(ГОСТ 22733-77).

Цель работы:

Установление зависимости плотности сухого грунта от его влажности при трамбовании образцов.

Оборудование:

1. Прибор Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов; 2. Весы для измерения массы частей прибора с предельным значением 10 кг и погрешностью 1г; 3. Весы лабораторные для определения влажности грунта с погрешностью 0,01г; 4. Ступка фарфоровая с резиновым пестиком; 5. Шкаф сушильный; 6. Сито с отверстиями 10мм; 7. Эксикатор; 8. Мерные цилиндры 100 и 500 мл.; 9. Штангенциркуль; 10. Нож лабораторный; 11. Бюксы для взвешивания.

Подготовка прибора к работе:

Подготовка прибора к испытанию должна осуществляться в следующей последовательности:

Устанавливают цилиндр в поддон, не зажимая его винтами;

Устанавливают кольцо на бортик цилиндра;

Зажимают цилиндр попеременно винтами поддона и кольца;

Проверяют размеры цилиндра штангенциркулем; при этом внутренний диаметр и глубина должны быть равны соответственно 100 и 127 мм.

Определяют массу m 4 собранного контейнера (цилиндр с поддоном и кольцом) с погрешностью до 1 г и заносят данные в журнал;

Устанавливают собранный контейнер прибора на жесткое неподвижное основание массой не менее 50 кг.

Ход работы.

1. Пробу грунта массой m 3 =2,5 кг, предварительно высушенную до воздушно-сухого состояния и растертую в ступке пестиком с резиновым наконечником, просеивают через сито 10мм. Из зерен, прошедших сквозь сито, отбирают пробы по 30 г для определения влажности W 1 .

2. Доувлажняют пробы до исходной влажности (W 3), принимаемой равной 4% для песчаных, гравийных грунтов и 8% для глинистых грунтов. Необходимое для доувлажнения пробы грунта количество воды Q определяют по формуле.

где W 1 - влажность пробы грунта до доувлажнения.

3. Вводят необходимое количество воды и тщательно перемешивают грунт.

4. Подготовленную пробу грунта слоями загружают в цилиндр прибора, прижимая грунт трамбовкой. Каждый слой должен иметь высоту 5-6 см и уплотняться 40 ударами груза, при этом стержень трамбовки удерживается в вертикальном положении. Перед укладкой третьего слоя на цилиндр одевают насадку. После уплотнения насадку снимают и срезают грунт заподлицо с торцом цилиндра. Толщина слоя срезаемого грунта не должна быть более 10мм. При большей толщине необходимо испытание повторить.

5. Определяют массу контейнера с грунтом (m 5) с погрешностью до 1г и рассчитывают плотность влажного образца грунта γ с погрешностью до 0,01 г/см 3 по формуле

(19)

где V – емкость цилиндра, равная 1000 см 3 .

6. Снимают поддон и кольцо, раскрывают цилиндр и извлекают уплотненный образец грунта, из верхней, средней и нижней частей отбирают по одной пробе в 30 г для определения влажности.

7. Извлеченный из цилиндра грунт присоединяют к оставшемуся в чашке, растирают, перемешивают и повышают влажность пробы, затем такжезакладывают его в прибор. Испытание считается законченным, если грунт перестает уплотняться и при ударах груза начинает выжиматься из прибора.

8. Результаты испытаний записываются в таблицу 11. По полученным в результате испытания значениям плотности и влажности уплотненных образцов определяют плотность скелета грунта γ ск с погрешностью до 0,01 г/см 3 по формуле:

(20)

9. По полученным данным строят график рис.5 зависимости плотности скелета от влажности грунта. Находят максимум полученной зависимости и соответствующие ему величины максимальной плотности скелета грунта γ макс и оптимальной влажности.W опт.

Рис.7 Схема прибора Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов: 1. поддон; 2. разъемный цилиндр емкостью 1000 см 3 ; 3. . кольцо; 4. насадка; 5. наковальня; 6. груз, массой 2,5 кг; 7. направляющий стержень; 8. ограничительное кольцо; 9. зажимные винты.

Таблица 11.

Определение плотности сухогогрунта

РАЗДЕЛ ТЕХНОЛОГИИ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Лабораторная работа № 9

МЕТОДИКА УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ СТАНДАРТНОЙ ПЛОТНОСТИ И ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТОВ, УКРЕПЛЕННЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ВЯЖУЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ.

