В строительных работах связанных с возведением фундаментов в местах с большим количеством подземных водяных потоков, крайне важным строительным материалом является суглинок. Этот вид материалов популярен благодаря своим отличным свойствам поглощать и удерживать воду. Даже полностью высыхая, этот вид почвы продолжает удерживать воду, преобразуя ее в кристаллы льда.
Также суглинок обладает высокой пористостью, что наделяет его не менее важным свойством расширяться, увеличивая объемы почвы. Поэтому, крайне важно перед началом строительства более-менее точно определить вес суглинка.
Для начала правильного проведения расчетов, необходимо определится что означает понятие удельный вес. Удельный вес суглинка - это соотношение веса твердых частиц к их занимаемому объему. Так как суглинок имеет высокую пористость, основным фактором, влияющим на удельный вес этого материала, будет иметь его состав.
Таблица объемного веса 1м3 суглинка.
Из вышесказанного следует, что, правильный и точный расчет такого параметра, как удельный вес куба суглинка провести без необходимой информации невозможно. Однако, среднее значение достаточно просто рассчитать. Средний вес суглинка 1 м3 в общем составляет от 2580 до 2730 кг.
Для большинства строительных работ, этого параметра вполне достаточно. Но, иногда, требуется более точный расчет. Для этих целей ниже представлена таблица удельного веса суглинки:
| Состав суглинка | Объемный вес суглинка | Насыпная плотность | Количество килограмм в кубе |
| Пластичный, мягкий без примесей | 1.70 | 1.5-1.6 | 1700 |
| Пластичный, мягкий с примесями щебня, строительного мусора (до 10%) и гальки, а также пластичный тугой без примесей | 1.70 | 1700 | |
| Пластичный, мягкий с примесями щебня, строительного мусора (более 10%) и гальки, а также пластичный тугой с примесью до 10%, полутвердый и твердый без примесей и с примесью до 10% | 1.75 | 1750 | |
| Твердый и полутвердый с примесью щебня, строительного мусора (более 10%), гальки и гравия | 1.95 | 1950 | |
| Обычный с пористостью 0.5 | 1.80-2.05 | 1800-2050 | |
| Обычный с пористостью 0.7 | 1.75-1.95 | 1750-1950 | |
| Обычный с пористостью 1.0 | 1.70-1.80 | 1700-1800 | |
| Обычный рыхлый | 1.40-1.70 | 1400-1700 | |
| Обычный средний | 1.50-1.60 | 1500-1600 | |
| Обычный плотный | 1.60-1.90 | 1600-1900 | |
| Обычный тяжелый | 1.90-2.00 | 1900-2000 |
Что мы хотим узнать сегодня узнать? Сколько весит 1 куб грунта, вес 1 м3 грунта? Нет проблем, можно узнать количество килограмм или количество тонн сразу, масса (вес одного кубометра, вес одного куба, вес одного кубического метра, вес 1 м3) указаны в таблице 1. Если кому-то интересно, можно пробежать глазами небольшой текст ниже, прочесть некоторые пояснения. Как измеряется нужное нам количество вещества, материала, жидкости или газа? За исключением тех случаев, когда можно свести расчет нужного количества к подсчету товара, изделий, элементов в штуках (поштучный подсчет), нам проще всего определить нужное количество исходя из объема и веса (массы). В бытовом отношении самой привычной единицей измерения объема для нас является 1 литр. Однако, количество литров, пригодное для бытовых расчетов, не всегда применимый способ определения объема для хозяйственной деятельности. Кроме того, литры в нашей стране так и не стали общепринятой "производственной" и торговой единицей измерения объема. Один кубический метр или в сокращенном варианте - один куб, оказался достаточно удобной и популярной для практического использования единицей объема. Практически все вещества, жидкости, материалы и даже газы мы привыкли измерять в кубометрах. Это действительно удобно. Ведь их стоимость, цены, расценки, нормы расхода, тарифы, договора на поставку почти всегда привязаны к кубическим метрам (кубам), гораздо реже к литрам. Не менее важным для практической деятельности оказывается знание не только объема, но и веса (массы) вещества занимающего этот объем: в данном случае речь идет о том сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический, 1 м3). Знание массы и объема, дают нам довольно полное представление о количестве. Посетители сайта, спрашивая сколько весит 1 куб, часто указывают конкретные единицы массы, в которых им хотелось бы узнать ответ на вопрос. Как мы заметили, чаще всего хотят узнать вес 1 куба (1 кубометра, 1 кубического метра, 1 м3) в килограммах (кг) или в тоннах (тн). По сути, нужны кг/м3 или тн/м3. Это тесно связанные единицы определяющие количество. В принципе возможен довольно простой самостоятельный пересчет