Współczynnik zagęszczenia piasku. Jaki jest współczynnik zagęszczenia piasku? Zasypywanie i zagęszczanie betonu pod schodami zewnętrznymi

Współczynnik zagęszczenia kruszonego kamienia jest bezwymiarowym wskaźnikiem charakteryzującym stopień zmiany objętości materiału podczas zagęszczania, skurczu i transportu. Jest to brane pod uwagę przy obliczaniu wymaganej ilości wypełniacza, sprawdzaniu wagi dostarczanych produktów na zamówienie oraz przy przygotowywaniu podstaw pod konstrukcje nośne wraz z gęstością nasypową i innymi cechami. Standardowy numer do konkretna marka określona w warunkach laboratoryjnych, rzeczywistość nie jest wielkością statyczną i w równym stopniu zależy od szeregu nieodłącznych właściwości i warunków zewnętrznych.

Współczynnik zagęszczenia stosuje się podczas pracy z sypkimi materiałami budowlanymi. Ich standardowa liczba waha się od 1,05 do 1,52. Średnia wartość dla kruszywa żwirowego i granitowego wynosi 1,1, gliny ekspandowanej - 1,15, mieszanki piasku i żwiru– 1,2 (czytaj o stopniu zagęszczenia piasku). Rzeczywista liczba zależy od następujących czynników:

• Rozmiar: im mniejsze ziarno, tym skuteczniejsze zagęszczenie.
• Łuszczenie się: kruszony kamień w kształcie igły i nieregularny kształt zagęszcza się gorzej niż wypełniacz w kształcie sześcianu.
• Czas trwania transportu i rodzaj użytego środka transportu. Maksymalną wartość osiąga się w przypadku dostarczania żwiru i kamienia granitowego w nadwoziach wywrotek i wagonów kolejowych, minimalną wartość osiąga się w kontenerach morskich.
• Warunki tankowania do samochodu.
• Metoda: ręczne osiągnięcie pożądanego parametru jest trudniejsze niż przy użyciu sprzętu wibracyjnego.

W budownictwie współczynnik zagęszczenia brany jest pod uwagę przede wszystkim przy sprawdzeniu masy zakupionego materiału sypkiego i zasypywaniu fundamentów. Dane projektowe wskazują gęstość szkieletu konstrukcji. Wskaźnik jest brany pod uwagę w połączeniu z innymi parametrami mieszanek budowlanych, wilgotność odgrywa ważną rolę. Stopień zagęszczenia oblicza się dla kruszonego kamienia o ograniczonej objętości ścian; w rzeczywistości takie warunki nie zawsze powstają. Uderzający przykład służy wypełniany fundament lub poduszka drenażowa (frakcje wykraczają poza granice międzywarstwy), błąd w obliczeniach jest nieunikniony. Aby go zneutralizować, kruszony kamień kupuje się z rezerwą.

Ignorowanie tego współczynnika podczas opracowywania projektu i wykonywania prac budowlanych prowadzi do zakupu niepełnej objętości i pogorszenia właściwości użytkowych budowanych konstrukcji. Przy odpowiednio dobranym i wdrożonym stopniu zagęszczenia monolity betonowe, fundamenty budynków i dróg są w stanie wytrzymać oczekiwane obciążenia.

Stopień zagęszczenia na budowie i podczas transportu

Odchylenie w objętości kruszonego kamienia załadowanego i dostarczonego do punktu końcowego – znany fakt, im silniejsze wibracje podczas transportu i im większa odległość, tym większy stopień zagęszczenia. Aby sprawdzić zgodność ilości przywiezionego materiału, najczęściej używa się zwykłej taśmy mierniczej. Po zmierzeniu ciała uzyskaną objętość dzieli się przez współczynnik i sprawdza z wartością wskazaną w załączonej dokumentacji. Niezależnie od wielkości frakcji wskaźnik ten nie może być mniejszy niż 1,1; w przypadku wysokich wymagań dotyczących dokładności dostawy jest on negocjowany i określany osobno w umowie.

Jeśli ten punkt zostanie zignorowany, roszczenia wobec dostawcy są bezpodstawne zgodnie z GOST 8267-93, parametr nie dotyczy cech obowiązkowych. Domyślna wartość dla kruszywa wynosi 1,1; dostarczona objętość jest sprawdzana w punkcie odbioru; po rozładunku materiał zajmuje nieco więcej miejsca, ale z czasem się kurczy.

Wymagany stopień zagęszczenia przy przygotowaniu fundamentów budynków i dróg wskazany jest w dokumentacja projektu i zależy od oczekiwanych obciążeń. W praktyce może osiągnąć 1,52, odchylenie powinno być minimalne (nie więcej niż 10%). Ubijanie odbywa się warstwami o granicy grubości 15-20 cm i zastosowaniu różnych frakcji.

Na przygotowane miejsca, tj. z wyrównanym i zagęszczonym gruntem, bez większych odchyleń poziomu, wylewa się nawierzchnię drogi lub podkładki fundamentowe. Pierwsza warstwa składa się z gruboziarnistego żwiru lub tłucznia granitowego; projekt musi uwzględniać użycie skał dolomitowych. Po wstępnym zagęszczeniu kawałki są w razie potrzeby rozdzielane na mniejsze frakcje, aż do wypełnienia piaskiem lub mieszankami piaskowo-żwirowymi. Jakość pracy sprawdzana jest osobno na każdej warstwie.

Zgodność uzyskanego wyniku ubijania z projektem ocenia się za pomocą specjalistycznego sprzętu – gęstościomierza. Pomiar przeprowadza się pod warunkiem, że w materiale nie będzie więcej niż 15% ziaren o wielkości do 10 mm. Narzędzie zanurza się na głębokość 150 mm ściśle pionowo, utrzymując wymagane ciśnienie, poziom oblicza się poprzez odchylenie strzałki na urządzeniu. Aby wyeliminować błędy, pomiary wykonuje się w 3-5 punktach w różnych miejscach.

Gęstość nasypowa kruszonego kamienia różnych frakcji

Oprócz współczynnika zagęszczenia, aby określić dokładną ilość wymaganego materiału, należy znać wymiary wypełnianej konstrukcji i ciężar właściwy wypełniacza. Ten ostatni to stosunek masy kruszonego kamienia lub żwiru do zajmowanej przez niego objętości i zależy przede wszystkim od wytrzymałości pierwotnej skały i jej wielkości.

Typ	Gęstość nasypowa (kg/m3) z wielkością frakcji:
	0-5	5-10	5-20	20-40	40-70
Granit	1500	1430	1400	1380	1350
Żwir		1410	1390	1370	1340
			1320	1280	1120

Ciężar właściwy musi być wskazany w certyfikacie produktu; w przypadku braku dokładnych danych możesz go znaleźć samodzielnie empirycznie. Aby to zrobić, będziesz potrzebować cylindrycznego pojemnika i wagi; materiał wylewa się bez zagęszczania i waży przed i po napełnieniu. Ilość oblicza się mnożąc objętość konstrukcji lub podłoża przez otrzymaną wartość i stopień zagęszczenia określony w dokumentacji projektowej.

Przykładowo, aby wypełnić 1 m2 poduszki żwirowej o grubości 15 cm i frakcji wielkości z zakresu 20-40 cm, potrzeba 1370 × 0,15 × 1,1 = 226 kg. Znając powierzchnię tworzonej podstawy, łatwo jest znaleźć całkowitą objętość wypełniacza.

Wskaźniki gęstości są również istotne przy wyborze proporcji gotowania mieszanki betonowe. W przypadku konstrukcji fundamentowych zaleca się stosowanie kamień kruszony granit o udziale frakcji w przedziale 20-40 mm i ciężarze właściwym co najmniej 1400 kg/m3. W tym przypadku nie przeprowadza się zagęszczania, ale zwraca się uwagę na łuszczenie się - do produkcji wyrobów żelbetowych wymagany jest wypełniacz w kształcie sześcianu o niskiej zawartości ziaren o nieregularnym kształcie. Gęstość nasypową stosuje się przy przeliczaniu proporcji objętościowych na proporcje masowe i odwrotnie.

Wybierając kruszony kamień, należy wziąć pod uwagę taki wskaźnik, jak współczynnik zagęszczenia. Kryterium to pokazuje, jak bardzo można zmniejszyć objętość materiału przy zachowaniu tej samej masy w wyniku zagęszczenia lub naturalnego skurczu. Wskaźnik ten służy do określenia ilości kruszywa, zarówno podczas zakupu, jak i bezpośrednio w procesie budowy.

Ze względu na to, że po zagęszczeniu zwiększy się masa nasypowa kruszonego kamienia dowolnej frakcji, należy natychmiast uwzględnić dostawę materiału. A żeby nie kupować za dużo, trzeba współczynnik korygujący.

