nawierzchni drogowej - według K y i modułu odkształcenia lub sprężystości. Jeżeli zostanie osiągnięty wymagany K y, ale nie zostanie zapewniony moduł, grunt należy wymienić lub wzmocnić spoiwami.

W wielu krajach moduł mierzy się za pomocą UDN, ale nie dużych (przyczepy, samobieżne), ale bardziej kompaktowych, lekkich i przenośnych. Jeden z tych przenośnych (elementów składowych) UDN (ryc. 4), który został opracowany w NRD zgodnie z określoną normą CMEA i jest obecnie przyjęty przez niemieckich drogowców, z powodzeniem stosowany jest do oceny jakości zagęszczenia i wytrzymałości na odkształcenia stan (nośność) gruntów podtorza, podłoża tłuczniowego, gruntów zbrojonych, materiałów nawierzchni drogowych wzmacnianych metodą recyklingu na zimno.

Instalacje takie produkowane są w Niemczech przez dwie firmy - Hinkel i Gerhard Zorn, w Finlandii dwa standardowe rozmiary podobnych urządzeń produkuje Lodman.

Szczególnie interesująca dla rosyjskiego przemysłu drogowego jest możliwość i doświadczenie w przeprowadzaniu praktycznej kontroli jakości zagęszczania fundamentów z kamienia łamanego przy użyciu UDN, dla którego w Rosji nie ma obecnie norm prawnych ani akceptowalnych metod i środków tej kontroli. Każdy z wykonawców sam, a najczęściej subiektywnie, posługując się „przestarzałymi” metodami i standardami, decyduje, co jest dobre, a co złe. Jednak podbudowa z kruszywa kamiennego jest jednym z najważniejszych elementów nośnych nawierzchni drogowej, a jej niewystarczająca wytrzymałość i zwiększona odkształcalność (mała sztywność) natychmiast wpływają na stan nawierzchni asfaltobetonowej (opady atmosferyczne, falowanie, pęknięcia, nierówności).

Stowarzyszenie Dorstroyproekt od wielu lat wykorzystuje urządzenie ZFG 04 do kontroli jakości fundamentów z kamienia łamanego (ryc. 5).

A żaden z licznych budowanych i naprawianych obiektów, w tym odcinków dróg federalnych „Rosja” (St. Petersburg - Moskwa), „Kola” (St. Petersburg - Murmańsk), Nowa Ładoga - Wołogda i innych, nie miał wad nawierzchni spowodowanych na słaby fundament.

Kryterium oceny jakości zagęszczenia kruszonego kamienia jest jego dynamiczny moduł odkształcenia (lub sprężystości, jeśli osiadanie stempla jest całkowicie sprężyste), który w rzeczywistości jest uogólnionym lub równoważnym modułem podbudowy tłucznia, warstwy spodniej i częściowo podłoża. .

Aby rozwiać ewentualne wątpliwości co do legalności stosowania takiej metody i urządzenia ZFG 04 oraz wyjaśnić wystarczające wartości stałych modułów, Dorstroyproekt przy udziale niezależnych ekspertów z oddziału SoyuzdorNII (St. Petersburg) przeprowadził kilka serię równoległych pomiarów dynamicznego modułu odkształcenia i statycznego modułu sprężystości (miernik ugięcia dźwigni, obciążona wywrotka) zgodnie ze standardową metodą zalecaną przez VSN 46-83.

Wyniki tych pomiarów przedstawiono na wykresie (rys. 6), na którym pokazano także zależności dynamicznego modułu odkształcenia od statycznego modułu sprężystości skonstruowanego przez ekspertów (linia ciągła) i Dorstroyproekt (krzywa przerywana, przetwarzanie statystyczne).

