A laza építőanyagok és a talajok különböző fizikai hatások hatására fellazulhatnak vagy tömörödhetnek. Sűrűségük meglehetősen nagy, akár több tíz százalékos tartományban is változhat. Az építőiparban gyakran 2 relatív értéket használnak – a szállítás tömörítési tényezője Kut és a talaj tömörítési tényezője (pince) Ku. Lényegében ugyanazt a jelenséget, a porozitás csökkenése miatti térfogatváltozást jelentik, de másképp számítják ki és alkalmazzák őket.

Az építőanyagok sűrűségi jellemzői

Ha a kőzetek a kőfejtőben sűrű, monolitikus állapotban vannak, a kitermelés során fellazulnak, és porózusabbá válnak. A nyersanyag számos manipuláción megy keresztül – kitermelés, mosás, szitálás frakciókra való szétosztással, tárolás. A szállítás során az anyag ismét fellazul, míg a szállítás során tömörödik. A végső fázisban a szerkezetbe helyezik és ismét tömörítik. A folyamat során a nedvességtartalom változik, ami elkerülhetetlenül hatással van a sűrűségre.

A zúzott kő, homok, homokos kavics stb. morzsalékos állapotban bizonyos mennyiségű levegőt tart meg a részecskék között.д. – különálló szemcsékből állnak, amelyek között üregek vannak. A kitermelés, be- és kirakodás során a szilárd váz fellazul, a pórusok és üregek térfogata megnő.

Az anyag üregességét az ömlesztett sűrűséggel, azaz a tömeg és az általa elfoglalt térfogat arányával jellemezzük:

ρn=m/Vn

A mérés egy szabványos 5-50 dm³-es tartály mérésével történik, előtömörítés nélkül. A taraméret a maximális szemcseméretnek megfelelően kerül kiválasztásra. A vizsgálat során az üreges térfogat azonnal meghatározható az üregek térfogatának és az anyag teljes térfogatának arányaként. Ezt %-ban adják meg. Így a homok ömlesztett sűrűsége 1600 kg/m³, a zúzottkőé 1310-1400 kg/m³, a CBC-é 1340-1500 kg/m³ (a frakciómérettől függően). Törékeny állapotban a részecskék között bizonyos mennyiségű levegő marad. A homok, a zúzottkő és a homok-kavics keverékek üregtartalma 30-45%, 20-50% és 30-50%.

Ha eltávolítjuk az összes pórust az anyagból, akkor egy szilárd monolitot kapunk. Sűrűségét valódi sűrűségnek nevezzük. Sokkal nagyobb az ömlesztett sűrűség: homok – 2500-3000 kg/m³, zúzottkő – 2700-3100 kg/m³, CBC – 2500-3100 kg/m³. Ez az érték változatlan, és az anyag porozitásának kiszámításához szükséges.

A valódi sűrűséget kísérleti úton határozzák meg. A nyersanyagot porrá zúzzák, majd meghatározzák a tömegét és a térfogatát (az edényből kiszorított víz mennyiségével). A pórusok és üregek nélküli anyag fajsúlyát a ρ=m/V képlettel számítják ki.

Mire használják a tömörítési tényezőt

Ez a dimenziótlan érték azt jelzi, hogy a tényleges sűrűség mennyire tér el az ömlesztett sűrűségtől vagy a maximális sűrűségtől:

• szállítás esetén a tényezőt a vevő és a szállító állapítja meg, aki a nyersanyagot a kőbányából, raktárból vagy gyárból szállítja;
• Egy szerkezet alapjának létrehozásakor a Ku-t a projektben a talaj maximális sűrűségének arányaként határozzák meg.

Ez két különböző forgatókönyv, és következésképpen a számítás is egészen másképp történik.

Szállítási tömörítési tényező Kut

A szállítás során a kisebb szemcséket a rezgés lefelé viszi, hogy kitöltsék a durvább szemcsék közötti réseket. Következésképpen a rakomány térfogata csökken és a sűrűsége nő.

A nem fémes anyagok átvétele általában térfogat vagy tömeg alapján történik. A kellemetlen meglepetések elkerülése érdekében a szállítás során elkerülhetetlen zsugorodást figyelembe kell venni.

Ha az anyagot térfogat szerint veszik át, akkor a szállítást mérik, azaz a vasúti kocsi vagy vagon megtöltött részének méretét. A kapott értéket ezután megszorozzuk a Koot tényezővel.

