ГОСТ 22733-77

Група Ж39

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

МЕТОД ЛАБОРАТОРНОГО ВИЗНАЧЕННЯ МАКСИМАЛЬНОЇ ЩІЛЬНОСТІ

Soils. Метод для laboratory
determination of maximum density

Дата введення 1978-07-01

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету Ради Міністрів СРСР у справах будівництва 30 вересня 1977 р. N 150

Перевидання. Жовтень 1987

Цей стандарт поширюється на глинисті, піщані та гравійні грунти та встановлює метод лабораторного визначення максимальної щільності скелета грунту та оптимальної вологості грунту, що використовуються при призначенні необхідної щільності грунтів, а також при контролі вологості ущільнюваних грунтів та якості ущільнення їх у земляних споруд .

Стандарт не поширюється на ґрунти, що містять понад 30% зерен більше 10 мм, а також на заторфовані ґрунти.

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1.1. Метод полягає у встановленні залежності щільності скелета ґрунту від його вологості при трамбуванні зразків з постійною витратою роботи на їх ущільнення та у визначенні цієї залежності

Вологість, при якій досягнуто максимальної щільності скелета грунту, є оптимальною

1.2. Для встановлення залежності щільності скелета ґрунту від його вологості проводять серію окремих випробувань ґрунту на ущільнення із послідовним збільшенням його вологості. Результати випробувань представляють як графіка. Кількість окремих випробувань для побудови графіка має бути не менше шести, а також достатньою для виявлення максимального значення щільності скелета ґрунту.

1.3. Випробування ґрунтів здійснюють у приладі Союздорнії для стандартного ущільнення ґрунтів (див. додаток 1) шляхом пошарового трамбування ґрунту ударами вантажу масою 2,5 кг, що падає з висоти 300 мм; при цьому загальна кількість ударів має становити 120.

1.4. Усі результати, отримані в процесі підготовки та випробувань ґрунту, повинні заноситись до журналу визначення максимальної щільності скелета ґрунту за формою, наведеною у додатку 2.

2. ВІДБІР ПРОБ ГРУНТУ

2.1. Проби ґрунту (зразки порушеного складання) слід відбирати в природних та штучних оголеннях та гірничих виробках з однорідного на вигляд шару ґрунту відповідно до вимог ГОСТ 12071-84. Маса проби ґрунту має бути не менше 10 кг. Кожна відібрана проба ґрунту повинна бути забезпечена даними про найменування об'єкта, потужність даного шару, глибину, місце і дату відбору ґрунту, а також найменування ґрунту за візуальним визначенням.

3. АПАРАТУРА

3.1. Для проведення випробувань потрібні такі прилади, обладнання та інструменти:

прилад Союздорнії для стандартного ущільнення ґрунтів;

ваги настільні гірні або циферблатні за ГОСТ 23711-79;

ваги лабораторні за ГОСТ 24104-80;

гірі за ГОСТ 7328-82;

машина розтиральна (бігуни лабораторні) або ступка № 7 (діаметром по верху 240 мм) з товкачем, забезпеченим гумовим наконечником, за ГОСТ 9147-80;

шафа сушильна;

сито з отворами 10 мм;

ексикатор типу Е-250 за ГОСТ 25336-82;

чашки металеві ємністю не менше ніж 5 л;

циліндри мірні з носиком ємністю 100 і 500 мл за ГОСТ 1770-74;

лопаточка-мастерок;

лінійка металева довжиною 30 см за ГОСТ 427-75;

штангенциркуль ШЦ-1-125, модель 183 за ГОСТ 166-80;

ніж лабораторний;

склянки алюмінієві для зважування;

пензлики.

Примітка. Дозволяється застосовувати прилади з параметрами, відмінними від приладу Союздорнії, та відповідною зміною методики, за умови, що для даного виду ґрунту експериментально доведена ідентичність одержуваних при цьому результатів з результатами випробувань у приладі Союздорнії.

4. ПІДГОТОВКА ДО ВИПРОБУВАНЬ

4.1. Підготовка ґрунту

4.1.1. Підготовка ґрунту до випробувань складається з наступних операцій:

обробка проби ґрунту масою 10 кг;

виділення та підготовка окремих проб ґрунту масою 2,5 кг до випробування.