Ten wykres i wzory empiryczne można wykorzystać w praktyce. Jeżeli na powierzchni podłoża z kruszonego kamienia zastępczy moduł sprężystości (projektowy, obliczeniowy) powinien wynosić np. 180 MPa, to jakość jego zagęszczenia wraz z warstwą leżącą pod spodem powinna być taka, aby dynamiczny moduł odkształcenia wg. dla urządzenia ZFG 04 jest nie mniejsze niż 63–65 MPa. Zdaniem ekspertów użytkowanie tego urządzenia nie jest sprzeczne z podstawowymi przepisami VSN 46-83 i jest legalne.

W wielu krajach od zawsze prowadzono poszukiwania i rozwój nowych metod i środków kontroli jakości zagęszczania gruntu i kruszonego kamienia. Szczególnie kuszące i obiecujące były pomysły i propozycje instalacji urządzeń monitorujących bezpośrednio na lodowiskach z perspektywą zapewnienia ciągłego i być może automatycznego monitorowania.

W Rosji już w 1937 r. Podjęto pierwsze praktyczne próby w tym kierunku, które następnie były kontynuowane i trwają do dziś.

Wszystkie takie urządzenia i opracowania, także te zagraniczne, opierały się na jednej zasadzie - zależności albo oporu toczenia bębna lub opony (w oparciu o zmianę momentu obrotowego), albo osiadania powierzchni tocznej (w oparciu o urządzenie kopiujące) lub jego moduł odkształcenia, sprężystość lub amplitudę drgań ramy lub bębna walca wibracyjnego od gęstości gruntu lub innego zagęszczanego materiału.

Niektóre urządzenia opracowane według tej zasady były dość skomplikowane i nie usprawiedliwiały się, inne cierpiały na niedokładność i niską czułość, zwłaszcza pod koniec zagęszczania. To ostatnie wynika z faktu, że wraz ze wzrostem liczby przejść, uderzeń, cykli drgań czy czasu drgań, wzrost gęstości gruntu, tłucznia i asfaltobetonu zwalnia zgodnie ze znanym wykładniczym (tłumionym) prawo. Dlatego pod koniec procesu zagęszczania zmiana gęstości i ustalonych wartości momentu obrotowego, osiadania, modułu, amplitudy itp. jest nieznaczna i ledwo zauważalna, tj. proporcjonalna do dokładności tych wartości.

A jednak dzisiaj istnieją takie urządzenia, które faktycznie i skutecznie działają na walcach z dość akceptowalną oceną jakości gleby i zagęszczenia kruszonego kamienia we względnych jednostkach. Należą do nich pierwszy rozwój szwedzkich firm Geodynamic i Dynapac.

Ten ostatni na życzenie klienta wyposaża wszystkie swoje walce wibracyjne do gleby we wskaźnik (licznik) jakości zagęszczenia. Licznik ten o skali względnej 150 jednostek odbiera sygnał z akcelerometru (czujnika przyspieszenia) zamontowanego na rolce oscylacyjnej (rys. 7).

Wraz ze wzrostem gęstości, wytrzymałości i sztywności zagęszczonego gruntu lub kruszywa zwiększają się drgania bębna (zwiększa się amplituda, przyspieszenie i siła uderzenia). Zmiany te są rejestrowane przez akcelerometr i wyświetlacz miernika zagęszczenia względnego w kokpicie.

Zasadniczo licznik rejestruje reakcję sprężystą i odrzut materiału, czyli jego moduł sprężystości. Istnieją pewne podobieństwa i różnice pomiędzy tą metodą a metodami oceny jakości zagęszczenia za pomocą manometru i deflektora dźwigniowego.

Podobieństwo do UDN polega na tym, że oprócz warstwy zagęszczonej i kontrolowanej, w strefie dynamicznego oddziaływania walca wibracyjnego (lub stempla UDN) mogą znajdować się także warstwy leżące pod spodem, różniące się składem, stanem i właściwościami materiału. W rezultacie za pomocą licznika lub wskaźnika zagęszczenia faktycznie rejestruje się zastępczy dynamiczny moduł sprężystości całkowitej grubości materiału, którego wielkość zależy od parametrów walca i może wynosić do 1 m lub więcej.