При определенной оптимальной влажности грунта, смешанного с вяжущим, быстротвердеющие вяжущие типа цемента вносят определенные искажения в результаты испытаний. Время начала твердения цемента и грунта зависит от дисперсности грунта, его минералогического и химического состава. Определенное влияние оказывает также состав цемента и его количество. Влияние грунта на характер твердения цементогрунтовых смесей можно оценить по количеству глинистых частиц. Так, при обработке цементом глин процесс твердения смеси начинается раньше, чем при обработке песков.

Медленнотвердеющее вяжущее типа зол-уносов также оказывает влияние на результаты стандартных испытаний, хотя и в меньшей степени.

В связи с установленным явлением разработана специальная ускоренная методика определения максимальной стандартной плотности и оптимальной влажности смесей грунтов с вяжущими. По этой методике максимальную плотность укрепленного грунта предлагается определять или однократным уплотнением в приборе стандартного уплотнения при оптимальной ее влажности через определенный промежуток времени (например через 2 часа) после увлажнения или же расчетным путем. Оптимальную влажность смеси при этом определяют расчетным путем по значению оптимальной влажности исходного грунта. В основу расчета максимальной плотности и оптимальной влажности укрепленного грунта положены параметры стандартного уплотнения исходного грунта.(см. лабораторную работу№ 9).

Необходимые приборы :

1. Технические весы; 2. Алюминиевые бюксы; 3, Сушильный шкаф с термометром и терморегулятором; 4. Эксикатор с обезвоженным хлористым кальцием (без поглощения влаги); 5. Шпатель.

Техника выполнения работы:

1.Методика ускоренного определения оптимальной влажности и максимальной плотности смеси грунта с минеральными вяжущими (цемент, сланцевая зола-унос.).

В соответствии с методикой, изложенной в лабораторной работе № 9 определяют W опт и γ ск.макс исходного грунта или материала.

Оптимальную влажность смеси грунта с вяжущими W опт см определяют по формуле:

W опт см = W опт +а, (21)

где а- поправочный коэффициент, принимаемый по табл.13 (в зависимости от вида вяжущего материала).

W опт – оптимальная влажность исходного грунта. Оптимальная влажность может быть также установлена расчетным путем по влажности границы текучести:

W опт = α W т (22)

где α – 0,75-0,7 – (песок и супесь легкая)

0,6- 0,55 – (тяжелая супесь, легкие суглинки)

0,5-0,45 – (тяжелые суглинки, глины);

или по влажности границы раскатывания (W р, %)

W опт = W р –в, (23)

где в – 1-2 (тяжелая супесь, легкие суглинки), 2-3 (тяжелые суглинки, глины).

Максимальную плотность смеси грунта с минеральными вяжущими γ ск.макс можно рассчитать по формуле:

γ ск.макс см = γ ск.макс к г (24)

где к г поправочный коэффициент, принимаемый по табл.14;

γ ск.макс максимальная плотность исходного грунта.

Для определения γ ск.макс см опытным путем берут навеску грунта в количестве 2 кг и добавляют в грунт требуемое количество вяжущего. После перемешивания грунта с вяжущим добавляют в смесь воду в количестве, установленном по формуле (21) с учетом гигроскопической влажности исходного грунта. Смесь тщательно снова перемешивают и выдерживают во влажной среде в течение следующего времени:

Для смеси грунта с цементом – 1,5 ч;

Для смеси связного грунта со сланцевой землей-уносом – 5-6 ч;

Для смеси несвязного грунта с золой – 24ч.

По истечении указанного времени производят однократное уплотнение смеси в большом приборе стандартного уплотнения (120 ударов на 3 слоя смеси). Полученные значения средней плотности скелета принимают за максимальную плотность укрепленного грунта γ ск.макс см

Таблица 12

Значение коэффициента α

Таблица 13

Значение коэффициента К

Лабораторная работа № 10

Определение плотности					Определение влажности						Определение
Номер испы-тания				Плотность, г/см 3					Влажность		плотности cкелета ρ d , см 3
	m 2	m 3	m 0 = m 3 – m 2	m 0 / V		m 4	m 5	m 6	m 5 – m 6 m 6 – m 4		ρ d = ρ/(1+ 0,01 W )

m 2 – массаконтейнера без насадки;

m 3 - массаконтейнера без насадки с уплотненным образцом грунта;

m 0 = m 3 – m 2 - массауплотненного образца грунта;

m 4 - массапустого бюкса;

m 5 - массабюкса с влажной пробой грунта;

m 6 - массабюкса с сухим грунтом

ρ d – плотность скелета уплотненного образца грунта

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Схема прибора Союздорнии для