4.1.2. Обробка проби ґрунту масою 10 кг повинна проводитись у такому порядку:

висушування в приміщенні при кімнатній температурі до повітряно-сухого стану, при якому можна проводити подрібнення і просіювання грунту;

подрібнення (без дроблення зерен) у ступці маточкою з гумовим наконечником або в розтиральній машині (лабораторними бігунами);

просіювання крізь сито з отворами розміром 10 мм;

відбір проб масою не менше 30 г з ґрунту, що пройшов крізь сито, для визначення вологості -

	зважування зерен розміром більше 10 мм (маса						та відбір з них проб для визначення
	вологості		та щільності зерен

4.1.4. Виділення окремих проб масою 2,5 кг та підготовка їх до випробування повинні проводитися в наступному порядку:

перемішують ґрунт, що пройшов крізь сито, і розподіляють його рівним шаром на листі картону, фанери або щільного паперу;

відбирають їх у металеві чашки для випробування;

	відібрані окремі проби ґрунту дозволожують до вихідної вологості		Приймається

рівною 4% для піщаних, гравійних ґрунтів та 8% для глинистих ґрунтів. Необхідна для дозволоження проби ґрунту кількість води (Q) визначають за формулою

вводять у проби ґрунту розраховану кількість води і одночасно перемішують ґрунт лопаткою-мастерком;

переносять проби ґрунту з чашок в ексікатори та витримують їх не менше 2 годин при закритих кришках ексікаторів.

4.2. Підготовка приладу

4.2.1. Підготовка приладу до випробування повинна здійснюватись у наступній послідовності:

встановлюють циліндр у піддон, не затискаючи його гвинтами;

встановлюють кільце на борт циліндра;

затискають циліндр поперемінно гвинтами піддону та кільця;

перевіряють розміри циліндра штангенциркулем; при цьому внутрішній діаметр і глибина повинні дорівнювати відповідно 100 і 127 мм;

визначають масу (m(4) зібраного контейнера (циліндр з піддоном та кільцем) з похибкою до 1 г і заносять дані в журнал (див. додаток 2);

встановлюють зібраний контейнер приладу на жорстку нерухому основу масою не менше 50 кг.

5. ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ

5.1. Випробування ґрунту проводять послідовно з окремими пробами ґрунту. Вологість проби при першому випробуванні повинна дорівнювати вихідній, встановленій у п. 4.1.4. При кожному наступному випробуванні вологість слід збільшувати на 1-2% для піщаних, гравійних ґрунтів та 2-3% для глинистих ґрунтів. Кількість води для дозволоження проби визначають за формулою (2), приймаючи в ній за m(3) - масу ґрунту, що залишився від попереднього випробування, а за W(1) і W(3) - відповідно вологості, що задаються при попередньому та черговому випробуваннях .

5.2. Кожну окрему пробу слід випробовувати трохи більше трьох разів. При випробуванні ґрунтів, що містять зерна, що легко руйнуються при трамбуванні, кожну пробу випробовують лише один раз.

5.3. Ущільнення ґрунту кожної проби має виконуватись шляхом послідовного трамбування трьох шарів.

5.4. Випробування ґрунту слід проводити в наступному порядку:

підготовлену пробу ґрунту переносять з ексикатора в металеву чашку, а потім шарами завантажують у циліндр приладу, притискаючи ґрунт трамбуванням. Кожен шар повинен мати висоту 5-6 см та ущільнюватися 40 ударами вантажу; при цьому стрижень трамбування необхідно утримувати у вертикальному положенні. Перед завантаженням другого та третього шарів поверхню попереднього шару розпушують ножем на глибину 1-2 мм. Перед укладанням третього шару на циліндр надягають насадку;

після ущільнення третього шару насадку знімають і зрізають виступаючу частину зразка врівень з торцем циліндра. Товщина шару грунту, що зрізається, не повинна бути більше 10 мм. При більшій товщині необхідно провести повторне випробування зі зменшеними товщинами шарів грунту, що ущільнюється;

	визначають масу контейнера із ґрунтом				з похибкою до 1 г та розраховують
	щільність вологого зразка ґрунту		з похибкою до 0,01 г/куб.см за формулою

де V - ємність циліндра, що дорівнює 1000 куб.см;

знімають піддон і кільце, розкривають циліндр і витягають ущільнений зразок ґрунту. З верхньої, середньої та нижньої частин зразка відбирають по одній пробі масою не менше 30 г для визначення вологості ґрунту (W) за ГОСТ 5180-84;

вилучений з циліндра грунт приєднують до частини проби, що залишилася в чашці, розтирають, перемішують і зважують. Потім підвищують вологість проби згідно з п. 5.1. Після додавання води ґрунт перемішують, накривають вологою тканиною та витримують не менше 15 хв.