Az anyag viselkedése a szállítás és a raktározás során függ a szemcseméret-eloszlástól, a nedvességtől, a tárolás során történő megtapadásra való képességtől, a részecskék koptathatóságától, valamint a szállítás módjától és az éghajlati zónától. A GOST 9757-90 szerint a homok és más nem fémes anyagok tömörítési tényezőjét a gyártóval kell egyeztetni, de legfeljebb 1,15, t.е. A térfogatveszteség nem lehet több mint 15%. A Kut mindig nagyobb, mint egy, mivel az anyag eredeti térfogatának és a szállítás utáni térfogatának arányaként számítják ki.

Ha az átvétel tömeg szerint történt, a tömegegységeket a képlet segítségével ömlesztett térfogatra kell átszámítani az ömlesztett sűrűséggel való osztással:

V=m/ρn

Példa.

6 m³ homok, amelyet egy beszállító rakott egy teherautó hátuljába. A szülés után a térfogat természetesen csökkent. A mérés során 4,8 m³-t találtak. Annak megállapításához szükséges, hogy volt-e alulellátottság a következő területeken.

Szorozzuk meg 4,8-at Koot=1,15-tel. Ez V=4,8×1,15=5,52 m³. 0,8 m³ alulterhelés van.

Ha az átvétel súly alapján történik, akkor a homokos kocsi mérlegelése után a 6 m³ térfogatú anyag tömegének (1600 kg/m³ normál ömlesztett sűrűség mellett) m=6ő1600=9600 kg-nak kell lennie.

A vasúti, közúti vagy vízi szállítás során átrakodás nélkül bekövetkező folyamatveszteségeket szabványosnak tekintjük, tömeg szerint legfeljebb:

• Zúzott kő, kavics, salak – 1,15-1,24%;
• Homok, homok és kavics keverék, aggregátum, duzzasztott agyag – 1,2-1,34%.

Az egyik járműről a másikra történő átrakással minden anyag esetében a veszteség mértéke – 1,50-1,54%. Ha ennél több nem elég, akkor a szállító nem szállított elég anyagot, és ez a panaszosnak okot ad.

Hogyan kell kiszámítani az anyagszükségletet a tömörítési tényező figyelembevételével?

Bármely építési munkánál elengedhetetlen az anyagfelhasználás minél pontosabb meghatározása. Például 100 négyzetméteres területen 20 cm vastagságú makadámkészítményt készítünk.м.

Megtaláljuk a párna térfogatát:

0,2*100=20 м³

A zúzott kő tömörítési tényezője 0,98 és a szállítási tényező 1,15 figyelembe vételével megtaláljuk a szükséges anyagmennyiséget, amelyet a szállítónak a pályafutásból ki kell adnia:

20/0,98*1,15=23,5 м³.

A KamAZ szabványos, 6 m³-es karosszéria térfogata mellett 4 tehergépkocsit kell rendelnünk.

A talaj tömörítési együtthatója

Az alapok és talpazatok kialakításakor a talaj sűrűsége fontos kritérium. Meghatározza a teherbíró képességét, a terhelés alatti viselkedését, a megereszkedési hajlamát.

A talaj sűrűsége a talaj ásványi összetételétől, porozitásától és nedvességtartalmától függ. A legsűrűbbek gránitból, bazaltból vagy kovakőből készülnek. fajsúlyuk 3000 kg/m³ feletti. A legalacsonyabb sűrűség a tőzeglápokban és az ömlesztett talajokban legfeljebb 700-900 kg/m³.

A tömörítési tényező egy dimenziótlan érték, amely a talaj tényleges sűrűségének és maximális sűrűségének hányadosa:

Ku=ρ/ρmax

A Ku fizikai jelentése könnyen megérthető, ha először egy monolitikus tömböt mutatunk be, majd egy már összetört, de tömörített formában mutatjuk be. Ugyanazon anyag különböző állapotú sűrűségeinek hányadosa a tömörítési tényező. A Koht-tól eltérően, amely mindig nagyobb, mint egység, a KU nem lehet nagyobb, mint 1, mert a számláló a pórusokkal rendelkező anyag tényleges sűrűsége, a nevező pedig a légpórusok nélküli sűrűség.