Oczywiście z tego powodu Dynapac i inne firmy nie instalują podobnego układu sterowania na walcach wibracyjnych do betonu asfaltowego, które zagęszczają znacznie cieńsze warstwy (zwykle nie więcej niż 12–15 cm), chociaż na takich walcach zapotrzebowanie na to może być jeszcze większe niż na ziemi.

Ogólnie rzecz biorąc, arsenał środków i metod kontroli zagęszczenia mieszanek asfaltobetonowych jest znacznie uboższy i nie ma zbyt wielu perspektyw na jego korzystną ekspansję. Wynika to z faktu, że zmiany wytrzymałości, odkształcalności i sztywności betonu asfaltowego podczas jego zagęszczania spowodowane są nie tylko wzrostem gęstości, ale także jednoczesnym spadkiem jego temperatury. A to znacznie komplikuje poszukiwanie nowych kryteriów oceny i metod kontroli jakości, alternatywnych do K y i samej gęstości, która jest mierzona przez długi czas w laboratorium po odwierceniu rdzenia z powłoki.

Być może jedyną naprawdę skuteczną metodą, która zapewnia przyspieszone uzyskanie informacji o postępie zmian gęstości mieszanki asfaltobetonowej w procesie jej zagęszczania, pozostaje metoda radiometryczna. Zyskał szerokie zastosowanie w takich pracach w USA, Francji, Anglii, Norwegii, Niemczech, Szwecji i innych krajach, głównie dzięki rozwojowi firm amerykańskich (Troxler, Seaman, CPN itp.).

Około 20 lat temu oprócz konwencjonalnych mierników gęstości promieniowania powierzchniowego, których technika pomiarowa wymaga szczelnego (bezpowietrznego) dopasowania podstawy urządzenia do przygotowanej, płaskiej powierzchni gruntu lub asfaltobetonu, pojawiła się nowa generacja urządzeń który kontrolował gęstość w obecności szczeliny powietrznej 5–6 mm.

Ten „rewolucyjny skok” nie tylko przyspieszył i uprościł technologię pomiarową, ale także umożliwił montaż urządzenia na ruchomym wałku (ryc. 8).

Seaman opracował specjalne samobieżne i zdalnie sterowane małe urządzenie-bęben S-200, które w sposób ciągły monitoruje zagęszczenie na całej długości danego odcinka. Jedna z modyfikacji podobnego urządzenia, DOR-1000, jest używana przez pracowników drogowych w Finlandii, Szwecji i Norwegii (ryc. 9).

Stosując DOR-1000 ujawniono znaczną nierównomierność rozkładu gęstości betonu asfaltowego zarówno na szerokości, jak i na długości układanej nawierzchni (rys. 10).

Szczególnie dużą różnicę w gęstości stwierdzono pomiędzy środkiem a krawędziami ułożonej listwy, co wynika nie tylko z segregacji cząstek mieszanki i jej temperatury podczas układania, o której się czasem mówi, ale także z nierównomiernej pracy (technologia ) środków zagęszczających i być może z niedoskonałością tego ostatniego.

Nowe metody i urządzenia monitorujące uwydatniły poważny problem w technologii betonów asfaltowych, nad którym zastanawiają się specjaliści z wielu firm i krajów, proponując opracowanie skutecznych środków, a nawet norm, które wyeliminowałyby takie wyniki.

Trzeba przyznać, że „wyznaczającymi trendy” w rozwiązywaniu wielu problemów technicznych i technologicznych oraz zagadnień branży drogowej, w tym metod i środków kontroli jakości zagęszczania, często były i nadal pozostają firmy i usługi drogowe w Stanach Zjednoczonych. Reszta świata drogowego zawsze uważnie obserwowała sytuację i chętnie wdrażała nowe, inteligentne pomysły i rozwiązania. Wystarczy przypomnieć urządzenia Proctora, Marshalla, Soiltesta, Troxlera itp., które były i są stosowane przez pracowników drogowych w większości krajów świata.

