Контроль плотности грунтов приборов

Плотномеры для грунта: статические, динамические, электронные

Плотномеры — это специальные строительные приборы, с помощью которых прямо на строительной площадке можно измерить плотность и степень уплотнения грунта и оценить его несущую способность. Плотномеры применяются для контроля качества уплотнения грунта при подготовке оснований под автомобильные и железные дороги, под фундаменты зданий, а так же для оценки качества уплотнения грунта после обратной засыпки котлованов и траншей фундаментов.

Суть работы плотномера заключается в следующем: прибор создаёт давление на поверхность грунта и измеряет деформацию грунта под этой силой. Таким образом с помощью плотномера можно определить максимальную нагрузку, которую может выдержать подопытный грунт без деформации.

Плотномеры можно применять для определения плотности грунтов, содержащих не более 25% частиц размером более 2 мм, то есть для песка, супеси, суглинка и глины.

По принципу действия плотномеры делятся на динамические и статические.

Статический плотномер для грунта

Статический плотномер состоит из рабочего наконечника, переходного стержня и рукоятки с динамометром. Рабочий наконечник представляет собой усечённый конус, он крепится через переходный стержень к рукоятке и углубляется в грунт. Далее человек берётся за рукоятку и давит на плотномер, а силоизмерительное устройство — динамометр — показывает величину оказываемого усилия в кгс/см2. Постепенно усиливая воздействие, можно определить ту нагрузку, которую способен выдержать грунт.

Динамический плотномер для грунта

При подготовке оснований под фундамент или при уплотнении грунта при обратной засыпке необходимо обеспечить степень уплотнения грунта 0,95-0,98. С помощью динамического плотномера можно измерить коэффициент уплотнения грунта. Динамический плотномер так же имеет рабочий наконечник, который заглубляется в грунт, направляющий стержень, наковальню, ударную гирю и ограничитель с затворным механизмом. Измерение плотности грунта происходит так: рабочий наконечник углубляется в грунт на 20 см, а затем забивают его ещё на 10 см с помощью ударной гири и считают количество ударов, которые для этого требуются. Техника удара: гирю поднимают вверх до ограничителя, отпускают затворный механизм, гиря падает на наковальню и создаёт нормированное усилие. По количеству ударов, необходимых чтобы забить плотномер на последние 10 см, определяется степень уплотнения грунта.

Примерные данные приведены в таблице:

Количество ударов	Коэффициент уплотнения грунтов (Ку)
	Песок	Супесь	Суглинок
9	—	0,91	—
10	0,91	0,92	—
11	0,92	—	—
13	0,93	0,93	0,90
14	—	—	0,91
15	0,94	—	—
16	—	0,94	—
17	—	—	0,92
18	—	0,95	—
19	0,95	—	0,93
21	—	0,96	—
22	0,96	—	0,94
26	—	0,97	—
27	0,97	—	—
28	—	—	0,95
30	0,98	—	—
35	—	0,98	—
36	—	—	0,96
37	0,99	—	—
44	1,00	—	0,97
49	—	0,99	—
52	—	—	0,98
57	—	—	0,99
58	—	1,00	—
63	—	—	1,00

Точные данные должны быть приведены в подобной таблице или в виде графика в паспорте плотномера.

Динамический электронный плотномер

Динамический электронный плотномер имеет электронно-вычислительное устройство, которое фиксирует измерения и на их основании рассчитывает показатели грунта. Такой плотномер состоит из съёмного штампа диаметром 150 мм или 300 мм, направляющего стержня, ударной гири, электронного устройства.

Для проведения измерения плотномер устанавливается на ровный участок грунта, на электронном устройстве задаётся количество испытаний, поднимается гиря до затворного механизма, затем затвор спускается, гиря падает и наносит удар, создавая нагрузку. Гиря может отскакивать вверх, и чтобы она не наносила повторный удар, её нужно подхватывать и поднимать обратно к затворному механизму.

Электронное устройство измеряет силу удара и деформацию грунта после каждого удара и на основе средних данных вычисляет максимально упругость грунта и допустимую нагрузку на него в МПа.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 1)

В этой статье рассмотрены основные типы грунтов — скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.

Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В зависимости от размера частиц подразделяется на гравелистый, крупный, средний и мелкий. Каждый вид песка имеет свои свойства.

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.

Коэффициент уплотнения грунта — это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение плотности грунта к его максимальной плотности и показывает насколько хорошо уплотнён грунт.

Источник

Динамический плотномер Д-51. Проверяем уплотнение грунта

Измерение плотности материалов является простым способом предварительной оценки их качества. И, если с плотностью компактированных материалов всё достаточно просто – следует разделить массу тела на его объём, то с пористыми или порошковыми, дело обстоит сложнее: надо учитывать оба показателя плотности — чистую и по насыпному весу грунта. Наиболее простым прибором, при помощи которого можно установить плотность грунтов, считается динамический плотномер.