5.5. Друге та подальші випробування ґрунту на ущільнення мають проводитися відповідно до пп. 5.2-5.4.

5.6. Випробування визначення максимальної щільності скелета грунту слід вважати закінченими тоді, коли з підвищенням вологості проби при наступних двох, трьох випробуваннях на ущільнення відбувається послідовне зменшення значень щільності ущільнених зразків грунту або коли перестає ущільнюватися і починає при ударах вантажу вичавлюватися з приладу.

6. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ

6.1. За отриманими в результаті випробувань значеннями щільності та вологості ущільнених

зразків визначають щільність скелета ґрунту					з похибкою до 0,01 г/куб.
за формулою

6.2. Будують графік залежності щільності скелета від вологості ґрунту (див. додаток 3), відкладаючи по осі абсцис вологість ущільнених зразків у масштабі 1 см - 2%, а по осі ординат - щільність скелета ґрунту в масштабі 1 см - 0,05 г/куб. див. Знаходять максимум отриманої залежності та відповідні йому величини максимальної щільності скелета ґрунту

		на осі ординат та оптимальної вологості				На осі абсцис.
Точність зчитування значень має бути для					0,01 г/куб.см, а для

Якщо при побудові графіка крива залежності виходить без помітного піку,

що може мати місце для піщаних і гравійних грунтів,				слід приймати досягнуту
максимальну щільність скелета ґрунту, а за		Найменше значення вологості, за якої

досягається максимальна щільність скелета ґрунту.

6.3. Якщо в ґрунті утримувалися зерна більші за 10 мм, які перед випробуванням згідно з п. 4.1.2 були видалені з проби ґрунту, то для обліку впливу таких зерен на величину максимальної щільності ґрунту

необхідно отримані значення		для частини проби, що пройшла крізь

досліджуваного ґрунту в цілому (з включенням зерен більше 10 мм) за формулами:

Додаток 1. Схема приладу Союздорнії для стандартного ущільнення ґрунтів

ДОДАТОК 1
Обов'язкове

1 – піддон;

2 – роз'ємний циліндр ємністю 1000 куб.см; 3 – кільце; 4 – насадка; 5 - ковадло;
6 – вантаж масою 2,5 кг; 7 - напрямний стрижень; 8 - обмежувальне кільце; 9 – затискні гвинти.

Додаток 2. ЖУРНАЛ ВИЗНАЧЕННЯ МАКСИМАЛЬНОЇ ЩІЛЬНОСТІ СКЕЛЕТА ГРУНТУ

ДОДАТОК 2
Обов'язкове

Об'єкт _____________________________________________________________

Місце відбору ґрунту _________________________________________________

Глибина відбору ґрунту, м ________; потужність шару ґрунту, м _____________

Вид ґрунту ____________________. Дата відбору __________________________

Маса проби ґрунту (після подрібнення) m(1), кг _______________________

Дані по залишку на ситі зерен (після просіювання проби):

а) маса зерен m(2), кг ___________; б) вологість зерен W(2) ____________

Вологість пройшов крізь сито грунту W(1), % ________________________

Маса відібраних для випробування проб ґрунту m(3), кг ____________________

Оптимальна вологість ґрунту W(опт), % _______________________________

Максимальна щільність скелета ґрунту з урахуванням зерен більше 10 мм.

Щільність ґрунту максимальна щільність, отримана при даній витрати на ущільнення (стандартне ущільнення) ґрунту, що має оптимальну вологість.

Будівельний словник.