Najnowsze poważne badania amerykańskie dotyczące programu drogowego Superpave, które zaskoczyły wielu kosztami (50 mln dolarów), także poruszyły problemy metod laboratoryjnych i terenowych oraz sposobów kontroli jakości nawierzchni asfaltobetonowych. W szczególności Amerykanie porzucili obecnie standardowe urządzenie Marshalla, służące do doboru składu i oceny jakości zagęszczenia powłok mieszanek asfaltobetonowych, całkowicie przechodząc na znaną metodę wirującą.

Cechą charakterystyczną tej metody jest to, że mieszanina formowana w sztywnym szkle poddawana jest nie tylko pionowemu ściskaniu statycznemu (w Rosji na prasie hydraulicznej) lub dynamicznemu (w urządzeniu Marshalla pod wpływem uderzeń ładunku), ale także jednoczesnemu ściskaniu bocznemu ścinanie, czyli formowanie i zagęszczanie próbki następuje według zasady „ściskanie+ścinanie”.

Osiąga się to w bardzo prosty sposób: oś podłużna formy z mieszaniną odchyla się od pionu o niewielki kąt (około 1–3°; w pierwszych instalacjach było to około 10–12°) na skutek przemieszczenia jego dolna część. Oś ta za pomocą specjalnego napędu wykonuje określoną liczbę ruchów obrotowych, podobnych do ruchów stożkowych konwencjonalnego blatu lub żyroskopu. W rezultacie mieszanka w formie zyskuje możliwość i swobodę większego ruchu zarówno w płaszczyźnie pionowej, jak i poziomej. Dzięki temu jest skuteczniej przepakowywany (zagęszczany) z odpowiednią poprawą szeregu właściwości i wskaźników fizyko-mechanicznych oraz zmniejszeniem kruszenia jego składnika kamiennego.

Taka mechanika zagęszczania jest bliższa rzeczywistym procesom zagęszczania mieszanki w powłoce za pomocą gładkiego bębna i walców pneumatycznych. Wielu pracowników drogowych zna tzw. efekt ugniatający koła pneumatycznego, który jest podobny do zasady „ściskanie + ścinanie” i często wykorzystuje go do eliminacji drobnych pęknięć powierzchni na walcowanej powierzchni.

Przygotowując się do prac budowlanych lub drogowych, przeprowadza się różne działania w celu określenia cech gleby, gleby, a ważnym parametrem jest współczynnik zagęszczenia gleby. Wykonywanie zadań specjalnych mających na celu identyfikację cech gruntu pozwala na dokładne określenie danych technicznych i wskaźników obszaru leczenia w celu realizacji odpowiednich robót budowlanych i drogowych. Jaki powinien być współczynnik zagęszczenia gruntu dla konkretnego rodzaju robót ziemnych? Do tych celów stosuje się specjalne standardy obliczeniowe, regulacje i standardy organów nadzorczych.

Definicja zgodnie ze standardami technicznymi

Współczynnik zagęszczenia gleby jest warunkowym bezwymiarowym wskaźnikiem lub wartością, która w istocie jest obliczana na podstawie rzeczywistego stosunku gęstości istniejącej substancji do maksymalnej gęstości gleby (warunkowy wskaźnik maksymalnej gleby). Jeśli spojrzymy na ziemię jako na obiektywny rodzaj materiału, zauważymy, że w jej strukturze znajdują się mikroskopijne widoczne i niewidoczne pory, wypełnione naturalnym powietrzem lub poddane działaniu wilgoci. Biorąc pod uwagę prawo zagęszczenia i ściśliwość gleby, w procesie wydobywania porów jest dużo, a głównym wskaźnikiem jest sypkość, gdzie ogólna charakterystyka gęstości nasypowej będzie wskaźnikiem znacznie niższym niż współczynnik zagęszczenia zagęszczonego gruntu. Ten najważniejszy parametr należy wziąć pod uwagę przy wykonywaniu podkładek ziemnych pod fundamenty obiektu, a także przy wykonywaniu robót drogowych. Jeśli nie zagęścisz gleby, w przyszłości istnieje ryzyko skurczenia się budynku i uszkodzeń gotowej nawierzchni drogi.

