Расчет веса и стоимости арматурной сетки: Расчет веса и стоимости арматурной сетки

Содержание

Узнайте как определить Вес арматурной сетки калькулятор!

Арматурная сетка. Характеристики и примеры использования

Арматурная сетка формируется из металлической проволоки или из арматурных прутьев большего сечения в промышленном производстве. Этим достигается точность размеров шага сетки, что положительно сказывается на общем качестве железобетонной конструкции.

Арматурная сетка широкой применяет в строительной отрасли, как для наружных и фундаментных работ, так и для внутренних интерьерных работ. Уложенная в несколько горизонтальных слоев в фундаменте и соединенная вертикальными перемычками – арматурная сетка становится прекрасным силовым каркасом для железобетонной отливки.

Арматурная сетка, уложенная в один слой на поверхность перекрытия сможет стать основой для стяжки пола или для крепления системы теплых полов с жидким теплоносителем.

Кроме того, с использованием арматурной сетки можно формировать и сложные прочные железобетонные конструкции, например, входные лестницы.

Арматурная сетка — фото

Таблица соответствия веса арматуры для разных диаметров

Таблица соответствия веса арматуры в зависимости от диаметра стержней

Данная таблица абсолютно проста в применении. В первой колонке выбираем диаметр стержня в мм, которая будет использоваться, во второй колонке сразу видим вес одного погонного метра стержня данного типа.

Третья колонка показывает нам количество погонных метров арматуры в одной тонне.к меню ↑

Рассчитать массу арматурных стержней, необходимых для строительства можно несколькими способами.

Особенности применения арматурной сетки

Арматурная сетка может существенно сократить время на проведение строительных работ с использованием бетонных отливок.

При классическом способе формирования силового каркаса он создается из отдельных металлических прутьев.

При этом создание пространственного каркаса представляется довольно сложным занятием. Каждое место пересечения арматурных прутков должно скрепляться.

Естественно такая фиксация может занимать много сил и времени. Поэтому в ряде случаев при проведении фундаментных и общестроительных работ целесообразно использовать уже готовую арматурную сетку.

Вычисление веса арматурной сетки

Кроме того, арматурная сетка может выпускаться и с различными покрытиями. Так, ряд предприятий выпускает оцинкованную арматурную сетку. Такая сетка имеет несравнимо более долгий срок службы и может использоваться и для наружных отделочных работ. Например, для создания заборов или ограждений.

Диаметр (мм)Вес кг/метр
5,5 мм0,187
6 мм0,222
8 мм0,395
10 мм0,617
12 мм0,888
14 мм1,210
16 мм1,580
18 мм2,000
20 мм2,470
22 мм2,980
25 мм3,850
28 мм4,830
32 мм6,310
36 мм7,990
40 мм9,870
45 мм12,480
50 мм15,410

Очевидно, что при расчете веса в погонных метрах, вам также необходимо воспользоваться таблицей. К примеру, масса 1 метра 12 мм арматуры равняется 0,88 кг.

Диаметр (мм)Метров в одной тонне
5,5 мм5347
6 мм4504
8 мм2531
10 мм1620
12 мм1126
14 мм826
16 мм633
18 мм500
20 мм405
22 мм335
25 мм260
28 мм
207
32 мм158

Расчет арматурной сетки. Обозначение и изготовление арматурных сеток.

Для укрепления железобетонных конструкций и увеличения их стойкости к изгибающим нагрузкам используются арматурные каркасы и сетки

Вес одной карты, необходимой для армирования сборного или монолитного железобетона, можно рассчитать вручную. Для этого необходимо подсчитать количество продольных и поперечных прутьев, измерить их длину и найти в сортаменте металлопроката точное значение веса одного погонного метра арматуры данного размера.

Расчет арматурной сетки вручную – это достаточно точный способ определения ее веса, но в реальных условиях (например, на стройплощадке или в цеху завода ЖБИ) для экономии времени и уменьшения трудоемкости работы используют альтернативные методы.


  • Использование табличных данных по ГОСТу или документации от производителя позволяет быстро, но с некоторой погрешностью рассчитать вес всего по нескольким значениям: размеру ячейки, диаметру арматуры, длине и ширине карты.
  • Специальные программы (в виде онлайн-приложения или таблицы Excel) выполняют расчеты арматурных сеток максимально точно, учитывая множество параметров, вплоть до марки стали и класса арматуры.

Маркировка арматурных сеток

Буквы и цифры в обозначении арматурной сетки предоставляют исчерпывающую информацию о ее характеристиках.
В соответствии с действующим в России межгосударственным стандартом принято следующее обозначение сетки арматурной, указывающее на класс материала, из которого она изготовлена:


  • А-I – горячекатаная арматура в виде стержней с гладкой поверхностью;
  • А-II и А-III – ребристые стержни из арматурной стали;
  • Ат-IIIС – арматура, упрочненная термомеханическим способом;
  • В-1 и Вр-1 – холоднокатаная проволока с круглым или периодическим профилем соответственно.

В зависимости от размеров ячеек в карте, поперечного сечения арматурных стержней и плотности их расположения выделяют пять типов сеток и два вида: легкие и тяжелые.

Производство сеток для армирования ЖБИ и монолита

Изготовление арматурных сеток на современных производствах, оснащенных качественным высокопроизводительным оборудованием, – это полностью автоматизированный процесс, предполагающий минимальное участие человека. Технология их производства включает несколько последовательных операций, от точности и качества которых зависит прочность готовой продукции и соответствие ее размеров стандартизированным значениям.

  1. На автоматических правильно-отрезных станках производится выпрямление проволоки, смотанной в бухты или намотанной на барабан, а также нарезание проволоки или стальных прутков на отрезки заданного размера.
  2. Рабочие и распределительные стержни раскладываются на горизонтальной поверхности в виде наборного каркаса с определенным размером ячеек.
  3. В местах соединения стержней станками-автоматами выполняется контактная точечная сварка, надежно соединяющая продольные и поперечные арматурные прутки в цельную жесткую конструкцию.

Брянский завод Сварных сеток использует современное автоматизированное оборудование для изготовления арматурных сеток, что  позволяет свести до минимума ручной труд, что положительно сказывается как на качестве готовой продукции, так и на ее стоимости для конечных покупателей.

Качество и точность изготовления сварных сеток для армирования железобетонных изделий и конструкций регулируются нормативными документами. ГОСТ 23279-2012 описывает общие технические условия, регламентирует применение материалов и устанавливает предельно допустимые отклонения по размерам и точности сварки.

Как посчитать, сколько нужно арматурных стержней

Когда начинают строить железобетонные части здания, например, возводят стены, колонны и перекрытия, нужно покупать только те марки цемента, которые характеризует надежность. А если принять к сведению, что сама по себе бетонная основа не должна сгибаться и тянуться, к ней в комплект нужно добавлять арматуру.

Сколько ее нужно? Расчеты для всех и всегда ведутся отдельно, на что влияют потенциальные нагрузки и прочность каркаса или его частей. Железобетонные конструкции тоже подразделяются на категории, от этого зависит использование различных пропорций бетона и количества арматуры (так называемые уравнения армирования).

Как посчитать число арматуры.

Все вычисления по этому вопросу находятся в прямой зависимости от нагрузки, которая будет накладываться на все строение и на базовые его части в том числе. Чтобы не допустить появления трещинноватости и запустить начало деформационного процесса, нужно брать к сведению такие коэффициенты:

  • Взаимосочетаемость;
  • Грузовое давление;
  • Надежность.

Если плита из бетона уменьшается в толщине, соответственно, арматуры нужно будет больше. Это касается тех случаев, когда колонна должна стать податливой для работ, а перекрытие – эластичным. Если плита уменьшается в толщине до 15 сантиметров, достаточно применения арматурной сетки с ячейками 15 на 15 сантиметров.

Когда плита становится толще, применяется дополнительное армирование, то есть понадобится еще одна сетка или больше. Усиленное армирование также нужно там, где бетонное напряжение начинает увеличиваться. В этих случаях нужны уже стержни, протяженность которых подбирают в зависимости от будущего напряжения.

Пример расчетов количества арматуры.

Чтобы высчитать количество бетона, в идеале нужно взять метражные показатели стены и умножить их на ее же будущую высоту и толщину. Тогда можно узнать, сколько метров кубических бетонной массы понадобится для возводимой конструкции. Если вам интересно узнать, какой объем от общего количества бетона займет арматура, примите к сведению, что это примерно один процент из ста. Но при этом надо знать, какие и где будут выемки и будут ли создаваться ниши.

Давайте возьмем в качестве примера ситуацию, когда протяженность бетонной плиты составляет десять метров. Примем во внимание, что арматурные стержни до краев не должны доходить сантиметров на десять. Тогда армирование ведется только для 9,8 метров плиты. Между стержнями должно быть 15 сантиметров – так можно посчитать, сколько нужно прутьев. Теперь длину армирования нужно поделить на расстояние и на всякий случай положить еще один прут – про запас. У нас получается такое решение: 980:15+1=65.

Теперь посчитаем ширину армирования, если плита шириной пять метров. Решение будет таким: 480 умножить на 65 равно 312 метров. А теперь узнаем число прутов, нужных для введения арматур по ширине. Решение выглядит так: 480:15 плюс 1 равно 33. Что касается протяженности прутьев для армирования по ширине, решение выглядит так: 980 умножить на 33 равно 323,4 метра. В общей сложности получаем, что для плиты размером десять на пять нужно 635,4 метра арматуры (312 плюс 323,4). Задача выполнена!

