Песчано-гравийная смесь (ПГС) - незаменимый материал в дорожном строительстве. Но при транспортировке и укладке его объем и плотность сильно меняются. Чтобы точно рассчитать расход ПГС на объект, нужно знать коэффициент уплотнения. Далее рассмотрим причины уплотнения ПГС, способы определения коэффициента, соответствие ГОСТу. Полезные советы помогут избежать ошибок в расчетах.
Понятие коэффициента уплотнения ПГС
Коэффициент уплотнения ПГС - это отношение объема материала до уплотнения к объему после. Чем выше значение коэффициента, тем сильнее уменьшился объем.
На величину коэффициента влияет:
- Гранулометрический состав ПГС
- Содержание пылевидных частиц
- Форма частиц (окатанность)
- Влажность смеси
Стандартные значения коэффициента уплотнения ПГС:
- Песок - 1,1-1,2
- Щебень - 1,2-1,4
- Гравий - 1,15-1,25
- ПГС - 1,1-1,3 в зависимости от состава
При транспортировке и укладке объем ПГС уменьшается на 10-30%. Это нужно учитывать в расчетах.
Нормирование коэффициента в ГОСТ
ГОСТ 9758-2012 регламентирует предельное значение коэффициента уплотнения ПГС при транспортировке - не более 1,15. Это означает, что объем груза может уменьшиться максимум на 15%.
Показатель уплотнения ПГС должен быть согласован между поставщиком и потребителем заранее в договоре поставки.
В СНиП по дорожному строительству приводятся значения коэффициента уплотнения для асфальтобетонных смесей - 1,25-1,3. Это позволяет получить оптимальную плотность покрытия.
На объекте обязательно контролируется фактическая степень уплотнения специальными приборами и сравнивается с нормативной.
Определение коэффициента уплотнения
В лаборатории коэффициент определяют стандартными методами:
- Гидростатическим взвешиванием
- Радиоизотопным сканированием
- Испытаниями на сжатие
Эти способы дают наиболее точные результаты, подходят и для контроля качества. Но для оперативной оценки на объекте используют полевые методы:
- Динамический плотномер
- Измерение динамического модуля упругости
- Электромагнитные приборы
Например, динамический плотномер позволяет за несколько минут оценить уплотнение ПГС по числу ударов зонда.
Таким образом, есть множество способов определения коэффициента уплотнения как в лаборатории, так и прямо на объекте.
Уплотнение ПГС на практике
При укладке ПГС по частям уплотняется катками, виброплитами или трамбовками. Степень уплотнения контролируется динамическим плотномером.
Для расчета объема ПГС с учетом уплотнения используется формула:
Вфакт = Впроект / Купл
где Вфакт - фактический объем ПГС к заказу с запасом на уплотнение, Впроект - объем по проекту, Купл - коэффициент уплотнения.
Типичные ошибки при расчетах ПГС:
- Неучет коэффициента уплотнения
- Неправильный выбор значения коэффициента
- Отсутствие контроля фактической плотности
Для достижения оптимального уплотнения рекомендуется использовать ПГС нужного грансостава и подбирать технику уплотнения под особенности объекта.
Влияние уплотнения на свойства ПГС
Уплотнение существенно влияет на характеристики ПГС:
| Свойство | Рыхлое состояние | Уплотненное |
| Плотность | 1300-1600 кг/м3 | 1800-2300 кг/м3 |
| Прочность | Низкая | Высокая |
| Деформируемость | Высокая | Низкая |
| Водопроницаемость | Высокая | Низкая |
Таким образом, уплотненный материал имеет лучшие характеристики - более плотный, прочный, менее подвержен деформациям.
При высокой влажности риск расслоения уплотненного ПГС возрастает. Необходимо учитывать это при выборе технологии работ.
Под действием нагрузок уплотненный ПГС меньше деформируется и лучше сохраняет структуру. Это важно для срока службы дорожных конструкций.
Экономические аспекты
Уплотнение ПГС при строительстве дорог позволяет достичь экономии материалов. Если не учитывать коэффициент уплотнения, может возникнуть перерасход смеси на 10-15%.
С другой стороны, на сам процесс уплотнения требуются дополнительные затраты на эксплуатацию техники. Оптимальный вариант - минимальные затраты на достижение нормативной плотности.
Интенсивная трамбовка может замедлить темпы строительства. Но недостаточное уплотнение приведет к быстрому разрушению конструкции. Требуется разумный баланс.
Влияние на окружающую среду
Пыль от разработки и транспортировки ПГС оказывает негативное воздействие на экологию прилегающих территорий. Нормируется предельно допустимая концентрация пыли в воздухе.
Для снижения вредных выбросов необходимо:
- Полив дороги во время перевозки ПГС
- Укрытие кузовов брезентом
- Соблюдение скоростного режима
При укладке ПГС также следует контролировать уровень запыленности, особенно вблизи жилых кварталов.
Специфика применения на разных объектах
Коэффициент уплотнения ПГС имеет особенности применения:
- Автомобильные дороги - 1,1-1,3
- Железнодорожное полотно - 1,1-1,2
- Взлетно-посадочные полосы - 1,05-1,15
- Гидротехнические сооружения - 1,03-1,07
Наибольшие значения характерны для автодорожного строительства, где предъявляются высокие требования к прочности покрытия.
Передовой опыт зарубежных стран
В Европе и США применяются передовые технологии уплотнения ПГС:
- Высокочастотные виброплиты
- Катки на основе центробежной силы
- Комбинированные катки вибрационно-статического действия
Это позволяет сократить энергозатраты и повысить однородность уплотнения. Отечественным дорожникам следует перенимать лучший опыт коллег.
Требования к квалификации исполнителей
Работы по уплотнению ПГС должны выполняться квалифицированным персоналом, имеющим опыт на аналогичных объектах. Необходимо наличие удостоверений и допусков к управлению спецтехникой.
Лабораторные испытания проводят сотрудники с профильным образованием и достаточной квалификацией. Некорректное определение показателей может привести к нарушению технологии и браку.
Руководящий инженерно-технический персонал должен иметь высшее образование и опыт работы на аналогичных проектах не менее 5 лет.
Особые условия применения
В условиях низких температур эффективность уплотнения ПГС снижается. Необходим подогрев смеси, частичная замена воды на незамерзающие жидкости.
При высокой влажности возможно завышение значений коэффициента уплотнения. Требуется корректировка результатов с учетом этого фактора.
Уплотнение вблизи существующих зданий и сооружений нужно проводить с особой осторожностью, контролируя вибрационные нагрузки.
Типичные дефекты и их устранение
Возможные дефекты уплотненного ПГС:
- Неоднородность плотности
- Трещины и разуплотнения
- Наличие посторонних включений
Для устранения дефектов необходимо:
- Фрезерование проблемных участков
- Замена ПГС
- Повторное уплотнение
Причины дефектов: нарушение технологии, недостаточный контроль качества, неблагоприятные погодные условия.
Перспективные направления развития
В будущем ожидается:
- Создание новых составов ПГС с заданными свойствами
- Применение добавок, повышающих эффект уплотнения
- Усовершенствование контрольно-измерительной аппаратуры
Это позволит повысить качество и долговечность дорожных покрытий при снижении стоимости строительства.
Перспективные направления развития
В будущем ожидается:
- Создание новых составов ПГС с заданными свойствами
- Применение добавок, повышающих эффект уплотнения
- Усовершенствование контрольно-измерительной аппаратуры
Это позволит повысить качество и долговечность дорожных покрытий при снижении стоимости строительства.