Стандартного уплотнения грунтов

1  поддон; 2  разъемный цилиндр емкостью 1000 см 3 ; 3 - кольцо; 4 - насадка; 5 - наковальня;

6 - груз массой 2,5 кг:; 7 - направляющий стержень; 8 - ограничительное кольцо; 9 - зажимные винты.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Пример построения графика зависимости плотности скелета грунта от влажности при стандартном уплотнении

Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ твердых ЧАСТИЦ

ГРУНТА ПИКНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы: Определение плотности грунта пикнометрическим методом (рис.1). Оценка правильности полученного результата.

Теоретическая часть

Плотность твердых частиц грунта  s (г/см 3) - это отношение массы сухого грунта к объему его твердой части или - масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта:  s = m s / V s .

Плотность твердых частиц отдельных типов дисперсных грунтов, не содержащих примесей органических веществ и вводно-растворимых солей, является величиной достаточно постоянной, и поэтому в расчетах часто используются ее средние значения: для песков – 2,65 г/см 3 ; супесей – 2,70 г/см 3 ; суглинков – 2,71 г/см 3 , глин – 2,74 г/см 3 .

Плотность твердых частиц грунтов определяется главным образом пикнометрическим методом. Метод основан на том, что масса твердых частиц грунта находится прямым взвешиванием, а ее объем – через массу жидкости, занимающую объем, равный объему твердых частиц.

Материалы: грунт, дистиллированная вода

Необходимое оборудование : фарфоровая ступка с пестиком, сито с сеткой № 2, пикнометр, песчаная баня, аналитические весы, пипетка, фильтровальная бумага, воронка.

Ход работы

1. Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размель­чают в фарфоровой ступке, отбирают методом квартования сред­нюю пробу массой 100-200 г и просеивают сквозь сито с сеткой № 2, остаток на сите растирают в ступке и просеивают сквозь то же сито.

2. Из перемешанной средней пробы берут навеску грунта из расчета 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и высушивают до постоянной массы в соответствии с лабораторной работой №1. Навеску заторфованного грунта или торфа следует отбирать из средней пробы из расчета 5 г сухого грунта на каж­дые 100 мл емкости пикнометра, которая в этом случае должна быть не менее 200 мл.

Допускается использовать грунт в воздушно-сухом состоянии, определив его гигроскопическую влажность.

3. Взвесить пикнометр на весах (m " ).

4. Осторожно всыпать через воронку взятую навеску в пикнометр.

5. Определить массу пикнометра с грунтом (m 1 ).

6. Определить массу воздушно-сухого грунта

(m = m 1 - m " ).

7. Определить массу абсолютно-сухого грунта (внести поправку на гигроскопическую влажность, W г ) по формуле:

m 0 = m /(1+0,001 W г ).

8. Налить в пикнометр на ½ его объема дистиллированной воды, несколько раз осторожно взболтать.

Рис. 4.1. Пикнометр на песчаной бане.

9. Прокипятить грунт с водой на песчаной бане (рис. 4.1) для удаления адсорбированного воздуха и расчленения агрегатов. Песчаные грунты кипятить 30 мин, суглинки и глины 1 час, при этом не опуская разбрызгивания суспензии. При образовании пены следует снижать температуру бани.

10. Пикнометр слегка остудить, долить дистиллированной воды до мерной черты и окончательно охладить в ванне с водой до комнатной температуры.

11. Установить нижний край мениска суспензии строго на уровне мерной черты пикнометра, добавляя по каплям дистиллированную воду. Тщательно протереть пикнометр снаружи фильтровальной бумагой и взвесить (m 2 ).

12. Содержимое пикнометра вылить, пикнометр тщательно промыть, налить до черты дистиллированной воды и взвесить (m 3 ).

13. На основании полученных данных произвести расчет плотности по формуле:

ρ s = m 0 /(m 0 + m 3 - m 2 · ρ w ),

где ρ w – плотность воды.

