Коэффициент разрыхления песка: что это такое и как его определить при разработке

При разработке песчаных месторождений важно учитывать коэффициент разрыхления песка, который определяет плотность и прочность грунта. Этот показатель может повлиять на эффективность добычи и безопасность работ. Узнайте, какие факторы влияют на коэффициент разрыхления песка и как его правильно определять.

Строительные работы начинаются с места разметки и раскопок для фундамента. Выемка почвы занимает важное место в оценках стоимости строительства, и значительная сумма денег необходима для оплаты технологий, которые производят удаление грунта. Для составления бюджета и оценить стоимости недостаточно знать только размер ямы — необходимо также учитывать особенности почвы. Одной из таких характеристик является скорость разрыхления почвы, позволяющая определить увеличение объема после удаления грунта.

Наглядный пример расчетов

Какими бы ни были строительные работы, все они должны начинаться с разметки (планировки) участка и подготовки фундамента. В сметах, которые предоставляют заказчику строительные фирмы или собственник, земляные работы всегда занимают первое место. Обычный потребитель уверен, что в оценку подготовительных работ включаются только выемка земли и ее вывоз. Однако такие работы нельзя проводить без учета особенностей грунта. Важной характеристикой можно считать коэффициент разрыхления грунта (КРГ). Хотите разобраться, о чем конкретно идет речь и подсчитать затраты на строительство самостоятельно? Это возможно. Рассмотрим вопрос детальнее.

Зачем и как считать вес строительного мусора

Снос и демонтаж зданий приводит к образованию большого количества отходов, которые нужно своевременно вывозить. Чтобы распорядиться временем и транспортом самым выгодным способом, необходимо рассчитать объём и массу груза на вывоз. Можно обратиться за расчетами к специалистам, а можно провести их и самостоятельно.

Масса кубометра строительного мусора

Чтобы выяснить массу кубического метра строительного мусора, нужно обратиться к данным по средним значениям плотности, представленным выше. Плотность показывает, какую массу имеет заданный объём нужного материала.

Для строительного мусора «в целом» усредненная плотность равна для смешанных отходов от сноса — 1,6 т/м3, а для отходов ремонта — 0,16 т/м3. То есть один кубометр смешанных отходов от сноса будет иметь массу 1,6 т (1600 кг), а от ремонта — 0, 16т (160 кг).

Масса кубометра других видов отходов также может быть легко вычислена с помощью соответствующих им значений плотности.

К этим же значениям стоит обратиться, если возникает вопрос «как перевести строительный мусор из кубометров в тонны?». Зная плотность и объём определенного вида отходов, можно рассчитать их массу, умножив плотность на объём.

Как посчитать строительный мусор разбираемого здания

Предварительно рассчитать количество строительного мусора при сносе можно по следующей методике:

1. Определить строительный объём здания в «плотном теле», перемножив длину, ширину и высоту дома с учетом фундамента и крыши.
2. Рассчитать реальный объём отходов на вывоз, умножив строительный объём на коэффициент разрыхления, равный 2,0.
3. Рассчитать массу вывозимых отходов, умножив объём здания в «плотном теле» на плотность типа мусора.
4. В зависимости от получившейся массы определить число контейнеров или машин (исходя из их грузоподъёмности), которые понадобятся для вывоза мусора на переработку.

Для вывоза легкого, но объёмного мусора обычно применяются контейнеры, для тяжелого (обломки кирпича и бетона) необходимы большегрузные самосвалы.

Для чего определяют коэффициент разрыхления грунта?

Объемы почвы до разработки и после выемки существенно различаются. Именно расчеты позволяют подрядчику понять, какое количество грунта придется вывезти. Для составления сметы этой части работ учитываются: плотность почвы, уровень ее влажности и разрыхление. В строительстве виды почвы условно делят на два основные вида:

• сцементированный;
• несцементированный.

Важнейшие факторы, определяющие стоимость подготовительных земляных работ

Что нужно учитывать при подсчетах? Сложность разработки и, соответственно, стоимость работ зависит от четырех показателей:

• влажности (содержание воды в твердых частицах);
• плотности (масса куба грунта до начала разработок, в естественном состоянии);
• сцепления (сила сопротивления сдвигу);
• разрыхляемость (способность наращивать объемы при разработке).

Коэффициент разрыхления грунта — таблица (см. ниже).

Считаем вес и объем строительного мусора

› Мусор ›

В процессе демонтажа зданий неизбежно образование большого количества строительного мусора, который подлежит вывозу. Его объемы можно спрогнозировать еще до начала работ. Зная вес строительного мусора, производятся подсчеты количества требуемой техники, грузоподъемность каждой единицы и количество рейсов для удаления отходов с объекта.

Плотность строительных отходов

Строительный мусор состоит из остатков самых разных материалов, начиная от боя кирпича, заканчивая фрагментами штукатурки. Для каждого из них характерна разная плотность, что влияет на выбор грузоподъемности автомобилей, их количество и тип кузова или контейнера. Плотность разнотипного строительного мусора — параметр, соответствующий отношению его массы к реальному занимаемому объему.

