Заполните форму
Мы свяжемся с вами в ближайшее время
Нажимая на кнопку "Отправить", вы соглашаетесь на обработку ваши персональных данных

Определение набухания грунтов

Глинистые почвы, отличающиеся мягкостью и подвижностью, часто встречаются на участках, предназначенных для строительства. Такое основание заставляет проектировщиков проводить тщательный анализ и при возведении фундамента учитывать особенности данного вида грунта:

· глина эластична и при взаимодействии с водой быстро теряет первоначальную форму, поэтому опасность представляют не только грунтовые воды, но и талые.

· Насыщение глинистого грунта водой приводит к его пучению, в таких условиях фундамент может деформироваться, что чревато авариями и даже разрушением здания.

Способность глинистого грунта увеличиваться в объеме в результате впитывания влаги называется набуханием. Как известно, глина обладает большой влагоемкостью, так как пронизана множеством тончайших капилляров. При соприкосновении с водой по ним поднимается жидкость и снижает межмолекулярное взаимодействие между частицами породы. Текстура, характер структурных связей, дисперсность глины сильно влияют на набухаемость: она характерна для дисперсных глин, а вот супеси и суглинки практически ей не подвергаются.

Необходимо учитывать при проектировании и состав грунтовых вод, взаимодействующих с почвой, и величину внешнего давления. При гидратации глинистой почвы уменьшается ее плотность и увеличивается влажность, вследствие чего возрастает ее объем, а это ведет к потере устойчивости фундамента инженерных конструкций, оплыванию откосов и другим проблемам.

Свободное набухание грунта
При проектировании различных объектов инженеры используют установленные нормативными документами характеристики грунта, связанные с понятием величины относительного набухания. Процесс, происходящий без учета массы нагрузки при испытании породы, называется свободным. Существуют статические и динамические показатели этого параметра:
Влажность набухания измеряется в процентах и характеризует пробу грунта, опрессованного необходимым давлением и лишенного возможности горизонтального расширения, с предельным изменением объема.

Точность определения влажности гарантирует прочность основания под фундамент и позволяет предпринять меры для предотвращения деформации здания, потому что степень усадки грунта зависит также от его влажности.

Рассчитывают эту характеристику в полевых условиях (в вырытом котле или котловане под фундамент, размером 10*10 метров, в который воду подают с помощью скважин) или в лабораторных (опыты с помощью специальных приборов дают более точные показатели). Этот показатель помогает определить необходимый строительный материал и рассчитать прочность конструкций.
Деформация и давление грунта при набухании
Существует формула для вычисления относительной деформации без нагрузки:


Она отражает отношение начальной высоты образца (h) и высоты после набухания ( hK).

Давление набухания показывает, с какой силой набухающий грунт давит на внешнее ограничение. Разность между давлением увеличивающихся пленок воды и структурной связностью грунта и характеризует этот параметр. Для определения этого показателя образец замачивают и обжимают без возможности бокового расширения (при этом Esw=0).

Во время закладки фундамента важно учитывать давление набухания в вертикальном направлении и зависимость относительного набухания от давления.
Величина относительного набухания
Свободное набухание грунта является основой классификации видов глинистых почв:

· Esw = 0-0.04 – при гидратации порода практически не меняет начальный объем

· Esw = 0,04-0,08 – минимально набухающий грунт

· Esw = 0,08-0,12 – обычный

· Esw > 0,12 – сильнонабухающий грунт

Определение этого критерия проводится при естественной влажности или той, которую прогнозируют при возведении конструкций и их эксплуатации.
Оборудование строительной лаборатории. Прибор набухания грунта (ПНГ или ПСНГ)
Для измерения показателя относительного набухания для грунта в условиях его естественного залегания или с измененной структурой существует специальный прибор - ПНГ. Опыт проводится в соответствии со специальным нормативом - ГОСТом 12248-2010.

Аппарат состоит из следующих элементов:

· основание прибора;

· рабочее кольцо (диаметром 0.5 см и длиной 0,2 см);

· пластмассовый поршень;

· штамп;

· поддон;

· ванночка для жидкости;

· индикатор, измеряющий деформации грунта;

· водомерная трубка.


Технология проведения опыта

  1. С помощью режущего кольца вырезается несколько образцов глинистого грунта в форме цилиндра без крупнообломочных фрагментов с идентичным составом. Свободное набухание определяют в ходе испытания одного образца грунта (набухание под нагрузкой - нескольких одинаковых образцов).

  2. Фрагмент взвешивается на технических весах.

  3. Образец покрывают с двух сторон фильтровальной бумагой и помещают на донце ПНГ (при необходимости вычислить набухание под нагрузкой – в компрессионный прибор), сверху устанавливают штамп и закрепляют колокол прибора.

  4. С помощью винта в отверстие колокола закрепляется индикатор в нулевом положении.

  5. Прибор устанавливается в специальную ванночку, в которую заливается вода (жидкость берут из того же котлована, что и грунт, или чистую питьевую; при моделировании определенных условий можно использовать искусственно приготовленный химический раствор), которой насыщается образец, и записывается время начала опыта. За уровнем воды необходимо следить, периодически ее доливая.

  6. Для определения зависимости набухания грунтов от давления на образцы (не менее четырех) передается разное давление по следующей схеме: на первом приборе - только нагрузка от деталей самого измерительного аппарата, на втором - 0,025 МПа, на третьем - 0,05 МПа, на четвертом - 0,1 МПа.

  7. Через 5 минут начинают фиксировать изменение объема грунта. Следующие показатели снимают через 10 минут, полчаса, час. Затем каждые два часа в течение рабочего дня, далее - в начале и конце дня, пока не будет зафиксирована условная стабилизация деформаций. Если набухание не происходит, то образец подвергают гидратации на протяжении трех суток. Начальный показатель набухания - относительная деформация больше 0,001.

  8. После завершения испытания воду сливают, с кольца снимают фильтры и вместе с влажным грунтом взвешивают, измеряют высоту образца и определяют его влажность.

  9. По результатам испытаний вычисляют абсолютную деформацию

(разность значений конечных и начальных показаний индикаторов, учитывая при этом деформацию самого прибора и фильтров); относительную деформацию с точностью 0,001.

  1. По вычисленным значениям строят график зависимости относительных деформаций набухания от вертикального давления: это точка пересечения кривой с осью давления или точка предполагаемого пересечения продолжения кривой графика с осью давления.

Заключение
Перед началом строительных работ в полевых или лабораторных условиях важно рассчитать величину относительного свободного набухания, влажность, их зависимость от давления в соответствии с ГОСТ 12248-2010. Если пренебречь этим исследованием, возможное набухание глинистых пород может привести к снижению прочности основания под фундамент, его пластическим деформациям под влиянием давления и разрушению здания.
Строительная лаборатория ООО "Бюро "Строительные исследования" занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.


Задайте вопрос по этой статье, заполнив форму (телефон не обязателен)