A talaj maximális sűrűsége: a GOST 22733-2016 meghatározásának módszere

A vizsgálatokat laboratóriumi körülmények között, speciális döngölő eszközzel végzik. Ennek lényege a következő:

1. A természetes nedvességtartalmú talajból mintát vesznek az építkezés helyszínén. A minta legfeljebb 25 %-ban tartalmazhat 2 mm-nél nagyobb szilárd anyagokat, és nem lehet fagyos és vízzel telített.
2. A földdarabokat a formába helyezik, majd a gépen 3 alkalommal 40 ütésből álló adagban döngölnek.
3. Megmérjük 1 liter tömörített tömeg súlyát, meghatározzuk a sűrűséget.
4. Ezután a nedvességtartalmat 2%-os lépésekben növelik, és hasonló vizsgálati ciklust végeznek.
5. Az eredményeket a sűrűség és a nedvesség függvényében ábrázoljuk. Az inflexiós pontban a ρmax maximális értéke az optimális nedvességtartalomnál van rögzítve.

A talaj legnagyobb sűrűségének meghatározásával lehet tudni, hogy milyen ρ értéknél lesz minimális a zsugorodás az alapozás alatt. Az építkezés körülményei között nem valószínű, hogy a maximális sűrűséget el lehet érni. Ezért egy olyan tényezőt kell megadni, amely segít meghatározni, hogy az aljzat tényleges sűrűsége milyen közel van a maximálisan lehetséges sűrűséghez.

A projekt által meghatározott Ku. A terhelés függvényében számítják ki, és jellemzően 0,96-0,98. Ez azt jelenti, hogy a talaj vagy homokágy tömörítésekor a sűrűség a maximális sűrűségnél kissé kisebb lesz, 2-4%-os eltéréssel.

Cu meghatározása laboratóriumokban vagy terepen

Miután elkészült a homok, az aljzat vagy a talaj meghatározott tömörítési tényezőjével rendelkező terv, meg kell állapítania, hogy az aljzat tényleges sűrűsége megfelel-e az előírt tömörítési tényezőnek. Ehhez különböző technikákat alkalmaznak.

Mintavételezéssel

Ez a módszer a legpontosabb, de nem a leggyorsabb. A laboratórium bevonása szükséges, mivel az építkezéseken nehéz kedvező feltételeket teremteni a mérésekhez.

A vizsgálathoz ismert térfogatú vágógyűrűket használnak. Az anyag szerkezetének megbolygatása nélkül mintát vesznek, majd tovább mérik.

Az építkezés több pontjáról kinyert talajt hermetikusan lezárt dobozba csomagolják, és elküldik vizsgálatra. A mérlegelés eredményei után meghatározzák a nedves talaj sűrűségét, és minden egyes kitermelési pontra kiszámítják a tényleges tömörítési tényezőt. Az aljzat előkészítésének mértékének értékelése után dönteni kell arról, hogy folytatni kell-e a tömörítést vagy sem.

Dinamikus sűrűségmérő (penetrométer)

A mérést kifejezett módszerként használják az alapozás tömörödésének mértékének helyszíni értékelésére. A dinamikus sűrűségmérő egy hegyes acélrúd, fogantyúval és ütközési ponttal. Egy adott tömegű súlyokat mozgó módon rögzítenek hozzá.

A sűrűségmérő függőlegesen helyezkedik el az aljzaton. A súlyt ezután felemelik és az ütközési pontra dobják. A rudat fokozatosan leeresztik a talajba. Az ütések számát kiszámítjuk.

Miután a hegy teljesen a felszín alá süllyedt, a tömörítési tényezőt egy speciális táblázatból határozzák meg. Ha ez kisebb, mint a projekt által megkövetelt érték, további tömörítést végeznek. Ha Q megfelel a kívánt értéknek, az alap készen áll a további munkára.

Penetrométer

A tömörítéshez rezgőlemezeket, kézi és automata kalapácsokat használnak. Minél közelebb van a K-tényező az egyhez, annál kevesebb a talajban az üreg, annál nagyobb a sűrűség.

Az elektromágneses módszer

Ez a módszer összehasonlítja a talaj sűrűségét az építkezés helyszínén a laboratóriumban talált sűrűséggel. A méréseket egy speciális készülékkel végzik, amely elektromos mezőt indít el. Ez elektromágneses impulzust küld a talajon keresztül, amelyet egy érzékelő érzékel, és a sűrűséget az értékváltozás alapján határozza meg.