Сравнивая любые материалы, например, кирпич и фольгированный утеплитель, занимая равный объем, их вес будет заметно отличаться. Таким образом, для перевозки кирпича, при прочих равных условиях, потребуется меньше грузовиков, но с большей грузоподъемностью. Зная плотность материала, можно подсчитать и его массу, и объем, что используется для построения оптимальных логистических маршрутов и схем.

Строительный мусор может иметь вид как твердых плотных кусков, так и сыпучей массы мелких фрагментов. Соответственно, даже для одного материала в этих двух состояниях плотность будет разной, так как в последнем случае свободного пространства между отдельными частицами больше. При расчетах используются средние значения для материалов в неразобранном виде (кг/куб.м):

Строительные отходы могут быть представлены инженерно-технологическими конструкциями. В этом случае его плотность определяется на основе информации, содержащейся в проектной документации.

После демонтажа целостность материалов нарушается, а потому для определения объемов и массы нужно знать фактическую плотность в насыпном состоянии (кг/куб.м):

Кровельным материалом для многих старых зданий выступает рубероид, который нередко укладывался в несколько слоев. Между слоями нанесен битум или мастики. Вес старого рубероида 1м2 при разборке, а затем и его вес в кубометре обычно определяется опытным путем. Иными словами, квадратный метр перекрытия вырезается, а затем взвешивается. Для предварительных расчетов можно взять плотность, равную 600 кг/куб.м. При выполнении ремонта также образуется большое количество мусора. Среднее значение его плотности составляет порядка 160 кг/куб.м.

Сколько весит кубометр строительных отходов

Масса кубометра строительного мусора рассчитывается на основе его плотности, которая показывает, сколько весит определенный объем материала. Указанные ранее значения плотности приведены для кубометров, так что никаких дополнительных операций производить не требуется. В качестве примера можно привести щебень. Его плотность равна 2000 кг/куб.м, а это значит, что в 1 куб.м содержится в среднем 2000 кг этого материала, или 2 тонны.

Удельный вес

Еще одна величина, которую используют при подсчетах количества строительного мусора, образовавшегося в процессе демонтажных работ — удельный вес. Его значения часто совпадают с плотностью, тем не менее, с точки зрения физики, это две разные величины. Проще говоря, вес — это сила, с которой объект воздействует на горизонтальную опору, а масса, задействованная в подсчете плотности — свойство этого объекта. Так, удельный вес образовавшегося строительного мусора представляет собой отношение его веса к объему. Единицы измерения в системе СИ — Н/куб.м.

Удельный вес определяется посредством формулы:

• P – вес материала, который равен m*g, где m – масса, а g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с² (иногда округляется до 10 м/с²).
• V – занимаемый объем.

Таким образом, удельный вес 1 кубометра материала массой 1000 кг (плотность 1000 кг/куб.м) будет равен:

1000 * 9,8 / 1 = 9800 Н/куб.м,

При грубом подсчете, если принять g = 10 м/с²:

1000 * 10 / 1 = 10000 Н/куб.м = 10 кН/куб.м.

Так как в быту разграничением понятий веса и массы пренебрегают, удельный вес мусора измеряют в кг/куб.м. Для этого ньютоны (Н) переводятся в килограммы при помощи коэффициента — 1 Н/куб.м = 0,102 кг/куб.м. Тогда результат приведенного выше расчета преображается в 10000 Н/куб.м = 1020 кг/куб.м, что практически равно его плотности.

Учитываем строительные нормы

Влажность грунта фиксируется в процентах. Нормой считается 6-24%. Соответственно, 5% и ниже — сухие грунты, а 25% и выше — мокрые. Знание показателей сцепления позволяет предупредить сдвиг пласта при работах. Индекс супесей обычно не выходит за пределы 3-50 кПа. Для глин он гораздо выше и может достигать 200 кПа. Плотность регулируется составом земли и ее влажностью. В самых легких категориях числятся супески, пески; в самых плотных — скальные грунты, породы. Важно: данные первоначального разрыхления точно пропорциональны плотности: чем грунт тяжелее, плотнее и крепче, тем больше места он будет занимать после выемки, в подобранном виде.

КР по СНИП

Коэффициент разрыхления грунта по СНИП:

• КР рыхлой супеси, влажного песка или суглинка при плотности 1.5 составляет 1,15 (категория первая).
• КР сухого неуплотненного песка при плотности 1,4 составляет 1,11 (категория первая).
• КР легкой глины или очень мелкого гравия при плотности 1,75 составляет 1,25 (третья вторая).
• КР плотного суглинка или обычной глины при плотности 1,7 составляет 1,25 (категория третья).
• КР сланцев или тяжелой глины при плотности 1,9 составляет 1,35.

Плотность оставляем по умолчанию, т/м3.