Дивитись що таке "Щільність ґрунту максимальна" в інших словниках:

максимальна- максимальна: Максимально можлива довжина ЗО, у межах якої виконуються вимоги цього стандарту та технічних умов (ТУ) на сповіщувачі конкретних типів, Джерело: ГОСТ Р 52651 2006: І …

Максимальна щільність (стандартна щільність)- найбільша щільність сухого ґрунту, яка досягається при випробуванні ґрунту методом стандартного ущільнення. Джерело: ГОСТ 22733 2002: Ґрунти. Метод лабораторного визначення максимальної щільності. Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

максимальна щільність та оптимальна вологість- 3.2 максимальна щільність та оптимальна вологість: Параметри, що визначаються при випробуванні ґрунту методом стандартного ущільнення за ГОСТ 22733. Джерело … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Вологість ґрунту- відношення маси води в обсязі ґрунту до маси цього ґрунту, висушеного до постійної маси. Джерело: ГОСТ 30416 96: Ґрунти. Лабораторні випробування. Загальні положення оригінал документа Дивись також родинні терміни. Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

вологість ґрунту оптимальна- 3.2 вологість ґрунту оптимальна: Вологість ґрунту, при якій його ущільнення певними ущільнюючими засобами забезпечує максимальну щільність. Джерело … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Вологість ґрунту, при якій досягається його максимальна щільність (у перерахунку на сухий ґрунт) за стандартизованих умов його ущільнення вантажем, що падає. У Росії як стандартний метод визначення оптимальної вологості прийнятий ... Будівельний словник

Підготовляючись до забудови, проводять спеціальні дослідження та тести, що визначають придатність ділянки до майбутньої роботи: беруть проби ґрунту, обчислюють рівень залягання підземних вод та досліджують інші особливості ґрунту, які допомагають визначити можливість (або його відсутність) будівництва.

Проведення таких заходів сприяє підвищенню технічних показників, внаслідок чого вирішується низка проблем, що виникають у процесі будівництва, наприклад, просідання ґрунту під вагою конструкції з усіма наслідками. Перший її зовнішній прояв виглядає як поява тріщин на стінах, а в сукупності з іншими факторами до часткового або повного руйнування об'єкта.

Коефіцієнт ущільнення: що це?

Під коефіцієнтом ущільнення ґрунту мають на увазі безрозмірний показник, який, по суті, є обчисленням відношення щільність ґрунту/щільність ґрунту max . Коефіцієнт ущільнення ґрунту розраховується з урахуванням геологічних показників. Кожен із них, незалежно від породи, пористий. Він пронизаний мікроскопічними порожнинами, які заповнюються вологою чи повітрям. При виробленні ґрунту обсяг цих пустот збільшується в рази, що призводить до підвищення пухкості породи.

Важливо! Показник щільності насипної породи є набагато меншим, ніж ті ж характеристики утрамбованого грунту.

Саме коефіцієнт ущільнення ґрунту визначає необхідність підготовки ділянки до будівництва. Спираючись на ці показники, готують піщані подушки під фундамент та його основу, додатково ущільнюючи ґрунт. Якщо цю деталь упустити, він може стежитись і під вагою конструкції почне просідати.

Показники ущільнення ґрунту

Коефіцієнт ущільнення ґрунту показує рівень ущільненості ґрунту. Його значення варіюється в межах від 0 до 1. Для основи бетонного стрічкового фундаменту нормою вважається показник >0,98 бала.

Специфіка визначення коефіцієнта ущільнення

Щільність скелета ґрунту, коли земляне полотно піддають стандартному ущільненню, обчислюється у лабораторних умовах. Принципова схема дослідження полягає у приміщенні зразка ґрунту в сталевий циліндр, який стискається під впливом зовнішньої грубої механічної сили – ударів падаючого вантажу.

Важливо! Найвищі показники щільності грунту відзначаються у порід з вологістю трохи вищою за норму. Ця залежність зображена на графіку нижче.

Кожне земляне полотно має свою оптимальну вологість, при якій досягається максимальний рівень ущільнення. Цей показник також досліджують у лабораторних умовах, надаючи породі різну вологість та порівнюючи показники ущільнення.

Реальні дані – це кінцевий результат досліджень, що вимірюється після закінчення всіх лабораторних робіт.

Методи ущільнення та обчислення коефіцієнта

Географічне розташування визначає якісний склад грунтів, кожен з яких має свої характеристики: щільність, вологість, здатність до просідання. Тому так важливо розробити комплекс заходів, спрямований на якісне покращення показників для кожного типу грунту.

Вам вже відоме поняття коефіцієнта ущільнення, предмет якого вивчається в лабораторних умовах. Проводять таку роботу відповідні служби. Показник ущільнення ґрунту визначає методику впливу на ґрунт, внаслідок якої він отримає нові характеристики міцності. Проводячи такі дії, важливо враховувати відсоток посилення, що прикладається для отримання необхідного результату. Виходячи з цього вираховується коефіцієнт ущільнення ґрунтів (таблиця нижче).

