Динамические штамповые испытания

Крупнообломочные грунты (щебень) получили широкое распространение при отсыпке верхних слоёв оснований в промышленном, гражданском и автодорожном строительстве. Несмотря на частоту применения, отечественная нормативно-техническая документация на данный момент не устанавливает единой прямой методики определения коэффициента уплотнения такого грунта (в отличие от определения коэффициента уплотнения песчаных грунтов). Среди косвенных методов наиболее популярен метод динамических штамповых испытаний (рис. 1) за счёт своей оперативности и простоты проведения измерений. Принцип работы заключается в определении мгновенной осадки штампа от приложения кратковременной нагрузки. Испытание происходит следующим образом: с высоты 100 см сбрасывается груз весом 10 кг на штамп диаметром 30 см массой 15 кг. Продолжительность удара составляет 17±1,5 мс. Чувствительный датчик определяет осадку штампа с высокой точностью: три значащие цифры после запятой в миллиметрах. Встроенный микропроцессор обрабатывает все полученные данные и вычисляет динамический модуль деформации (E_VD), который может быть преобразован по корреляционной зависимости в коэффициент уплотнения крупнообломочного грунта (щебня). Необходимо отметить, что данная методика не закреплена в нормативной документации и требует согласования с заказчиком.

Рис. 1 а.
Установка для проведения динамических штамповых испытаний.

Рис. 1 б.
Проведение динамических штамповых испытаний щебеночного основания.

Существуют другие возможные способы оценки уплотнения:

• Регистрация величины осадки поверхности уплотняемого слоя грунта после каждого прохода уплотняющего механизма;
• Статические штамповые испытания и определение модулей деформации и упругости;
• Определение коэффициента уплотнения в «классическом» понимании, как отношение фактической плотности сухого грунта к максимальной. Фактическая плотность устанавливается методом замещения объёма по ГОСТ 28514-90. С определением максимальной плотности крупнообломочных частиц однозначность отсутствует: ГОСТ 22733-2016 (прибор стандартного уплотнения СоюзДорНИИ) не распространяется на грунты, содержащие более 30% частиц крупнее 10 мм. Тем не менее, производители оборудования для строительных лабораторий выпускают различные, в том числе запатентованные, приборы вибрационного типа, позволяющие определить максимальную плотность, однако данные приборы пока никак не утверждены в нормативно-технической документации. Несмотря на то, что методологически данный способ является прямым, при его реализации в большинстве случаев возникает значительная погрешность по причине особенностей сложения уплотненных крупнообломочных грунтов.

Следует отметить, что при отсыпке и уплотнении слоя из крупнообломочных грунтов (щебня, гравия и пр.) необходимо контролировать степень уплотнения на всех стадиях производства работ:

• в начальной – при составлении акта пробной укатки для установления оптимальной технологии уплотнения;
• в промежуточной – для установления достаточности уплотнения в целях самоконтроля;
• в завершающей – в рамках выполнения приёмочного контроля.

Особенно актуально проводить динамические штамповые испытания в стеснённых условиях (рис. 2a, 2б): в траншеях, в точках вскрытия бетонных плит, в местах, недоступных для проезда тяжёлой техники (катка, гружёного самосвала, экскаватора), необходимой для проведения статических штамповых испытаний.

Рис. 2 а.
Обследование и определение характеристик основания под эксплуатируемой бетонной плитой пола.

Рис. 2 б.
Проведение динамических штамповых в зоне вскрытия бетонного пола.