Как выполняется расчет арматурной сетки при строительстве различных объектов. Вес арматурной сетки Расчет веса арматурной сетки калькулятор

Бетонная отливка, используемая для создания фундаментных оснований сама по себе является довольно прочной конструкцией. Однако прочность ее велика только в одном направлении – а именно бетон хорошо сопротивляется давлению.

Но на бетонные основания могут воздействовать и нагрузки по другим направлениям. Например, она может испытывать влияние на изгиб, скручивание и так далее. Грунт является неоднородной субстанцией и при замерзании может изменять свою структуру и объем, расширяясь в разных направлениях. Для того, чтобы придать бетонной отливке прочность и устойчивость к воздействию по любым направлениям – в тело бетонной отливки внедряется металлический силовой каркас.

Металлический каркас в бетонных отливках применяется не только при строительстве фундаментов. Он также создается и при других бетонных работах, например, при строительстве лестниц или при создании выравнивающей цементно-песчаной стяжки.

Металлический каркас бетонной отливки может создаваться различными способами. Так, пространственный каркас может создаваться из металлических прутков, которые связываются между собой в местах пересечений. Фиксироваться прутья могут вязальной проволокой, хомутами или электросваркой.

Отличным решением при формировании металлического каркаса может стать использование арматурной сетки.

Арматурная сетка. Характеристики и примеры использования

Арматурная сетка формируется из металлической проволоки или из арматурных прутьев большего сечения в промышленном производстве. Этим достигается точность размеров шага сетки, что положительно сказывается на общем качестве железобетонной конструкции.

В процессе ее изготовления отрезки проволоки или арматурные прутки раскладываются с определенным шагом, а затем в местах пересечения фиксируются точечной электрической сваркой.

Арматурная сетка широкой применяет в строительной отрасли, как для наружных и фундаментных работ, так и для внутренних интерьерных работ. Уложенная в несколько горизонтальных слоев в фундаменте и соединенная вертикальными перемычками – арматурная сетка становится прекрасным силовым каркасом для железобетонной отливки. Арматурная сетка, уложенная в один слой на поверхность перекрытия сможет стать основой для стяжки пола или для крепления системы теплых полов с жидким теплоносителем. Кроме того, с использованием арматурной сетки можно формировать и сложные прочные железобетонные конструкции, например, входные лестницы.


Арматурная сетка — фото

Типы арматурных сеток

Произвести классификацию арматурных сеток можно произвести по нескольким параметрам. Прежде всего, разделить на типы арматурную сетку можно исходя из толщины используемого исходного материала:

  • Если арматурная сетка изготавливается из сравнительно тонкой металлической проволоки – то она условной называется «тонкой»,
  • В том случае, если арматурная сетка изготавливается из толстого металлического прутка, то ее можно условно назвать «толстой».

Кроме того, арматурная сетка может изготавливаться с различной степенью точн

Стоимость армирования бетона - типы и цены на установку

Не позволяйте вашему бюджету на реконструкцию зашкаливать из-за скрытых сюрпризов - узнайте, какова средняя стоимость установки армирования бетона в вашем почтовом индексе, используя наш удобный калькулятор. Если вы ищете разбивку по стоимости материалов для армирования бетона на 2020 год и возможную стоимость установки, вы попали в нужное место.

Как опытный лицензированный подрядчик по ремонту дома, я знаю из первых рук, сколько это должно стоить для разных уровней - от базового, лучшего и, конечно, самого лучшего. Программа оценки армирования бетона предоставит вам актуальные цены для вашего региона. Просто введите свой почтовый индекс и площадь в квадратных футах, затем нажмите «Обновить», и вы увидите разбивку по стоимости установки бетонной арматуры в вашем доме

Пример: площадь 10 x 10 = 100 квадратных футов.

Армирование бетона - Контрольный список цен и установки

  • Ожидайте, что цены на армирование бетона будут колебаться между различными компаниями - у каждой компании свои операционные расходы и накладные расходы.
  • Старайтесь узнавать цены в конце осени, в начале зимы - вы должны ожидать агрессивных ценовых скидок, ожидая спада подрядчика.
  • Постарайтесь составить бюджет и дополнительно на 7-15% больше, чем рассчитывает наш калькулятор для затрат на армирование бетона.
  • Посетите все магазины, продающие арматуру вашей конкретной марки, и постарайтесь договориться о более выгодной цене с каждым поставщиком - я экономлю в среднем 20%.
  • Установка армирования бетона - непростая задача, которая может вызвать у вас боль в спине.Возможно, вам будет более выгодно нанять подрядчика по бетонным работам или каменщиков, которые выполнят за вас работу. Бетонные подрядчики или каменщики всегда будут предлагать более выгодные цены на армирование бетона, что сэкономит вам деньги и дополнительные расходы на материалы для армирования бетона, поэтому присмотритесь к ним и спросите своих соседей, могут ли они кого-нибудь порекомендовать.

Посмотреть другие стили бетона, цены и многое другое: штампованные, окрашенные, цветные и узорчатые бетонные системы

  • Цветные, окрашенные и герметизирующие составы
  • Штампованные и узорчатые
  • Бетонные бордюры и подушки

Внешние ссылки:

  1. Quikrete - Подсчитайте, сколько мешков с цементом вам может понадобиться.Добавлено 17 июля 2020 г.
  2. Lowes - Калькулятор бетонных площадок. Добавлено 16 апреля 2020 г.
  3. Hud Path - Бетонные формы и строительные работы Том 9. Добавлено 1 июня 2020 г.

Что платят другие:


Комментарий:

Глава 5 - NHI-05-037 - Geotech - Мосты И конструкции

Справочное руководство по геотехническим аспектам дорожных одежд

Глава 5.0 Геотехнические данные для проектирования дорожного покрытия

5.1 Введение

В этой главе описывается определение конкретных геотехнических данных, необходимых для проектирования гибких и жестких покрытий.Хотя здесь основное внимание уделяется исключительно геотехническим данным, очевидно, что для проектирования дорожного покрытия требуется много другой важной информации, включая характеристики движения, свойства материалов для слоев связанного асфальта и / или портландцемента, желаемую надежность и другие детали. Эти исходные данные обычно предоставляются другими организациями, а не геотехнической группой.

Большинство исходных данных, описанных в этой главе, относятся к свойствам материала несвязанных слоев дорожного покрытия и грунта земляного полотна. Другие необходимые входные данные включают геометрическую информацию, такую ​​как толщина слоя, но они, как правило, не требуют пояснений и здесь не обсуждаются. Вклады в окружающую среду / климат также рассматриваются в этой главе. Хотя эти исходные данные не являются «геотехническими» сами по себе, они напрямую влияют на поведение несвязанных материалов через их влияние на содержание влаги и циклы замораживания / оттаивания. Кроме того, во многих агентствах группа, ответственная за определение входных данных для окружающей среды, плохо определена, и, таким образом, эта ответственность может быть передана геотехнической группе.

При рассмотрении материала в этой главе руководствуемся несколькими соображениями:

  • Обрабатываются только явные проектные данные. Как описано в Главе 3, могут быть другие геотехнические проблемы (, например, , устойчивость откоса насыпи), которые могут оказать значительное влияние на характеристики покрытия, но которые не учитываются явно в процессе проектирования покрытия.
  • Измеренные входные параметры для конкретного проекта часто недоступны во время проектирования, особенно для предварительного проектирования.Особенно это касается свойств материала. Следовательно, в этой главе большое внимание уделяется «типичным» значениям и / или эмпирическим корреляциям, которые можно использовать для оценки исходных данных проекта. Эти оценки могут использоваться для предварительного проектирования, исследования чувствительности и других целей. Ясно, однако, что для окончательного проектирования предпочтительнее измеренные значения для конкретного проекта.
  • Многие исходные данные о свойствах материала могут быть определены лабораторными или полевыми испытаниями. Полевые испытания рассматриваются в главе 4, и соответствующие ссылки на материалы главы 4 включены здесь, где это уместно.
  • В данной главе делается попытка уравновесить охват между текущим эмпирическим Руководством по проектированию AASHTO 1993 г. и предстоящим механистически-эмпирическим подходом к проектированию NCHRP 1-37A (далее именуемым Руководством по проектированию NCHRP 1-37A). Несмотря на некоторое совпадение геотехнических данных, требуемых этими двумя подходами к проектированию (, например, , модуль упругости земляного полотна), есть существенные различия. Материалы для Руководства AASHTO 1993 года меньше по количеству и в основном являются эмпирическими ( e.г. , коэффициенты дренажа слоя), в то время как входные данные для руководства NCHRP 1-37A более многочисленны и фундаментальны (, например, , соотношение гидравлической проводимости и влажности).
  • В этой главе описаны только проектные данные. В случаях, когда требуется некоторый промежуточный анализ для определения исходных данных проекта (, например, , для эффективного модуля реакции земляного полотна в Руководстве 1993 г. - см. Раздел 5.4.6), здесь также описывается методология анализа.Использование исходных данных в общих проектных расчетах описано отдельно в Приложениях C и D к Руководствам по проектированию 1993 г. и NCHRP 1-37A, соответственно.

