Прибор для измерения уплотнения почвы

Приборы для точного земледелия. Измерение кислотности и плотности почвы

Одним из наиболее важных параметров в растениеводстве является рН — кислотность почвы.

Одним из наиболее важных параметров в растениеводстве является рН — кислотность почвы. Измерение pH в почве является важной процедурой, поскольку этот показатель напрямую влияет на относительную доступность питательных веществ почв и, как следствие, на потенциал урожайности. Количество присутствующих в почве элементов зависит от ее происхождения и от содержания в ней органических веществ, являющихся источником питательных элементов. Питательные вещества почвы существуют как в виде сложных, нерастворимых комплексов, так и в простых формах, растворенных в почве и доступных растениям. Сложные формы должны быть подвергнуты разложению на более простые и доступные формы, чтобы принести пользу растению.

Из-за неправильной кислотности часть важных питательных элементов могут плохо усваиваться растением, а то и вовсе блокироваться. Если pH находится вне пределов приемлемого диапазона, то урожай будет низким. Как измерить кислотность почвы и повысить потенциал урожайности культур? На сегодняшний день на рынке России существует несколько приборов для измерения pH в почве. Простейший прибор позволяет проводить измерение кислотности зондированием почвы.

Проведение измерений:

1. Уберите любые препятствия мешающие проведению измерений (например, почва на поверхности, трава, листья и камни). Если почва сухая или же содержит много удобрений, то смочите ее водой и оставьте на 25-30 минут до начала проведения измерений уровня pH.

2. Перед проведением измерений тщательно очистите металлическую поверхность электрода прибора мягкой салфеткой. Перед первым применением (новый прибор) рекомендуется погрузить его несколько раз в почву, это поможет удалить с поверхности прибора вероятные масляные пятна, которые могут повлиять на точность измерений уровня кислотности pH и влажности.

3. Для проведения измерений опустите pH-метр в исследуемую почву. Металлическая поверхность электрода должна полностью находиться в земле. Слегка утрамбуйте почву так, чтобы она плотно прилегала к поверхности металлического электрода прибора. Спустя 10 минут после погружения pH метра в почву на дисплее прибора отобразится значение уровня pH или влажности. Иногда прибор может показывать разные значения в зависимости от состояния почвы, плотности ее прилегания к металлической поверхности электрода, влажности и т.д. В связи с этим рекомендуется провести несколько измерений и применить среднее арифметическое значение.

4. После проведения измерений протрите металлическую поверхность электрода прибора мягкой салфеткой для удаления остатков почвы, загрязнений и влаги.

Нормальная кислотность для большинства растений составляет около 7ph, то есть если прибор показывает от 6 до 8, то волноваться не стоит, у почвы нормальная кислотность. Если прибор показывает 5 или 4ph, то кислотность почвы повышена.

Повышенная кислотность почвы не позволяет растениям усваивать многие необходимые элементы, а мы продолжаем их подкармливать удобрениями которые дают кислотную реакцию и растению только хуже, при повышенной кислотности почвы нужно применять удобрения с щелочной или нейтральной реакцией и проводить агроприемы по понижению кислотности.

Усваиваемость железа, марганца и цинка становится меньше по мере увеличения pH от 6,5 до 7,5. Молибден и фосфор, с другой стороны, присутствует в почвах с более высоким уровнем pH. Почва с очень высоким уровнем pH оценивается наличием углекислоты (HCO3), которая может присутствовать в почве в достаточных количествах для того, чтобы поглощать другие ионы, и таким образом вредить оптимальному росту растений.

В последнее время все большую популярность среди фермеров приобретают универсальные рН/ЕС-метры, которые позволяют получить более точные данные не только рН почвы, но и ее электропроводности (качественный показатель содержания в почве минеральных веществ).

Этот прибор и его аналоги широко применяются в растениеводстве, в его работе используется ионометрический метод определения рН. Этот метод основан на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов Н+ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН.

Данный прибор позволяет измерить другой, важный для успешного растениеводства показатель — электропроводность почв. Ее вычисляют по измеренному сопротивлению. Для этого готовят раствор электролита, электропроводность которого известна Xv. измеряют его спротивление Rv в данном сосуде и затем вычисляют константу датчика при известной температуре. Затем, с помощью датчика измеряется сопротивление почвы и с помощью температурных коэффициентов вычисляется электропроводность почвы.