Типологія методів ущільнення ґрунту

Існує умовна система підрозділу методів ущільнення, групи яких формуються виходячи із способу досягнення мети – процесу виведення кисню із шарів ґрунту на певній глибині. Так, розрізняють поверхневе та глибинне дослідження. Виходячи з типу дослідження, фахівці підбирають систему обладнання та визначають спосіб його застосування. Методи дослідження ґрунту бувають:

• статичними;
• вібраційними;
• ударними;
• комбінованими.

Кожен із типів обладнання відображає метод застосування сили, наприклад, пневматичний каток.

Частково такі методи застосовуються в малому приватному будівництві, інші виключно при побудові великомасштабних об'єктів, зведення яких узгоджено з місцевою владою, оскільки деякі з таких будов можуть впливати не тільки на задану ділянку, а й на навколишні об'єкти.

Коефіцієнти ущільнення та норми БНіП

Усі операції, пов'язані з будівництвом, чітко регламентуються законом, тому контролюються відповідними організаціями.

Коефіцієнти ущільнення ґрунтів БНіП визначає пунктом 3.02.01-87 та СП 45.13330.2012. Дії, описані в нормативних документах, були оновлені та актуалізовані у 2013-2014 роках. Вони описуються ущільнення для різного роду грунту і ґрунтових подушок, що використовуються при зведенні фундаменту та будівель різного роду змін, у тому числі і підземних.

Як визначають коефіцієнт ущільнення?

Найпростіше визначити коефіцієнт ущільнення ґрунту за методом ріжучих кілець: металеве кільце обраного діаметра та певної довжини забивають у ґрунт, під час чого порода щільно фіксується усередині сталевого циліндра. Після цього масу пристосування вимірюють на терезах, а після закінчення зважування вичитують вагу кільця, отримуючи чисту масу ґрунту. Це число ділять на об'єм циліндра та отримують остаточну щільність ґрунту. Після чого її ділять на показник максимально можливої ​​щільності та отримують обчислюване - коефіцієнт ущільнення для даної ділянки.

Приклади обчислення коефіцієнта ущільнення

Розглянемо визначення коефіцієнта ущільнення ґрунту на прикладі:

• значення максимальної щільності ґрунту - 1,95 г/см 3 ;
• діаметр ріжучого кільця – 5 см;
• висота ріжучого кільця – 3 см.

Необхідно визначити коефіцієнт ущільнення ґрунту.

З таким практичним завданням справитися набагато легше, ніж може здатися.

Для початку забивають циліндр у ґрунт повністю, після чого витягають його з ґрунту так, щоб внутрішній простір залишався заповненим землею, але зовні ніякого скупчення ґрунту не відзначалося.

За допомогою ножа ґрунт витягають із сталевого кільця та зважують.

Наприклад, маса ґрунту становить 450 грам, об'єм циліндра 235,5 см 3 . Розрахувавши за формулою, отримуємо число 1,91 г/см 3 – щільність ґрунту, звідки коефіцієнт ущільнення ґрунту – 1,91/1,95 = 0,979.

Зведення будь-якої будівлі або конструкції - відповідальний процес, якому передує ще більш відповідальний момент підготовки ділянки, що забудовується, проектування передбачуваних будівель, розрахунку загального навантаження на грунт. Це стосується всіх без винятку будівель, призначених для тривалої експлуатації, термін якої вимірюється десятками, а то й сотнями років.

Для ґрунту, що знаходиться в трифазному стані (скелет + вода + повітря), без урахування його структурних особливостей одиничний обсяг становитиме:
ρск/ρ+Wρск/100+σ/100=1,
де ρ - щільність ґрунту, г/см 3 ; W - вологість ґрунту, %; σ - обсяг повітря, що залишається у порах ґрунту після ущільнення, %; 1-одиничний об'єм ґрунту (1 см 3); ρск - щільність сухого ґрунту, г/см 3 .

Звідси, основну характеристику ущільнення ґрунту (у сухому стані), тобто його щільність визначають за формулою
ρск =(1-σ) ρ/(100+Wρ).