Одним из следствий всего вышесказанного является то, что эта глава довольно длинная; это необходимо, чтобы обеспечить достаточный охват всех разнообразных геотехнических данных, требуемых двумя процедурами проектирования. Во-первых, обобщаются геотехнические данные, требуемые Руководствами по проектированию AASHTO и NCHRP 1-37A 1993 г. (Раздел 5.2). Затем геотехнические данные подробно описываются по категориям. Ниже приводится дорожная карта разделов этой главы, в которых описаны различные категории входных данных для геотехнического проектирования:

  • 5.2 НЕОБХОДИМЫЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ВХОДЫ
    • 5.2.1 1993 Руководство по проектированию AASHTO
    • 5.2.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A
    • 5.2.3 Прочие геотехнические свойства
  • 5.3 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
    • 5.3.1 Соотношение веса и объема
    • 5.3.2 Определение физических свойств
    • 5.3.3 Идентификация проблемной почвы
    • 5.3.4 Другие совокупные тесты
  • 5.4 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
    • 5.4.1 Коэффициент подшипника для Калифорнии (CBR)
    • 5.4.2 Стабилометр (значение R)
    • 5.4.3 Модуль упругости (упругости)
    • 5. 4.4 Коэффициент Пуассона
    • 5.4.5 Коэффициенты структурного слоя
    • 5.4.6 Модуль реакции грунтового основания
    • 5.4.7 Трение интерфейса
    • 5.4.8 Характеристики остаточной деформации
    • 5.4.9 Коэффициент бокового давления
  • 5.5 ТЕРМО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
    • 5.5.1 1993 Руководство AASHTO
    • 5.5.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A
  • 5.6 ВХОДЫ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ / КЛИМАТА
    • 5.6.1 1993 Руководство AASHTO
    • 5.6.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A

Глава завершается разделом, в котором описывается разработка окончательных проектных значений для каждого входа при наличии нескольких оценок, e.г. , свойства материала измерены как в полевых условиях, так и в лаборатории. Большинство входных данных дизайна также демонстрируют значительную пространственную, временную и внутреннюю изменчивость. Все эти проблемы должны быть согласованы для разработки обоснованных входных значений для использования в окончательном проектировании дорожного покрытия.

5.2 Необходимые геотехнические данные
5.2.1 1993 Руководство по проектированию AASHTO

Как описано ранее в главе 3, руководство AASHTO по проектированию дорожного покрытия претерпело изменения в нескольких версиях за более чем 40 лет после проведения дорожных испытаний AASHO.Текущая версия - Руководство 1993 года. Геотехнические данные, необходимые для проектирования гибкого покрытия с использованием Руководства 1993 г., сведены в Таблицу 5-1. Также показаны перекрестные ссылки на разделы этого руководства, в которых описывается определение соответствующих геотехнических данных. Как ранее описано в главе 3, геотехнические данные для Руководства 1986 года идентичны таковым для Руководства 1993 года. Обратите внимание, что значения толщины D и для несвязанных слоев включены в качестве геотехнических данных для гибкого покрытия в Таблице 5-1; хотя обычно это считается выходом из проекта ( i.е. , определяется из SN и других определенных входных данных), могут быть случаи, когда толщина слоя фиксирована и для которых дизайн затем фокусируется на выборе материалов слоя, имеющих достаточную структурную способность.

9017 9018 скорость вспучивания 9018 .6.1 Дополнительно: наборы свойств слоев (E i , m i , D i ) требуются, если в конструкции дорожного покрытия более двух несвязанных слоев (за исключением естественного земляного полотна).

Геотехнические данные, необходимые для проектирования жесткого покрытия с использованием Руководства 1993 г., сведены в Таблицу 5-2.Опять же, эти входные данные идентичны входным данным Руководства 1986 года. Первые пять свойств в таблице 5-2 используются для определения эффективного модуля реакции земляного полотна k в методике Руководства 1993 года. Геотехнические данные, необходимые для проектирования жесткого покрытия с использованием необязательного альтернативного подхода в приложении 1998 года, такие же, как и для подхода 1993 года; в приложении 1998 г. изменилась только процедура анализа.

Таблица 5-1. Необходимые геотехнические данные для проектирования гибкого покрытия с использованием Руководства AASHTO 1993 г.
Свойство Описание Разрез
M R Модуль упругости земляного полотна 5.4.3
E BS Модуль упругости основания (используется для определения коэффициента структурного слоя) 5.4.3
м 2 Коэффициент влажности основного слоя 5.5.1
D 2 Толщина основного слоя
E SB Модуль упругости основания (используется для определения коэффициента структурного слоя) 5. 4.3
м 3 Коэффициент влажности для нижнего слоя 5.5.1
D 3 Толщина основного слоя
9018. 1
V R Максимальное потенциальное разбухание 5.6.1
P S Вероятность набухания 5.6.1
ΔPSI MAX Максимально возможная потеря работоспособности в результате морозного пучения 5.6.1
P F Вероятность морозного пучения 5.6.1
Модуль упругости SB 9018 Фактор опоры 5.4,6 φ Параметры в обеих таблицах - это параметры окружающей среды, требуемые Руководством 1993 г. для определения потери эксплуатационной пригодности из-за набухания обширных грунтов земляного полотна и морозного пучения. Хотя это не геотехнические параметры в строгом смысле слова, пагубные эффекты набухания и морозного пучения сосредоточены в земляном полотне и других несвязанных слоях и, таким образом, являются важными геотехническими аспектами конструкции дорожного покрытия.

5.2.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A

Механистически-эмпирическая методология, лежащая в основе Руководства по проектированию NCHRP 1-37A, требует значительно большего объема входной информации, чем требуется для процедур эмпирического проектирования в Руководстве AASHTO 1993 года. Эти исходные данные также имеют тенденцию быть более фундаментальными величинами по сравнению с часто эмпирическими входными данными в Руководстве 1993 года. Это понятно, учитывая существенные различия между механистически-эмпирическими и эмпирическими методологиями проектирования.

Иерархический подход к проектированию входных данных

Уровень проектных работ в любом инженерном проектировании должен быть соизмерим со значимостью разрабатываемого проекта. Маломощные второстепенные дороги не требуют - а у большинства агентств нет ресурсов для обеспечения - такого же уровня проектных усилий, как и городские главные дороги большого объема.

Признавая эту реальность, был разработан иерархический подход для определения входных данных для проектирования дорожного покрытия в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A.Иерархический подход основан на философии, согласно которой уровень инженерных усилий, прилагаемых для определения исходных данных, включая значения свойств материалов, должен соответствовать относительной важности, размеру и стоимости дизайн-проекта. В руководстве NCHRP 1-37A:

предусмотрены три уровня входных данных для проектирования.
  • Входные данные уровня 1 обеспечивают высочайший уровень точности и наименьший уровень неопределенности. Исходные данные Уровня 1 обычно используются для проектирования тротуаров с интенсивным движением или там, где есть серьезные безопасные или экономические последствия раннего отказа.Исходные материалы Уровня 1 требуют лабораторной или полевой оценки, такой как испытание модуля упругости или испытание на неразрушающий прогиб. Входные данные уровня 1 требуют больше ресурсов и времени для получения, чем другие более низкие уровни.
  • Входные данные
  • Уровня 2 обеспечивают промежуточный уровень точности и наиболее близки к типичным процедурам, используемым в более ранних версиях Руководства по проектированию дорожных покрытий AASHTO. Этот уровень можно использовать, когда ресурсы или испытательное оборудование недоступны для характеристики уровня 1.Входные данные Уровня 2 обычно получаются из ограниченной программы тестирования или оцениваются с помощью корреляций или опыта (возможно, из базы данных агентства). Модуль упругости, оцененный на основе корреляций с измеренными значениями CBR, является одним из примеров входящего материала Уровня 2.
  • Входы уровня 3 обеспечивают самый низкий уровень точности. Этот уровень может использоваться для конструкций, в которых последствия раннего отказа минимальны (, например, , дороги с низкой интенсивностью движения). Материальные затраты Уровня 3 обычно представляют собой значения по умолчанию, основанные на опыте местного агентства.Модуль упругости по умолчанию, основанный на классе грунта AASHTO, является примером ввода материала Уровня 3.

Хотя интуитивно понятно, что исходные данные для проектирования более высокого уровня (, т. Е. , более высокое качество) обеспечат более точные оценки характеристик дорожного покрытия, текущее состояние конструкции покрытия и ограниченную доступность исходных данных уровня 1 затрудняет количественную оценку этих преимуществ в настоящее время. Одним из исключений является прогноз термического растрескивания в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A. Полные данные о свойствах материалов и окружающей среде Уровня 1 были получены в рамках программ стратегических исследований автомагистралей США и Канады примерно для 35 участков дорожного покрытия на севере США и в Канаде. Прогнозы термического растрескивания были сделаны на основе этих материалов Уровня 1, а также свойств материала Уровня 3 по умолчанию. Рисунок 5-1 суммирует различия между прогнозируемым и наблюдаемым термическим растрескиванием в единицах линейных футов трещин на 500 футов длины дорожного покрытия для каждого из полевых участков на основе входных материалов Уровня 1; Рисунок 5-2 суммирует те же результаты, основанные на материальных затратах Уровня 3.Сравнение этих двух рисунков ясно показывает, что более качественные материалы Уровня 1 значительно сокращают разброс между прогнозируемым и наблюдаемым растрескиванием.