Poniżej znajduje się tabela, na podstawie której można operować danymi przy obliczaniu współczynnika zagęszczenia gleby zgodnie z tabelą SNIP.

Rodzaj gruntu/gleby	Wskaźnik optymalnej wilgotności	Parametr maksymalnej gęstości w oparciu o t\m3
Piaszczysty	0,08/0,12	1,80-1,88
Glina piaszczysta	0,09/0,15	1,85-2,08
Glina piaszczysta sproszkowana	0,16/0,22	1,61-1,80
Gliniasty	0,12/0,15	1,65-1,95
Ciężki, kot. gliniasty	0,16/0,20	1,67-1,79
Jak pył, kot. gliniasty	0,18/0,21	1,65-1,74
Glina	0,19/0,23	1,58-1,80

„Przy obliczaniu i określaniu współczynnika zagęszczenia gleby należy pamiętać, że dla kategorii objętościowej gęstość będzie mniejsza niż dla podobnych cech gleby zagęszczonej.”

Metoda obliczeniowa

Podczas prowadzenia prac budowlanych nie należy unikać tych parametrów, zwłaszcza przy przygotowaniu podsypki piaskowej lub ziemnej pod fundament budowanego obiektu. Parametr bezpośredni współczynnik zagęszczenia gruntu zostanie ustalony w zakresie obliczeniowym od 0 do współczynnika 1, np. w celu przygotowania fundamentu typu betonowego wskaźnik powinien wynosić >0,98 punktów współczynnika od obciążenia obliczeniowego.

Każda kategoria podłoża ma swój własny, unikalny wskaźnik do określania współczynnika zagęszczenia gleby według GOST w oparciu o optymalną charakterystykę wilgotności materiału, w wyniku czego można osiągnąć maksymalne właściwości zagęszczenia. W celu dokładniejszego określenia danych stosuje się laboratoryjną metodę obliczeń, dlatego każda firma budowlana lub drogowa musi posiadać własne laboratorium.

Prawdziwą metodologię odpowiedzi na pytanie, jak obliczyć współczynnik zagęszczenia gleby, mierzy się dopiero po przeprowadzeniu procedury zagęszczania bezpośrednio na miejscu. Specjaliści i eksperci w dziedzinie budownictwa nazywają tę metodę systemem pierścieni zacinających. Spróbujmy dowiedzieć się, jak określić współczynnik zagęszczenia gleby za pomocą tej metody.

• W ziemię wbija się laboratoryjny metalowy pierścień o określonej średnicy i rdzeń o określonej długości;
• Materiał jest mocowany wewnątrz pierścienia, który następnie jest ważony na wadze;
• Następnie obliczamy masę użytego pierścienia i mamy przed sobą masę gotowego materiału do obliczeń;
• Następnie dzielimy istniejący wskaźnik przez znaną objętość metalowego pierścienia - w rezultacie mamy stałą gęstość materiału;
• Stałą gęstość substancji dzielimy przez tabelaryczny wskaźnik maksymalnej gęstości.
• W rezultacie mamy gotowy wynik standardowego zagęszczania gleby GOST 22733-2002.

Zasadniczo jest to standardowa metoda obliczeniowa stosowana przez budowniczych i robotników drogowych w celu określenia współczynnika względnego zagęszczenia gruntu zgodnie z ogólnie przyjętymi normami i standardami obliczeniowymi.