Щільність ґрунту, вологість та утримання повітря залежать від його генези, ступеня дисперсності, природних умов місцевості, навантаження від коліс автомобілів та інших факторів. Щільність пилуватого супіску становить 2,66 г/м 3 легкої - 2,68, легкого пилуватого суглинку - 2,69 і важкого суглинку - 2,71, пилуватої глини -2,72 і жирної глини -2,71. Залежно від зернистості ґрунтів змінюється і вміст повітря: у піщаних ґрунтах - 8-10 %, у супіщаних -6-8 %,
у суглинках, зокрема і чорноземних, - 4-5 % й у жирних глинах - 4-6 %.

Вплив вологості значніший для дисперсного грунту. Високодисперсні ґрунти широко поширені у СРСР. Такі ґрунти мають велику питому поверхню, високе значення вологоємності і морозного пучення і т. д. (гл. 7.2).

Оптимальна вологість Wо - вологість, що відповідає максимальній щільності ґрунту ρmax за найменшої витрати енергії на ущільнення. При такій вологості вода в порах ґрунту знаходиться в адсорбованому стані і пористість відповідає об'єму води, що знаходиться в ній, тобто ґрунт є, згідно з механікою ґрунтів, ґрунтовою масою (див. рис. 11.2).

Рис. 11.2. Залежність між вологістю та щільністю сухого ґрунту
Зони; А – з вологістю менш оптимальною; Б – з оптимальною вологістю; З - з вологістю вище оптимальної

У СРСР розроблено стандартний метод визначення значень Wо і ρmax, що докладно розглядається в курсі ґрунтознавства та механіки ґрунтів. Характерні для стандартного ущільнення графіки залежності густини сухого ґрунту від вологості представлені на рис. 11.3.

Рис. 11.3. Вплив ущільнюючої енергії та вологості на щільність сухого ґрунту 1 - метод стандартного ущільнення (СРСР); 2 - посилене ущільнення за модернізованим методом Проктора (США); 3 - лінія з ґрунтовими порами, заповненими капілярною водою (грунтова маса)

Якщо витратити більше енергії на ущільнення, то знизиться об'єм затисненого повітря та води, а тому підвищиться щільність ґрунту. Криві залежності між щільністю та вологістю розташовуватимуться ближче до верхнього лівого кута графіка. Поєднавши між собою точки найбільших значень щільності сухого грунту рік, отримаємо пряму під кутом до горизонталі, що характеризує хід зміни оптимальної вологості (див. рис. 11.3). Для підвищення модуля пружності ґрунтів у багатьох країнах прагнуть підвищити вимоги до густини. Зокрема, у США ґрунти ущільнюють за меншого значення оптимальної вологості, ніж у СРСР, за рахунок більшої витрати енергії на ущільнення (крива 2). Але при збільшенні вологості вище оптимального значення різко знижується щільність сухого ґрунту, причому характер зниження абсолютно однаковий незалежно від енергії, витраченої на ущільнення (криві 3).

Максимальна щільність ґрунту за методом стандартного ущільнення. Критерій «максимальна щільність» відповідає механічному ущільненню, наприклад, пов'язаних ґрунтів, коли вся вода в них знаходиться в адсорбованому стані та пористість відповідає обсягу порової води. З аналізу рис. 11.3 видно, що метод стандартного ущільнення є умовним. Характеристики міцності (модуль пружності грунту E0, тертя φ і зчеплення С, встановлені при щільності, що відповідає методу стандартного ущільнення, значно нижче, ніж, наприклад, за модернізованим методом Проктора *, що застосовується в США та інших країнах (рис. 11.4). Відповідно до цього методом ґрунт ущільнюють при значно більшій витраті енергії, ніж у нас.

Рис. 11.4. Вплив вологості та методу ущільнення на характеристики міцності зв'язних грунтів 1 - метод ущільнення, прийнятий в США (модернізований метод Проктора); 2-метод стандартного ущільнення (СРСР); ϕ - тертя; з - зчеплення; Е0 -модуль пружності ґрунту

Коефіцієнт ущільнення зв'язного грунту по модернізованому методу, рівний, припустимо, Ко=1, відповідає методу стандартного ущільнення К=1,1 т. е. вимоги до щільності грунтів жорсткіші, ніж у СРСР.

*Модернізований метод широко застосовують у багатьох країнах. Від нашого методу стандартного ущільнення він відрізняється тим, що ґрунт ущільнюють хоч і в такій же металевій склянці, але гирей масою 4,55 кг у 5 шарів із загальною кількістю ударів 125. У нас же скидають гирю масою всього 2,5 кг і ущільнюють ґрунт у 3 шари.