Измерение плотности почвы

Одним из важнейших свойств, влияющих на урожайность сельхозкультур, является плотность почвы. С переуплотнением почвы и «плужной подошвы», как результатом многолетнего применения вспашки, сегодня сталкиваются многие аграриям. Но решить проблему уплотнения, пока не определены его зоны и глубина «плужной подошвы», невозможно.

По мнению ученых, возникновение уплотнений возможно при любом типе почвы. При вспахивании и обработке почвы колеса тяжелой сельскохозяйственной техники давят на поверхность почвы. При постоянном давлении частицы почвы плотнее прилегают друг к другу и заполняют воздушные промежутки, образуя в местах движения техники мощное уплотнение почвы — «плужную подошву». Уплотнения препятствуют поступлению влаги и нормальному развитию корневой системы культур.

Одни типы почв подвержены риску возникновения уплотнений в большей степени, чем другие. При движении техники по поверхности, уплотненный слой почвы будет постоянно утолщаться.

Рис. 1. Определение плотности почвы с помощью измерителя плотности почвы

Согласно результатам многолетних исследований зарубежных и российских ученых, переуплотнение почвы сильно влияет не только на урожайность сельхозкультур, но и рентабельность сельхозпроизводства в целом. Обработка уплотненной почвы требует больших усилий, временных и денежных затрат. Большинство фермеров знают о проблеме уплотнения, но не могут точно определить, где находится уплотненный слой. Попытки найти уплотнения почвы и разрушить плужную подошву при помощи более глубокого вспахивания — это пустая трата сил, времени и денег. К сожалению, сегодня практически отсутствуют экспресс-методы определения плотности почвы, а используемый в сельскохозяйственной практике определения плотности почвы метод «вырезных цилиндров» не только трудоемок, но и требует длительного времени для получения конечного результата.

В последнее время на российском рынке появилось несколько приборов для измерения плотности почвы – плотномеров, которые условно разделяются на два типа: механические и ультразвуковые.

Простой и удобный в работе пенетрометр может не только обнаружить уплотнение почвы, помочь увеличить урожай и уменьшить затраты. С помощью измерителя плотности почвы можно проводить определение плотность почвы; способствовать развитию корневой системы; повысить эффективность минеральных удобрений; обеспечить проникновение влаги в глубокие слои почвы и избежать застоя влаги в поверхностных слоях.

Как работает механический измеритель плотности:

1. Проверить плотность почвы необходимо до проведения операций по ее обработке.

2. Введите щуп пенетрометра медленно в землю с постоянным усилием.

3. Индикатор даст показания в фунтах на квадратный дюйм — это величина усилия, для проникновения в почву или значение плотности.

4. Запишите значения плотности на различных уровнях, отмечая уровни, где усилие сначала увеличивается, а потом уменьшается, т.е. определите слои уплотнения.

5. Проведите несколько измерений в одной и той же зоне для получения наилучшего результата.

6. Проверьте несколько зон. Обратите внимание на то, что влажность почвы может влиять на показания прибора. Когда содержание влаги в почве высоко, данные могут казаться обманчиво низкими. И наоборот, когда почва сухая, то измерения могут оказаться завышенными.

Более точно определить уплотнение почвы позволяет измеритель уплотнения почвы с ультразвуковым датчиком глубины (например, модель SC 900 / SC 900 Soil Compaction Meier).

Этот прибор измеряет сопротивление проникновению с помощью динамометра, дополнительно измеряя глубину проникновения щупа с помощью ультразвукового датчика. При погружении щупа датчик посылает импульсы, улавливает отраженные от почвы импульсы и по временной разнице рассчитывает дистанцию. Получает данные о плотности почвы с каждых 2,5 см глубины. Уплотнение измеряется и отображается на дисплее в PSI (фунт/сила на квадратный дюйм) или в кПа. Запоминающее устройство и порт RS-232 позволяют производить измерение уплотнения почвы с привязкой к координатам местности. Память устройства хранит до 772 профилей (или 579, если используется функция GPS). Включает в себя также кабель подключения к компьютеру для загрузки данных.

Мониторинг плотности почвы на поле является одной из составляющих технологии «точного земледелия». GPS сегодня открывает возможность собирать информацию по состоянию почвы в любой точке поля и принимает решения по выбору технологии механического воздействия, направленного на создание «оптимальной плотности почвы поля». Для подключения GPS приемника требуется 2 кабеля: GPS/DGPS кабель и последовательный интерфейсный кабель.