Рисунок 5-1. Прогнозирование термических трещин из Руководства по проектированию NCHRP 1-37A с использованием материалов уровня 1.

Рисунок 5-2. Прогнозирование термических трещин из Руководства по проектированию NCHRP 1-37A с использованием материалов 3-го уровня.

Входные данные для проектирования в методологии NCHRP 1-37A могут быть указаны с использованием комбинации уровней для любого данного проекта.Например, модуль разрыва бетонного поверхностного слоя может быть задан в качестве входных данных Уровня 1, в то время как спектры транспортных нагрузок определяются с использованием подхода Уровня 2, а модуль упругости земляного полотна - с помощью оценки Уровня 3, основанной на классе грунтового основания. Вычислительные алгоритмы и модели бедствия в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A (см. Приложение D) применяются одинаково, независимо от входных уровней. Однако входные данные более высокого уровня неявно повышают точность и надежность прогнозируемых характеристик покрытия.

Таким образом, преимущества иерархического подхода к материалам и другим входным данным проекта заключаются в следующем:

  • Это дает инженеру большую гибкость в выборе инженерного подхода, соответствующего размеру, стоимости и общей важности проекта.
  • Это позволяет каждому агентству разработать первоначальную методологию проектирования в соответствии с его внутренними техническими возможностями.
  • Это очень удобный метод для постепенного повышения технических навыков и совершенствования внутри организации.
  • По своей концепции он обеспечивает наиболее точный и экономичный дизайн, соответствующий финансовым и техническим ресурсам агентства.
Требуемые геотехнические данные

Геотехнические материалы для Руководства по проектированию NCHRP 1-37A сгруппированы по следующим категориям:

  • Механические свойства , которые используются в расчетной модели для связи приложенных структурных нагрузок с реакцией конструкции (Таблица 5-3 и Таблица 5-4).
  • Термогидравлические вводы , которые используются для соотнесения влияния окружающей среды с тепловым и гидравлическим состоянием системы (Таблица 5-5).
  • Модель бедствия Свойства, которые входят непосредственно в эмпирические модели характеристик покрытия (Таблица 5-6).

Как описано ранее, Руководство по проектированию NCHRP 1-37A предусматривает три различных иерархических уровня качества входных данных: уровень 1 (высший), уровень 2 (промежуточный) и уровень 3 (низший). Для любого заданного входного параметра могут потребоваться разные свойства для входов Уровня 1, Уровня 2 и Уровня 3. Например, оценка модуля упругости земляного полотна на Уровне 1 для нового строительства требует свойств, измеренных в лаборатории, тогда как для Уровня 2 вместо этого требуются CBR или другие аналогичные свойства индекса, а для Уровня 3 требуется только класс грунта AASHTO или USCS.Иерархические уровни для каждого геотехнического входа включены в таблицы с 5-3 по 5-6. Руководство NCHRP 1-37A рекомендует использовать для проектирования наилучшие доступные данные (самый высокий уровень входных данных). Однако не требуется одинаковый уровень качества для всех входных данных в проекте.

  1. Оценки M R и ν также необходимы для неглубоких коренных пород.
  2. Только для проектов нового строительства / реконструкции.
  3. В первую очередь для реабилитационных конструкций.
  4. Для уровня 2 M R можно оценить напрямую или определить из корреляций с одним из следующих: CBR ; R ; a i ; DCP ; или PI и P200 .
  5. Только для несвязанных слоев основания и подосновы.
  1. Оценки M R и ν также необходимы для неглубоких коренных пород в новых / реконструируемых проектах.
  2. Из испытаний FWD для реабилитационных проектов. Для новых / реконструируемых проектов k динамический определяется из оценок Уровня 2 M R .
  3. Для Уровня 2 M R можно оценить напрямую или определить из корреляций с одним из следующих: CBR ; R ; a i ; DCP ; или PI и P200 .
Таблица 5-2. Необходимые геотехнические данные для проектирования жестких покрытий с использованием Руководства AASHTO 1993 г.
Свойство Описание Профиль
M R Модуль упругости земляного полотна 5. 4.3
E SB
D SB Толщина основания
D SG Глубина от верха земляного полотна до жесткого фундамента
LS
C d Фактор дренажа 5.5.1
F Фактор трения (для расчета арматуры в JRCP) 5,4,7
5.6.1
V R Максимальное потенциальное разбухание 5.6.1
P S Вероятность набухания 5.6.1
Скорость мороза 5.6.1
ΔPSI MAX Максимально возможная потеря работоспособности из-за морозного пучения 5. 6.1
P F Вероятность морозного пучения 5.6.1
9018 и дренаж3,2 характеристика воды.2 9018 -6. Свойства материала модели бедствия, необходимые для Руководства по проектированию NCHRP 1-37A.
Таблица 5-5.Термогидравлические вводы, необходимые для Руководства по проектированию NCHRP 1-37A.
Свойство Описание Уровень Раздел
1 2 3
Глубина подземных вод
Объем инфильтрации 5.5.2. G s Удельный вес твердых частиц 5.3.2
γ d max Максимальный вес сухого агрегата
w opt Оптимальное весовое содержание воды D 60 Коэффициент градации 5.3.2
P200 Процент прохода 0,075 мм (No.200 сито) 5.3.2
Гидравлические свойства
a f , b f , c f , h r

5.5.2
k sat Насыщенная гидравлическая проводимость (проницаемость) 5.5,2
PI Индекс пластичности Проходящий процент 0,075 мм (сито № 200) 5.3.2
Тепловые свойства
K Сухая теплопроводность
Q Сухая теплоемкость 5.5.2
AASHTO класс почвы Таблица 9017
Свойство Описание Уровень Раздел
1 2 3
k 1 9018 Модель 9018 9018 R1 9018 Параметр Ringutting 5.4.8
5.2.3 Прочие геотехнические свойства

В дополнение к явным проектным данным, перечисленным в Таблице 5-1 и Таблице 5-2 для Руководства AASHTO 1993 г. и Таблицы 5-3 - Таблицы 5-6 для Руководства NCHRP 1-37A, при укладке покрытия обычно требуются другие геотехнические свойства. проектирование и строительство. К ним относятся стандартные свойства, необходимые для идентификации и классификации почвы, контроля уплотнения и контроля качества / контроля качества в полевых условиях.

5.3 Физические свойства

"Физические свойства" дают самое общее описание несвязанных материалов.Эти свойства также часто используются в корреляциях для более фундаментальных инженерных свойств, таких как жесткость или проницаемость. Основными интересующими физическими свойствами являются удельный вес твердых частиц, содержание воды, удельный вес (плотность), характеристики градации, пластичность (пределы Аттерберга), классификация и характеристики уплотнения.

5.3.1 Соотношение веса и объема

Перед описанием различных методов испытаний грунтов полезно ознакомиться с некоторыми общепринятыми терминами механики грунтов и основными соотношениями веса и объема.Для получения дополнительных сведений обратитесь к учебникам по основам механики грунтов.

Образец почвы представляет собой многофазный материал, состоящий из твердых зерен почвы, воды и воздуха (рис. 5-3). Вес и объем образца почвы зависит от удельного веса зерен почвы (твердых частиц), размера пространства между зернами почвы (пустоты и поры) и количества пустот, заполненных водой (содержание влаги и степень увлажнения). насыщенность). Общие термины, связанные с отношениями массы и объема, показаны в Таблице 5-7.Особо следует отметить коэффициент пустотности е, который является общим показателем относительной прочности и сжимаемости образца грунта; , то есть , низкие коэффициенты пустотности обычно указывают на сильные грунты с низкой сжимаемостью, в то время как высокие коэффициенты пустот часто указывают на слабые и сильно сжимаемые грунты. Выбранные соотношения вес-объем (удельный вес) представлены в Таблице 5-8. Типичные значения пористости, пустотности, содержания воды и удельного веса представлены в таблице 5-9 для ряда типов почвы.

Рисунок 5-3. Соотношение между объемом и массой / массой насыпного грунта (McCarthy, 2002).