A helyszínen legalább 5 mintavételi pontot választanak ki a vizsgálathoz, a lóhere-elv szerint elrendezve. A nedvesség, a durva szilárd anyagok és a talaj heterogenitása nagy hibákat okozhat. Más alternatívákkal összehasonlítva, ahol az eredmények egyetlen munkamenet alatt megszerezhetők, a mérés viszonylag hosszabb időt vesz igénybe.

A lyukasztásos módszer

A módszer meghatározza a talajanyag dinamikus rugalmassági modulusát, amely a sűrűség közvetlen függvénye. A készülék egy terhelési lemezből, egy terhelési cellából, egy súlyt és egy rugalmas elemet tartalmazó rúdból, egy gyorsulásmérőből és egy elektronikus egységből áll.

Amikor a súlyt a talajra engedjük, a rugóerő hatására visszatér eredeti helyzetébe. A kölcsönhatási paramétereket elektronikusan olvassák és értékelik. A vizsgálat eredményei meghatározzák a rugalmassági modulust, a deformációt és a terhelést. Az információ grafikusan vagy számszerűen jelenik meg a kijelzőn. A denzitométer képes archiválni és PC-re küldeni az adatokat – ez a részletesebb feldolgozás és az építési tervezés előfeltétele.

A térfogatpótlás közvetlen módszere

A GOST 28514-90 szerint a talaj sűrűsége homokrakodó géppel vagy gumihengert tartalmazó hengerrel mérhető. A vizsgálat előtt a homok sűrűségét laboratóriumban határozzák meg; a vizsgálatok során ezt használják majd referenciaként.

Egy 100 mm átmérőjű kutat választanak ki a tömörített aljzaton történő vizsgálathoz. A homokot a tetejére helyezett homokzsákból töltik bele. A terhelési mennyiséget a medencén lévő skála alapján kell kiszámítani. Ezután megmérik a kitermelt talaj tömegét. Ha a közeg, jelen esetben a homok, ismert, a talaj sűrűségét a következő képlettel számíthatjuk ki:

ρ=m*ρ0/m0, ahol ρ0 és m0 a kutat kitöltő homok sűrűsége és tömege.

A gumipalackos technikában vizet használnak közegként, és a készülék belsejébe öntik. A léggömböt a kiásott lyukba helyezzük, és vízzel töltjük meg. Az elpocsékolt víz mennyisége határozza meg a. A kívánt sűrűséget és tömörítési tényezőt ezután a minta mérlegelésével lehet meghatározni.

Ez a módszer akkor alkalmazható, ha a durva szilárd részecskék mennyisége meghaladja a 25%-ot. Ezek makadám és kavicsos alap, valamint zúzottkő és kavics vagy CBC párnás keverékei.

A talajok sűrűségének növelési módjai

A talaj jellemzői a talaj összetételétől és nedvességtartalmától függnek. Ha a sűrűsége nagyon alacsony, hajlamos a meghajlásra és a süllyedésre. Ez az erősen tömöríthető tőzeg, iszap, szapropel, plasztikus agyagok stb.д. A legtöbb esetben nem használják őket épületek alapjaként. Növelni kell szilárdsági tulajdonságaikat, amit különböző módszerekkel oldanak meg:

• Rögzítőhabarcsok befecskendezése;
• hőkezeléssel (pörköléssel);
• elektrokémiai kezelés;
• megerősítéssel;
• Nyílászárók telepítésével;
• a talaj térfogata a szűrt beszivárgási kupolával;
• mechanikus módszerek.

Ha a talaj felszíni sűrűsége nem elégséges, a felső talaj tömörítése kalapáccsal, tömörítővel, talajvibrátorral történik. A mélytömörítést cölöpözéssel, vibrációval, áztatással és irányított robbantással végzik. Magas páratartalom esetén először a talajvízszintet csökkentik, majd ezt követi az elősűrítés.

Következtetés

A tömörítési tényező fontos mutató az anyagok állapotának jellemzésére különböző manipulációk után. Szállításkor segít előre jelezni a térfogatcsökkenést, tömörítéskor pedig a sűrűségváltozást. Függ a részecskeméret-eloszlástól, a részecskék porozitásától, a nedvességtől és a mechanikai feszültség szintjétől.