14. Определение производить параллельно в двух пикнометрах. Расхождения между двумя параллельными определениями должно быть не более 0,02 г/см 3 . За окончательное значение плотности принять среднее арифметическое из результатов определений.

15. Данные определения занести в таблицу 1.

Таблица 1.

Таблица определения плотности твердых частиц

№ образца	№ пикнометра				Гигроскопическая влажность, %				Плотность, г/см 3
		пикнометра	пикнометра с грунтом	воздушно-сухого грунта		грунта с поправкой на гигроскопическую влажность	пикнометра с нрунтом и водой	пикнометра с водой			Среднее значение
		m "	m 1		W г	m 0	m 2	m 3

Подготавливаясь к застройке, проводят специальные исследования и тесты, определяющие пригодность участка к предстоящей работе: берут пробы грунта, вычисляют уровень залегания подземных вод и исследуют другие особенности почвы, которые помогают определить возможность (или ее отсутствие) строительства.

Проведение таких мероприятий способствует повышению технических показателей, вследствие чего решается ряд проблем, возникающих в процессе строительства, например, проседание почвы под тяжестью конструкции со всеми вытекающими последствиями. Первое ее внешнее проявление выглядит как появление трещин на стенах, а в совокупности с другими факторами к частичному или полному разрушению объекта.

Коэффициент уплотнения: что это?

Под коэффициентом уплотнения грунта имеют в виду безразмерный показатель, который, по сути, является исчислением из отношения плотность грунта/плотность грунта max . Коэффициент уплотнения грунта рассчитывается с учетом геологических показателей. Любой из них, независимо от породы, пористый. Он пронизан микроскопическими пустотами, которые заполняются влагой или воздухом. При выработке почвы объем этих пустот увеличивается в разы, что приводит к повышению рыхлости породы.

Важно! Показатель плотности насыпной породы намного меньше, чем те же характеристики утрамбованного грунта.

Именно коэффициент уплотнения грунта определяет необходимость подготовки участка к строительству. Опираясь на эти показатели, подготавливают песчаные подушки под фундамент и его основание, дополнительно уплотняя грунт. Если эту деталь упустить, он может слеживаться и под весом конструкции начнет проседать.

Показатели уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта показывает уровень уплотненности почвы. Его значение варьируется в рамках от 0 до 1. Для основания бетонного ленточного фундамента нормой считается показатель в >0,98 балла.

Специфика определения коэффициента уплотнения

Плотность скелета грунта, когда земляное полотно поддают стандартному уплотнению, вычисляется в лабораторных условиях. Принципиальная схема исследования заключается в помещении образца почвы в стальной цилиндр, который сжимается под воздействием внешней грубой механической силы - ударов падающего груза.

Важно! Наивысшие показатели плотности грунта отмечаются у пород с влажностью чуть выше нормы. Эта зависимость изображена на графике ниже.

Каждое земляное полотно имеет свою оптимальную влажность, при которой и достигается максимальный уровень уплотнения. Этот показатель также исследуют в лабораторных условиях, придавая породе разную влажность и сравнивая показатели уплотнения.

Реальные данные - это конечный результат исследований, измеряющийся по окончании всех лабораторных работ.

Методы уплотнения и вычисления коэффициента

Географическое расположение определяет качественный состав грунтов, каждый из которых обладает своими характеристиками: плотностью, влажностью, способностью к проседанию. Потому так важно разработать комплекс мер, направленный на качественное улучшение характеристик для каждого типа почвы.

Вам уже известно понятие коэффициента уплотнения, предмет которого изучается строго в лабораторных условиях. Проводят такую работу соответственные службы. Показатель уплотнения почвы определяет методику воздействия на грунт, вследствие которой он получит новые прочностные характеристики. Проводя такие действия, важно учитывать процент усиления, прикладываемого для получения необходимого результата. Исходя из этого вычитывается коэффициент уплотнения грунтов (таблица ниже).

Типология методов уплотнения грунта

Существует условная система подразделения методов уплотнения, группы которых формируются исходя из способа достижения цели - процесса выведения кислорода из слоев почвы на определенной глубине. Так, различают поверхностное и глубинное исследование. Исходя из типа исследования, специалисты подбирают систему оборудования и определяют способ его применения. Методы исследования почвы бывают:

• статическими;
• вибрационными;
• ударными;
• комбинированными.

Каждый из типов оборудования отображает метод применения силы, например пневматический каток.

