Определение плотности грунта

Повышение качества строительных работ играет важную роль в увеличении прибыли от инвестиций в направлении строительного бизнеса. Главное место в улучшении прочности и надёжности построек занимает процесс контроля качества проводимых работ на различных этапах возведения конструкции.

Контроль качества монтажных работ основан на анализе соответствия уровня трудозатрат, надёжности монтажа, качества сырья и стройматериалов, установленных нормативами ГОСТ и СНиП, а также разнообразными техническими регламентами и стандартами.

Итог низкокачественной работы и применения более дешёвых аналогов стройматериалов не только финансовые потери из-за внезапных аварийных ситуаций, но и серьёзная угроза здоровью и жизни граждан. Поэтому сфера строительства основывается на проведении контроля качества в различных областях и на разнообразных этапах.

Основополагающий фактор надёжности строения – качественный фундамент. Нулевой цикл до строительной подготовки, играющий первостепенную роль в процессе возведения сооружения, – определение плотности и влажности грунта под основание. Испытание на данном этапе имеет важную роль, поскольку монтаж основательных жилых комплексов или коммерческих зданий на неподходящем для этого грунтовом слое проявится в виде дефектов и непригодности к использованию спустя год, а то и несколько после завершения строительства и ввода в эксплуатацию. А это приведёт к более серьёзным материальным потерям, административным правонарушениям или уголовной ответственности.

Рассмотрим главные методики определения плотности грунта, входящие в комплекс процедур строительного контроля. Разработаны два направления для определения показателей уплотнения грунтового пласта:

Косвенные способы – оперативная диагностика в полевых условиях и измерение физических характеристик и механических параметров.

Прямые методики – лабораторные исследования собранных экземпляров.

Косвенные методики определения плотности слоя под основание постройки

Электромагнитный метод установки плотности грунтового слоя с применением аппарата SDG-200

Электрическое поле контактной пластины установки SDG 200 пропускается через почву или иную породу, датчик фиксирует величину сопротивления. С помощью этих данных инженер проводит расчёт степени плотности для конкретного грунтового слоя.

Преимущества:

  • Большой диапазон измерений.
  • Простота использования.
  • Высокая информативность.

Для получения объективных показателей оборудование SDG-200 проходит настройку под критерии грунта, который предстоит проанализировать. Для этого отбираются пробы породы, тестируются единожды в лаборатории, чтобы установить следующие показатели:

  • Фактическую влажность
  • Предельную плотность
  • Физико-химический состав
  • Подвижность
  • Границы пластичности

Лаборант рассчитывает разницу между фактической плотностью, установленной опытным путём, и показателями с оборудования, полученными на том же участке, где брались образцы для тестирования. Этот параметр называют поправка по плотности.

Недочёты:

  • При некорректной настройке прибора возникнут погрешности в замерах.
  • Продолжительное время исследований при маленькой площади участка.

На достоверность показаний аппарата SDG-200 влияет правильность введённых при настройке показателей. Данные вводятся в базу прибора, сохраняются, после чего оборудование готово к обследованию данного типа грунтового пласта.

Метод штампа  с использованием устройства ПДУ-МГ4 УДАР

Для штампового метода установки плотности грунта может применяться динамический плотномер серии ПДУ-МГ4 УДАР, чтобы зафиксировать модуль упругости грунтового слоя, на котором планируется прокладка дорожного полотна. Нагрузка на пласт будет имитировать передвижение транспортного средства по асфальтовому покрытию.

Конструкционно плотномер представляет собой комплекс из груза, тензодатчиков, замеряющих силу воздействия, электронного блока управления, акселерометра, пружины. Нагрузочное основание имеет диаметр 30 см и массу утяжелителя 10 кг. Это предоставляет возможность использования оборудования не только на мягких почвах, глинистых и песчаных структурах, но и крупноблочных насыпях и слое из щебня. 

Вес падающего груза на аппарате ПДУ-МГ4 УДАР составляет 5 кг при диаметре уплотняющего основания 20 см.

Данные силового взаимодействия между грузом и грунтовым основанием направляются в блок для обработки. Все результаты проверки выводятся на графический дисплей и сохраняются в модуле архивной памяти.

Плотномер имеет функцию передачи информации на планшет или компьютер, где показатели обрабатываются и при необходимости могут быть распечатаны.