Конструкция и модификации

Динамический способ измерения плотности заключается в том, что определённый объём сыпучего материала взвешивается при его естественном падении с непрерывном потоке. Метод неприменим, если грунт резко неоднороден по фракциям, или забор исходного материала происходит с глубины более 300 мм, поскольку в этом случае влажность образцов оказывается резко неравномерной.

Динамическая плотность с применением динамического плотномера Д-51 (имеется и модернизированная версия прибора Д-51А, используя которую, можно определять динамическую плотность глинистых грунтов) устанавливается по величине относительного сопротивления внедрению в поверхность материала испытательного инструмента (зонда), по мере его ударного внедрения вглубь.

1. Сменный наконечник конической формы.
2. Направляющая штанга.
3. Гиря.
4. Муфта-наковальня.
5. Ручка.

При помощи динамического плотномера Д-51 можно производить не только простое, но и двойное зонидирование, точность которого заметно выше. Для этого вместо наконечника к зонду присоединяют специальный плоский штамп, при помощи которого можно выполнить дополнительное компактирование материала. Такой способ эффективен для грунтов, характеризующихся переменными показателями своей влажности.

По схожей технологии действует и универсальный плотномер ДПУ «Кондор», также используемый для оценки плотности песка и супеси.

Как работать плотномером?

Эксплуатационные возможности прибора, которые определяют границу его применяемости, таковы:

• Максимальная глубина внедрения измерительного наконечника, мм – 300.
• Усилие ударного воздействия на грунт, кг – 2,5.
• Поперечный размер конуса зонда, мм – 16.
• Угол при основании конуса, град – 60.
• Поперечный размер уплотняющего штампа, мм – 100.
• Диапазон практической оценки значений плотности материалов, КУ – 0,84…1,01.

КУ – коэффициент уплотнения, под которым понимают отношение фактической плотности грунта к аналогичному параметру в его сухом состоянии, при условии неизменности состава. Показатель КУ нормируется техническими требованиями ГОСТ 22733-2002.

Замер показателя плотности производят при помощи штанги, которую соединяют с наконечником. Для этого используют муфту-наковальню. В таком виде устройство динамический плотномер вертикально устанавливают на ровную поверхность, и, применяя гирю, вводят наконечник в материал. Глубину внедрения можно регулировать при помощи имеющейся на корпусе ручки, которая ограничивает высоту падения гири. Глубина должна быть достаточной, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью наковальни. Для оценки плотности используют прилагаемые к плотномеру таблицы. В них приводятся графики зависимости количества ударов гири (которые следует нанести, чтобы измерительный стержень опустился на необходимую глубину) от коэффициента уплотнения.

Обычно указанные таблицы соответствуют наиболее распространённым типам грунтов – супесей, суглинков, пылевидного и мелкого песка.

В версии плотномера Д-51М имеется электронный блок-приставка, применение которого позволяет значительно повысить точность результатов зондирования грунта.

Как проверяется грунт по коэффициенту уплотнения?

Практическое применение таблиц заключается в том, что по шкале ординат выбранной таблицы проводится горизонтальная линия, отмечающая количество ударов, нанесённых гирей. После этого находим пересечение этой горизонтали с параболической кривой, соответствующей выбранному типу грунта и от этой точки восстанавливается перпендикуляр к оси абсцисс. В этом месте и считывается значение коэффициента уплотнения.

Если исследуемый грунт визуально неоднороден, то рядом – не ближе 300 мм от точки предыдущего внедрения зонда – производят следующий замер. Чрезмерное сближение точек измерения часто сопровождается обрушением полости, и искажает результат.

Рекомендуется вначале выполнить не менее 20 ударных циклов, чтобы обеспечить устойчивое заглубление измерительного зонда в исследуемый грунт. Затем, при следующих ударах, уже регистрировать в журнале их количество, тогда результат можно использовать для последующих работ с таблицами. Извлечение динамического плотномера Д-51 из грунта выполняют при помощи ручки.

Перед оценкой значений уплотнения рекомендуется установить относительную влажность исследуемого материала. Рекомендуется применять методики, которые установлены в ГОСТ 27733-2002 и в ГОСТ 5180-84.

Особенности применения метода двойного зондирования

Относительно грунтов, характеризующихся неоднородной влажностью определение динамической плотности выполняют в два этапа. Первый проводят так, как описано выше. При повторной оценке плотности используют штамп-основание. Для этого рядом с первичной лункой делают круглую в плане выемку диаметром 100 мм и глубиной 250 мм. Штамп строго вертикально помещают на дно и не менее, чем 40 циклами ударной нагрузки производят окончательное уплотнение грунта. Те слои грунта, которые оказываются в штампе, должны быть не менее 50 мм по высоте. Их также доуплотняют аналогичным способом.

После выравнивания грунта, находящегося над скважиной, штамп извлекают и забранный им объём тестируют на плотность указанным ранее способом, используя специальную таблицу, приведённую в паспорте динамического плотномера.

Источник

Методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений

Контроль за качеством строительства заключается в проверке соответствия строительных работ, а также строительных материалов и изделий, от которых зависит качество строительной продукции, требованиям проектов, СНиП технических регламентов, стандартов.