)
Таблица 5-7. Термины в отношениях веса и объема (по Чейни и Часси, 1993).
Свойство Символ Единицы 1 Как получено (AASHTO / ASTM) Непосредственное применение
Содержание влаги w D Классификация и соотношение веса и объема
Удельный вес G s D По измерению (T 100 / D 854) Расчет объема
Масса устройства FL -3 Путем измерения или соотношения веса и объема Классификация и расчеты давления
Пористость n D На основе соотношения веса и объема Определяет относительный объем твердых веществ к общему объему почва
Коэффициент пустот e D Из соотношений массы и объема 901 81 Определяет относительный объем пустот к объему твердых тел
  1. F = Сила или вес; L = длина; D = безразмерный.Хотя по определению содержание влаги представляет собой безразмерную фракцию (отношение веса воды к весу твердых веществ), обычно оно выражается в процентах путем умножения фракции на 100.
почвы горных пород
Таблица 5-8. Отношения веса и объема единицы.
Случай Взаимосвязь Применимые геоматериалы
Идентификаторы почвы:
  1. G s w = S e
  2. Общий вес единицы:
    γ t = (1 + w) G s γ w
    (1 + e) ​​
    • 3 Все типы
Предельная масса агрегата Только твердая фаза: w = e = 0: γ порода = G s γ w Максимальное ожидаемое значение для твердого кремнезема составляет 27 кН / м 3
Масса сухого агрегата Для w = 0 (весь воздух в пустом пространстве): γ d = G s γ w / (1 + e) ​​ Используется для чистых песков и почвы над уровнем грунтовых вод
Вес влажного устройства (общий вес устройства) Переменные количества воздуха и воды: γ t = G s γ w (1 + w) / (1 + e) ​​с e = G s w / S Частично насыщенные почвы над уровнем грунтовых вод; зависит от степени насыщения (S, как десятичное).
Насыщенный вес агрегата Установить S = 1 (все пустоты с водой): γ sat = γ w (G s + e) ​​/ (1 + e) ​​ Все почвы ниже уровня грунтовых вод ; Насыщенные глины и илы над уровнем грунтовых вод с полной капиллярностью.
Иерархия: γ d ≤ γ t ≤ γ sat rock Проверка относительных значений

Примечание: γ w = 9.8 кН / м 3 (62,4 фунт-фут) для пресной воды.

у.е. 109181 182 116 9018 9018 9018 9018
Таблица 5-9. Типичные значения пористости, пустотности и удельного веса почв в их естественном состоянии (по Peck, Hanson, and Thornburn, 1974).
Тип грунта Пористость
n
Пустота
Соотношение
e
Вода
Содержание
w
Вес устройства
кН / м 3 фунт d γ sat γ d γ sat
Песок однородный (рыхлый) 0.46 0,85 32% 14,1 18,5 90 118
Песок однородный (плотный) 0,34 0,51 19,1 17% 130
Песок с хорошей фракцией (рыхлый) 0,40 0,67 25% 15,6 19,5 99 124
Песок с хорошей фракцией 169 9018 (плотный) 0.30 0,43 16% 18,2 21,2 116 135
Ветрозащитный ил (рыхлый) 0,50 0,99 21% 0,99 21%
Ледниковый до 0,20 0,25 9% 20,7 22,8 132 145
Мягкая ледниковая глина 0.55 1,2 45% 11,9 17,3 76 110
Жесткая ледниковая глина 0,37 0,6 22%
Мягкая органическая глина 0,66 1,9 70% 9,1 15,4 58 98
Мягкая органическая глина 0.75 3,0 110% 6,8 14,0 43 89
Мягкая монтмориллонитовая глина 0,84 5,2 194% 5,2 194% 194%
5.3.2 Определение физических свойств

Лабораторные и полевые методы (при необходимости) для определения физических свойств несвязанных материалов в системах дорожного покрытия описаны в следующих подразделах и таблицах.Также приведены типичные значения для каждого свойства. Физические свойства почвы разделены на следующие категории:

  • Объемные свойства
    • Удельный вес (Таблица 5-10)
    • Содержание влаги (Таблица 5-11)
    • Масса устройства (Таблица 5-12)
  • Уплотнение
    • Испытания на уплотнение по Проктору (Таблица 5-13)
  • Градация
    • Механический ситовый анализ (Таблица 5-19)
    • Анализ ареометра (Таблица 5-20)
  • Пластичность
    • Пределы Аттерберга (Таблица 5-21)

Градация и пластичность являются основными определяющими факторами для инженерной классификации почв с использованием либо AASHTO, либо унифицированной системы классификации почв.Классификация почв описана как часть геологоразведочных работ в Разделе 4.7.2.

Выявление проблемных почв (, например, , обширные глины) обычно основывается на их физических свойствах; эта тема рассматривается в конце этого раздела. Также кратко описаны другие дополнительные испытания, обычно используемые для контроля качества заполнителей, используемых в базовом и нижнем слоях, а также в асфальте и портландцементном бетоне.

Объемные свойства

При проектировании и строительстве дорожного покрытия наибольший интерес представляют следующие объемные характеристики:

  • Удельный вес (Таблица 5-10)
  • Содержание влаги (Таблица 5-11)
  • Масса устройства (Таблица 5-12)
Таблица 5-10.Удельный вес грунта и твердых частиц заполнителя.
Описание Удельный вес твердых частиц почвы G s - это отношение веса данного объема твердых частиц почвы при данной температуре к весу равного объема дистиллированной воды при этой температуре
Использование в дорожных покрытиях
  • Расчет удельного веса грунта, коэффициента пустотности и других объемных свойств (см. Раздел 5.3.1).
  • Анализ ареометра для определения распределения частиц в мелкозернистых почвах (Таблица 5-20).
Лабораторное определение AASHTO T 100 или ASTM D 854.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Некоторые уточняющие слова, такие как истинный , абсолютный , кажущийся , объемный или масса и т. Д., Иногда добавляются к «удельному весу». Эти уточняющие слова изменяют смысл удельного веса относительно того, относится ли он к зернам почвы или к массе почвы.Зерна почвы имеют внутри проницаемые и непроницаемые пустоты. Если для определения истинного объема зерен исключить все внутренние пустоты в зернах почвы, полученный удельный вес будет называться абсолютным или истинным удельным весом (также называемым кажущимся удельным весом ). Если включены внутренние пустоты в зернах почвы, полученный удельный вес называется общим удельным весом . Полное удаление воздуха из водно-грунтовой смеси во время испытания является обязательным при определении истинного или абсолютного значения удельного веса. сила тяжести.
Типичные значения
(Coduto, 1999)
Песок темного цвета смеси
Тип почвы G S
Чистый светлый песок (кварц, полевой шпат) 2,65
Песок темного цвета 2,72 2,72 2,72
Глина 2,65
Таблица 5-11.Содержание влаги.
Описание Содержание влаги выражает количество воды, присутствующей в некотором количестве почвы. Гравиметрическая влажность или содержание воды w определяется в терминах веса почвы как w = W w / W s , где W w - это вес воды, а W s - вес твердых частиц почвы в образце.
Использование в дорожных покрытиях
  • Расчет общего удельного веса почвы, коэффициента пустотности и других объемных свойств (см. Раздел 5.3.1).
  • Взаимосвязь с поведением почвы, другими свойствами почвы.
Лабораторное определение Сушка почвы в обычной (температура 110 ± 5 ° C) или микроволновой печи до постоянного веса (AASHTO T 265, ASTM D 2216 / обычная печь или ASTM D 4643 / микроволновая печь).
Полевые измерения Ядерный датчик (ASTM D2922).
Комментарий Определение влажности или содержания воды - одна из наиболее часто выполняемых лабораторных процедур для почв.Содержание воды в почвах в сочетании с данными, полученными в результате других испытаний, дает важную информацию о характеристиках почвы. Например, когда содержание воды in-situ в образце, взятом из-под уровня грунтовых вод, приближается к пределу жидкости, это указывает на то, что почва в ее естественном состоянии подвержена более сильным оседаниям.

Для потоков жидкости содержание влаги часто выражается как объемное содержание влаги θ = V w / V t , где V w - объем воды, а V t - общий объем образца.Объемное содержание влаги также можно определить как θ = S n , где S - насыщенность, а n - пористость.

Типичные значения См. Таблицу 5-9. Для сухих почв w 0 . Для большинства естественных почв 3 ≤ w ≤ 70% , Насыщенные мелкозернистые и органические почвы могут иметь весовое содержание влаги более 100%.
Таблица 5-12. Единица измерения.
Описание Удельный вес - это общий вес, деленный на общий объем пробы почвы.
Использование в дорожных покрытиях
  • Расчет напряжений на месте.
  • Взаимосвязь с поведением почвы, другими свойствами почвы.
  • Контроль уплотнения (см. Подраздел Уплотнение ).
Лабораторное определение Удельный вес ненарушенных образцов мелкозернистой почвы измеряется в лаборатории путем взвешивания части образца почвы и деления на ее объем. Это можно сделать с помощью образцов из тонкостенных трубок (Шелби), а также с помощью поршневых пробоотборников, пробоотборников Шербрук, Лаваля и NGI.Если ненарушенные образцы недоступны (, например, , для крупнозернистых грунтов), удельный вес следует определять на основе соотношений массы к объему (см. Таблицу 5-8).
Полевые измерения Ядерный манометр (ASTM D2922), песчаный конус (ASTM D1556).
Комментарий Удельный вес также обычно называют плотностью .

Общий удельный вес зависит от влажности почвы (Таблица 5-8). Необходимо соблюдать различия между сухой ( γ d ), насыщенной ( γ sat ) и влажной или общей массой ( γ t ) единиц.Следовательно, содержание влаги должно быть получено одновременно с удельным весом, чтобы можно было преобразовать общий вес к сухому.

Типичные значения См. Таблицу 5-9.
Уплотнение

Уплотнение почвы - одна из важнейших геотехнических проблем при строительстве дорожных покрытий и связанных с ними насыпей и насыпей. Уплотнение во многих отношениях улучшает инженерные свойства грунтов, в том числе:

  • повышенной упругой жесткости, что снижает кратковременные упругие деформации при циклическом нагружении.
  • уменьшила сжимаемость, что снижает вероятность чрезмерной длительной осадки.
  • повышенной прочности, что увеличивает несущую способность и снижает возможность нестабильности (, например, , для склонов).
  • У
  • пониженная гидравлическая проводимость (проницаемость), что препятствует протеканию воды через почву.
  • уменьшил коэффициент пустотности, что снижает количество воды, которая может удерживаться в почве, и, таким образом, помогает поддерживать желаемые свойства прочности и жесткости.
  • снижена эрозионная стойкость.