Источник

Прибор для определения плотности грунта

Плотномеры — это специальные строительные приборы, с помощью которых прямо на строительной площадке можно измерить плотность и степень уплотнения грунта и оценить его несущую способность. Плотномеры применяются для контроля качества уплотнения грунта при подготовке оснований под автомобильные и железные дороги, под фундаменты зданий, а так же для оценки качества уплотнения грунта после обратной засыпки котлованов и траншей фундаментов.

Суть работы плотномера заключается в следующем: прибор создаёт давление на поверхность грунта и измеряет деформацию грунта под этой силой. Таким образом с помощью плотномера можно определить максимальную нагрузку, которую может выдержать подопытный грунт без деформации.

Плотномеры можно применять для определения плотности грунтов, содержащих не более 25% частиц размером более 2 мм, то есть для песка, супеси, суглинка и глины.

По принципу действия плотномеры делятся на динамические и статические.

Статический плотномер для грунта

Статический плотномер состоит из рабочего наконечника, переходного стержня и рукоятки с динамометром. Рабочий наконечник представляет собой усечённый конус, он крепится через переходный стержень к рукоятке и углубляется в грунт. Далее человек берётся за рукоятку и давит на плотномер, а силоизмерительное устройство — динамометр — показывает величину оказываемого усилия в кгс/см2. Постепенно усиливая воздействие, можно определить ту нагрузку, которую способен выдержать грунт.

Динамический плотномер для грунта

При подготовке оснований под фундамент или при уплотнении грунта при обратной засыпке необходимо обеспечить степень уплотнения грунта 0,95-0,98. С помощью динамического плотномера можно измерить коэффициент уплотнения грунта. Динамический плотномер так же имеет рабочий наконечник, который заглубляется в грунт, направляющий стержень, наковальню, ударную гирю и ограничитель с затворным механизмом. Измерение плотности грунта происходит так: рабочий наконечник углубляется в грунт на 20 см, а затем забивают его ещё на 10 см с помощью ударной гири и считают количество ударов, которые для этого требуются. Техника удара: гирю поднимают вверх до ограничителя, отпускают затворный механизм, гиря падает на наковальню и создаёт нормированное усилие. По количеству ударов, необходимых чтобы забить плотномер на последние 10 см, определяется степень уплотнения грунта.

Примерные данные приведены в таблице:

Точные данные должны быть приведены в подобной таблице или в виде графика в паспорте плотномера.

Динамический электронный плотномер

Динамический электронный плотномер имеет электронно-вычислительное устройство, которое фиксирует измерения и на их основании рассчитывает показатели грунта. Такой плотномер состоит из съёмного штампа диаметром 150 мм или 300 мм, направляющего стержня, ударной гири, электронного устройства.

Для проведения измерения плотномер устанавливается на ровный участок грунта, на электронном устройстве задаётся количество испытаний, поднимается гиря до затворного механизма, затем затвор спускается, гиря падает и наносит удар, создавая нагрузку. Гиря может отскакивать вверх, и чтобы она не наносила повторный удар, её нужно подхватывать и поднимать обратно к затворному механизму.

Электронное устройство измеряет силу удара и деформацию грунта после каждого удара и на основе средних данных вычисляет максимально упругость грунта и допустимую нагрузку на него в МПа.

К этой статье есть подборка видео (количество видеороликов: 1)

В этой статье рассмотрены основные типы грунтов — скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.

Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В зависимости от размера частиц подразделяется на гравелистый, крупный, средний и мелкий. Каждый вид песка имеет свои свойства.

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина.

Коэффициент уплотнения грунта — это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение плотности грунта к его максимальной плотности и показывает насколько хорошо уплотнён грунт.

ИЗМЕРИТЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

Дороги и дорожные объекты – это весьма сложные и дорогостоящие технические сооружения, которые требуют постоянного ухода. Проблемы возникают не только при строительстве новых дорог, но и в процессе эксплуатации. На строительство и ремонт дорог выделяются огромные средства. С целью экономии материальных ресурсов и улучшения качества дорожного полотна были разработаны приборы — плотномеры, позволяющие строительным организациям контролировать качество его уплотнения на стадии строительства. Среди большого разнообразия способов определения качества уплотнения наиболее часто используют два: динамический и статический.
В основу оценки качества уплотнения грунта земляного полотна и подстилающего слоя в России, как известно, положен принцип сравнения плотности, полученной в насыпи или выемке, с плотностью того же грунта в лабораторном приборе стандартного уплотнения. Результат сравнения в виде коэффициента уплотнения (Ку) «примеряют» к нормируемым ГОСТ и СНиП его значениям, чаще всего равным 0,95 (низ земляного полотна) или 0,98–1,0 (верх земляного полотна и подстилающий слой). Далее >>>

Стандартный метод оценки качества уплотнения предусматривает обязательный отбор образца грунта с помощью кольца или лунки, точное его взвешивание, определение влажности путем высушивания при 105–110°С в термостате в течение 6–8 часов. Затем нужно в лаборатории выполнить процедуру стандартного уплотнения предварительно высушенного и измельченного грунта со столь же продолжительным определением оптимальной влажности. В итоге интересующий коэффициент уплотнения грунта и его влажность могут быть выданы минимум через сутки-двое, когда поправить качество уплотнения уже сложно.

Правда, облегчают или спасают эту ситуацию две альтернативные возможности. Во-первых, россияне часто используют распространенный во многих странах метод контроля не самой плотности грунта, а технологии его уплотнения выбранным средством, установленной, например, при пробном уплотнении. Строгое соблюдение технологических режимов выполнения этой операции, как правило, гарантирует высокую вероятность получения требуемого результата по качеству. Поэтому обязательный отбор проб грунта из насыпи или выемки вместе с лабораторными процедурами можно рассматривать не как оперативный контроль, а как проверочный и не имеющий столь острой необходимости сиюминутной выдачи результата. Однако при возможном изменении типа и разновидности грунта или его состояния, чего исключать нельзя, такой метод контроля может давать сбои.

В подобном и других случаях дорожники широко используют вторую возможность, дающую им узаконенное СНиП право проводить контроль плотности с обязательным отбором проб грунта в объеме, составляющем не менее 10% от всех положенных измерений. В остальных 90% допускается применять косвенные методы и средства, в том числе и упрощенные, но обеспечивающие соответствующую достоверность результатов. Подобные экспресс-приборы и устройства, достаточно простые, легкие, удобные и дающие быстрый результат.

Из имеющегося многообразия этих приборов и методов наиболее распространенными оказались так называемые плотномеры-пенетрометры статического и динамического типа.

За критерий принимают либо удельное сопротивление погружению конуса (cone index), определяемое как отношение общего статического или динамического усилия вдавливания к площади основания конуса, либо глубину погружения наконечника, либо количество ударов для погружения его на заданную глубину. При этом все другие параметры прибора, кроме одной из названных и фиксируемых величин, остаются постоянными.

Сама по себе контролируемая плотность грунта не столь и важна для оценки устойчивости и долговечности земляного полотна при его эксплуатации в дороге. Не менее важны и такие его характеристики как прочностные и деформативные свойства грунта. Поэтому при проектировании дорожного полотна, помимо коэффициента уплотнения используют модуль упругости или деформации. Проверка значений модуля деформации очень важна при строительстве дорог на щебеночном основании. Динамический модуль деформации (или упругости, если осадка штампа полностью упруга) служит критерием оценки качества уплотнения щебня и фактически является обобщенным или эквивалентным модулем щебеночного основания, подстилающего слоя и частично земляного полотна. Недостаточная прочность и повышенная деформативность (низкая жесткость) основания на щебне, сразу отражаются на состоянии асфальтобетонного покрытия (осадки, волны, трещины, неровности).

Динамический плотномер Д-51. Проверяем уплотнение грунта

Измерение плотности материалов является простым способом предварительной оценки их качества. И, если с плотностью компактированных материалов всё достаточно просто – следует разделить массу тела на его объём, то с пористыми или порошковыми, дело обстоит сложнее: надо учитывать оба показателя плотности — чистую и по насыпному весу грунта. Наиболее простым прибором, при помощи которого можно установить плотность грунтов, считается динамический плотномер.

Конструкция и модификации

Динамический способ измерения плотности заключается в том, что определённый объём сыпучего материала взвешивается при его естественном падении с непрерывном потоке. Метод неприменим, если грунт резко неоднороден по фракциям, или забор исходного материала происходит с глубины более 300 мм, поскольку в этом случае влажность образцов оказывается резко неравномерной.