Współczynnik zagęszczenia (Ku) jest bardzo ważnym wskaźnikiem, niezbędnym nie tylko do prawidłowego uporządkowania materiałów, ale także w celu zapewnienia dalszego skurczu warstwy żwiru po jej obciążeniu konstrukcjami budowlanymi. Ponadto znając współczynnik zagęszczenia można przewidzieć stabilność samych projektów budowlanych. Z uwagi na to, że współczynnik zagęszczenia to tak naprawdę stopień ubytku objętości, może się on różnić w zależności od 4 czynników:

1. Sposób i parametry załadunku (np. z jakiej wysokości wykonywane jest zasypywanie).
2. Cechy transportu, jakim materiał jest dostarczany na plac budowy i odległość do placu budowy - w końcu nawet nieruchoma masa stopniowo zagęszcza się w wyniku osiadania pod własnym ciężarem.
3. Frakcje kruszonego kamienia i zawartość ziaren są mniejsze niż dolna granica określonej klasy kamienia łamanego.
4. Łuszczenie się - kamienie igłowe kurczą się mniej niż kamienie prostopadłościenne.

Warto pamiętać o tej sile konstrukcje betonowe, fundamenty budynków i autostrad zależy bezpośrednio od dokładności określenia stopnia zagęszczenia. Nie należy jednak zapominać, że zagęszczanie na budowie często odbywa się tylko na wierzchniej warstwie i w tym przypadku obliczony współczynnik nie zawsze odpowiada rzeczywistemu skurczowi podłoża. Dzieje się tak szczególnie często, gdy budowę prowadzą nie profesjonaliści, ale amatorzy. Zgodnie z wymogami technologii każdą warstwę zasypki należy rozwałkować i sprawdzić oddzielnie.

Kolejnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę, jest to, że stopień zagęszczenia oblicza się dla masy zagęszczonej bez rozszerzalności bocznej, czyli ograniczonej ścianami, co zapobiega jej rozprzestrzenianiu się. Na miejscu nie zawsze powstają takie warunki do zasypywania jakiejkolwiek frakcji kruszonego kamienia, więc pozostaje niewielki błąd. Fakt ten należy wziąć pod uwagę przede wszystkim przy obliczaniu osiadania dużych konstrukcji.

Uszczelnienie na czas transportu

Należy zauważyć, że znalezienie standardowej wartości ściśliwości w rzeczywistości nie jest łatwe, ponieważ wpływa na nią zbyt wiele czynników. (Wszystkie są wymienione powyżej). Dostawca może wskazać współczynnik zagęszczenia kruszonego kamienia w dołączonej dokumentacji, chociaż GOST 8267-93 nie wymaga tego bezpośrednio. Jednak przy transporcie żwiru, szczególnie dużych ilości, często występują znaczne różnice w objętości podczas załadunku i na placu budowy, gdzie został dostarczony. Dlatego też współczynnik korygujący uwzględniający zagęszczenie kruszywa musi być uwzględniony w umowie i kontrolowany w punkcie odbioru. Jedyna wzmianka w obecnym GOST: współczynnik zagęszczenia, niezależnie od frakcji, nie powinien być wyższy niż 1,1. Dostawcy z pewnością są tego świadomi i chcąc uniknąć zwrotów starają się zachować niewielki zapas. Pomiary są często przeprowadzane podczas odbioru, gdy kruszony kamień jest dostarczany na plac budowy, ponieważ zamawia się go nie w tonach, ale w metrach sześciennych. W tym celu należy zmierzyć karoserię ciężarówki z kruszonym kamieniem od wewnątrz za pomocą taśmy mierniczej, następnie obliczyć objętość dostarczonego żwiru i pomnożyć przez współczynnik 1,1. Obliczenia te pozwolą w przybliżeniu określić, ile kostek wsypano na tył ciężarówki przed wysyłką. Jeżeli liczba uzyskana po uwzględnieniu zagęszczenia jest mniejsza niż wskazana w załączonych dokumentach, oznacza to, że nadwozie samochodu zostało niedociążone. Równy lub większy niż wskazany w dokumentach, można bezpiecznie rozładować pokruszony kamień.

Zagęszczanie na miejscu

Należy pamiętać, że powyższy rysunek - 1.1 - jest brany pod uwagę tylko podczas transportu. Na budowie, gdzie kruszony kamień jest sztucznie zagęszczany za pomocą płyty wibracyjnej lub walca, współczynnik ten może wzrosnąć do 1,52. Jednocześnie wykonawcy muszą dokładnie znać stopień skurczu zasypki żwirowej. Zwykle parametr ten jest wymieniony w dokumentacji projektowej. Jeśli jednak w Dokładna wartość nie ma takiej potrzeby, używają średnich wskaźników wskazanych w SNiP 3.06.03-85:

Kruszony kamień frakcji 40-70 z reguły ma zagęszczenie 1,25-1,3 (jeśli jego stopień jest nie niższy niż M800). Do M600 – od 1,3 do 1,5. Dla małych i średnich klas 5-20 i 20-40 mm wskaźniki te nie zostały ustalone, ponieważ często stosuje się je tylko podczas zaciskania górnej warstwy nośnej ziaren 40-70.

Badania laboratoryjne

Współczynnik zagęszczenia oblicza się zazwyczaj na podstawie danych z badań laboratoryjnych, podczas których masa kruszonego kamienia jest zagęszczana i testowana na różnych urządzeniach. Istnieje kilka metod: wymiana woluminu (GOST 28514-90); standardowe zagęszczanie kruszonego kamienia warstwa po warstwie (GOST 22733-2002); metody ekspresowe z wykorzystaniem jednego z trzech rodzajów gęstościomierzy: statycznego, balonowego lub dynamicznego.

Wyniki uzyskuje się natychmiast lub po 1-4 dniach, w zależności od wybranej metody badawczej. Koszt jednej standardowej próbki testowej wynosi 2500 rubli. W sumie należy przeprowadzić co najmniej pięć takich testów. Jeżeli dane są potrzebne pilnie, np. w ciągu dnia, stosowane są metody ekspresowe, na podstawie wyników wybrania co najmniej 10 punktów. Koszt każdego punktu wynosi 850 rubli. Ponadto będziesz musiał zapłacić technikowi laboratoryjnemu za podróż na miejsce - kolejne 3 tysiące rubli. Jednak podczas budowy dużych projektów nie da się obejść bez dokładnych danych. Poza tym solidny organizacja budowy Niezbędne jest posiadanie oficjalnych dokumentów potwierdzających spełnienie przez wykonawcę wymagań projektu.

Czy można samemu sprawdzić stopień zagęszczenia?

Tak, współczynnik można wyznaczyć zarówno w terenie, jak i na potrzeby budownictwa prywatnego. Aby to zrobić, musisz najpierw sprawdzić gęstość nasypową dla każdego rozmiaru: 5-20, 20-40, 40-70. Zależy to bezpośrednio od składu mineralogicznego materiału, ale jest nieistotne. Znacznie większy wpływ na masę objętościową mają frakcje kruszonego kamienia. Do obliczeń można użyć danych uśrednionych:

Dokładniejsze dane dotyczące gęstości określonej frakcji kruszonego kamienia można wyznaczyć w laboratorium lub ważąc znaną objętość kruszony kamień budowlany następnie prosta kalkulacja:

Masa nasypowa = masa/objętość.

Następnie mieszaninę rozwałkowuje się do stanu, w jakim będzie używana na budowie i mierzy za pomocą taśmy mierniczej. A następnie ponownie obliczają podany powyżej wzór, uzyskując 2 różne gęstości - przed i po zagęszczeniu. Dzieląc obie liczby, otrzymujemy współczynnik zagęszczenia dla konkretnego materiału. Jeśli masy próbek są takie same, możesz po prostu znaleźć stosunek obu objętości - wynik będzie podobny. Należy zauważyć, że jeśli wskaźnik po zagęszczeniu zostanie podzielony przez gęstość początkową, wówczas liczba uzyskana w odpowiedzi będzie większa niż jeden - w rzeczywistości jest to współczynnik rezerwy materiału na zagęszczenie. W budownictwie stosuje się go, jeśli znane są końcowe parametry podsypki, a przy zamówieniu konieczne jest określenie ilości kruszonego kamienia wybranej frakcji. Po ponownym obliczeniu wynik jest wartością mniejszą niż jeden. Jednak liczby te są równoważne i podczas dokonywania obliczeń ważne jest, aby zrozumieć, którą z nich należy przyjąć.

Obowiązkowe zagęszczanie gruntu, tłucznia i asfaltobetonu w branży drogowej to nie tylko część integralna proces technologiczny wykonania podłoża, podłoża i powłoki, ale służy także jako główna operacja zapewniająca ich wytrzymałość, stabilność i trwałość.

Wcześniej (do lat 30. ubiegłego wieku) realizacja wskazanych wskaźników nasypów gruntowych odbywała się również poprzez zagęszczanie, ale nie mechaniczne lub sztucznie, ale z powodu naturalnego samoosiadania gleby pod wpływem głównie własnego ciężaru i częściowo ruchu. Wykonany nasyp pozostawiono zwykle na rok, dwa, a w niektórych przypadkach nawet trzy lata, a dopiero potem wykonano podbudowę i nawierzchnię drogi.