Пенетрометр в определении плотности грунтового пласта

Пенетрационный метод – распространённый способ экспресс диагностики характеристик грунта. Он основан на силе реакционного сопротивления породы при внедрении наконечника прибора под динамической или статической нагрузкой.

Основы измерения – степень плотности грунтового слоя определяется с помощью числа удельного сопротивления пенетрации. Расчёт ведётся по показателю прилагаемого усилия в момент опускания рабочего наконечника в породу. Показатель плотности – это значение, на которое отклоняется стрелка фиксатора, когда динамоматрическое кольцо деформируется под нагрузкой.

Прямые методы измерения уровня плотности грунтового слоя под основание застроек

Замещение объёма

Определение плотности грунта по стандартам и техническому регламенту ГОСТ 28514-90 проводится посредством специального оборудования:

  • Установка с баллоном из резины.
  • Пескозагрузочный аппарат.

Особенности измерений пескозагрузочным аппаратом

На участке для предстоящей застройки выравнивают площадку, равную площади испытательной пластины. Лист основания прочно закрепляют на площадке, чтобы он не имел возможности сдвигаться. Под круглым вырезом пластины выбуривают лунку.

Грунт, оставшийся от бурения, собирают и взвешивают.

Резервуар пескозагрузочного аппарата наполняют песком,  общий вес сыпучего материала установлен. Прибор помещают на площадку основания над отверстием с закрытой заслонкой. Затем убирают задвижку и позволяют песку заполнить углубление. После завершения наполнения, заслонку возвращают на прежнее место и убирают прибор. Взвешивают оставшийся песчаный наполнитель. 

Отбор монолитных проб 

Для оценки плотности грунта в конкретной области производят отбор специальных образцов, чтобы не нарушить их структуру. Для этого применяют способ режущего кольца.

Исследование цельных образцов позволяет получить максимально достоверные значения физических показателей и механических свойств. Однако требуется оборудованная лаборатория, квалифицированные специалисты и значительное количество времени.

Несмотря на обилие методик, способов и разнообразие оборудования для полевых испытаний, самым надёжным исследованием для определения плотности грунта является метод отбора монолитных образцов.

Косвенные методы разработаны в большинстве случаев для поиска наиболее уязвимых зон грунтового пласта. Для объективной оценки параметров грунта необходимы лабораторные изыскания.

Основные характеристики, устанавливаемые в лаборатории

Механические параметры

Лабораторные тесты и испытания позволяют установить следующие механические свойства грунта:

  • Плотность грунта
  • Прочность слоя при сжатии\растяжении
  • Процент просадки испытуемого экземпляра
  • Первоначальное просадочное давление
  • Уровень уплотнения песчаных и почвенных оснований
  • Степень изменения формы грунта под нагрузкой
  • Угол природного откоса
  • Прочность слоя в момент сдвига, среза, деформации.

Химический состав

Лабораторные анализы почвы с различных слоёв и глубины позволяют определить следующие химические показатели:

  • Процентное содержание водорастворимых солей
  • Уровень карбонатов в экземпляре
  • Состав песка
  • Присутствие органических элементов в почве
  • Липкость
  • Водопроницаемость и водопоглощение
  • Способность окислять бетон, металлоконструкции
  • Коэффициент размокания
  • Размытие и растворение горных пород.

Для чего проводят лабораторные испытания

Подробное изучение грунтов и песчаников, располагающихся в основании будущей постройки, необходимо для установления всех технических показателей земельного участка. Эти данные необходимы инженерам для расчёта свойств несущей конструкции, определения степени уплотнения пород при обратной засыпке фундамента. Необходимое время для всех тестов зависит от следующих аспектов:

  • Площадь строительной площадки.
  • Размеры и сложность постройки.
  • Физико-механические параметры грунтового пласта под основание строения и геологические данные участка.

Цены на испытания грунта

Определение коэффициента уплотнения грунта (экспресс метод/по образцам) (1 точка/1 образец)

ГОСТ 19912 ГОСТ 8735 ТР 145-03

900/1300

Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта (1 образец)

ГОСТ 22733

1500

Определение плотности образцов грунта (метод режущих колец/метод замещения объемов) (1 точка)

ГОСТ 8735 ГОСТ 5180 ГОСТ 28514

800/1500

Определение физико-механических свойств грунта (1 образец)

ГОСТ 5180 ГОСТ 8735 ГОСТ 8736 ГОСТ 12536

5000