Основи та підвалини будинків і споруд

ҐРУНТИ

Метод лабораторного визначення максимальної щільності

Основания и фундаменты зданий и сооружений

ГРУНТЫ

Метод лабораторного определения максимальной плотности

Bases and foundations of buildings and structures

SOILS

Чинний від 2010-10-01

1СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт поширюється на глинисті, піщані та гравійні ґрунти та встановлює метод лабора­торного визначення максимальної щільності сухого ґрунту та оптимальної вологості ґрунту при при­значенні необхідної щільності ґрунтів, а також при контролі вологості ґрунтів, що ущільнюються, та якості їх ущільнення у земляних спорудах і основах будинків і споруд.

Стандарт не поширюється на ґрунти, що містять більше ніж 30 % зерен крупніше 10 мм, а також на заторфовані ґрунти.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:

ДСТУ Б А.1.1-25-94 Система стандартизації та нормування в будівництві. Ґрунти. Терміни та визначення

ДСТУ Б В.2.1-2-96 (ГОСТ 25100-95) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Кла­сифікація

ДСТУ Б В.2.1-8-2001 (ГОСТ 12071-2000) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Відби­рання, упакування, транспортування і зберігання зразків

ДСТУ Б В.2.7-71-98 (ГОСТ 8269.0-97) Будівельні матеріали. Щебінь і гравій із щільних гірських порід і відходів промислового виробництва для будівельних робіт. Методи фізико-механічних вип­робувань

ДСТУ Б В.2.1-17:2009 (ГОСТ 5180-84) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи лабораторного визначення фізичних властивостей

ДСТУ ГОСТ 427:2009 Линейки измерительные металлические. Технические условия (Лінійки вимірювальні металеві. Технічні умови)

ДСТУ ГОСТ 7328:2003 Гирі. Загальні технічні умови (ГОСТ 7328-2001, IDT)

ДСТУ ГОСТ 166:2009 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия (Штангенциркулі. Технічні умови)

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробир­ки. Общие технические условия (Посуд мірний лабораторний скляний. Циліндри, мензурки, колби, пробірки. Загальні технічні умови)

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия (По­суд та обладнання лабораторні порцелянові. Технічні умови)

ГОСТ 24104-88 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия (Ваги лабораторні загального призначення та зразкові. Загальні технічні умови)

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные парамет­ры и размеры (Посуд та обладнання лабораторні скляні. Типи, основні параметри та розміри)

ГОСТ 29329-92 Весы для статического взвешивания. Общие технические требования (Ваги для статичного зважування. Загальні технічні вимоги)

3ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

Нижче подано терміни, вжиті в цьому стандарті, та визначення позначених ними понять

3.1    максимальна щільність ρ_{d max}

Найбільша величина щільності сухого фунту, що досягається методом стандартного ущільнення

3.2    оптимальна вологість w_opt

Вологість, за якої досягається максимальна щільність сухого ґрунту (ДСТУ Б А.1.1-25)

3.3    стандартне ущільнення

Пошарове ущільнення ґрунту з постійною витратою роботи

3.4    щільність ґрунту р

Маса одиниці об'єму ґрунту (ДСТУ Б А.1.1-25)

3.5    щільність сухого ґрунту ρ_d

"щільність скелету ґрунту"

Відношення маси ґрунту з відрахуванням маси води і льоду в його порах до його початкового об'єму (ДСТУ Б А.1.1-25, ДСТУ Б В.2.1-2)

3.6    щільність часток ґрунту ρ_s

Маса одиниці об'єму твердих (скелетних) частинок ґрунту (ДСТУ Б А.1.1-25)

4ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

4.1           Метод полягає у встановленні залежності щільності сухого ґрунту від його вологості при трамбуванні зразків із постійною витратою роботи на їх ущільнення та у визначенні за цією залежністю максимальної величини щільності сухого ґрунту ρ_{d max}.

4.2           Для встановлення залежності щільності сухого ґрунту від його вологості проводять серію окремих випробувань ґрунту на ущільнення з послідовним збільшенням його вологості. Результати випробувань представляють у вигляді графіка. Кількість окремих випробувань для побудови графіка повинна бути не менше ніж шість, а також достатньою для виявлення максимального значення щільності сухого ґрунту.

4.3           Випробування ґрунтів здійснюють у приладі СоюздорНИИ для стандартного ущільнення ґрунтів згідно з додатком А шляхом пошарового трамбування ґрунту ударами вантажу масою 2,5 кг, який падає з висоти 300 мм, при цьому загальне число ударів повинно складати 120.