Jednak rozpoczęta w tamtych latach szybka motoryzacja Europy i Ameryki wymagała przyspieszenia budowy rozległej sieci dróg i rewizji metod ich budowy. Istniejąca wówczas technologia budowy podtorz nie sprostała nowym wyzwaniom, które się pojawiły i stała się przeszkodą w ich rozwiązaniu. W związku z tym istnieje potrzeba rozwijania podstaw naukowych i praktycznych teorii mechanicznego zagęszczania budowli ziemnych, z uwzględnieniem osiągnięć mechaniki gruntów, oraz tworzenia nowych skutecznych sposobów zagęszczania gruntów.

To w tych latach zaczęto badać i brać pod uwagę właściwości fizyczne i mechaniczne gleb, oceniano ich zagęszczalność, biorąc pod uwagę warunki granulometryczne i wilgotnościowe (metoda Proctora, w Rosji - standardowa metoda zagęszczania), pierwsza opracowano klasyfikacje gruntów i standardy jakości ich zagęszczenia, a także zaczęto wprowadzać metody terenowej i laboratoryjnej kontroli tej jakości.

Przed tym okresem głównym środkiem zagęszczającym glebę był gładki wał statyczny typu ciągnionego lub samobieżnego, nadający się jedynie do walcowania i wyrównywania strefy przypowierzchniowej (do 15 cm) wylanej warstwy gleby oraz także ubijak ręczny, który służył głównie do zagęszczania powłok, przy naprawie dziur oraz do zagęszczania krawężników i skarp.

Te najprostsze i nieefektywne (pod względem jakości, grubości obrabianej warstwy i wydajności) środki zagęszczające zaczęto zastępować nowymi środkami, takimi jak płytowe, żebrowane i krzywkowe (pamiętajcie wynalazek z 1905 roku). Inżynier amerykański Fitzgerald), walce, podbijarki na koparkach, podbijarki wielomłotowe na ciągniku gąsienicowym i walcu gładkim, ręczne ubijaki wybuchowe („skaczące żaby”) lekkie (50–70 kg), średnie (100–200 kg) i ciężkie ( 500 i 1000 kg).

W tym samym czasie pojawiły się pierwsze zagęszczarki gruntu, z czego jedna z Lozenhausen (później Vibromax) była dość duża i ciężka (24–25 ton łącznie z podstawowym ciągnikiem gąsienicowym). Pomiędzy gąsienicami umieszczono jego płytę wibracyjną o powierzchni 7,5 m2, a silnik miał moc 100 KM. pozwoliło wzbudnicy obracać się z częstotliwością 1500 kol/min (25 Hz) i poruszać maszyną z prędkością około 0,6–0,8 m/min (nie więcej niż 50 m/h), zapewniając wydajność około 80– 90 m2/h lub nie więcej niż 50 m3/h przy grubości zagęszczonej warstwy około 0,5 m.

Bardziej uniwersalny, tj. Metoda zagęszczania sprawdziła się przy zagęszczaniu różnego rodzaju gruntów, w tym spoistych, niespoistych i mieszanych.

Dodatkowo podczas zagęszczania można było w łatwy i prosty sposób regulować siłę zagęszczania gruntu poprzez zmianę wysokości opadania płyty ubijającej lub młotka ubijającego. Dzięki tym dwóm zaletom metoda zagęszczania udarowego stała się w tamtych latach najpopularniejszą i najbardziej rozpowszechnioną metodą zagęszczania. W związku z tym wzrosła liczba maszyn i urządzeń do podbijania.

Warto zauważyć, że w Rosji (wówczas ZSRR) również rozumieno wagę i konieczność przejścia na mechaniczne (sztuczne) zagęszczanie materiałów drogowych i uruchomienie produkcji sprzętu do zagęszczania. W maju 1931 roku w rybińskich warsztatach (dziś ZAO Raskat) wyprodukowano pierwszy krajowy samobieżny walec drogowy.

Po zakończeniu II wojny światowej udoskonalanie sprzętu i technologii zagęszczania obiektów gruntowych przebiegało z nie mniejszym zapałem i efektywnością niż w czasach przedwojennych. Pojawiły się ciągnione, naczepowe i samobieżne walce pneumatyczne, które na pewien czas stały się głównym środkiem zagęszczania gleby w wielu krajach świata. Ich masa, w tym pojedynczych egzemplarzy, wahała się w dość szerokim zakresie – od 10 do 50–100 ton, ale większość produkowanych modeli rolek pneumatycznych miała nośność opon 3–5 ton (waga 15–25 ton) i grubość zagęszczoną warstwę, w zależności od wymaganego współczynnika zagęszczenia, od 20–25 cm (grunt spoisty) do 35–40 cm (grunt niespoisty i słabo spoisty) po 8–10 przejazdach po torze.

Równolegle z walcami pneumatycznymi rozwijały się, udoskonalały i zyskiwały coraz większą popularność zwłaszcza w latach 50. zagęszczarki gruntu – płyty wibracyjne, walce gładkie i walce krzywkowe. Ponadto z czasem ciągnione modele walców wibracyjnych zastąpiono samobieżnymi modelami przegubowymi, wygodniejszymi i bardziej zaawansowanymi technologicznie do wykonywania liniowych prac ziemnych, czyli jak je nazywali Niemcy „Walzen-zug” (push-pull). .

Gładki walec wibracyjny CA 402
firmy DYNAPAC

Każdy nowoczesny model walca wibracyjnego do zagęszczania gleby z reguły występuje w dwóch wersjach - z bębnem gładkim i krzywkowym. Jednocześnie niektóre firmy produkują dwie osobne rolki wymienne do tego samego jednoosiowego pneumatycznego ciągnika kołowego, inne zaś oferują nabywcy rolki zamiast całej rolki krzywkowej jedynie „mocowanie skorupowe” z krzywkami, które w łatwy sposób można i szybko zamocowane na gładkim wałku. Istnieją również firmy, które opracowały podobne „mocowania skorupy” gładkich wałków do montażu na wierzchu wyściełanego wałka.

Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że same krzywki na walcach wibracyjnych, zwłaszcza po rozpoczęciu ich praktycznej eksploatacji w 1960 roku, uległy znaczącym zmianom w swojej geometrii i wymiarach, co korzystnie wpłynęło na jakość i grubość zagęszczanej warstwy oraz zmniejszyło głębokość spulchnienia przypowierzchniowej strefy gleby.

Jeśli wcześniejsze krzywki „stopki” były cienkie (powierzchnia nośna 40–50 cm2) i długie (do 180–200 mm lub więcej), to ich współczesne odpowiedniki „łapy” stały się krótsze (wysokość wynosi głównie 100 mm, czasem 120–150 mm) i grubych (powierzchnia nośna około 135–140 cm 2 o boku kwadratu lub prostokąta około 110–130 mm).

Zgodnie z prawami i zależnościami mechaniki gruntu zwiększenie wielkości i powierzchni styku krzywki przyczynia się do zwiększenia głębokości efektywnego odkształcenia gruntu (dla gruntu spoistego jest to 1,6–1,8 wielkości bocznej platforma wsparcia krzywka). Dlatego też warstwa zagęszczenia iłów i gliny walcem wibracyjnym z krzywkami kołkowymi, przy wywarciu odpowiednich ciśnień dynamicznych i uwzględnieniu głębokości zanurzenia krzywki w grunt na głębokości 5–7 cm, zaczęła wynosić 25–28 cm , co potwierdzają praktyczne pomiary. Ta grubość warstwy zagęszczającej jest porównywalna ze zdolnością zagęszczania walców pneumatycznych o masie co najmniej 25–30 ton.

Jeśli dodamy do tego znacznie większą grubość warstwy zagęszczonej gruntów niespoistych za pomocą walców wibracyjnych i ich większą wydajność pracy, stanie się jasne, dlaczego ciągnione i półzawieszane pneumatyczne walce kołowe do zagęszczania gleby zaczęły stopniowo zanikać i są obecnie praktycznie nie są produkowane lub są produkowane rzadko i rzadko.

Zatem w nowoczesne warunki Głównym środkiem zagęszczania gleby w przemyśle drogowym zdecydowanej większości krajów świata stał się samobieżny jednobębnowy walec wibracyjny, połączony przegubowo z jednoosiowym ciągnikiem o kołach pneumatycznych i posiadający gładki (dla niespoistych) wał wibracyjny. oraz słabo spoiste grunty drobnoziarniste i gruboziarniste, w tym grunty skalisto-gruboziarniste) lub wałek krzywkowy (grunty spoiste).