Уплотнение обычно количественно выражается в единицах эквивалентной сухой массы γ d грунта как меры количества твердых материалов, присутствующих в единице объема. Чем больше твердых материалов, тем прочнее и устойчивее будет грунт. Стандартные лабораторные испытания (таблица 5-13) включают уплотнение нескольких образцов при разном содержании воды ( w ). Общий вес единицы ( γ т ) и содержание воды измеряются для каждого уплотненного образца.Эквивалентный сухой вес единицы затем вычисляется как:

(5.1)

Если удельный вес твердых частиц G s известен, уровень насыщения ( S ) и коэффициент пустотности ( e ) также можно определить с помощью следующих двух идентификаторов:

(5.2)

G s w = S e

(5,3)
γ t = G s γ w (1 + w)
(1 + e) ​​

Пары эквивалентного сухого веса vs.Значения влагосодержания нанесены на график зависимости влажности от плотности на кривой уплотнения, как показано на Рисунке 5-4. Кривые уплотнения обычно демонстрируют четко выраженный пик, соответствующий максимальной массе сухой единицы ( d ) max ) при оптимальном содержании влаги ( w opt ). Хорошей практикой является построение кривой нулевых воздушных пустот ( ZAV ), соответствующей 100-процентному насыщению, на графике влагосодержание (см. Рисунок 5-4). Измеренная кривая уплотнения не может упасть выше кривой ZAV, если был использован правильный удельный вес.Пиковая или максимальная масса сухой единицы обычно соответствует уровням насыщения от 70 до 85 процентов.

Рисунок 5-4. Типичное соотношение влажности и плотности при стандартном испытании на уплотнение.

Относительное уплотнение ( C R ) - это отношение (выраженное в процентах) плотности уплотненного или естественного грунта на месте к максимальной плотности, достигаемой в заданном испытании на уплотнение:

(5.4)
C R = γ d × 100%
d ) max

минимальный уровень уплотнения часто требуется e.г. , 95%) при строительстве или подготовке фундаментов, оснований, оснований и оснований дорожных одежд и насыпей. Требования к содержанию влаги в уплотнении относительно оптимального содержания влаги также могут быть включены в спецификации уплотнения. Конструкция и выбор методов улучшения характеристик прочности и жесткости отложений во многом зависят от относительного уплотнения.

Относительная плотность ( DR ) (ASTM D 4253) часто является полезным параметром при оценке технических характеристик сыпучих грунтов.Это определяется как:

(5.5)
D r = e max - e × 100%
e max - e min

и e max - минимальное и максимальное значения коэффициента пустотности для почвы. Относительную плотность можно также выразить через массу сухих единиц:

(5,6)% %
D r = γ d - (γ d ) min d ) max
d ) max - (γ d ) min γ d

В таблице 5-14 представлена ​​классификация по относительной плотности почвы. плотность для сыпучих грунтов.

Таблица 5-13. Характеристики уплотнения.
Описание Характеристики уплотнения выражаются в виде зависимости эквивалентной массы сухой единицы от влажности почвы при заданном уровне энергии уплотнения. Особый интерес представляют максимальный эквивалентный сухой вес единицы и соответствующее оптимальное содержание влаги при заданном уровне энергии уплотнения.
Использование на покрытиях
  • В сочетании с другими испытаниями ( e.г. , модуль упругости), определяет влияние плотности грунта на инженерные свойства.
  • Полевой контроль / контроль качества для уплотнения естественного земляного полотна, уложенных подстилающих и опорных слоев и насыпей насыпи.
Лабораторное определение Чаще всего используются два набора протоколов испытаний:
  • AASHTO T 99 (Стандартный Проктор), T 180 (Модифицированный Проктор)
  • ASTM D 698 (Стандартный Проктор), D 1557 (Модифицированный Проктор)

Испытания на уплотнение проводятся с использованием нарушенных подготовленных грунтов с добавками или без них.Обычно почва, проходящая через сито № 4, смешивается с водой для формирования образцов с различным содержанием влаги в диапазоне от сухого до влажного состояния. Эти образцы уплотняются слоями в форме с помощью молотка с заданной номинальной энергией уплотнения, которая является функцией количества слоев, веса молотка, высоты падения и количества ударов (см. Таблицу 5-15). Эквивалентный сухой удельный вес определяется на основе содержания влаги и удельного веса уплотненного грунта. Построена кривая зависимости веса сухой единицы от содержания влаги (Рисунок 5-4), а максимальная ордината на этой кривой обозначена как максимальная масса сухой единицы ( d ) max ).Содержание воды, при котором возникает этот максимум, называется оптимальным содержанием влаги ( w opt ) или OMC.

Полевые измерения Полевые определения содержания влаги (Таблица 5-11) и веса единицы (Таблица 5-12) используются для проверки того, соответствует ли уплотненный в полевых условиях материал спецификациям конструкции.
Комментарий В тех случаях, когда для строительства предполагается использовать различные грунты, следует установить соотношение влажности и плотности для каждого основного типа почвы или почвенной смеси, ожидаемой на участке.

Когда добавки, такие как портландцемент, известь или зола, используются для определения максимальной плотности смешанного уплотненного грунта в лаборатории, следует позаботиться о том, чтобы увеличить ожидаемый период задержки между смешиванием и уплотнением в полевых условиях. Следует иметь в виду, что эти химические добавки начинают вступать в реакцию, как только их добавляют во влажную почву. Они вызывают существенные изменения свойств грунта, в том числе плотности, достижимой путем уплотнения. Ожидается, что период между смешиванием и уплотнением в поле составит, например, три часа, затем в лаборатории уплотнение почвы также следует отложить на три часа после смешивания стабилизирующих добавок.

Типичные значения См. Таблицу 5-16, где указаны минимальные уровни уплотнения, рекомендованные AASHTO. Типичные диапазоны удельного веса уплотненной единицы и оптимального содержания влаги для классов почв USCS и AASHTO приведены в Таблице 5-17 и Таблице 5-18 соответственно.
Таблица 5-14. Консистенция сыпучих грунтов при различной относительной плотности.
Относительная плотность Dr (%) Описание
85-100 Очень плотная
65-85 Плотная
35182 9017 9018 Средняя 9018 Средняя 15-35 Свободный
0-15 Очень свободный
Вес молотка 5,5 кг
Таблица 5-15.Принципиальные отличия стандартных и модифицированных тестов Проктора.
Стандартный Проктор Модифицированный Проктор
Стандарты AASHTO T 99
ASTM D 698
AASHTO T 180
ASTM D 1557
10,0 фунта (44,5 кН)
Высота падения молота 12 дюймов (305 мм) 18 дюймов (457 мм)
Количество слоев почвы 3 5 9016 ударов на слой 25 25
Общая энергия уплотнения 12,400 фут-фунт / фут 3
(600 кН-м / м 3 )
56000 фут-фунт / фут 3
(2700 кН-м / м 3 )
9126 , A-3
Таблица 5-16.Рекомендуемые минимальные требования для уплотнения насыпей и земляного полотна (ААШТО, 2003).
AASHTO Класс грунта Минимальный процент уплотнения (%) a
Насыпи Подкладки
<50 футов в высоту> 50 футов
≥ 95> 95 100
A-2-4, A-2-5 ≥ 95 ≥ 95 100
A-2-6 , A-2-7> 95- b ≥ 95 c
A-4, A-5, A-6, A-7 ≥ 95 - - b ≥ 95 c
  1. На основе стандартного Проктора (AASHTO T 99).
  2. Данным материалам требуется особое внимание к дизайну и конструкции.
  3. Уплотнение при содержании влаги в пределах 2% от оптимального.
песок / смесь 922
Таблица 5-17. Типичная плотность уплотнения и оптимальное содержание влаги для типов почвы USCS (по Картеру и Бентли, 1991).
Описание грунта Класс USCS Масса уплотненного сухого агрегата Оптимальное содержание влаги (%)
(фунт / фут3) (кН / м3)
хорошо сортированный, чистый GW 125-134 19.6-21,1 8-11
слабосортный, чистый GP 115-125 18,1-19,6 11-14
хорошо отсортированный, с небольшой иловостью GM 119-134 18,6-21,1 8-12
мелкосернистые, с малым содержанием глины GC 115-125 18,1-19,6 9-14
Пески и песчаные почвы:
хорошие, чистые ЮЗ 109-131 17.2-20,6 9-16
слабосернистый, малый ил СП 94-119 15,7-18,6 12-21
хорошо отсортированный, мелкий ил SM 109-125 17,2-19,6 11-16
хорошо отсортированный, с малым содержанием глины SC 106-125 16,7-19,6 11-19
Fined грунты малопластичные:
илы МЛ 94-119 14.7-18,6 12-24
глины Класс 94-119 14,7-18,6 12-24
илы органические OL 81-100 21-33
Высокопластичные мелкозернистые почвы:
илы MH 69-94 10,8-14,7 24-40
CH2 CH2 81-106 12.7-18,6 19-36
органические глины OH 66-100 10,3-15,7 21-45
Гравий / гравий песчаные смеси Илы диатомовые или слюдистые
Таблица 5-18. Типичная плотность уплотнения и оптимальное содержание влаги для типов почв AASHTO (по Картеру и Бентли, 1991).
Описание грунта Класс AASHTO Масса уплотненного сухого агрегата Оптимальное содержание влаги (%)
(фунт / фут3) (кН / м3)
А-1 115-134 18.1-21.1 5-15
Илистый или глинистый гравий и песок A-2 109-134 17.2-21.1 9-18
Пески с плохой фракцией A 3 100-119 15,7-18,6 5-12
Мелкопластичные илистые пески и гравий A-4 94-125 14,7-19,6 10-20
A-5 84-100 13.2-15,7 20-35
Пластичная глина, песчаная глина A-6 94-119 14,7-18,6 10,30
Глина высокопластичная A-7 81 -115 12,7-18,1 15-35
Градация