Частично такие методы применяются в малом частном строительстве, другие исключительно при построении крупномасштабных объектов, возведение которых согласовано с местной властью, так как некоторые из таких строений могут оказывать влияние не только на заданный участок, но и на окружающие объекты.

Коэффициенты уплотнения и нормы СНиП

Все операции, связанные со строительством, четко регламентируются законом, потому строго контролируются соответствующими организациями.

Коэффициенты уплотнения грунтов СНиП определяет пунктом 3.02.01-87 и СП 45.13330.2012. Действия, описанные в нормативных документах, были обновлены и актуализированы в 2013-2014 годах. В них описываются уплотнения для разного рода почвы и грунтовых подушек, использующихся при возведении фундамента и строений разного рода конфигураций, в том числе и подземных.

Как определяют коэффициент уплотнения?

Проще всего определить коэффициент уплотнения грунта по методу режущих колец: металлическое кольцо выбранного диаметра и определенной длины забивают в грунт, во время чего порода плотно фиксируется внутри стального цилиндра. После этого массу приспособления измеряют на весах, а по окончании взвешивания вычитывают вес кольца, получая чистую массу грунта. Это число делят на объем цилиндра и получают окончательную плотность грунта. После чего ее делят на показатель максимально возможной плотности и получают вычисляемое - коэффициент уплотнения для данного участка.

Примеры вычисления коэффициента уплотнения

Рассмотрим определение коэффициента уплотнения грунта на примере:

• значение максимальной плотности грунта - 1,95 г/см 3 ;
• диаметр режущего кольца - 5 см;
• высота режущего кольца - 3 см.

Необходимо определить коэффициент уплотнения почвы.

С такой практической задачей справиться намного легче, чем может показаться.

Для начала забивают цилиндр в грунт полностью, после чего извлекают его из почвы так, чтобы внутреннее пространство оставалось заполненным землей, но снаружи никакого скопления грунта не отмечалось.

При помощи ножа грунт извлекают из стального кольца и взвешивают.

К примеру, масса грунта составляет 450 грамм, объем цилиндра 235,5 см 3 . Рассчитав по формуле, получаем число 1,91г/см 3 - плотность почвы, откуда коэффициент уплотнения почвы - 1,91/1,95 = 0,979.

Возведение любого здания или конструкции - ответственный процесс, которому предшествует еще более ответственный момент подготовки застраиваемого участка, проектирования предполагаемых построек, расчета общей нагрузки на грунт. Это касается всех без исключения построек, которые предназначены для длительной эксплуатации, срок которой измеряется десятками, а то и сотнями лет.

Уплотнение грунтов с которых сооружается з.п., явл-ся одним из важнейших технических процессов в результате которого достигается расчетная прочность, устойчивость и стабильность дорожной конструкции в целом в процессе будущих эксплуатации. Возведение насыпей без послойного уплотнения допускается только в отдельных случаях:

1) в насыпях на болотах;

2) в насыпях ч/з водослив;

3) при возведении насыпи методом гидронамыва с одномерных мелких барханных песков;

Плотность грунта уплотненного в конструкцию оценивается коэффициентом уплотнения кот. Представляет собой отношение фактической плотности грунта насыпи к максимальной стандартной при оптимальной влажности (метод стандартного уплотнения)

К у= ρ d /ρ max, ρ d = ρ/(1+0,01W)

Требуемая плотность грунтов в насыпи может быть достигнута при оптимальной влажности. Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении машин и механизмов обеспечивающая максимально допустимое по условиям прочности для данного грунта контактное давление. Для определенияния оптимальной толщины уплотняемого слоя и количество проходов по одному следу следует производить пробное уплотнение или пользоваться эмпирическими зависимостями руководствуясь теоретическими предпосылками:

1) грунтовый массив в насыпи представляет собой 3-х фазную систему;

2) о степени сближения элементов твердой фазы для данного грунта можно судить только по плотности сухого грунта, при уплотнении грунта увеличение плотности может идти только за счет удаления газообразной фазы и частично за счет отжатая жидкой фазы;

3) важным явл-ся вопрос о требуемой плотности(должна обеспечивать не обходимую сопротивляемость грунта воздействию напряжений от нагрузок и погодно климатических факторов);

4) наибольшее распространение получил эмпирический метод назначение требуемой плотности

ρ ск тр =К у ρ ск max

Для определения максимальной плотности проводят испытания грунта в приборе стандартного уплотнения(грунт уплотняется в цилиндре послойно путем тромбования с помощью падающего груза) В результате испытаний получают кривую стандартного уплотнения (зависимость плотности сухого грунта от влажности)

Требуемая минимальная плотность сложения сухого грунта d , г/см 3 , т/м 3 , должна быть такой, чтобы грунт насыпи при воздействии временных поездных нагрузок работал практически в упругой стадии.