Dziś na świecie działa ponad 20 firm produkujących około 200 modeli tego typu walców o różnych rozmiarach, różniących się między sobą masą całkowitą (od 3,3–3,5 do 25,5–25,8 tony), masą modułu bębna wibracyjnego ( od 1,6–2 do 17–18 t) i jego wymiary. Różnice występują także w konstrukcji wzbudnicy, w parametrach drgań (amplituda, częstotliwość, siła odśrodkowa) oraz w zasadach ich regulacji. I oczywiście dla pracownika drogowego mogą pojawić się co najmniej dwa pytania: jak wybrać odpowiedni model takiego walca i jak najskuteczniej go wykorzystać, aby przeprowadzić wysokiej jakości zagęszczenie gleby w konkretnym praktycznym miejscu i przy najniższych kosztach .

Rozwiązując takie problemy, należy najpierw, ale dość dokładnie, ustalić dominujące rodzaje gruntów i ich stan (rozkład wielkości cząstek i wilgotność), do zagęszczania którego dobiera się walec wibracyjny. Szczególnie lub przede wszystkim należy zwrócić uwagę na obecność w glebie cząstek pylistych (0,05–0,005 mm) i gliniastych (poniżej 0,005 mm) oraz na jej wilgotność względną (w ułamkach jej wartości optymalnej). Dane te dadzą pierwsze pomysły na temat zagęszczenia gleby, możliwy sposób jego uszczelnienia (wibracja czysta lub moc wibracyjno-udarowa) pozwolą Ci wybrać walec wibracyjny z bębnem gładkim lub wyściełanym. Wilgotność gleby oraz ilość cząstek pyłu i gliny w istotny sposób wpływają na jej właściwości wytrzymałościowe i odkształcalne, a co za tym idzie, na niezbędną zdolność zagęszczania wybranego wału, czyli tzw. zdolność do zapewnienia wymaganego współczynnika zagęszczenia (0,95 lub 0,98) w warstwie zasypki gruntowej, wymaganej przez technologię budowy podtorza.

Większość współczesnych walców wibracyjnych pracuje w pewnym trybie wibracyjno-uderzeniowym, wyrażającym się w mniejszym lub większym stopniu w zależności od ich ciśnienia statycznego i parametrów drgań. Dlatego zagęszczenie gleby z reguły zachodzi pod wpływem dwóch czynników:

• drgania (oscylacje, wstrząsy, ruchy), powodujące zmniejszenie lub nawet zniszczenie sił tarcia wewnętrznego oraz małą adhezję i zazębienie pomiędzy cząstkami gruntu i tworzące korzystne warunki do skutecznego przemieszczania i gęstszego przepakowywania tych cząstek pod wpływem własnego ciężaru i sił zewnętrznych;
• dynamiczne siły ściskające i ścinające oraz naprężenia powstające w gruncie pod wpływem krótkotrwałych, ale częstych obciążeń udarowych.

W zagęszczaniu gruntów luźnych, niespoistych główną rolę odgrywa pierwszy czynnik, drugi służy jedynie jako jego pozytywny dodatek. W gruntach spoistych, w których siły tarcia wewnętrznego są niewielkie, a adhezja fizyczno-mechaniczna, elektrochemiczna i wodno-koloidalna pomiędzy drobnymi cząstkami jest znacznie większa i przeważa, głównym czynnikiem działającym jest siła nacisku lub naprężenia ściskające i ścinające, a rola pierwszego czynnika staje się drugorzędna.

Badania rosyjskich specjalistów w dziedzinie mechaniki i dynamiki gruntów w pewnym momencie (1962–64) wykazały, że zagęszczanie suchego lub prawie suchego piasku przy braku obciążenia zewnętrznego rozpoczyna się z reguły od wszelkich słabych wibracji z przyspieszeniami drgań co najmniej 0,2 g (g – przyspieszenie ziemi) i kończy się prawie całkowitym zagęszczeniem przy przyspieszeniach około 1,2–1,5 g.

Dla tych samych optymalnie wilgotnych i nasyconych wodą piasków zakres efektywnych przyspieszeń jest nieco większy - od 0,5 g do 2 g. W obecności zewnętrznego obciążenia od powierzchni lub gdy piasek znajduje się w stanie zagęszczonym w masie gruntu, jego zagęszczenie rozpoczyna się dopiero przy pewnym przyspieszeniu krytycznym równym 0,3–0,4 g, powyżej którego proces zagęszczania rozwija się intensywniej.

Mniej więcej w tym samym czasie i niemal dokładnie takie same wyniki na piasku i żwirze uzyskano w doświadczeniach firmy Dynapac, w których przy zastosowaniu wirnika łopatkowego wykazano także, że wytrzymałość tych materiałów na ścinanie podczas drgań można zmniejszyć o 80° –98% .

Na podstawie tych danych można skonstruować dwie krzywe - zmiany przyspieszeń krytycznych oraz tłumienia przyspieszeń cząstek gruntu działających od wibrującej płyty lub wibrującego bębna w zależności od odległości od powierzchni, na której zlokalizowane jest źródło drgań. Punkt przecięcia tych krzywych określi efektywną głębokość zagęszczenia interesującą nas dla piasku lub żwiru.

Ryż. 1. Krzywe tłumienia przyspieszeń drgań
cząstki piasku podczas zagęszczania walcem DU-14

Na ryc. Na rys. 1 przedstawiono dwie krzywe zaniku przyspieszenia oscylacji cząstek piasku rejestrowanego przez specjalne czujniki podczas jego zagęszczania ciągnionym walcem wibracyjnym DU-14(D-480) przy dwóch prędkościach roboczych. Jeżeli przyjmiemy przyspieszenie krytyczne piasku znajdującego się w masie gruntu na poziomie 0,4–0,5 g, to z wykresu wynika, że ​​grubość warstwy obrabianej tak lekkim walcem wibracyjnym wynosi 35–45 cm, co zostało wielokrotnie potwierdzone przez monitorowanie gęstości pola.

Niewystarczająco lub słabo zagęszczone luźne, niespoiste grunty drobnoziarniste (piasek, piasek-żwir), a nawet gruboziarniste (skało-grubo-klastyczne, żwirowo-żwirowe) układane w podtorzu obiektów komunikacyjnych dość szybko ujawniają swoją niską wytrzymałość i stabilność w warunkach różnego rodzaju wstrząsów i uderzeń, drgań mogących wystąpić podczas ruchu samochodów ciężarowych, transportu drogowego i kolejowego, podczas pracy różnych maszyn udarowo-wibracyjnych do wbijania np. pali czy zagęszczania wibracyjnego warstw nawierzchni drogowych itp.

Częstotliwość drgań pionowych elementów konstrukcji drogi podczas przejazdu samochodu ciężarowego z prędkością 40–80 km/h wynosi 7–17 Hz, a jednorazowe uderzenie płyty ubijającej o masie 1–2 ton w powierzchnię nasypu ziemnego wywołuje wzbudzenie w nim drgania pionowe o częstotliwości od 7–10 do 20–23 Hz oraz drgania poziome o częstotliwości około 60% drgań pionowych.

Na glebach mało stabilnych i wrażliwych na drgania i wstrząsy drgania te mogą powodować deformacje i zauważalne opady atmosferyczne. Dlatego nie tylko wskazane, ale i konieczne jest ich zagęszczanie za pomocą wibracji lub innych wpływów dynamicznych, wywołując w nich wibracje, drżenie i ruch cząstek. A zupełnie nie ma sensu zagęszczanie takich gruntów poprzez walcowanie statyczne, co często można zaobserwować na poważnych i dużych obiektach drogowych, kolejowych, a nawet hydraulicznych.

Liczne próby zagęszczania jednowymiarowych piasków o niskiej zawartości wilgoci za pomocą walców pneumatycznych w nasypach kolejowych, autostradach i lotniskach w regionach naftowo-gazowych Zachodnia Syberia, na białoruskim odcinku autostrady Brześć-Mińsk-Moskwa oraz w innych miejscach w krajach bałtyckich, obwodzie Wołgi, Republice Komi i obwodzie leningradzkim. nie dał wymaganych wyników gęstości. Jedynie pojawienie się na tych placach budowy ciągnionych walców wibracyjnych A-4, A-8 I A-12 pomogły uporać się z tym poważnym wówczas problemem.

Jeszcze bardziej oczywista i dotkliwa w swoich nieprzyjemnych konsekwencjach może być sytuacja z zagęszczaniem luźnych gruboziarnistych gruntów skalnych, gruboblokowych i żwirowo-żwirowych. Wydaje się, że wznoszenie nasypów, w tym o wysokości 3–5 m i większej, z gruntów mocnych i odpornych na wszelkie warunki atmosferyczne i klimatyczne, przy ich sumiennym walcowaniu ciężkimi walcami pneumatycznymi (25 ton), nie dawały budowniczym poważnych powodów do niepokoju, np. jeden z karelskich odcinków autostrady federalnej „Kola” (St. Petersburg–Murmańsk) czy „słynna” linia kolejowa Bajkał-Amur (BAM) w ZSRR.

Jednak zaraz po ich oddaniu do użytku zaczęło się rozwijać nierównomierne lokalne osiadanie nieprawidłowo zagęszczonych nasypów, wynoszące ok. wybrane miejsca dróg 30–40 cm i zniekształciły ogólny profil podłużny toru kolejowego BAM do „zęba piłokształtnego” o dużej wypadkowości.