Градация, или распределение размеров частиц в почве, является важным описательным признаком почв. Текстура почвы ( например, , гравий, песок, илистая глина и т. Д.) и инженерная (см. раздел 4.7.2) классификации основаны в значительной степени на градации, и многие технические характеристики, такие как проницаемость, прочность, потенциал набухания и восприимчивость к действию мороза, тесно связаны с параметрами градации. Градация измеряется в лаборатории с помощью двух тестов: механического ситового анализа для песка и более крупной фракции (Таблица 5-19) и теста с использованием ареометра для ила и более мелкого глинистого материала (Таблица 5-20).

Градация количественно определяется процентным содержанием (чаще всего по весу) почвы, которая мельче, чем заданный размер («процент прохождения») по сравнению сразмером с зернышко. Градация иногда альтернативно выражается в процентах грубее, чем данный размер зерна. Характеристики градации также выражаются в параметрах D n , где D является наибольшим размером частиц в n процентах самой мелкой фракции почвы. Например, D 10 - самый крупный размер частиц 10% самой мелкой фракции почвы; D 60 - самый крупный размер частиц 60% самой мелкой фракции почвы.

Таблица 5-19. Гранулометрический состав крупных частиц (механический ситовый анализ).
Описание Гранулометрический состав - это процентное содержание почвы мельче заданного размера по сравнению с размером зерна. Крупные частицы определяются размером более 0,075 мм (0,0029 дюйма или сито № 200).
Использование в дорожных покрытиях
  • Классификация почв (см. Раздел 4.7.2)
  • Корреляция с другими инженерными свойствами
Лабораторное определение Гранулометрический состав крупных частиц определяется методом механической промывки ситовый анализ (AASHTO T 88, ASTM D 422).Репрезентативный образец промывают через серию сит (рис. 5-5). Количество, оставшееся на каждом сите, собирают, сушат и взвешивают, чтобы определить процент материала, прошедшего через сито. На рис. 5-7 показаны примеры гранулометрического состава песчаных, иловых и глинистых грунтов, полученные в результате испытаний механическим ситом и ареометром (таблица 5-20).
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Получение репрезентативного образца является важным аспектом этого теста.Когда образцы сушат для тестирования или «промывания», может возникнуть необходимость разбить комья почвы. Следует соблюдать осторожность, чтобы не раздавить частицы мягкого карбоната или песка. Если почва содержит значительное количество волокнистых органических материалов, они могут забивать отверстия сита во время промывки. Материал, оседающий на сите во время стирки, следует постоянно перемешивать, чтобы избежать закупоривания. Отверстия из мелкой сетки или ткани легко деформируются в результате нормального обращения и использования. Их следует часто менять.Простой способ определить, следует ли заменять сита, - это периодическая проверка растяжения ткани сита на его раме. Ткань должна оставаться натянутой; если он проседает, значит, он деформирован и подлежит замене. Частая причина серьезных ошибок - использование «грязных» сит. Некоторые частицы почвы из-за своей формы, размера или характеристик адгезии имеют тенденцию оседать в отверстиях сита.
Типичные значения Типичные диапазоны размеров частиц для различных структурных категорий почвы следующие (ASTM D 2487):
  • Гравий: 4.75 - 75 мм (0,19 - 3 дюйма; сита от 4 до 3 дюймов)
  • Песок: 0,075 - 4,75 мм (0,0029 - 0,19 дюйма; сита от 200 до 4)
  • Ил и глина: <0,075 мм (0,0029 дюйма; сито № 200)
Таблица 5-20. Гранулометрический состав мелких частиц (анализ на ареометре).
Описание Гранулометрический состав - это процентное содержание почвы мельче заданного размера по сравнению с размером зерна. Мелкие частицы определяются как частицы размером менее 0.075 мм (0,0029 дюйма или сито № 200).
Использует
  • Классификация почв (см. Раздел 4.7.2)
  • Корреляции с другими инженерными свойствами
Лабораторное определение Гранулометрический состав мелких частиц определяется с помощью ареометрического анализа (AASHTO Т 88, ASTM D 422). Грунт размером менее 0,075 мм (0,0029 дюйма или сито № 200) смешивают с диспергатором и дистиллированной водой и помещают в специальный мерный цилиндр в состоянии жидкой суспензии (рис. 5-6).Плотность смеси периодически измеряется с помощью калиброванного ареометра для определения скорости оседания частиц почвы. Относительный размер и процентное содержание мелких частиц определяются на основе закона Стокса для оседания идеализированных сферических частиц. На рис. 5-7 показаны примеры гранулометрического состава песчаных, иловых и глинистых почв, полученные с помощью механического сита (таблица 5-19) и испытаний на ареометре.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Основная ценность ареометрического анализа заключается в получении фракции глины (в процентах мельче 0,002 мм). Это связано с тем, что поведение почвы для связного грунта зависит в основном от типа и процента глинистых минералов, геологической истории месторождения и содержания в нем воды, а не от распределения частиц по размерам.

Повторяемые результаты могут быть получены, если почвы в основном состоят из обычных минеральных ингредиентов. Результаты могут быть искажены и ошибочны, если состав почвы не принимается во внимание для внесения поправок на удельный вес образца.

Этот метод не позволяет определить размер частиц высокоорганических почв.

Типичные значения
  • Ил: 0,075 - 0,002 мм (0,0029 - 0,000079 дюйма)
  • Глина: <0,002 мм (0,000079 дюйма)

Рисунок 5-5. Лабораторные сита для механического анализа гранулометрического состава. Показаны (справа налево) сита № 3/8 ​​дюйма. (9,5 мм), № 10 (2,0 мм), № 40 (250 мкм) и №200 (750 мкм) и примерный размер частиц почвы, включая (справа налево): средний гравий, мелкий гравий, средне-крупный песок, ил и сухую глину (каолин).

Рисунок 5-6. Аппарат почвенного ареометра (http://www.ce.siue.edu/).

Рисунок 5-7. Типичное распределение зерна по размеру для нескольких типов почв.

Пластичность

Пластичность описывает реакцию почвы на изменения содержания влаги. Когда добавление воды в почву меняет ее консистенцию с твердой и жесткой на мягкую и податливую, считается, что почва проявляет пластичность.Глины могут быть очень пластичными, илы лишь слегка пластичны, а песок и гравий не пластичны. Для мелкозернистых грунтов инженерное поведение часто больше коррелирует с пластичностью, чем с градацией. Пластичность - ключевой компонент AASHTO и Единой системы классификации почв (раздел 4.7.2).

Пластичность почвы определяется количественно в рамках пределов Аттерберга. Как показано на Рисунке 5-8, предельные значения Аттерберга соответствуют значениям влажности, при которых консистенция почвы изменяется по мере ее постепенного высыхания из жидкого навоза:

  • Предел жидкости ( LL ), который определяет переход между жидким и пластическим состояниями.
  • Предел пластичности ( PL ), который определяет переход между пластическим и полутвердым состояниями.
  • Предел усадки ( SL ), который определяет переход между полутвердым и твердым состояниями.
  • Обратите внимание на рис. 5-8, что общий объем почвы изменяется по мере ее высыхания до достижения предела усадки; высыхание ниже предела усадки не вызывает дополнительных изменений объема.

Важно понимать, что пределы Аттерберга не являются фундаментальными свойствами материала.Скорее, их следует интерпретировать как значения индекса, определенные стандартизированными методами испытаний (таблица 5-21).

Рисунок 5-8. Изменение общего объема и плотности почвы при изменении содержания воды для мелкозернистой почвы (из McCarthy, 2002).