Динамическая плотность с применением динамического плотномера Д-51 (имеется и модернизированная версия прибора Д-51А, используя которую, можно определять динамическую плотность глинистых грунтов) устанавливается по величине относительного сопротивления внедрению в поверхность материала испытательного инструмента (зонда), по мере его ударного внедрения вглубь.

1. Сменный наконечник конической формы.
2. Направляющая штанга.
3. Гиря.
4. Муфта-наковальня.
5. Ручка.

При помощи динамического плотномера Д-51 можно производить не только простое, но и двойное зонидирование, точность которого заметно выше. Для этого вместо наконечника к зонду присоединяют специальный плоский штамп, при помощи которого можно выполнить дополнительное компактирование материала. Такой способ эффективен для грунтов, характеризующихся переменными показателями своей влажности.

По схожей технологии действует и универсальный плотномер ДПУ «Кондор», также используемый для оценки плотности песка и супеси.

Как работать плотномером?

Эксплуатационные возможности прибора, которые определяют границу его применяемости, таковы:

• Максимальная глубина внедрения измерительного наконечника, мм – 300.
• Усилие ударного воздействия на грунт, кг – 2,5.
• Поперечный размер конуса зонда, мм – 16.
• Угол при основании конуса, град – 60.
• Поперечный размер уплотняющего штампа, мм – 100.
• Диапазон практической оценки значений плотности материалов, КУ – 0,84…1,01.

КУ – коэффициент уплотнения, под которым понимают отношение фактической плотности грунта к аналогичному параметру в его сухом состоянии, при условии неизменности состава. Показатель КУ нормируется техническими требованиями ГОСТ 22733-2002.

Замер показателя плотности производят при помощи штанги, которую соединяют с наконечником. Для этого используют муфту-наковальню. В таком виде устройство динамический плотномер вертикально устанавливают на ровную поверхность, и, применяя гирю, вводят наконечник в материал. Глубину внедрения можно регулировать при помощи имеющейся на корпусе ручки, которая ограничивает высоту падения гири. Глубина должна быть достаточной, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью наковальни. Для оценки плотности используют прилагаемые к плотномеру таблицы. В них приводятся графики зависимости количества ударов гири (которые следует нанести, чтобы измерительный стержень опустился на необходимую глубину) от коэффициента уплотнения.

Обычно указанные таблицы соответствуют наиболее распространённым типам грунтов – супесей, суглинков, пылевидного и мелкого песка.

В версии плотномера Д-51М имеется электронный блок-приставка, применение которого позволяет значительно повысить точность результатов зондирования грунта.

Как проверяется грунт по коэффициенту уплотнения?

Практическое применение таблиц заключается в том, что по шкале ординат выбранной таблицы проводится горизонтальная линия, отмечающая количество ударов, нанесённых гирей. После этого находим пересечение этой горизонтали с параболической кривой, соответствующей выбранному типу грунта и от этой точки восстанавливается перпендикуляр к оси абсцисс. В этом месте и считывается значение коэффициента уплотнения.

Если исследуемый грунт визуально неоднороден, то рядом – не ближе 300 мм от точки предыдущего внедрения зонда – производят следующий замер. Чрезмерное сближение точек измерения часто сопровождается обрушением полости, и искажает результат.

Рекомендуется вначале выполнить не менее 20 ударных циклов, чтобы обеспечить устойчивое заглубление измерительного зонда в исследуемый грунт. Затем, при следующих ударах, уже регистрировать в журнале их количество, тогда результат можно использовать для последующих работ с таблицами. Извлечение динамического плотномера Д-51 из грунта выполняют при помощи ручки.

Перед оценкой значений уплотнения рекомендуется установить относительную влажность исследуемого материала. Рекомендуется применять методики, которые установлены в ГОСТ 27733-2002 и в ГОСТ 5180-84.

Особенности применения метода двойного зондирования

Относительно грунтов, характеризующихся неоднородной влажностью определение динамической плотности выполняют в два этапа. Первый проводят так, как описано выше. При повторной оценке плотности используют штамп-основание. Для этого рядом с первичной лункой делают круглую в плане выемку диаметром 100 мм и глубиной 250 мм. Штамп строго вертикально помещают на дно и не менее, чем 40 циклами ударной нагрузки производят окончательное уплотнение грунта. Те слои грунта, которые оказываются в штампе, должны быть не менее 50 мм по высоте. Их также доуплотняют аналогичным способом.