Свойства

• Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.
• Влажность – соотношение массы воды, которая содержится в земле, к массе твердых частиц. Определяется впроцентах: грунт считается сухим при влажности менее 5%, превышающий отметку 30% – мокрый, в диапазоне от 5 до 30% – нормальная влажность. Чем более влажный состав, тем более трудоемкий процесс его выемки, исключением является глина (чем более сухая – тем сложнее ее разрабатывать, слишком влажная – приобретает вязкость, липкость).
• Плотность – масса 1 м3 грунта в плотном (естественном) состоянии. Самые плотные и тяжелые скальные породы, наиболее легкие – песчаные, супесчаные почвы.
• Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки — 5–200 кПа.

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), коэффициент разрыхления грунта (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Проанализировав таблицу, можно сказать, что первоначальный коэффициент разрыхления грунта прямо пропорционален диапазону плотности, проще говоря, чем более плотная и тяжелая почва в природных условиях, тем больший ее объем при разработке.

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Остаточное разрыхление

Этот показатель отражает состояние слежавшегося грунта. Известно, что пласты, разрыхленные в процессе разработки участка, со временем слеживаются. Происходит их уплотнение, осадка. Естественный процесс ускоряет действие воды (дожди, искусственное орошение), повышенная влажность, трамбовка механизмами. В данном случае рассчитывать этот показатель нет необходимости — он уже известен и его можно посмотреть в таблице, размещенной выше.

Цифры, отражающие остаточное разрыхления, имеют значение как в крупном (промышленном), так и частном строительстве. Они позволяют вычислить объемы гравия, который уйдет под фундамент. Кроме того, показатели важны для складирования выбранного грунта или его утилизации.

Как рассчитать проведение необходимых работ

Для расчета необходимых работ следует знать геометрические размеры планируемого котлована. Далее умножьте коэффициент первоначального разрыхления на объем земли в природном состоянии.

В результате вы получите объем, который будет изъят из строительного карьера. Теперь очень просто рассчитать количество изъятой земли для складирования, погрузки, транспортировки для утилизации.

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

Коэффициент остаточного разрыхления грунта — это коэффициент показывающий увеличение объема грунта при его разработке с последующей укладке с уплотнением в насыпь (обратную засыпку фундаментов) по сравнению с объемом грунта в состоянии естественной плотности.

Или проще, коэффициент показывающий сколько грунта останется после разработки грунта и обратной засыпки с уплотнением в тот же котлован или траншею.

Не путать с коэффициентом первоначального разрыхления грунта и коэффициентом уплотнения грунта !

Коэффициент остаточного разрыхления грунта нормируется в приложении 2 ЕНиР Е2 В1 (Земляные работы. Механизированные и ручные земляные работы.), так как в других нормативных документах данной информации нет (СП 45.13330 2021 (2011) Земляные сооружения основания и фундаменты и ГЭСНах).

Таблица прил. 2 ЕНиР Е2В1 — Показатели остаточного разрыхления грунтов и пород

В таблице указан процент увеличения объема грунта при его разрыхлении и последующего уплотнения!

Например: Необходимо определить объем лишнего грунта обратной засыпки фундаментов здания для вывоза его на автосамосвалах, если известно, что геометрический объем котлована Vгеом.котлована равен 1000 м3 , грунт в котловане — суглинок тяжелый, геометрический объем фундаментов Vфунд =600 м3.

Определяем геометрический объем обратной засыпки грунта:

Vгеом.обр.зас.= Vгеом.котлована— Vфунд =1000-600=400 м3.

Согласно таблице, остаточное увеличение суглинка принято 6,5 % (как среднее между 5 и 8 %), следовательно коэффициент остаточного разрыхления равен:

kостат.разр. =6,5%/100%+1=1,065

Определяем необходимый объем обратной засыпки грунта:

Vтреб.обр.зас.= Vгеом.обр.зас. / kостат.разр.=400/1,065=375.6 м3.

Объем лишнего грунта для вывоза с учетом коэффициента первоначального разрыхления, составит:

Vвывоза= (Vгеом.обр.зас. — Vтреб.обр.зас.) х kпервонач.разр.=(400-375.6)х1.27=24.4х1.27=30.99м3

Коэффициент первоначального разрыхления грунта

Коэффициент уплотнения грунта

Как достичь требуемого коэффициента уплотнения?

Сколько нужно песка для засыпки фундамента?

Для определения количества песка, необходимого для засыпки фундамента, следует учитывать глубину засыпки и площадь фундамента. Обычно для засыпки фундамента используется песок с крупностью зерен 0,63-5 мм.

Для расчета количества песка следует использовать формулу: объем песка = площадь фундамента x глубину засыпки x коэффициент уплотнения.

Коэффициент уплотнения песка зависит от его влажности и может составлять от 1,3 до 1,7. Среднее значение коэффициента уплотнения принимается равным 1,5.

Например, для фундамента площадью 50 кв.м. и глубиной засыпки 30 см необходимо:

объем песка = 50 x 0,3 x 1,5 = 22,5 кубических метров.

Таким образом, для засыпки фундамента площадью 50 кв.м. и глубиной засыпки 30 см понадобится около 22,5 кубических метров песка.