Pomimo podobieństwa ogólnych właściwości i zachowania gruntów sypkich drobnoziarnistych i gruboziarnistych w nasypach, ich dynamiczne zagęszczanie należy prowadzić przy użyciu walców wibracyjnych o różnej masie, wymiarach i natężeniu oddziaływań drganiowych.

Piaski jednoziarniste pozbawione domieszek pyłowych i ilastych bardzo łatwo i szybko przesypują się nawet przy niewielkich wstrząsach i wibracjach, posiadają jednak niewielką odporność na ścinanie i bardzo małą przepuszczalność maszyn kołowych lub walcowych. Dlatego należy je zagęszczać przy użyciu lekkich i wielkogabarytowych walców wibracyjnych oraz płyt wibracyjnych o niskim statycznym nacisku kontaktowym i oddziaływaniach drganiowych o średnim natężeniu, tak aby grubość zagęszczonej warstwy nie uległa zmniejszeniu.

Stosowanie ciągnionych walców wibracyjnych na piaskach jednoziarnistych średniego A-8 (masa 8 ton) i ciężkiego A-12 (11,8 ton) spowodowało nadmierne zanurzenie bębna w nasyp i wyciśnięcie piasku spod wału za pomocą utworzenie przed nim nie tylko nasypu ziemi, ale i poruszającej się na skutek „efektu buldożera” fali poprzecznej, widocznej gołym okiem z odległości do 0,5–1,0 m, w efekcie przy powierzchni strefa nasypu do głębokości 15–20 cm okazała się rozluźniona, choć zagęszczenie leżących pod nią warstw miało współczynnik zagęszczenia 0,95 i nawet więcej. W przypadku lekkich walców wibracyjnych strefa luźnej powierzchni może zmniejszyć się do 5–10 cm.

Oczywiście możliwe jest, a w niektórych przypadkach wskazane, zastosowanie średnich i ciężkich walców wibracyjnych na piaskach tej samej wielkości, ale z przerywaną powierzchnią walca (krzywkową lub kratową), co poprawi przepuszczalność walca, zmniejszy ścinanie piasku i zmniejszy strefa rozluźnienia do 7–10 cm. Świadczą o tym udane doświadczenia autora w zagęszczaniu nasypów z takich piasków zimą i latem na Łotwie i w obwodzie leningradzkim. nawet statyczny wał ciągniony z bębnem kratowym (masa 25 ton), który zapewniał grubość zagęszczonej do 0,95 warstwy nasypu do 50–55 cm, a także pozytywne wyniki zagęszczania tym samym walcem wydmy jednowymiarowej (drobne i całkowicie suche) piaski w Azji Środkowej.

Grunty gruboziarniste, skalne, gruboklastyczne i żwirowo-żwirowe, jak pokazuje praktyka, z powodzeniem zagęszcza się również walcami wibracyjnymi. Ponieważ jednak w ich składzie występują, a czasem przeważają, duże kawałki i bloki o wymiarach do 1,0–1,5 m i więcej, nie jest możliwe ich przesuwanie, mieszanie i przesuwanie, zapewniając w ten sposób wymaganą gęstość i stabilność cały nasyp -łatwy i prosty.

Dlatego na takich glebach należy stosować duże, ciężkie, trwałe wały wibracyjne gładkie o odpowiedniej intensywności oddziaływania drgań, ważące model ciągniony lub moduł wału wibracyjnego dla wersji przegubowej o masie co najmniej 12–13 ton.

Grubość warstwy takich gruntów obrabianych takimi walcami może sięgać 1–2 m. Ten rodzaj wypełnienia jest stosowany głównie na dużych budowach hydrotechnicznych i lotniskowych. Są one rzadkie w branży drogowej, dlatego nie ma szczególnej potrzeby ani celowości zakupu przez pracowników drogowych walców gładkich z działającym modułem walca wibracyjnego o masie większej niż 12–13 ton.

Dużo ważniejsze i poważniejsze dla rosyjskiego przemysłu drogowego jest zadanie zagęszczania drobnoziarnistych gruntów mieszanych (piasek z różną zawartością pyłu i gliny), po prostu pylastych i spoistych, które w codziennej praktyce spotyka się częściej niż kamienisto-grubo-klastyczne gleby i ich odmiany.

Szczególnie wiele kłopotów i kłopotów stwarzają wykonawcy z piaskami ilastymi i glebami czysto ilastymi, które są dość powszechne w wielu miejscach Rosji.

Specyfiką tych gruntów nieplastycznych, o niskiej spoistości jest to, że przy dużej ich wilgotności, a rejon północno-zachodni jest przede wszystkim „grzeszony” takim podmoknięciem, pod wpływem ruchu pojazdów czy działania zagęszczających walców wibracyjnych, przechodzą w stan „upłynniony” ze względu na ich niską zdolność filtracyjną i wynikający z tego wzrost ciśnienia porowego pod wpływem nadmiaru wilgoci.

Przy obniżeniu wilgotności do optymalnej grunty takie stosunkowo łatwo i dobrze zagęszcza się średnio i ciężkimi walcami wibracyjnymi gładkowalcowymi o masie modułu walca wibracyjnego 8–13 ton, dla których warstwy wypełnienia są zagęszczane zgodnie z wymaganymi standardami. może wynosić 50–80 cm (w stanie podmokłym grubość warstw zmniejsza się do 30–60 cm).

Jeżeli w glebach piaszczystych i ilastych pojawi się zauważalna ilość zanieczyszczeń ilastych (co najmniej 8–10%), zaczynają one wykazywać znaczną spójność i plastyczność, a swoją zdolnością do zagęszczania zbliżają się do gleb gliniastych, które są bardzo słabo lub wcale nie podatne na odkształcenia metodami czysto wibracyjnymi.

Badania profesora N. Ya. Kharkhuty wykazały, że przy zagęszczaniu w ten sposób prawie czystych piasków (zanieczyszczenia pyłu i gliny poniżej 1%). optymalna grubość warstwa zagęszczona do współczynnika 0,95 może osiągnąć nawet 180–200% minimalnej wielkości powierzchni styku korpusu roboczego maszyny wibracyjnej (płyta wibracyjna, bęben wibracyjny o wystarczających statycznych naciskach kontaktowych). Wraz ze wzrostem zawartości tych cząstek w piasku do 4–6% optymalna grubość obrabianej warstwy zmniejsza się 2,5–3 razy, a przy 8–10% i więcej na ogół nie można uzyskać zagęszczenia współczynnik 0,95.

Oczywiście w takich przypadkach wskazane jest, a nawet konieczne jest przejście na metodę zagęszczania siłowego, tj. do stosowania nowoczesnych ciężkich walców wibracyjnych pracujących w trybie wibracyjno-udarowym i zdolnych do wytworzenia 2–3 razy większych nacisków niż np. statyczne pneumatyczne walce kołowe o nacisku na podłoże 6–8 kgf/cm 2 .

Aby nastąpiło oczekiwane odkształcenie siłowe i odpowiadające mu zagęszczenie gruntu, naciski statyczne lub dynamiczne wytwarzane przez korpus roboczy maszyny zagęszczającej muszą być możliwie najbliższe granicom wytrzymałości gruntu na ściskanie i ścinanie (około 90– 95%), ale nie więcej. W przeciwnym razie na powierzchni styku pojawią się pęknięcia ścinające, wybrzuszenia i inne ślady zniszczenia gruntu, co również pogorszy warunki przenoszenia ciśnień niezbędnych do zagęszczenia na leżące pod spodem warstwy nasypu.

Wytrzymałość gruntów spoistych zależy od czterech czynników, z których trzy odnoszą się bezpośrednio do samych gruntów (rozkład uziarnienia, wilgotność i gęstość), a czwarty (charakter lub dynamika przyłożonego obciążenia i szacowana na podstawie tempa zmian stan naprężenia gruntu lub, z pewną niedokładnością, czas działania tego obciążenia) odnosi się do działania maszyny zagęszczającej i właściwości reologicznych gruntu.

Walec wibracyjny krzywkowy
BOMAG

Wraz ze wzrostem zawartości cząstek gliny wytrzymałość gleby wzrasta do 1,5–2 razy w porównaniu z gleby piaszczyste. Rzeczywista wilgotność gruntów spoistych jest bardzo duża ważny wskaźnik, wpływając nie tylko na wytrzymałość, ale także na ich zagęszczalność. Grunty takie najlepiej zagęszcza się przy tzw. optymalnej wilgotności. W miarę jak wilgotność rzeczywista przekracza tę optymalną, wytrzymałość gleby maleje (nawet 2-krotnie), a granica i stopień jej możliwego zagęszczenia znacznie maleje. I odwrotnie, wraz ze spadkiem wilgotności poniżej optymalnego poziomu, wytrzymałość na rozciąganie gwałtownie wzrasta (przy 85% wartości optymalnej - 1,5 razy, a przy 75% - do 2 razy). Dlatego tak trudno jest zagęścić grunty spoiste o niskiej wilgotności.