После выравнивания грунта, находящегося над скважиной, штамп извлекают и забранный им объём тестируют на плотность указанным ранее способом, используя специальную таблицу, приведённую в паспорте динамического плотномера.

ИЗМЕРИТЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

Дороги и дорожные объекты – это весьма сложные и дорогостоящие технические сооружения, которые требуют постоянного ухода. Проблемы возникают не только при строительстве новых дорог, но и в процессе эксплуатации. На строительство и ремонт дорог выделяются огромные средства. С целью экономии материальных ресурсов и улучшения качества дорожного полотна были разработаны приборы — плотномеры, позволяющие строительным организациям контролировать качество его уплотнения на стадии строительства. Среди большого разнообразия способов определения качества уплотнения наиболее часто используют два: динамический и статический.
В основу оценки качества уплотнения грунта земляного полотна и подстилающего слоя в России, как известно, положен принцип сравнения плотности, полученной в насыпи или выемке, с плотностью того же грунта в лабораторном приборе стандартного уплотнения. Результат сравнения в виде коэффициента уплотнения (Ку) «примеряют» к нормируемым ГОСТ и СНиП его значениям, чаще всего равным 0,95 (низ земляного полотна) или 0,98–1,0 (верх земляного полотна и подстилающий слой). Далее >>>

Стандартный метод оценки качества уплотнения предусматривает обязательный отбор образца грунта с помощью кольца или лунки, точное его взвешивание, определение влажности путем высушивания при 105–110°С в термостате в течение 6–8 часов. Затем нужно в лаборатории выполнить процедуру стандартного уплотнения предварительно высушенного и измельченного грунта со столь же продолжительным определением оптимальной влажности. В итоге интересующий коэффициент уплотнения грунта и его влажность могут быть выданы минимум через сутки-двое, когда поправить качество уплотнения уже сложно.

Правда, облегчают или спасают эту ситуацию две альтернативные возможности. Во-первых, россияне часто используют распространенный во многих странах метод контроля не самой плотности грунта, а технологии его уплотнения выбранным средством, установленной, например, при пробном уплотнении. Строгое соблюдение технологических режимов выполнения этой операции, как правило, гарантирует высокую вероятность получения требуемого результата по качеству. Поэтому обязательный отбор проб грунта из насыпи или выемки вместе с лабораторными процедурами можно рассматривать не как оперативный контроль, а как проверочный и не имеющий столь острой необходимости сиюминутной выдачи результата. Однако при возможном изменении типа и разновидности грунта или его состояния, чего исключать нельзя, такой метод контроля может давать сбои.

В подобном и других случаях дорожники широко используют вторую возможность, дающую им узаконенное СНиП право проводить контроль плотности с обязательным отбором проб грунта в объеме, составляющем не менее 10% от всех положенных измерений. В остальных 90% допускается применять косвенные методы и средства, в том числе и упрощенные, но обеспечивающие соответствующую достоверность результатов. Подобные экспресс-приборы и устройства, достаточно простые, легкие, удобные и дающие быстрый результат.

Из имеющегося многообразия этих приборов и методов наиболее распространенными оказались так называемые плотномеры-пенетрометры статического и динамического типа.

За критерий принимают либо удельное сопротивление погружению конуса (cone index), определяемое как отношение общего статического или динамического усилия вдавливания к площади основания конуса, либо глубину погружения наконечника, либо количество ударов для погружения его на заданную глубину. При этом все другие параметры прибора, кроме одной из названных и фиксируемых величин, остаются постоянными.

Сама по себе контролируемая плотность грунта не столь и важна для оценки устойчивости и долговечности земляного полотна при его эксплуатации в дороге. Не менее важны и такие его характеристики как прочностные и деформативные свойства грунта. Поэтому при проектировании дорожного полотна, помимо коэффициента уплотнения используют модуль упругости или деформации. Проверка значений модуля деформации очень важна при строительстве дорог на щебеночном основании. Динамический модуль деформации (или упругости, если осадка штампа полностью упруга) служит критерием оценки качества уплотнения щебня и фактически является обобщенным или эквивалентным модулем щебеночного основания, подстилающего слоя и частично земляного полотна. Недостаточная прочность и повышенная деформативность (низкая жесткость) основания на щебне, сразу отражаются на состоянии асфальтобетонного покрытия (осадки, волны, трещины, неровности).