Примітка. Допускається застосовувати прилади з параметрами, відмінними від приладу СоюздорНИИ, і відповідною зміною методики за умови, що для даного виду ґрунту експериментально доведено ідентичність одержуваних при цьому результатів із результатами випробувань у приладі СоюздорНИИ.

4.4    Усі результати, отримані в процесі підготовки та випробування ґрунту, повинні заноситися в журнал визначення максимальної щільності сухого ґрунту згідно з додатком Б.

5ЗАСОБИ ВИПРОБУВАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ

Для визначення максимальної щільності ґрунту застосовують наступні прилади, устаткування та інструменти:

-  прилад СоюздорНИИ для стандартного ущільнення ґрунтів;

-  ваги настільні гирьові або циферблатні згідно з ГОСТ 29329;

-  ваги лабораторні згідно з ГОСТ 24104;

-  гирі згідно з ДСТУ ГОСТ 7328;

-  машина розтиральна (бігуни лабораторні) або ступка № 7 (діаметром зверху 240 мм) із товкачиком, обладнаним гумовим наконечником згідно з ГОСТ 9147;

-  шафа сушильна згідно з ГОСТ 25336;

-  сито з отворами 10 мм;

-  ексикатор типу Э-250 згідно з ГОСТ 25336;

-  чашки металеві об'ємом не менше ніж 5 л;

-  циліндри мірні з носиком об'ємом 100 мл і 500 мл згідно з ГОСТ 1770;

-   лопаточка-кельня;

-  лінійка металева завдовжки 30 см згідно з ДСТУ ГОСТ 427;

-  штангенциркуль ШЦ-1-125, модель 183 згідно з ДСТУ ГОСТ 166;

-  ніж лабораторний;

-  стаканчики алюмінієві для зважування;

-  пензлики.

6ВІДБІР ПРОБ ҐРУНТУ

6.1 Проби ґрунту порушеного складу відбирають у природних і штучних відслоненнях і гірничих виробках із однорідного за видом шару ґрунту згідно з ДСТУ Б В.2.1-8. Маса проби ґрунту має бути не менше ніж 10 кг. Кожну відібрану пробу ґрунту забезпечують даними про найменування об'єкта, потужність шару ґрунту, глибину, місце та дату відбору, а також найменування ґрунту за візуальним визначенням.

7ПІДГОТОВКА ДО ВИПРОБУВАННЯ

7.1 Підготовка зразка ґрунту

7.1.1Підготовка ґрунту до випробувань складається з наступних операцій:

-  обробка проб ґрунту масою 10 кг;

-  виділення та підготовка до випробування окремих зразків ґрунту масою 2,5 кг.

7.1.2Обробку проби ґрунту масою 10 кг проводять у наступному порядку:

-  висушують у приміщенні за кімнатної температури до повітряно-сухого стану, коли можна робити роздрібнення та просівання ґрунту;

-  роздрібнюють (без дроблення зерен) у ступці товкачиком із гумовим наконечником або в розтиральній машині (лабораторними бігунами);

-  зважують (маса m₁);

-  просівають крізь сито з отворами розміром 10 мм;

-  відбирають зразки масою не менше ніж 30 г із ґрунту, який пройшов крізь сито, для визначення вологості w₁ згідно з ДСТУ Б В.2.1-17;

-  зважують зерна розміром крупніше ніж 10 мм (маса m₂) і відбирають із них зразки для визначення вологості w₂ і середньої їх щільності ρ_k згідно з ДСТУ Б В.2.7-71.

7.1.3Вміст у ґрунті зерен крупніше ніж 10 мм Х у відсотках обчислюють за формулою:

7.1.4 Виділення окремих зразків масою 2,5 кг і підготовку їх до випробування проводять у на­ступному порядку:

-   перемішують ґрунт, що пройшов крізь сито, і розподіляють його рівним шаром на аркуші картону, фанери або щільного паперу;

-   виділяють методом квартування не менше ніж два окремих зразки масою 2,5 кг кожна m₃ та відбирають їх у металеві чашки для випробування;

-   відібрані окремі зразки ґрунту зволожують до вихідної вологості w₃, яка приймається 4 % для піщаних та гравійних ґрунтів і 8 % для глинистих ґрунтів. Необхідну для зволоження зразка ґрунту кількість води Q у літрах обчислюють за формулою:

-   додають до зразка ґрунту розраховану кількість води та одночасно перемішують ґрунт лопаточкою-кельнею;

-   переносять зразки ґрунту із чашок до ексикаторів та витримують їх не менше ніж 2 год при закритих кришках ексикаторів.