W miarę zagęszczania gleby wzrasta również jej wytrzymałość. W szczególności, gdy współczynnik zagęszczenia w nasypie osiągnie 0,95, wytrzymałość gruntu spoistego wzrasta 1,5–1,6 razy, a przy 1,0 – 2,2–2,3 razy w porównaniu do wytrzymałości w początkowym momencie zagęszczania ( współczynnik zagęszczenia 0,80–0,85 ).

U gleby gliniaste, które ze względu na lepkość mają wyraźne właściwości reologiczne, dynamiczna wytrzymałość na ściskanie może wzrosnąć 1,5–2 razy przy czasie obciążenia 20 ms (0,020 s), co odpowiada częstotliwości stosowania obciążenia wibracyjno-udarowego wynoszącej 25– 30 Hz, a wytrzymałość na ścinanie nawet do 2,5 razy większa w porównaniu do wytrzymałości statycznej. W tym przypadku dynamiczny moduł odkształcenia takich gruntów wzrasta do 3–5 razy lub więcej.

Wskazuje to na konieczność stosowania większych nacisków dynamicznych zagęszczania gruntów spoistych niż statycznych, aby uzyskać taki sam efekt odkształcenia i zagęszczenia. Jest zatem oczywiste, że niektóre grunty spoiste można było skutecznie zagęszczać przy naciskach statycznych rzędu 6–7 kgf/cm 2 (walce pneumatyczne), a przy przejściu na ich zagęszczanie wymagane były ciśnienia dynamiczne rzędu 15–20 kgf/cm 2.

Różnica ta wynika z różnej szybkości zmian stanu naprężenia gruntu spoistego, przy 10-krotnym wzroście jego wytrzymałość wzrasta 1,5–1,6-krotnie, a 100-krotnie – aż do 2,5-krotnego. Dla walca pneumatycznego prędkość zmiany nacisku kontaktowego w czasie wynosi 30–50 kgf/cm 2 *s, dla ubijaków i walców wibracyjnych – około 3000–3500 kgf/cm 2 *s, tj. wzrost jest 70–100 razy.

Dla prawidłowego przypisania parametrów użytkowych walców wibracyjnych w momencie ich powstania oraz dla sterowania procesem technologicznym tych walców wykonujących samą operację zagęszczania gruntów spoistych i innych typów, niezwykle ważna i konieczna jest znajomość nie tylko wpływ jakościowy i tendencje zmian granic wytrzymałości i modułów odkształcenia tych gruntów w zależności od ich składu ziarnistego, wilgotności, gęstości i dynamiki obciążenia, ale także mają określone wartości tych wskaźników.

Takie orientacyjne dane dotyczące granic wytrzymałości gruntów o współczynniku gęstości 0,95 pod obciążeniem statycznym i dynamicznym ustalił profesor N. Ya Kharkhuta (tabela 1).

Tabela 1
Granice wytrzymałości (kgf/cm2) gruntów o współczynniku zagęszczenia 0,95
i optymalną wilgotność

Należy zauważyć, że wraz ze wzrostem gęstości do 1,0 (100%) dynamiczna wytrzymałość na ściskanie niektórych wysoce spoistych iłów optymalna wilgotność wzrośnie do 35–38 kgf/cm2. Kiedy wilgotność spada do 80% wartości optymalnej, co może występować w ciepłych, gorących lub suchych miejscach w wielu krajach, ich wytrzymałość może osiągnąć nawet duże wartości– 35–45 kgf/cm2 (gęstość 95%), a nawet 60–70 kgf/cm2 (100%).

Oczywiście tak wytrzymałe gleby można zagęszczać wyłącznie za pomocą ciężkich walców wibracyjnych. Dociski walców wibracyjnych gładkich, nawet dla zwykłych glin o optymalnej wilgotności, będą wyraźnie niewystarczające do uzyskania wymaganego normami efektu zagęszczenia.

Do niedawna ocena lub obliczanie nacisków kontaktowych pod gładkim lub wyściełanym wałkiem statycznego i wibrującego walca była przeprowadzana bardzo prosto i w przybliżeniu przy użyciu pośrednich i niezbyt uzasadnionych wskaźników i kryteriów.

W oparciu o teorię drgań, teorię sprężystości, mechanika teoretyczna, mechanika i dynamika gruntów, teoria wymiarów i podobieństwa, teoria zdolności terenowych pojazdów kołowych oraz badanie oddziaływania matrycy walcowej z powierzchnią zagęszczonej warstwy odkształcalnej liniowo mieszanka asfaltobetonowa, podsypce kamiennej i podłożu gruntowym uzyskano uniwersalną i dość prostą zależność analityczną do określenia nacisków kontaktowych pod dowolną częścią roboczą walca kołowego lub rolkowego (koło ogumione pneumatyczne, gładkie twarde, gumowane, krzywkowe, kratowe lub żebrowane bęben ):

σ o – maksymalne ciśnienie statyczne lub dynamiczne bębna;
Q in – obciążenie modułem rolkowym;
R o – ogólna siła wpływ walca pod obciążeniem wibrodynamicznym;
R o = Q w K re
E o – statyczny lub dynamiczny moduł odkształcenia zagęszczonego materiału;
h – grubość zagęszczonej warstwy materiału;
B, D – szerokość i średnica rolki;
σ p – wytrzymałość graniczna (pęknięcie) zagęszczanego materiału;
K d – współczynnik dynamiczny

Bardziej szczegółową metodologię i wyjaśnienia przedstawiono w podobnym katalogu zbiorczym „Inżynieria i Technologia Drogowa” za rok 2003. W tym miejscu wypada jedynie zaznaczyć, że w odróżnieniu od gładkich walców bębnowych, przy określaniu całkowitego osiadania powierzchni materiał δ 0, maksymalna siła dynamiczna R 0 i nacisk kontaktowy σ 0 dla rolek krzywkowych, kratowych i żebrowanych szerokość ich rolek odpowiada gładkiemu walcowi bębnowemu, a dla rolek pneumatycznych i gumowanych średnica zastępcza wynosi używany.

W tabeli 2 przedstawiono wyniki obliczeń określoną metodą oraz zależności analityczne głównych wskaźników oddziaływania dynamicznego, w tym docisków kontaktowych, walców wibracyjnych gładkich i krzywkowych różnych firm, w celu analizy ich zdolności do zagęszczania podczas napełniania jednego z możliwe typy grunty drobnoziarniste o warstwie 60 cm (w stanie luźnym i zwartym współczynnik zagęszczenia wynosi odpowiednio 0,85–0,87 i 0,95–0,96, moduł odkształcenia E 0 = 60 i 240 kgf/cm 2 oraz wartość rzeczywista amplituda drgań bębna również odpowiednio a = A 0 /A ∞ = 1,1 i 2,0), tj. wszystkie walce mają takie same warunki manifestacji ich zdolności zagęszczania, co nadaje wynikom obliczeń i ich porównaniu niezbędną poprawność.

SA „VAD” posiada w swoim taborze całą gamę prawidłowo i efektywnie pracujących walców wibracyjnych gładkich do zagęszczania gleby firmy Dynapac, począwszy od najlżejszych ( CA152D) i kończąc na najcięższym ( CA602D). Dlatego przydatne było uzyskanie danych obliczeniowych dla jednego z takich lodowisk ( CA302D) i porównać z danymi z trzech modeli Hamma o podobnej i podobnej masie, stworzonych według unikalnej zasady (poprzez zwiększenie obciążenia wałka oscylacyjnego bez zmiany jego masy i innych wskaźników drgań).

W tabeli 2 pokazuje także jedne z największych walców wibracyjnych dwóch firm ( Bomag, Orensteina i Koppela), w tym ich odpowiedniki krzywkowe, oraz modele ciągnionych walców wibracyjnych (A-8, A-12, PVK-70EA).