Определение плотности грунта

Повышение качества строительных работ играет важную роль в увеличении прибыли от инвестиций в направлении строительного бизнеса. Главное место в улучшении прочности и надёжности построек занимает процесс контроля качества проводимых работ на различных этапах возведения конструкции.

Контроль качества монтажных работ основан на анализе соответствия уровня трудозатрат, надёжности монтажа, качества сырья и стройматериалов, установленных нормативами ГОСТ и СНиП, а также разнообразными техническими регламентами и стандартами.

Итог низкокачественной работы и применения более дешёвых аналогов стройматериалов не только финансовые потери из-за внезапных аварийных ситуаций, но и серьёзная угроза здоровью и жизни граждан. Поэтому сфера строительства основывается на проведении контроля качества в различных областях и на разнообразных этапах.

Основополагающий фактор надёжности строения – качественный фундамент. Нулевой цикл до строительной подготовки, играющий первостепенную роль в процессе возведения сооружения, – определение плотности и влажности грунта под основание. Испытание на данном этапе имеет важную роль, поскольку монтаж основательных жилых комплексов или коммерческих зданий на неподходящем для этого грунтовом слое проявится в виде дефектов и непригодности к использованию спустя год, а то и несколько после завершения строительства и ввода в эксплуатацию. А это приведёт к более серьёзным материальным потерям, административным правонарушениям или уголовной ответственности.

Рассмотрим главные методики определения плотности грунта, входящие в комплекс процедур строительного контроля. Разработаны два направления для определения показателей уплотнения грунтового пласта:

Косвенные способы – оперативная диагностика в полевых условиях и измерение физических характеристик и механических параметров.

Прямые методики – лабораторные исследования собранных экземпляров.

Косвенные методики определения плотности слоя под основание постройки

Электромагнитный метод установки плотности грунтового слоя с применением аппарата SDG-200

Электрическое поле контактной пластины установки SDG 200 пропускается через почву или иную породу, датчик фиксирует величину сопротивления. С помощью этих данных инженер проводит расчёт степени плотности для конкретного грунтового слоя.

• Большой диапазон измерений.
• Простота использования.
• Высокая информативность.

Для получения объективных показателей оборудование SDG-200 проходит настройку под критерии грунта, который предстоит проанализировать. Для этого отбираются пробы породы, тестируются единожды в лаборатории, чтобы установить следующие показатели:

• Фактическую влажность
• Предельную плотность
• Физико-химический состав
• Подвижность
• Границы пластичности

Лаборант рассчитывает разницу между фактической плотностью, установленной опытным путём, и показателями с оборудования, полученными на том же участке, где брались образцы для тестирования. Этот параметр называют поправка по плотности.

• При некорректной настройке прибора возникнут погрешности в замерах.
• Продолжительное время исследований при маленькой площади участка.

На достоверность показаний аппарата SDG-200 влияет правильность введённых при настройке показателей. Данные вводятся в базу прибора, сохраняются, после чего оборудование готово к обследованию данного типа грунтового пласта.

Метод штампа с использованием устройства ПДУ-МГ4 УДАР

Для штампового метода установки плотности грунта может применяться динамический плотномер серии ПДУ-МГ4 УДАР, чтобы зафиксировать модуль упругости грунтового слоя, на котором планируется прокладка дорожного полотна. Нагрузка на пласт будет имитировать передвижение транспортного средства по асфальтовому покрытию.

Конструкционно плотномер представляет собой комплекс из груза, тензодатчиков, замеряющих силу воздействия, электронного блока управления, акселерометра, пружины. Нагрузочное основание имеет диаметр 30 см и массу утяжелителя 10 кг. Это предоставляет возможность использования оборудования не только на мягких почвах, глинистых и песчаных структурах, но и крупноблочных насыпях и слое из щебня.

Вес падающего груза на аппарате ПДУ-МГ4 УДАР составляет 5 кг при диаметре уплотняющего основания 20 см.

Данные силового взаимодействия между грузом и грунтовым основанием направляются в блок для обработки. Все результаты проверки выводятся на графический дисплей и сохраняются в модуле архивной памяти.