Przepisy i normy techniczne

Standardowe prawo zagęszczenia gruntu znamy już od czasów ławek szkolnych, jednak technikę tę stosuje się jedynie przy wykonywaniu prac produkcyjnych w branży budowlanej i drogowej. W latach 2013-2014 zaktualizowano dane obliczeniowe według SNiP, gdzie zagęszczenie gleby ENIR określono w odpowiednich paragrafach przepisu regulacyjnego 3.02.01-87, a także pod względem metodologii stosowania do celów produkcyjnych SP 45.13330.2012 .

Typologie określania właściwości materiałów

Współczynnik zagęszczenia gleby polega na zastosowaniu kilku typologii, których głównym celem jest sformułowanie ostatecznej procedury technologicznego usunięcia tlenu z każdej warstwy gleby, biorąc pod uwagę odpowiednią głębokość zagęszczenia. Zatem do określenia współczynnika zagęszczenia gruntu podczas zasypywania stosuje się zarówno metodę obliczeń powierzchniowych, jak i uniwersalny system badań głębokich. Wybierając metodę obliczeniową, ekspert musi określić początkowy charakter gleby, a także ostateczny cel zagęszczenia. Rzeczywisty współczynnik dynamiki podczas zagęszczania udarowego gruntów można określić za pomocą specjalnego sprzętu, na przykład walca pneumatycznego. Ogólną typologię metody określania parametrów substancji określają następujące metody:

• Statyczny;
• Opcja wibracji;
• Metoda szoku technologicznego;
• System kombinowany.

Dlaczego konieczne jest określenie współczynnika zagęszczenia gleby?

Niektóre z powyższych metod są częściowo stosowane w budownictwie mieszkaniowym, ale jak pokazuje praktyka, należy skontaktować się ze specjalistami, aby uniknąć błędów przy budowie fundamentów. Duże obciążenie konstrukcji nośnych z powodu złej jakości zagęszczenia materiału może ostatecznie spowodować poważny problem, na przykład znaczny skurcz domu, co doprowadzi do nieuniknionego zniszczenia konstrukcji.

Na skalę przemysłową zagęszczenie jest warunkiem wstępnym, a technika laboratoryjna określania parametrów współczynników zagęszczenia substancji jest warunkiem koniecznym zgodności ze specyfikacjami technicznymi i paszportem placu budowy lub jezdni. Pamiętaj o jednej prostej rzeczy, jeśli w cyklu produkcyjnym użyjesz materiału ziemnego, to najlepszą opcją będzie użycie materiału o największej maksymalnej gęstości substancji.

Jest jeszcze jeden istotny punkt, który wpływa na obliczenia, jest to odniesienie geograficzne. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę charakter gleby na danym obszarze w oparciu o dane geologiczne, a także wziąć pod uwagę pogodę i sezonową charakterystykę zachowania gleby.

Istotne czynniki i właściwości

Z pojęciem współczynnika zagęszczenia piasku regularnie spotykają się nie tylko specjaliści z organizacji projektowych, ale także operatorzy bezpośrednio wykonujący prace na budowach.

Współczynnik zagęszczenia gleby służy jako jedno z głównych kryteriów jakości prac przygotowawczych na placach budowy i służy porównaniu faktycznie osiągniętej gęstości gleby na przygotowanym terenie z wartością wzorcową.

Koncepcja współczynnika zagęszczenia jest również szeroko stosowana do rozliczania objętościowego materiałów sypkich. Najdokładniejszą metodą księgowania jest metoda wagowa jednak w praktyce jego stosowanie jest często niepraktyczne ze względu na brak lub niedostępność urządzeń ważących. Stosowanie rachunkowości wolumetrycznej nie wymaga skomplikowanego sprzętu, ale stwarza problem porównania objętości materiału w kamieniołomie (podczas wydobycia), w magazynach, z tyłu samochodu (podczas transportu) i podczas wykorzystania na budowie .