Tryb wibracji Gleba jest luźna, K y = 0,85–0,87 h = 60 cm; E 0 = 60 kgf/cm 2 a = 1,1 Kd R0, tf p kd , kgf/cm2 σ od, kgf/cm2 Dynapac, CA 302D, gładki, Q вm = 8,1 t Р 0 = 14,6/24,9 tf słaby 1,85 15 3,17 4,8 mocny 2,12 17,2 3,48 5,2 Hamm 3412, gładki, Q вm = 6,7 t Р 0 = 21,5/25,6 tf słaby 2,45 16,4 3,4 5,1 mocny 3 20,1 3,9 5,9 Hamm 3414, gładki, Q вm = 8,2 t P 0m = 21,5/25,6 tf słaby 1,94 15,9 3,32 5 mocny 2,13 17,5 3,54 5,3 Hamm 3516, gładki, Q cal = 9,3 t P 0m = 21,5/25,6 tf słaby 2,16 20,1 3,87 5,8 mocny 2,32 21,6 4,06 6,1 Bomag, BW 225D-3, gładka, Q cal = 17,04 t P0m = 18,2/33,0 tf słaby 1,43 24,4 4,24 6,4 mocny 1,69 28,6 4,72 7,1 Q cal = 16,44 t P0m = 18,2/33,0 tf słaby 1,34 22 12,46 18,7 mocny 1,75 28,8 14,9 22,4 Q вm = 17,57 t P 0m = 34/46 tf słaby 1,8 31,8 5 7,5 mocny 2,07 36,4 5,37 8,1 Q вm = 17,64 t P 0m = 34/46 tf słaby 1,74 30,7 15,43 23,1 mocny 2,14 37,7 17,73 26,6 Niemcy, A-8, gładka, Q вm = 8t P 0m = 18 tf jeden 1,75 14 3,14 4,7 Niemcy, A-12, gładka, Q вm = 11,8 t P 0m = 36 tf jeden 2,07 24,4 4,21 6,3 Rosja, PVK-70EA, gładka, Q вm = 22t P 0m = 53/75 tf słaby 1,82 40,1 4,86 7,3 mocny 2,52 55,5 6,01 9,1

Marka, model walca wibracyjnego, typ bębna Tryb wibracji Gleba jest gęsta, K y = 0,95–0,96 h = 60 cm; E 0 = 240 kgf/cm 2 a = 2 Kd R0, tf p kd , kgf/cm2 σ 0d, kgf/cm2 Dynapac, CA 302D, gładki, Q вm = 8,1 t P 0 = 14,6/24,9 tf słaby 2,37 19,2 3,74 8,9 mocny 3,11 25,2 4,5 10,7 Hamm 3412, gładki, Q вm = 6,7 t P 0 = 21,5/25,6 tf słaby 3,88 26 4,6 11 mocny 4,8 32,1 5,3 12,6 Hamm 3414, gładki, Q вm = 8,2 t P 0 = 21,5/25,6 tf słaby 3,42 28 4,86 11,6 mocny 3,63 29,8 5,05 12 Hamm 3516, gładki, Q вm = 9,3 t P 0 = 21,5/25,6 tf słaby 2,58 24 4,36 10,4 mocny 3,02 28,1 4,84 11,5 Bomag, BW 225D-3, gładka, Q cal = 17,04 t P 0 = 18,2/33,0 tf słaby 1,78 30,3 4,92 11,7 mocny 2,02 34,4 5,36 12,8 Bomag, BW 225РD-3, krzywka, Q cal = 16,44 t P 0 = 18,2/33,0 tf słaby 1,82 29,9 15,26 36,4 mocny 2,21 36,3 17,36 41,4 Orenstein i Koppel, SR25S, gładki, Q вm = 17,57 t P 0 = 34/46 tf słaby 2,31 40,6 5,76 13,7 mocny 2,99 52,5 6,86 16,4 Orenstein i Koppel, SR25D, kamera, Q вm = 17,64 t P 0 = 34/46 tf słaby 2,22 39,2 18,16 43,3 mocny 3 52,9 22,21 53 Niemcy, A-8, gładka, Q вm = 8t P 0 = 18 tf jeden 3,23 25,8 4,71 11,2 Niemcy, A-12, gładka, Q вm = 11,8 t P 0 = 36 tf jeden 3,2 37,7 5,6 13,4 Rosja, PVK-70EA, gładka, Q вm = 22 t P 0 = 53/75 tf słaby 2,58 56,7 6,11 14,6 mocny 4,32 95,1 8,64 20,6

Tabela 2

Tabela analizy danych. 2 pozwala na wyciągnięcie pewnych wniosków i wniosków, w tym praktycznych:

• stworzone przez walce wibracyjne Glakoval, w tym średniej wagi (CA302D, Hamma 3412 I 3414 ), dynamiczne naciski kontaktowe znacznie przewyższają (na gruntach subzagęszczonych 2-krotnie) naciski ciężkich walców statycznych (typu kół pneumatycznych o masie 25 ton i więcej), dzięki czemu są w stanie zagęszczać grunty niespoiste, słabo spoiste i lekko spoiste dość skutecznie i przy grubości warstwy akceptowalnej dla robotników drogowych;
• Walce wibracyjne krzywkowe, także te największe i najcięższe, w porównaniu do swoich gładkich odpowiedników bębnowych, potrafią wytworzyć 3 razy większe naciski stykowe (do 45–55 kgf/cm2), dzięki czemu nadają się do skutecznego zagęszczania materiałów o dużej spoistości i dość mocne, ciężkie iły i gliny, w tym ich odmiany o niskiej wilgotności; analiza możliwości tych walców wibracyjnych pod względem nacisków kontaktowych wskazuje, że istnieją pewne przesłanki dla nieznacznego zwiększenia tych nacisków i zwiększenia grubości warstw gruntów spoistych zagęszczanych dużymi i ciężkimi modelami do 35–40 cm zamiast dzisiejszych 25 –30cm;
• Doświadczenie firmy Hamm w tworzeniu trzech różnych walców wibracyjnych (3412, 3414 i 3516) o tych samych parametrach drgań (masa walca oscylacyjnego, amplituda, częstotliwość, siła odśrodkowa) oraz różnej masie całkowitej modułu walca wibracyjnego ze względu na ciężar ramy należy uznać za ciekawy i użyteczny, ale nie w 100% i przede wszystkim z punktu widzenia niewielkiej różnicy w naciskach dynamicznych wytwarzanych przez rolki rolek, na przykład w 3412 i 3516; ale w 3516 czas przerwy między impulsami obciążającymi zmniejsza się o 25–30%, zwiększając czas kontaktu bębna z glebą i zwiększając efektywność przekazywania energii do tej ostatniej, co ułatwia penetrację gleby o większej gęstości w głąb ;
• na podstawie porównania walców wibracyjnych pod względem ich parametrów lub nawet na podstawie wyników testów praktycznych błędne i mało sprawiedliwe jest twierdzenie, że ten walec jest ogólnie lepszy, a drugi zły; każdy model może być gorszy lub odwrotnie dobry i odpowiedni ze względu na swoje specyficzne warunki użytkowania (rodzaj i stan gruntu, grubość zagęszczonej warstwy); można tylko żałować, że nie pojawiły się dotychczas próbki walców wibracyjnych o bardziej uniwersalnych i regulowanych parametrach zagęszczania do zastosowania w szerszym zakresie rodzajów i warunków gruntów oraz grubości zasypanych warstw, co mogłoby uchronić budowniczego drogi przed koniecznością zakupu walca zestaw zagęszczarek do gruntu różnych typów pod względem masy, wymiarów i zdolności uszczelniania.

Niektóre z wyciągniętych wniosków mogą nie wydawać się nowe, a nawet być może już znane praktyczne doświadczenie. Między innymi bezużyteczność stosowania gładkich walców wibracyjnych do zagęszczania gruntów spoistych, szczególnie słabo wilgotnych.

Autor testował kiedyś na specjalnym poligonie w Tadżykistanie technologię zagęszczania gliny Langar, umieszczonej w korpusie jednej z najwyższych zapór (300 m) działającej obecnie elektrowni wodnej Nurek. Skład gliny zawierał od 1 do 11% cząstek piaszczystych, 77–85% ilastych i 12–14% cząstek ilastych, liczba plastyczności 10–14, optymalna wilgotność około 15,3–15,5%, wilgotność naturalna tylko 7 – 9%, tj. nie przekraczała 0,6 od wartości optymalnej.

Ił zagęszczano za pomocą różnych walców, w tym bardzo dużego, ciągnionego walca wibracyjnego, specjalnie stworzonego do tej konstrukcji. PVK-70EA(22t, patrz tabela 2), który charakteryzował się dość wysokimi parametrami drgań (amplituda 2,6 i 3,2 mm, częstotliwość 17 i 25 Hz, siła odśrodkowa 53 i 75 tf). Jednak ze względu na niską wilgotność gleby wymagane zagęszczenie tego ciężkiego wału na poziomie 0,95 osiągnięto jedynie w warstwie nie większej niż 19 cm.

Wał ten, podobnie jak walec A-8 i A-12, wydajniej i skuteczniej zagęszcza sypki materiał żwirowo-żwirowy ułożony warstwami do 1,0–1,5 m.

Na podstawie pomiarów naprężeń za pomocą specjalnych czujników umieszczonych w nasypie na różnych głębokościach skonstruowano krzywą zaniku tych ciśnień dynamicznych wraz z głębokością gruntu zagęszczonego trzema wskazanymi walcami wibracyjnymi (rys. 2).

Ryż. 2. Krzywa zaniku doświadczalnych ciśnień dynamicznych

Pomimo dość znacznych różnic w waga całkowita, wymiarów, parametrów drgań i nacisków kontaktowych (różnica sięgała 2–2,5 razy), wartości ciśnień doświadczalnych w gruncie (w jednostkach względnych) okazały się zbliżone i zgodne z jednym wzorem (krzywa przerywana na wykresie na ryc. 2) i zależność analityczną przedstawioną na tym samym schemacie.