веса (массы) из тонн в килограммы и обратно: из килограммов в тонны. Однако, как показала практика, для большинства посетителей сайта более удобным вариантом было бы сразу узнать сколько килограмм весит 1 куб (1 м3) грунта или сколько тонн весит 1 куб (1 м3) грунта , без пересчета килограмм в тонны или обратно - количества тонн в килограммы на один метр кубический (один кубометр, один куб, один м3). Поэтому, в таблице 1 мы указали сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический) в килограммах (кг) и в тоннах (тн). Выбирайте тот столбик таблицы, который вам нужен самостоятельно. Кстати, когда мы спрашиваем сколько весит 1 куб (1 м3), мы подразумеваем количество килограмм или количество тонн. Однако, с физической точки зрения нас интересует плотность или удельный вес. Масса единицы объема или количество вещества помещающегося в единице объема - это объемная плотность или удельный вес. В данном случае объемная плотность и удельный вес грунта. Плотность и удельный вес в физике принято измерять не в кг/м3 или в тн/м3, а в граммах на кубический сантиметр: гр/см3. Поэтому в таблице 1 удельный вес и плотность (синонимы) указаны в граммах на кубический сантиметр (гр/см3)
Учитывая, что грунт представляет собой сложную дисперсную среду, состоящую из минеральных твердых частиц и порового пространства, заполненного в самом общем плане водой (поро-вой жидкостью) и воздухом, понятие плотности как физической величины также является сложным и приобретает определенность только в том случае, если указывается точно, о плотности каких фаз грунта идет речь.
Далее опыт проводят обычным образом, описанным ранее. Для определения объема чистого грунта необходимо из найденного общего объема запарафинированного грунта вычесть объем, занятый парафином. Объем парафина легко определяется взвешиванием образца до и после парафинирования и учетом удельного веса самого парафина, обычно близкого к 9 кН/м 3 .
Удельный вес значительных по размеру монолитов связных грунтов определяется с достаточной точностью путем непосредственного измерения монолита, которому придали правильную геометрическую форму, например цилиндрическую, и его последующего взвешивания. На практике для определения удельного веса влажного (и сухого) грунта часто используется металлическое кольцо с заостренным режущим краем диаметром до 15 см и высотой до 5... 10 см. Для отбора пробы кольцо вдавливается в грунт. Объем образца в данном случае определяется внутренним объемом цилиндра.
Удельный вес влажных глинистых грунтов обычно составляет 19,5...21,0 кН/м 3 . Удельный вес сухих несвязных сыпучих грунтов обычно колеблется от 15,8 до 16,5 кН/м3.
Объем несвязных песчаных грунтов определяют в двух состояниях: наиболее рыхлом и наиболее плотном. Определение ведется путем укладки песка в мерную емкость, причем пески испытываются в сухом виде или под водой. Требуемая максимальная рыхлость песка достигается осторожным его насыпанием в емкость, a предельная плотность — путем тщательного его штыкования до постоянства массы или путем помещения емкости с песком на вибростол.
На производство земляных работ большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов: средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость. Различают следующие виды грунтов.
Пески - сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25...2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.
Супеси - пески с примесью 5... 10% глины.
Гравий - горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2...40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.
Глины - горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц.
Суглинки - пески, содержащие 10...30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.
Лёссовидные грунты - содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц. Лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.
Плывуны - песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.
Растительные грунты - различные почвы с примесью 1 ...20% перегноя.
Скальные грунты - состоят из твердых горных пород.
Грунты в зависимости от трудности и способа их разработки делятся на категории (табл. 1).
При разработке грунт разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем насыпи будет больше объема выемки, из которой грунт взят. Грунт в насыпи под действием собственного веса или механического воздействия уплотняется постепенно, поэтому различны значения первоначального процента увеличения объема (разрыхления) и процента остаточного разрыхления после осадки грунта (табл. 2).
