Определение плотности грунтов – показатель качества дорожного строительства

Одним из необходимых условий обеспечения высокого качества подготовки дорожных оснований и строительства дороги в целом, является определение плотности и степени уплотнения грунта.

Плотность грунта – физическая величина, характеризующая отношение его массы к занимаемым объемам. Процесс контроля этого показателя важен для обеспечения качества укладки земельного полотна на начальном этапе строительства дорог. Неправильное определение плотности грунта может сказаться на надежности возведенного объекта после его сдачи в эксплуатацию.

Чтобы произвести качественное и точное определение плотности и степени уплотнения грунта дорожного основания применяют плотномеры грунтов. Такой контроль помогает предотвратить возможные нарушения технологических требований в процессе строительства дорог.

Для наиболее эффективного и точного определения плотности с использованием плотномеров, необходимо знать, как принцип их работы, так и методы определения плотности грунтов.

Методы определения плотности грунта

Экспертное сообщество применяет две серии методик определения плотности грунта. Это прямые измерения, в основе которых лежат лабораторные испытания, и косвенные методы, основанные на экспресс-исследованиях.

Прямые методы определения плотности грунта

Прямые методы определения плотности грунта относятся к наиболее точным.

Самым распространённым способом, который повсеместно применяется перед началом строительных работ, считается способ определения плотности грунта по технологии замещения объема. Его описание дано в ГОСТ 28514-90. Стандарт предусматривает два варианта реализации: при помощи пескозагрузочного аппарата или с применением механизма, оснащенного резиновым баллоном:

• В первом варианте необходим пескозагрузочный аппарат, который состоит из резервуара и воронки с задвижкой, а также жесткого листа и калибровочного сосуда. Для определения объема  извлечённой из почвы пробы образовавшуюся лунку заполняют песком из резервуара пескозагрузочного аппарата. Чтобы обеспечить требуемую точность, стандарт накладывает на зерновой размер песка специальные требования.
• Во втором варианте оборудование состоит из цилиндра с резиновым баллоном с толщиной стенок от 0,20 до 0,50 мм, заполненного водой, поршня, листа и шкалы, по которой отсчитывают изменение объёма воды. С помощью поршня резиновый баллон с водой вытесняют в лунку, образовавшуюся после изъятия из неё пробы, и фиксируют необходимый для этого объём воды.

Также, определение плотности грунта может осуществляться путем отбора монолитных образцов ненарушенного сложения. Данную технологию регулирует ГОСТ 12071-2014 с применением колец-пробоотборников с помощью методики «режущего кольца». Эта технология применяется для почв, не склонных к крошению, когда форму исследуемой земли возможно сохранить только с помощью жесткой тары.

Первоначально определяют вес пустого кольца, а также его внутренний объем. Затем его устанавливают заостренной стороной на заранее подготовленную, выровненную поверхность земли и углубляют кольцо до полного заполнения. Далее его отделяют, одновременно подравнивая поверхность грунта по кромке кольца, конструкцию взвешивают на точных весах, имеющих погрешность до 0,01 грамма.

На завершающем этапе из полученного веса вычитается вес ранее использованного пустого кольца. Зная вес и объем почвы, по специально рассчитанным формулам получают значение ее плотности.

 Косвенные методы определения плотности грунта

К косвенным методикам определения плотности грунта относят следующие виды испытаний:

• электромагнитный метод – осуществляется с помощью электрического поля, которое передаётся через контактную пластину к грунту, фиксируя его полное электрическое сопротивление. Электромагнитным плотномерам грунта для получения величины уплотнения необходима калибровка на грунтах заданного минералогического состава. При первом рассмотрении технология кажется привлекательной, т.к. позволяет рассчитывать широкий диапазон параметров, но она имеет и существенные недостатки: длительное время калибровки и большие погрешности при её неправильном проведении.
• метод штампа, на который падает груз. Фиксируя взаимодействие штампа с грунтом рассчитывают динамический показатель упругости грунта, который коррелирует с его плотностью. Метод можно сравнить с изучением параметров движения автомобильного колеса по дороге. Приборы, реализующие этот метод, конструктивно состоят из: нагрузочной плиты (штампа), измерительных датчиков, штанги с падающим грузом и электронного блока. В динамическом плотномере грунта ДПГ-1.2, выпускаемой нашей компанией, результаты измерений отражаются на дисплее прибора. При необходимости их можно перенести на компьютер для последующей обработки.
• пенетрационные методы основаны на силе реакционного сопротивления грунта вдавливанию в него наконечника определённой формы. Многие приборы пенетрометры, использующие этот метод, при относительной простоте имеют ряд недостатков. Например, измерения выполняются на очень малом участке поверхности (нет усреднения по площади), соответственно нет возможности работы с щебёночными основаниями. Кроме того, большинство из этих приборов выдают очень приблизительный результат. Конечно, есть очень большие пенетрометры, смонтированные на автомобильные шасси и лишённые указанных выше недостатков, но это очень дорогое оборудование. Область применения пенетрометров в основном ограничена контролем грунтов при строительстве фундаментов зданий.

Как и все косвенные методы, перечисленные выше, не могут предоставить стопроцентную картину состояния почвы или грунта. Для уверенности в полученных результатов их желательно подтверждать прямыми методами измерений.

 Заключение

Определение плотности грунта представляет собой важный вид исследований, который необходимо производить при строительстве дорожного основания. Показатели плотности и степени уплотнения грунта специалисты получают в результате измерений, что позволяет с большой вероятностью исключить недочеты в процессе строительства. Это в свою очередь гарантирует более длительную и безопасную эксплуатацию объектов.

Благодаря использованию динамических плотномеров ДПГ-1.2, которые выпускает наша компания, создаются все условия для осуществления оперативного контроля качества дорожных оснований.