Результаты некачественной работы могут привести не только к значительным экономическим потерям, но и привести к аварийной ситуации, которая в свою очередь может угрожать жизни и здоровью. Поэтому контроль качества строительства, а именно качество произведенной работы, на сегодняшний день является основным в сфере строительного контроля.

Работы с основаниями и фундаментами зданий и сооружения являются основополагающими при строительстве объектов. Сооружение будет считаться надежным и безопасным только в том случае, если правильно и четко выполнены все рабочие процессы. Одним из важнейших этапов является нулевой цикл, который включает в себя работы по подготовке грунта, установке инженерных сетей, строительстве самого фундамента. Контроль качества строительства на данном этапе чрезвычайно важен, так как результаты некачественно-произведенных работ могут проявиться не сразу, а спустя несколько лет после ввода в эксплуатацию.

В данной статье будут описаны основные методы определения плотности грунтов оснований зданий и различных сооружений при строительном контроле.

Существуют две основных группы методов определения степени уплотнения грунтов оснований:

Косвенный метод – основанный на экспресс методах определения физико-механических параметров;

Прямой метод – основан на лабораторных испытаниях.

1. Косвенные методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений.

1.1. Определение плотности грунта электромагнитным методом (на примере прибора SDG-200).

Принцип работы прибора – электромагнитный, что выгодно отличает прибор SDG 200 от радиоизотопных приборов предыдущего поколения (методы радиоизотопных определений плотности и влажности ГОСТ 23061-2012). Электрическое поле передается через материал от контактной пластины прибора SDG 200, при этом измеряется полное сопротивление, которое используется при вычислении величины плотности для данного типа грунта.

Рис 1. Измерение плотности грунта прибором SGD-200.

Одно измерение включает в себя 5 последовательных измерений, выполненных по схеме «клеверный лист»

• Широкий диапазон измеряемых параметров (основное преимущество);
• Относительная простота схемы измерений.

Для правильной работы прибор SDG-200 необходимо настроить на тот тип грунта, который будет оцениваться с его помощью. С этой целью образцы грунта, отобранные на участках проведения работ однократно испытывают в лаборатории, определяя следующие параметры:

• Гранулометрический состав
• Максимальную плотность
• Оптимальную влажность
• Предел пластичности
• Предел текучести
• Поправку по плотности (поправка вносится в прибор после того, как внесены все предыдущие параметра, и сделан контрольный замер на испытываемом грунте, поправка рассчитывается как разница между показаниями прибора и плотностью образцов, отобранных с данного покрытия, определенной в лаборатории)

· Погрешности измерений при неверных настройках параметров свойств оследуемого грунта (основной недостаток);

· Достаточно-длительное время проведения измерения при малом участке обследования.

Точность показаний прибора SDG-200 напрямую зависит от точности вводимых в прибор данных. После того как данные грунту внесены в прибор, пользователь сохраняет их и прибор готов к работе на данном типе грунта.

1.2. Определение плотности грунта методом штампа (на примере прибора ПДУ-МГ4 УДАР).

Плотномер грунта динамический электронный ПДУ-МГ4 «Удар» и ПДУ-МГ4.01 «Удар» — прибор для измерения и определения плотности грунта предназначены для определения динамического модуля упругости грунтов и оснований дорог по методу штампа, имитирующему проезд автомобиля по дорожному покрытию.

Плотномер состоит из нагрузочной плиты, с закрепленными на ней тензодатчиком силы, акселерометром и упругим элементом, штанги с грузом и электронного блока.

Плотномер ПДУ-МГ4 «Удар» имеет нагрузочную плиту увеличенного диаметра (300 мм) при массе падающего груза 10 кг, что позволяет применять плотномер на крупноблочных и щебеночных основаниях.

Плотномер ПДУ-МГ4.01 «Удар» имеет массу падающего груза 5 кг и диаметр нагрузочной плиты 200 мм.

Параметры силового взаимодействия нагрузочной плиты с контролируемым основанием поступают в электронный блок и обрабатываются микроконтроллером.

Результаты испытания (модуль упругости, нагрузка и деформация) отображаются на графическом дисплее и автоматически архивируются.

Плотномеры снабжены функцией связи с ПК с возможностью последующей обработки данных и распечатки протокола испытаний.

1.3. Определение плотности грунта с помощью пенетрометров.

Самые распространенные на сегодняшний день экспресс-методы определения плотности грунтов оснований на строительных объектах – пенетрационные методы, основанный на силе реакционного сопротивления грунта при погружении рабочего наконечника плотномера под статической/динамической нагрузкой.

Принцип действия: степень уплотнения грунта оценивают показателем удельного сопротивления пенетрации, определяемым расчетом по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. Плотность грунта определяется отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.

Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по таблице 1 с учетом типа грунта (для примера показаны значения для наконечника D=11,3 мм).

Показания индикатора для наконечника D=11,3 мм

Источник