Таблица 1. Категории и способы разработки грунтов
Категория грунтов |
Виды грунтов |
Плотность, кг/м3 |
Способ разработки |
|
Песок, супесь, растительный грунт, торф |
Ручной (лопаты), машинами |
||
|
Легкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесь со строймусором |
Ручной (лопаты, кирки), машинами |
||
|
Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой |
Ручной (лопаты, кирки, ломы), машинами |
||
|
Тяжелая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина |
Ручной (лопаты, кирки, ломы, клинья и молоты), машинами |
||
|
Плотный отвердевший лёсс,дресва, меловые породы,сланцы, туф, известняк иракушечник |
Ручной (ломы и кирки, отбойные молотки), взрывным способом |
||
|
Граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой |
Взрывным способом |
Таблица 2. Увеличение объема грунта при разрыхлении
Таблица 3. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.
Грунты |
Крутизна откосов при глубине выемки, м |
||
1,5 |
3 |
5 |
|
|
Насыпные |
|||
|
Песчаные и гравийные влажные |
|||
|
Глинистые: |
|||
|
суглинок |
|||
|
Лёссы сухие |
|||
|
Моренные: |
|||
|
песчаные, супесчаные |
|||
|
суглинистые |
|||
При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну откосов траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 3. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.
Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта ненарушенной структуры и естественной влажности. Удельный вес грунта определяют методом режущих колец. Удельный вес грунта равен отношению массы грунта природной влажности m к его объему V , умноженному на ускорение свободного падения g .
γ = ρ n g , (1.3.)
где ρ n - плотность грунта, ρ n = m / V (1.4.)
Для каждой разновидности грунта выполняют не менее трех равноценных определений удельного веса. За нормативное значение удельного веса грунта принимают среднее арифметическое из результатов равноценных определений с точностью до двух знаков после запятой. Пример определения удельного веса грунта приведен в табл.1.2.
Таблица 1.2.
Определение удельного веса грунта
|
Масса, г |
Размеры кольца |
Плотность грунта ρ n =m/v, г/см 3 |
Удельный вес грунта γ n =ρ n g, кН/м 3 |
||||||
|
пустого бюкса m 1 |
бюкса с ґрунто m 2 |
грунта, m=m 2 -m 1 | |||||||
|
из опыта | |||||||||
Природной влажностью грунта w называют отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе грунта, высушенного (до постоянной массы) при температуре 100 - 105° С. После определения начальной массы грунта m , бюкс с грунтом высушивают в сушильном шкафу до практически полной потери влажности (рис.1.1.). Далее, после охлаждения в эксикаторе, определяют массу сухого грунта m с и w рассчитывают по формуле:
w = m в / m с , (1. 5.)
где m в - масса воды, содержащейся в грунте;
m с - масса скелета грунта.
Рис.1.1. Общий вид сушильных шкафов
За нормативное значение природной влажности грунта принимают среднее арифметическое значение результатов испытаний (не менее трех), имеющих расхождение не более 0,02 г/см 3 . Пример определения природной влажности приведен в табл.1.3.
Таблица 1. 3.
Определение природной влажности грунта
Определение пределов пластичности
Пластичность грунта - это способность грунта изменять свою форму, деформироваться, под воздействием внешних воздействий без образования трещин и сохранять принятую форму после снятия нагрузки. Пластичность имеет пределы: верхний - влажность на границе текучести w L , нижний – влажность на границе пластичности (раскатывания) w p .
Влажностью на границе текучести w L называют влажность, при которой в предварительно измельченный, просеянный и затворенный водой грунт «балансирный конус» Васильева погружается под действием собственного веса за 5 секунд на глубину 10,0 мм (до метки на конусе) (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Приборы для определения предела пластичности: 1 – эксикатор, 2 – бюксы, 3 – стаканчики с конусом и подставкой, 4 – чашечка с песком, 5 – дощечка, 6 – конус Васильева.
Влажностью на границе раскатывания w p называют влажность, при которой предварительно измельченный, просеянный и затворенный водой грунт раскатывается в жгут, который при толщине 3 мм крошиться на части длиной 3 - 5 мм по всей его длине жгута.
Численные значения w L и w p определяют по формуле (1.5) аналогично определению природной влажности грунта.
За нормативное значение пределов пластичности принимают среднее арифметическое из результатов равноценных определений. Пример определения границ пластичности в табл.1.4.