7.2 Підготовка приладу

7.2.1 Підготовка приладу до випробування здійснюється в наступній послідовності:

-   установлюють циліндр у піддон, не затискаючи його гвинтами;

-   установлюють кільце на бортик циліндра;

-   затискають циліндр поперемінно гвинтами піддона і кільця;

-   перевіряють розміри циліндра штангенциркулем; при цьому внутрішній діаметр і глибина повинні становити відповідно 100 мм;і 127 мм;

-   визначають масу складеного контейнера (циліндр із піддоном і кільцем) m₄ зпохибкою до 1 г і заносять дані в журнал згідно з додатком Б;

-   установлюють складений контейнер приладу на тверду нерухому основу масою не менше ніж 50 кг.

8 ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАННЯ

8.1           Випробування ґрунту проводять послідовно з окремими зразками ґрунту. Вологість проби при першому випробуванні повинна дорівнювати вихідній, установленій згідно з 7.1.4. При кожному наступному випробуванні вологість треба збільшувати від 1 % до 2 % для піщаних, гравійних ґрунтів і від 2 % до 3 % для глинистих ґрунтів. Кількість води для зволоження зразка визначають за формулою (7.2), приймаючи в ній за m₃ - масу ґрунту, який залишився від попереднього випробування, а за w₁ і  w₃ - відповідно вологість, що задається при попередньому і черговому випробуваннях.

8.2           Кожен окремий зразок випробовують не більше ніж три рази. При випробуванні ґрунтів, які містять зерна, що легко руйнуються при трамбуванні, кожен зразок випробовують тільки один раз.

8.3           Ущільнення ґрунту кожного зразка виконують шляхом послідовного трамбування трьох шарів.

8.4           Випробування ґрунту проводять у наступному порядку:

-        підготовлений зразок ґрунту переносять із ексикатора в металеву чашку, а потім пошарове завантажують у циліндр приладу, притискаючи ґрунт трамбівкою. Кожний шар повинен мати висоту від 5 см до 6 см і ущільнюватися 40 ударами вантажу; при цьому стрижень трамбівки втримують у вертикальному положенні. Перед завантаженням другого та третього шарів поверхню попередньо­го шару спушують ножем на глибину від 1 мм до 2 мм. Перед укладанням третього шару на циліндр надягають насадку;

-   після ущільнення третього шару насадку знімають і зрізують частину зразка, що виступає, у рівень із торцем циліндра. Товщина шару ґрунту, що зрізується, не повинна бути більше ніж 10 мм. За більшої товщини необхідно провести повторне випробування зі зменшеною товщиною шарів
ґрунту, який ущільнюється;

-   визначають масу контейнера з ґрунтом т₅ і обчислюють щільність вологого зразка ґрунту р, в грамах на кубічний сантиметр за формулою:

-   знімають піддон і кільце, розкривають циліндр і виймають ущільнений зразок ґрунту. З верхньої, середньої та нижньої частин зразка відбирають по одній пробі масою не менше ніж 30 г для визначення вологості ґрунту w згідно з ДСТУ Б В.2.1-17;

-   вийнятий із циліндра ґрунт приєднують до частини зразка, яка залишилася в чашці, розтирають, перемішують та зважують. Потім підвищують вологість проби згідно з 8.1. Після додавання води ґрунт перемішують, накривають вологою тканиною та витримують не менше ніж 15 хв.

8.5           Друге та наступні випробування ґрунту на ущільнення проводять відповідно до 8.2-8.4.

8.6           Випробування із визначення максимальної щільності ґрунту вважають закінченими тоді, коли з підвищенням вологості зразка при наступних двох, трьох випробуваннях на ущільнення відбувається послідовне зменшення значень щільності ущільнених зразків ґрунту або коли ґрунт перестає ущільнюватися й починає при ударах вантажу витискатися із приладу.

9 ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАННЯ

9.1    За отриманими по результатах випробувань значенням щільності й вологості ущільнених зразків обчислюють щільність сухого ґрунту ρ_di в грамах на кубічний сантиметр за формулою:

9.2    Будують графік залежності щільності сухого ґрунту від його вологості (згідно з додатком В), відкладаючи по осі абсцис вологість ущільнених зразків у масштабі 1 см - 2 %, а по осі ординат - щільність сухого ґрунту в масштабі 1 см - 0,05 г/см³. Знаходять максимум отриманої залежності і відповідні йому величини максимальної щільності сухого ґрунту ρ_{d max} на осі ординат і оптимальної вологості w_opt на осі абсцис.