Требуемую в земляном полотне для песчаных и глинистых грунтов плотность сложения сухого грунта d определяют по формуле:

где k – минимальный коэффициент уплотнения, для верхней и для нижней частей, см. табл.5.4 стр.297 ;

Максимальная плотность сухого грунта, т/м 3 .

Таким образом:

Плотность грунта насыпи с учётом влажности определяется по формуле:

где: - оптимальная влажность.

Удельный вес грунта насыпи определяется по формуле:

Защитный слой – слой дренирующего грунта, который должен иметь соответствующий коэффициент уплотнения и толщину такую, чтобы под ним не возникали пластические деформации. Защитный слой укладывается под основную площадку для предотвращения пучения.

Согласно СТН Ц-01-95 толщина защитного верхнего слоя h защ для насыпи, отсыпанной супесью составляет 0,5-0,7 м. К расчету принята величина h защ =0,5 м. Защитный слой отсыпается из песчано-гравийной смеси с параметрами: с = 1 кПа; φ=33º.

Максимальная плотность (стандартная плотность) - наибольшая плотность сухого грунта, которая достигается при испытании грунта методом стандартного уплотнения.

Оптимальная влажность - значение влажности грунта, соответствующее максимальной плотности сухого грунта.

ГОСТ 22733-77

Группа Ж39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МЕТОД ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ

Soils. Method for laboratory
determination of maximum density

Дата введения 1978-07-01

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства 30 сентября 1977 г. N 150

Переиздание. Октябрь 1987 г.

Настоящий стандарт распространяется на глинистые, песчаные и гравийные грунты и устанавливает метод лабораторного определения максимальной плотности скелета грунта и оптимальной влажности грунта, используемых при назначении требуемой плотности грунтов, а также при контроле влажности уплотняемых грунтов и качества уплотнения их в земляных сооружениях и основаниях зданий и сооружений.

Стандарт не распространяется на грунты, содержащие более 30% зерен крупнее 10 мм, а также на заторфованные грунты.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Метод заключается в установлении зависимости плотности скелета грунта от его влажности при трамбовании образцов с постоянной затратой работы на их уплотнение и в определении по этой зависимости

Влажность, при которой достигнута максимальная плотность скелета грунта, является оптимальной

1.2. Для установления зависимости плотности скелета грунта от его влажности проводят серию отдельных испытаний грунта на уплотнение с последовательным увеличением его влажности. Результаты испытаний представляют в виде графика. Количество отдельных испытаний для построения графика должно быть не менее шести, а также достаточным для выявления максимального значения плотности скелета грунта.

1.3. Испытание грунтов осуществляют в приборе Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов (см. приложение 1) путем послойного трамбования грунта ударами груза массой 2,5 кг, падающего с высоты 300 мм; при этом общее число ударов должно составить 120.

1.4. Все результаты, получаемые в процессе подготовки и испытаний грунта, должны заноситься в журнал определения максимальной плотности скелета грунта по форме, приведенной в приложении 2.

2. ОТБОР ПРОБ ГРУНТА

2.1. Пробы грунта (образцы нарушенного сложения) следует отбирать в естественных и искусственных обнажениях и горных выработках из однородного по виду слоя грунта согласно требованиям ГОСТ 12071-84 . Масса пробы грунта должна быть не менее 10 кг. Каждая отобранная проба грунта должна быть снабжена данными о наименовании объекта, мощности данного слоя, глубине, месте и дате отбора грунта, а также наименования грунта по визуальному определению.