Istotne czynniki i właściwości

Współczynnik zagęszczenia wynosi stosunek gęstości (masy objętościowej) „szkieletu” gleby na kontrolowanym obszarze do gęstości tej samej gleby, która została poddana standardowej procedurze zagęszczania w warunkach laboratoryjnych. Służy do oceny zgodności jakości wykonywanej pracy z wymogami regulacyjnymi. Standardowe wartości współczynnika dla różnych rodzajów pracy podano w odpowiednich GOST, SNiP, a także w dokumentacji projektowej obiektu i zwykle są 0,95 – 0,98 .

„Szkielet” gleby jest stałą częścią konstrukcji o określonych wartościach luzu i wilgotności. Masę objętościową „szkieletu” piasku oblicza się jako stosunek masy składników stałych do masy, jaką miałaby woda, gdyby zajmowała całą objętość zajmowaną przez glebę.

Wyznaczanie maksymalnej gęstości gleby w warunkach standardowych polega na przeprowadzeniu badań laboratoryjnych, podczas których próbki gleby poddawane są zagęszczaniu przy stopniowo rosnącej wilgotności, aż do ustalenia wilgotności optymalnej, przy której zostanie osiągnięta maksymalna gęstość piasku.

Względny współczynnik zagęszczenia

Podczas wykonywania prac związanych z przenoszeniem piasku, wydobyciem go z urobku, transportem i innymi operacjami związanymi ze zmianami właściwości takich jak: sypkość, wilgotność, wielkość cząstek, zmiany gęstości „szkieletu”. Aby obliczyć zapotrzebowanie i zarejestrować odbiór materiałów budowlanych na budowie, stosuje się go względny współczynnik zagęszczenia– stosunek gęstości masy „szkieletu” piasku na miejscu do gęstości masy w miejscu wysyłki.

Względny współczynnik zagęszczenia określa się na podstawie obliczeń i podaje się w dokumentacji projektowej placu budowy (jeśli planowane dostawy obejmują dostawę piasku).
Podczas przeprowadzania obliczeń brane są pod uwagę:
właściwości fizyczne i mechaniczne piasku (wytrzymałość cząstek, wielkość, zdolność do zbrylania);
wyniki laboratoryjnych oznaczeń gęstości maksymalnej i wilgotności optymalnej;
gęstość nasypowa piasku w warunkach naturalnych;
warunki transportu;
warunki klimatyczne i pogodowe w okresie dostawy, możliwość wystąpienia ujemnych temperatur.

Zagęszczanie podczas zasypywania i zagęszczania

Zasypywanie to proces zasypywania wykopanego dołu po wykonaniu określonych prac wcześniej wydobytą ziemią lub piaskiem.
Proces zagęszczania przeprowadza się na miejscu zasypywania gruntu za pomocą urządzeń ubijających, udarowych lub ciśnieniowych.

W trakcie wydobywania następuje zmiana jego właściwości fizycznych, dlatego też do określenia objętości piasku potrzebnego do zasypania należy uwzględnić współczynnik zagęszczenia względnego.

Uszczelnienie na czas transportu

Transport ładunków masowych również drogowym lub kolejowym prowadzi do zmiany gęstości gleby. Wstrząsy pojazdem, narażenie na opady atmosferyczne i nacisk górnych warstw piasku powodują zagęszczenie materiału w nadwoziu.
Aby określić ilość piasku potrzebną do dostarczenia danej objętości materiału budowlanego na plac budowy, objętość tę należy pomnożyć przez względny współczynnik zagęszczenia określony w projekcie budowlanym.

Natomiast usunięcie piasku z korpusu kamieniołomu prowadzi do jego spulchnienia i odpowiednio zmniejszenie gęstości masy. Należy to również wziąć pod uwagę przy planowaniu transportu.