Таблица 5-21. Пластичность мелкозернистых грунтов (пределы Аттерберга).
Описание Пластичность описывает реакцию почвы на изменения содержания влаги. Пластичность определяется пределами Аттерберга.
Использование в дорожных покрытиях
  • Классификация грунта (см. Раздел 4.7.2)
  • Корреляция с другими инженерными свойствами
Лабораторное определение Пределы Аттерберга определены с использованием протоколов испытаний, описанных в AASHTO T89 (жидкость предел), AASHTO T90 (предел пластичности), AASHTO T 92 (предел усадки), ASTM D 4318 (пределы жидкости и пластичности) и ASTM D 427 (предел усадки). Репрезентативная проба отбирается из части почвы, проходящей через участок No.40 сито. Содержание влаги варьируется для определения трех стадий поведения почвы с точки зрения консистенции:
  • Предел жидкости (LL) определяется как содержание воды, при котором 25 ударов ограничителя жидкости (Рисунок 5-9) закрывают стандартную канавку, прорезанную в пятне почвы на расстояние 12,7 см (1/2 в.). Альтернативная процедура в Европе и Канаде использует устройство конуса падения для получения лучшей повторяемости.
  • Предел пластичности (PL) - это содержание воды, при котором нить грунта скатывается до диаметра 3 мм (1/8 дюйма).), рухнет.
  • Предел усадки (SL) определяется как такое содержание воды, ниже которого не происходит дальнейшего изменения объема почвы при дополнительной сушке.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Пределы Аттерберга обеспечивают общие показатели содержания влаги относительно консистенции и поведения почв. LL определяет нижнюю границу жидкого состояния, а PL определяет верхнюю границу твердого состояния.Разница называется индексом пластичности (PI = LL - PL) . Индекс ликвидности (LI) , определяемый как LI = (w - PL) / PI , где w - естественная влажность, является индикатором плотности почвы в естественных условиях на месте.

Важно понимать, что пределы Аттерберга являются приблизительными и эмпирическими значениями. Изначально они были разработаны для агрономических целей. Их широкое использование инженерами привело к разработке большого количества эмпирических зависимостей для характеристики почв.

Учитывая несколько субъективный характер процедуры испытаний, пределы Аттерберга должны выполняться только опытными специалистами. Отсутствие опыта и осторожности может привести к серьезным ошибкам в результатах испытаний. Оптимальное содержание влаги при уплотнении часто находится в пределах предела пластичности.

Стандартные значения См. Таблицу 5-22.

Рисунок 5-9. Устройство для проверки предела жидкости.

Слегка пластичный
Таблица 5-22.Характеристики почв с разными показателями пластичности (по Сауэрс, 1979).
Индекс пластичности Классификация Прочность в сухом состоянии Визуально-ручная идентификация сухого образца
0 - 3 Непластик Очень низкий легко разваливается Легкий Легко раздавливается пальцами
15-30 Средний пластик Средний Трудно раздавить пальцами
> 30 Высокопластичный 9018 пальцами
5.3.3 Идентификация проблемной почвы

Два особых условия, которые часто необходимо проверять для естественных грунтов земляного полотна, - это возможность набухания глин (Таблица 5-23) или просадочных илов (Таблица 5-25).

Набухающие почвы демонстрируют большие изменения объема почвы при изменении влажности почвы. Потенциал объемного набухания почвы зависит от количества глины, ее относительной плотности, влажности и плотности уплотнения, проницаемости, местоположения уровня грунтовых вод, наличия растительности и деревьев, а также нагрузки на перекрывающие породы.Потенциал набухания также зависит от минералогического состава мелкозернистых грунтов. Монтмориллонит (смектит) обладает высокой способностью к набуханию, иллит имеет характеристики набухания от незначительных до умеренных, а каолинит почти не проявляет их. Одномерный тест на потенциал набухания используется для оценки давления набухания и набухания в процентах, создаваемых набухающими грунтами (таблица 5-23).

Складывающиеся грунты демонстрируют резкие изменения прочности при влажности, приближающейся к насыщению.В сухом состоянии или при низкой влажности просыпающиеся грунты создают вид устойчивых отложений. При высоком содержании влаги эти почвы разрушаются и резко уменьшаются в объеме. Рыхлые почвы чаще всего встречаются в лессовых отложениях, которые сложены ветровыми илами. Другие разрушающиеся отложения включают остаточные почвы, образованные в результате удаления органических веществ путем разложения или выщелачивания определенных минералов (карбоната кальция). В обоих случаях нарушенные пробы, взятые из этих отложений, будут классифицированы как ил.Лесс, в отличие от других несвязных грунтов, будет стоять почти на вертикальном склоне до тех пор, пока не пропитается. Он имеет низкую относительную плотность, малый удельный вес и высокий коэффициент пустотности. Одномерный тест на потенциал обрушения используется для определения разрушающихся грунтов (Таблица 5-25).

Таблица 5-23. Набухание глин.
Описание Набухание - это большое изменение объема почвы, вызванное изменениями содержания влаги.
Использование в дорожных покрытиях Набухающие почвы земляного полотна могут иметь серьезное пагубное влияние на характеристики дорожного покрытия.Набухающие почвы должны быть идентифицированы, чтобы их можно было удалить, стабилизировать или учесть при проектировании дорожного покрытия.
Лабораторное определение Потенциал набухания измеряется с использованием протоколов испытаний AASHTO T 258 или ASTM D 4546. Испытание на набухание обычно проводят в аппарате для уплотнения. Потенциал набухания определяется путем наблюдения за набуханием образца с боковым ограничением, когда он нагнетается и заливается. В качестве альтернативы, после того, как образец затоплен, его высоту поддерживают постоянной путем добавления нагрузок.Вертикальное напряжение, необходимое для поддержания нулевого изменения объема, - это давление набухания.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Это испытание можно проводить на неповрежденных, повторно отформованных или уплотненных образцах. Если структура грунта не ограничена (, то есть , опора моста), так что набухание может происходить в поперечном и вертикальном направлениях, можно использовать трехосные испытания для определения характеристик трехмерного набухания.
Типичные значения Потенциал набухания можно оценить с точки зрения физических свойств почвы; см. Таблицу 5-24.
9018 -28
Таблица 5-24. Оценка потенциала зыби (Holtz and Gibbs, 1956).
% мельче 0,001 мм Пределы Аттерберга Вероятное расширение,% общее изменение объема * Потенциал расширения
PI (%) SL (%)
> 35 <11> 30 Очень высокий
20-31 25-41 7-12 20-30 Высокий
13-23 10-16 10-30 Средний
<15 <18> 15 <10 Низкий

* На основе нагрузки 6.9 кПа (1 фунт / кв. Дюйм).

Таблица 5-25. Потенциал обрушения почв.
Описание Гибкие грунты демонстрируют значительное снижение прочности при приближении содержания влаги к насыщению, что приводит к разрушению скелета грунта и значительному уменьшению объема грунта.
Использование в дорожных покрытиях Обрушивающийся грунт земляного полотна может серьезно повлиять на характеристики дорожного покрытия. Складывающиеся грунты необходимо идентифицировать так, чтобы их можно было удалить, стабилизировать или учесть при проектировании дорожного покрытия.
Лабораторное определение Потенциал коллапса измеряется с использованием протокола испытаний ASTM D 5333. Потенциал обрушения предполагаемых грунтов определяется путем помещения ненарушенного, уплотненного или повторно отформованного образца в кольцо консолидометра. Прилагается нагрузка и грунт насыщается, чтобы измерить величину вертикального смещения.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Обрушение во время смачивания происходит из-за разрушения глиняной связки, которая обеспечивает первоначальную прочность этих грунтов.Повторная формовка и уплотнение также могут разрушить исходную структуру.
Стандартные значения Отсутствуют.
5.3.4 Другие совокупные тесты

Существует широкий спектр других испытаний механических свойств, которые выполняются для измерения качества и долговечности заполнителей, используемых в качестве подстилок и оснований в системах дорожного покрытия, а также в качестве компонентов асфальта и портландцементного бетона. Эти другие совокупные тесты приведены в таблице 5-26. Дополнительную информацию можно найти в справочнике The Aggregate Handbook , опубликованном Национальной каменной ассоциацией (Barksdale, 2000).Недавнее исследование NCHRP предоставляет дополнительную полезную информацию об испытаниях заполнителей, используемых в несвязанных слоях дорожного покрытия (Саид, Холл и Баркер, 2001).

Таблица 5-26. Прочие тесты на качество и долговечность заполнителя.
Свойство Использование Спецификация AASHTO Спецификация ASTM
Качество мелкозернистого заполнителя
Эквивалент песка Измерение относительной доли фракции песчаной мелочи и пыли в пластиковом материале Нет.4 сита T 176 D 2419
Угловатость мелкозернистого заполнителя (также называемая неуплотненными воздушными пустотами) Показатель внутреннего трения мелкого заполнителя в методе расчета асфальтовой смеси Superpave T 304 C 1252 Качество грубого заполнителя
Угловатость грубого заполнителя Показатель внутреннего трения крупного заполнителя в методе расчета асфальтовой смеси Superpave D 5821
Плоский, удлиненный частицы асфальтобетонной формы метод расчета смеси D 4791
Общее качество агрегатов
Абсорбция Процент воды, поглощенной проницаемыми пустотами T 84 / T 85 C 127 / C4 128 Индекс частиц Индексный тест формы частиц D 3398
Деградация в Лос-Анджелесе Мера сопротивления грубого заполнителя истиранию и ударам T 96 C 131 или C 535
Прочность Устойчивость к атмосферным воздействиям в бетоне и другие области применения T 104 C 88
Долговечность Индекс совокупной прочности T 210 D 3744
Расширение Индекс совокупной пригодности D Вредные материалы Описывает наличие загрязнителей, таких как сланец, куски глины, древесина и органические материалы T 112 C 142

Что такое метод средневзвешенной стоимости? [Разъяснено]