3. АППАРАТУРА

3.1. Для проведения испытаний требуются следующие приборы, оборудование и инструменты:

прибор Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов;

весы настольные гирные или циферблатные по ГОСТ 23711-79;

весы лабораторные по ГОСТ 24104-80 ;

гири по ГОСТ 7328-82 ;

машина растирочная (бегуны лабораторные) или ступка № 7 (диаметром по верху 240 мм) с пестиком, снабженным резиновым наконечником, по ГОСТ 9147-80 ;

шкаф сушильный;

сито с отверстиями 10 мм;

эксикатор типа Э-250 по ГОСТ 25336-82 ;

чашки металлические емкостью не менее 5 л;

цилиндры мерные с носиком емкостью 100 и 500 мл по ГОСТ 1770-74 ;

лопаточка-мастерок;

линейка металлическая длиной 30 см по ГОСТ 427-75 ;

штангенциркуль ШЦ-1-125, модель 183 по ГОСТ 166-80 ;

нож лабораторный;

стаканчики алюминиевые для взвешивания;

кисточки.

Примечание. Допускается применять приборы с параметрами, отличными от прибора Союздорнии, и соответствующим изменением методики, при условии, что для данного вида грунта экспериментально доказана идентичность получаемых при этом результатов с результатами испытаний в приборе Союздорнии.

4. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

4.1. Подготовка грунта

4.1.1. Подготовка грунта к испытаниям состоит из следующих операций:

обработка пробы грунта массой 10 кг;

выделение и подготовка отдельных проб грунта массой 2,5 кг к испытанию.

4.1.2. Обработка пробы грунта массой 10 кг должна производиться в следующем порядке:

высушивание в помещении при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния, при котором можно производить размельчение и.просеивание грунта;

размельчение (без дробления зерен) в ступке пестиком с резиновым наконечником или в растирочной машине (лабораторными бегунами);

просеивание сквозь сито с отверстиями размером 10 мм;

отбор проб массой не менее 30 г из грунта, прошедшего сквозь сито, для определения влажности -

	взвешивание зерен размером крупнее 10 мм (масса						и отбор из них проб для определения
	влажности		и плотности зерен

4.1.4. Выделение отдельных проб массой 2,5 кг и подготовка их к испытанию должны производиться в следующем порядке:

перемешивают грунт, прошедший сквозь сито, и распределяют его ровным слоем на листе картона, фанеры или плотной бумаги;

отбирают их в металлические чашки для испытания;

	отобранные отдельные пробы грунта доувлажняют до исходной влажности		Принимаемой

равной 4% для песчаных, гравийных грунтов и 8% для глинистых грунтов. Необходимое для доувлажнения пробы грунта количество воды (Q) определяют по формуле

вводят в пробы грунта рассчитанное количество воды и одновременно перемешивают грунт лопаточкой-мастерком;

переносят пробы грунта из чашек в эксикаторы и выдерживают их не менее 2 ч при закрытых крышках эксикаторов.

4.2. Подготовка прибора

4.2.1. Подготовка прибора к испытанию должна осуществляться в следующей последовательности:

устанавливают цилиндр в поддон, не зажимая его винтами;

устанавливают кольцо на бортик цилиндра;

зажимают цилиндр попеременно винтами поддона и кольца;

проверяют размеры цилиндра штангенциркулем; при этом внутренний диаметр и глубина должны быть равны соответственно 100 и 127 мм;

определяют массу (m(4) собранного контейнера (цилиндр с поддоном и кольцом) с погрешностью до 1 г и заносят данные в журнал (см. приложение 2);

устанавливают собранный контейнер прибора на жесткое неподвижное основание массой неменее 50 кг.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

5.1. Испытания грунта проводят последовательно с отдельными пробами грунта. Влажность пробы при первом испытании должна равняться исходной, установленной в п. 4.1.4. При каждом последующем испытании влажность следует увеличивать на 1-2% для песчаных, гравийных грунтов и 2-3 % для глинистых грунтов. Количество воды для доувлажнения пробы определяют по формуле (2), принимая в ней за m(3) - массу грунта, оставшегося от предыдущего испытания, а за W(1) и W(3) - соответственно влажности, задаваемые при предыдущем и очередном испытаниях.

5.2. Каждую отдельную пробу следует испытывать не более трех раз. При испытании грунтов, содержащих зерна, легко разрушающиеся при трамбовании, каждую пробу испытывают только один раз.

5.3. Уплотнение грунта каждой пробы должно выполняться путем последовательного трамбования трех слоев.