Co ciekawe, dokładnie taką samą zależność charakteryzują doświadczalne krzywe zaniku naprężeń pod obciążeniem czysto udarowym masy gruntowej (płyta ubijająca o średnicy 1 m i masie 0,5–2,0 t). W obu przypadkach wykładnik α pozostaje niezmieniony i jest równy lub bliski 3/2. Jedynie współczynnik K zmienia się w zależności od charakteru lub „nasilenia” (agresywności) obciążenia dynamicznego z 3,5 do 10. Przy bardziej „ostrym” obciążeniu gruntu jest on większy, przy „powolnym” obciążeniu jest mniejszy.

Współczynnik K służy jako „regulator” stopnia tłumienia naprężeń wzdłuż głębokości gruntu. Gdy jego wartość jest wysoka, naprężenia zmniejszają się szybciej, a wraz z odległością od powierzchni obciążenia zmniejsza się grubość urabianej warstwy gleby. Wraz ze spadkiem K charakter tłumienia staje się gładszy i zbliża się do krzywej tłumienia ciśnień statycznych (na ryc. 2 Boussinet ma α = 3/2 i K = 2,5). W tym przypadku wydaje się, że wyższe ciśnienia „wnikają” głęboko w glebę i zwiększa się grubość warstwy zagęszczonej.

Charakter efektów impulsowych walców wibracyjnych nie jest bardzo zróżnicowany i można przyjąć, że wartości K będą się mieścić w przedziale 5–6. A przy znanym i prawie stabilnym tłumieniu względnych ciśnień dynamicznych pod walcami wibracyjnymi i pewnych wartościach wymaganych naprężeń względnych (w ułamkach granicy wytrzymałości gruntu) wewnątrz nasypu gruntowego jest to możliwe z rozsądnym stopniem prawdopodobieństwa , ustalić grubość warstwy, w której działające tam ciśnienia zapewnią realizację współczynnika uszczelnienia, np. 0,95 lub 0,98.

W drodze praktyki, próbnych zagęszczeń i licznych badań ustalono przybliżone wartości takich ciśnień wewnątrzgruntowych, które przedstawiono w tabeli. 3.

Tabela 3

Istnieje również uproszczona metoda określania grubości zagęszczanej warstwy za pomocą walca wibracyjnego gładkiego, zgodnie z którą każda tona masy modułu walca wibracyjnego jest w stanie zapewnić w przybliżeniu następującą grubość warstwy (przy optymalnej wilgotności gleby i wymaganych parametry walca wibracyjnego):

• piaski duże, średnie, ASG – 9–10 cm;
• piaski drobne, w tym pylące – 6–7 cm;
• gliny piaszczyste lekkie i średnie – 4–5 cm;
• gliny lekkie – 2–3 cm.

Wniosek. Nowoczesne walce wibracyjne gładkie bębnowo-przekładkowe są skutecznymi zagęszczarkami gruntu, które mogą zapewnić wymaganą jakość budowanego podłoża. Zadaniem inżyniera drogowego jest kompetentne poznanie możliwości i cech tych środków w celu właściwej orientacji w ich doborze i praktycznym zastosowaniu.

Współczynnik zagęszczenia należy określić i wziąć pod uwagę nie tylko w ściśle określonych obszarach budownictwa. Profesjonaliści i zwykli pracownicy wykonujący standardowe procedury użycia piasku stale stoją przed koniecznością określenia współczynnika.

Współczynnik zagęszczenia jest aktywnie wykorzystywany do określenia objętości materiałów sypkich, w szczególności piasku,
ale dotyczy także żwiru i gleby. Najdokładniejszą metodą określenia zagęszczenia jest metoda wagowa.

Nie znalazła szerokiego zastosowania praktycznego ze względu na niedostępność sprzętu do ważenia dużych objętości materiału lub brak wystarczająco dokładnych wskaźników. Alternatywna opcja współczynnik wyjściowy – rachunkowość wolumetryczna.

Jedyną jego wadą jest konieczność określenia zagęszczenia na różnych etapach. W ten sposób współczynnik wyliczany jest bezpośrednio po produkcji, podczas magazynowania, podczas transportu (dotyczy dostaw drogowych) oraz bezpośrednio u konsumenta końcowego.

Czynniki i właściwości piasku budowlanego

Współczynnik zagęszczenia to zależność gęstości, czyli masy określonej objętości kontrolowanej próbki, od wzorca odniesienia.

Warto wziąć pod uwagę, że wszelkiego rodzaju mechaniczne, zewnętrzne zagęszczenie może oddziaływać jedynie na wierzchnią warstwę materiału.

Główne rodzaje i metody zagęszczania oraz ich wpływ na górne warstwy gleby przedstawiono w tabeli.

Aby określić objętość materiału zasypkowego, należy wziąć pod uwagę względny współczynnik zagęszczenia. Dzieje się tak na skutek zmian właściwości fizycznych wykopu po wydobyciu piasku.

Wylewając fundament, musisz znać prawidłowe proporcje piasku i cementu. Przechodząc zapoznaj się z proporcjami cementu i piasku dla podkładu.

Cement jest wyjątkowy materiał sypki, który w swoim składzie jest proszkiem mineralnym. O różne marki cement i jego zastosowanie.

Za pomocą tynku zwiększa się grubość ścian, co zwiększa ich wytrzymałość. dowiedzieć się, jak długo schnie tynk.

P = ((m – m1)*Pв) / m-m1+m2-m3, Gdzie:

• m – masa piknometru wypełnionego piaskiem, g;
• m1 – masa pustego piknometru, g;
• m2 – masa z wodą destylowaną, g;
• m3 – masa piknometru z dodatkiem wody destylowanej i piasku, po usunięciu pęcherzyków powietrza
• Pv – gęstość wody

W takim przypadku wykonuje się kilka pomiarów w oparciu o liczbę próbek dostarczonych do badania. Wyniki nie powinny różnić się o więcej niż 0,02 g/cm3. Jeżeli otrzymane dane są duże, wyświetlana jest średnia arytmetyczna.

Szacunki i obliczenia materiałów i ich współczynników są głównym elementem konstrukcji wszelkich obiektów, ponieważ pomaga zrozumieć ilość wymagany materiał i w związku z tym koszty.

Aby poprawnie sporządzić oszacowanie, należy znać gęstość piasku, w tym celu wykorzystywane są informacje dostarczone przez producenta na podstawie badań i względnego współczynnika zagęszczenia przy dostawie.

Co powoduje zmianę poziomu mieszanki sypkiej i stopnia zagęszczenia?

Piasek przechodzi przez ubijak, niekoniecznie specjalny, być może podczas przenoszenia. Obliczenie ilości materiału uzyskanego na wyjściu jest dość trudne, biorąc pod uwagę wszystkie zmienne wskaźniki. Do dokładnych obliczeń konieczne jest poznanie wszystkich efektów i manipulacji przeprowadzanych za pomocą piasku.

Ostateczny współczynnik i stopień zagęszczenia zależy od różnych czynników:

• metoda transportu, im bardziej mechaniczny kontakt z nierównościami, tym silniejsze zagęszczenie;
• czas trwania trasy, informacje dostępne dla konsumenta;
• obecność uszkodzeń spowodowanych wpływami mechanicznymi;
• ilość zanieczyszczeń. W każdym razie obce składniki w piasku nadają mu większą lub mniejszą wagę. Im czystszy piasek, tym bliższa wartość gęstość do odniesienia;
• ilość wilgoci, która dostała się do środka.

Niezwłocznie po zakupie partii piasku należy dokonać jego sprawdzenia.

Jakie próbki są pobierane w celu określenia gęstości nasypowej piasku budowlanego?

Musisz pobrać próbki:

• dla partii mniejszej niż 350 ton - 10 próbek;
• dla partii 350-700 ton – 10-15 próbek;
• przy zamówieniu powyżej 700 ton - 20 próbek.

Zabierz powstałe próbki do instytucji badawczej w celu zbadania i porównania jakości z dokumentami regulacyjnymi.

Wniosek

Wymagana gęstość zależy w dużej mierze od rodzaju pracy. Zasadniczo zagęszczenie jest konieczne w celu uformowania fundamentu, zasypania rowów, stworzenia poduszki pod nawierzchnią drogi itp. Należy wziąć pod uwagę jakość zagęszczania, jaką ma każdy rodzaj pracy różne wymagania do zagęszczenia.

Przy budowie autostrad często stosuje się walec, w miejscach trudno dostępnych transportowo stosuje się płytę wibracyjną o różnej wydajności.

Aby więc określić ostateczną ilość materiału, należy ustawić współczynnik zagęszczenia na powierzchni podczas zagęszczania; stosunek ten jest wskazany przez producenta sprzętu zagęszczającego.

Zawsze brany jest pod uwagę współczynnik gęstości względnej, ponieważ gleba i piasek mają tendencję do zmiany swoich wskaźników w zależności od poziomu wilgotności, rodzaju piasku, frakcji i innych wskaźników.