Плотномер имеет функцию передачи информации на планшет или компьютер, где показатели обрабатываются и при необходимости могут быть распечатаны.

Пенетрометр в определении плотности грунтового пласта

Пенетрационный метод – распространённый способ экспресс диагностики характеристик грунта. Он основан на силе реакционного сопротивления породы при внедрении наконечника прибора под динамической или статической нагрузкой.

Основы измерения – степень плотности грунтового слоя определяется с помощью числа удельного сопротивления пенетрации. Расчёт ведётся по показателю прилагаемого усилия в момент опускания рабочего наконечника в породу. Показатель плотности – это значение, на которое отклоняется стрелка фиксатора, когда динамоматрическое кольцо деформируется под нагрузкой.

Прямые методы измерения уровня плотности грунтового слоя под основание застроек

Замещение объёма

Определение плотности грунта по стандартам и техническому регламенту ГОСТ 28514-90 проводится посредством специального оборудования:

• Установка с баллоном из резины.
• Пескозагрузочный аппарат.

Особенности измерений пескозагрузочным аппаратом

На участке для предстоящей застройки выравнивают площадку, равную площади испытательной пластины. Лист основания прочно закрепляют на площадке, чтобы он не имел возможности сдвигаться. Под круглым вырезом пластины выбуривают лунку.

Грунт, оставшийся от бурения, собирают и взвешивают.

Резервуар пескозагрузочного аппарата наполняют песком, общий вес сыпучего материала установлен. Прибор помещают на площадку основания над отверстием с закрытой заслонкой. Затем убирают задвижку и позволяют песку заполнить углубление. После завершения наполнения, заслонку возвращают на прежнее место и убирают прибор. Взвешивают оставшийся песчаный наполнитель.

Отбор монолитных проб

Для оценки плотности грунта в конкретной области производят отбор специальных образцов, чтобы не нарушить их структуру. Для этого применяют способ режущего кольца.

Исследование цельных образцов позволяет получить максимально достоверные значения физических показателей и механических свойств. Однако требуется оборудованная лаборатория, квалифицированные специалисты и значительное количество времени.

Несмотря на обилие методик, способов и разнообразие оборудования для полевых испытаний, самым надёжным исследованием для определения плотности грунта является метод отбора монолитных образцов.

Косвенные методы разработаны в большинстве случаев для поиска наиболее уязвимых зон грунтового пласта. Для объективной оценки параметров грунта необходимы лабораторные изыскания.

Основные характеристики, устанавливаемые в лаборатории

Механические параметры

Лабораторные тесты и испытания позволяют установить следующие механические свойства грунта:

• Плотность грунта
• Прочность слоя при сжатиирастяжении
• Процент просадки испытуемого экземпляра
• Первоначальное просадочное давление
• Уровень уплотнения песчаных и почвенных оснований
• Степень изменения формы грунта под нагрузкой
• Угол природного откоса
• Прочность слоя в момент сдвига, среза, деформации.

Химический состав

Лабораторные анализы почвы с различных слоёв и глубины позволяют определить следующие химические показатели:

• Процентное содержание водорастворимых солей
• Уровень карбонатов в экземпляре
• Состав песка
• Присутствие органических элементов в почве
• Липкость
• Водопроницаемость и водопоглощение
• Способность окислять бетон, металлоконструкции
• Коэффициент размокания
• Размытие и растворение горных пород.

Для чего проводят лабораторные испытания

Подробное изучение грунтов и песчаников, располагающихся в основании будущей постройки, необходимо для установления всех технических показателей земельного участка. Эти данные необходимы инженерам для расчёта свойств несущей конструкции, определения степени уплотнения пород при обратной засыпке фундамента. Необходимое время для всех тестов зависит от следующих аспектов:

• Площадь строительной площадки.
• Размеры и сложность постройки.
• Физико-механические параметры грунтового пласта под основание строения и геологические данные участка.

Цены на испытания грунта

Определение коэффициента уплотнения грунта (экспресс метод/по образцам) (1 точка/1 образец)

ГОСТ 19912 ГОСТ 8735 ТР 145-03

Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта (1 образец)

Определение плотности образцов грунта (метод режущих колец/метод замещения объемов) (1 точка)

ГОСТ 8735 ГОСТ 5180 ГОСТ 28514

Определение физико-механических свойств грунта (1 образец)

Источник