5.4. Испытание грунта надлежит проводить в следующем порядке:

подготовленную пробу грунта переносят из эксикатора в металлическую чашку, а затем слоями загружают в цилиндр прибора, прижимая грунт трамбовкой. Каждый слой должен иметь высоту 5-6 см и уплотняться 40 ударами груза; при этом стержень трамбовки необходимо удерживать в вертикальном положении. Перед загрузкой второго и третьего слоев поверхность предыдущего слоя взрыхляют ножом на глубину 1-2 мм. Перед укладкой третьего слоя на цилиндр надевают насадку;

после уплотнения третьего слоя насадку снимают и срезают выступающую часть образца заподлицо с торцом цилиндра. Толщина слоя срезаемого грунта не должна быть более 10 мм. При большей толщине необходимо провести повторное испытание с уменьшенными толщинами слоев уплотняемого грунта;

	определяют массу контейнера с грунтом				с погрешностью до 1 г и рассчитывают
	плотность влажного образца грунта		с погрешностью до 0,01 г/куб.см по формуле

где V - емкость цилиндра, равная 1000 куб.см;

снимают поддон и кольцо, раскрывают цилиндр и извлекают уплотненный образец грунта. Из верхней, средней и нижней частей образца отбирают по одной пробе массой не менее 30 г для определения влажности грунта (W) по ГОСТ 5180-84 ;

извлеченный из цилиндра грунт присоединяют к оставшейся в чашке части пробы, растирают, перемешивают и взвешивают. Затем повышают влажность пробы согласно п. 5.1. После добавления воды грунт перемешивают, накрывают влажной тканью и выдерживают не менее 15 мин.

5.5. Второе и последующие испытания грунта на уплотнение должны проводиться в соответствии с пп. 5.2-5.4.

5.6. Испытания по определению максимальной плотности скелета грунта следует считать законченными тогда, когда с повышением влажности пробы при последующих двух, трех испытаниях на уплотнение происходит последовательное уменьшение значений плотности уплотненных образцов грунта или когда грунт перестает уплотняться и начинает при ударах груза выжиматься из прибора.

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

6.1. По полученным в результате испытаний значениям плотности и влажности уплотненных

образцов определяют плотность скелета грунта					с погрешностью до 0,01 г/куб.см
по формуле

6.2. Строят график зависимости плотности скелета от влажности грунта (см. приложение 3), откладывая по оси абсцисс влажность уплотненных образцов в масштабе 1 см - 2%, а по оси ординат - плотность скелета грунта в масштабе 1 см - 0,05 г/куб.см. Находят максимум полученной зависимости и соответствующие ему величины максимальной плотности скелета грунта

		на оси ординат и оптимальной влажности				На оси абсцисс.
Точность считывания значений должна быть для					0,01 г/куб.см, а для

Если при построении графика кривая зависимости получается без заметно выраженного пика,

что может иметь место для песчаных и гравийных грунтов, за				следует принимать достигнутую
максимальную плотность скелета грунта, а за		Наименьшее значение влажности, при которой

достигается максимальная плотность скелета грунта.

6.3. Если в грунте содержались зерна крупнее 10 мм, которые перед испытанием согласно п. 4.1.2 были удалены из пробы грунта, то для учета влияния таких зерен на величину максимальной плотности грунта

необходимо полученные значения		для части пробы, прошедшей сквозь

исследуемого грунта в целом (с включением зерен крупнее 10 мм) по формулам:

Приложение 1. Схема прибора Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

1 - поддон;

2 - разъемный цилиндр емкостью 1000 куб.см; 3 - кольцо; 4 - насадка; 5 - наковальня;
6 - груз массой 2,5 кг; 7 - направляющий стержень; 8 - ограничительное кольцо; 9 - зажимные винты.

Приложение 2. ЖУРНАЛ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ СКЕЛЕТА ГРУНТА

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

Объект _____________________________________________________________

Место отбора грунта _________________________________________________

Глубина отбора грунта, м ________ ; мощность слоя грунта, м _____________

Вид грунта ____________________. Дата отбора __________________________

Масса пробы грунта (после размельчения) m(1), кг _______________________

Данные по остатку на сите зерен (после просеивания пробы):

а) масса зерен m(2), кг ___________; б) влажность зерен W(2) ____________

Влажность прошедшего сквозь сито грунта W(1), % ________________________

Масса отобранных для испытания проб грунта m(3), кг ____________________

Оптимальная влажность грунта W(опт), % _______________________________

Максимальная плотность скелета грунта с учетом зерен крупнее 10 мм