Якщо при побудові графіка крива залежності виходить без помітно вираженого піка, що можли­во для піщаних і гравійних ґрунтів, за ρ_{d max} треба приймати досягнуту максимальну щільність сухо­го ґрунту, а за w_opt - найменше значення вологості, коли досягається максимальна щільність сухого ґрунту.

9.3    Якщо в ґрунті знаходилися зерна крупніше ніж 10 мм, які перед випробуванням згідно з 8.2 були вилучені із зразка ґрунту, то для обчислення впливу таких зерен на величину максимальної щільності ґрунту необхідно отримані значення ρ_d max і w_opt для частини зразка, що пройшла крізь сито з отворами розміром 10 мм, перерахувати на значення для випробовуваного ґрунту в цілому (із включенням зерен крупніше ніж 10 мм) за формулами:

10ОЦІНЮВАННЯ ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

10.1 Лабораторні ваги повинні забезпечувати зважування ґрунту та складеного контейнера з ґрунтом з похибкою ± 1 г.

10.2 Вміст у ґрунті зерен крупніше ніж 10 мм Xу відсотках обчислюють з точністю 0,1 %.

10.3      Допустима похибка при розрахунках щільності ґрунту-до 0,01 г/см³.

10.4      Точність зчитування значень із графіка залежності щільності сухого ґрунту від вологості повинна бути для ρ_{d max} - 0,01 г/см³, а для w_opt  - 0,1 %.

11ВИМОГИ БЕЗПЕКИ

11.1      До самостійної роботи з лабораторного визначення максимальної щільності ґрунту допускаються особи не молодше 18 років, що пройшли медичну комісію, навчання та атестовані за правилами технічної безпеки, пожежної безпеки, електробезпеки та охорони праці.

11.2      Виконання лабораторної роботи дозволяється за наявності засобів індивідуального захисту (бавовняний халат, гумові рукавички, захисні окуляри) та витяжної вентиляції.

11.3      На всіх ділянках робіт повинні бути попереджувальні написи та інструкції з експлуатації приладів.

ДОДАТОК А

(обов'язковий)

СХЕМА ПРИЛАДУ СОЮЗДОРНИИ ДЛЯ СТАНДАРТНОГО УЩІЛЬНЕННЯ ҐРУНТІВ

1 - піддон; 2 - рознімний циліндр об'ємом 1000 см³; 3 - кільце; 4 - насадка;

5 - ковадло; 6 - вантаж масою 2,5 кг; 7 - напрямний стрижень; 8 - обмежувальне кільце; 9 - притискачі

ДОДАТОК Б

(обов'язковий)

ЖУРНАЛ ВИЗНАЧЕННЯ МАКСИМАЛЬНОЇ ЩІЛЬНОСТІ СУХОГО ҐРУНТУ

Об'єкт____________________________________________________

Місце відбору ґрунту________________________________________

Глибина відбору ґрунту, м___ ; потужність шару ґрунту, м________

Вид ґрунту________________ Дата відбору_____________________

Маса проби ґрунту (після роздрібнення) m₁, кг___________________

Дані за залишком на ситі зерен (після просівання проби):

а) маса зерен т₂, кг_________ ; б) вологість зерен w₂, %___________ ;

в) щільність зерен ρ_k, г/см³ _______; вміст зерен X, %_________________

Вологість ґрунту, що пройшов крізь сито w₁, %__________________

Маса відібраних для випробування зразків ґрунту m₃, кг ______________

Максимальна щільність сухого ґрунту ρ_d max, г/см³ ___________________

Оптимальна вологість ґрунту w_opt, %___________________________

Максимальна щільність сухого ґрунту з урахуванням зерен крупніше ніж 10 ммρ΄_dmax, г/см³ ____________________________________________________

Оптимальна вологість ґрунту з урахуванням зерен крупніше ніж 10 ммw'_opt, %

Дата випробувань____________ (початок)_________________ (кінець)

Виконавець_____________________________________ _____________

посада, підпис, прізвище, ініціали

Перевірив______________________________________________________

посада, підпис, прізвище, ініціали

ДОДАТОК В

(довідковий)

ПРИКЛАД ПОБУДОВИ ГРАФІКА ЗАЛЕЖНОСТІ ЩІЛЬНОСТІ СУХОГО ҐРУНТУ ВІД ВОЛОГОСТІ ПРИ СТАНДАРТНОМУ УЩІЛЬНЕННІ

Код УКНД 13.080.20; 93.020

Ключові слова: випробування, вологість, ґрунт, лабораторне обладнання, максимальна щільність, щільність скелету ґрунту.