ГОСТ 22733-2002

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

ГРУНТИ

Метод лабораторного визначення
максимальної щільності

МІЖДЕРЖАВНА НАУКОВО-ТЕХНІЧНА КОМІСІЯ
З СТАНДАРТИЗАЦІЇ, ТЕХНІЧНОГО НОРМУВАННЯ
І СЕРТИФІКАЦІЇ У БУДІВНИЦТВІ (МНТКС)
Москва

Передмова

1 РОЗРОБЛЕН Державним дорожнім науково-дослідним інститутом (ФГУП «СоюздорНДІ»)

ВНЕСЕН Держбудом Росії

2 ПРИЙНЯТЬ Міждержавною науково-технічною комісією зі стандартизації, технічного нормування та сертифікації у будівництві (МНТКС) 24 квітня 2002 р.

Назва держави	Найменування органу державного управління будівництвом
Азербайджанська республіка	Держбуд Азербайджанської Республіки
Республіка Арменія	Міністерство містобудування Республіки Вірменія
Киргизька Республіка	Державна інспекція з архітектури та будівництва при Уряді Киргизької Республіки
Республіка Молдова	Міністерство екології, будівництва та розвитку територій Республіки Молдова
Російська Федерація	Держбуд Росії

3 ВЗАМІН ГОСТ 22732-77

4 ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ з 1 липня 2003 р. як державний стандарт Російської Федерації постановою Держбуду Росії від 27 грудня 2002 р. № 170

ГОСТ 22733-2002

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

ГРУНТИ

Метод лабораторного визначення максимальної густини

SOILS.
Laboratory method для визначення максимальної density

Дата введення 2003-07-01

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на природні та техногенні дисперсні ґрунти та встановлює метод лабораторного визначення максимальної щільності сухого ґрунту та відповідної їй вологості при їх дослідженні для будівництва.

Стандарт не поширюється на органо-мінеральні та органічні ґрунти та ґрунти, що містять частинки більше 20 мм.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використані посилання на такі стандарти:

ГОСТ 166-89 Штангенциркулі. Технічні умови

ГОСТ 427-75 Лінійки вимірювальні металеві. Технічні умови

ГОСТ 1770-74 Посуд мірний лабораторний скляний. Циліндри, мензурки, колби, пробірки. Загальні технічні умови

ГОСТ 5180-84 Ґрунти. Методи лабораторного визначення фізичних характеристик

ГОСТ 8269.0-97 Щебінь та гравій із щільних гірських порід та відходів промислового виробництва для будівельних робіт. Методи фізико-механічних випробувань

ГОСТ 9147-80 Посуд та обладнання лабораторні фарфорові. Технічні умови

ГОСТ 12071-2000 Ґрунти. Відбір, упаковка, транспортування та зберігання зразків

ГОСТ 23932-90 Посуд та обладнання лабораторні скляні. Загальні технічні умови

ГОСТ 24104-2001 Терези лабораторні. Загальні технічні вимоги

ГОСТ 25100-95 Ґрунти. Класифікація

ГОСТ 29329-92 Терези для статичного зважування. Загальні технічні вимоги

ГОСТ 30416-96 Грунти. Лабораторні випробування. Загальні положення.

3 Визначення

Цей стандарт застосовує наступні терміни з відповідними визначеннями.

Максимальна щільність (стандартна щільність) - найбільша щільність сухого ґрунту, яка досягається при випробуванні ґрунту методом стандартного ущільнення.

Оптимальна вологість - значення вологості ґрунту, що відповідає максимальній щільності сухого ґрунту.

Стандартне ущільнення - пошарове (в три шари) ущільнення зразка ґрунту з постійною роботою ущільнення.

Графік стандартного ущільнення - графічне зображення залежності зміни щільності сухого ґрунту від вологості під час випробування методом стандартного ущільнення.

Інші терміни, що використовуються в цьому стандарті, наведені в ГОСТ 5180, ГОСТ 12071, ГОСТ 25100, ГОСТ 30416.

4 Загальні положення

4.1 Метод стандартного ущільнення полягає у встановленні залежності щільності сухого ґрунту від його вологості при ущільненні зразків ґрунту з постійною роботою ущільнення та послідовним збільшенням вологості ґрунту.

Результати випробування оформляють як графіка стандартного ущільнення.

4.2 Загальні вимоги до лабораторних випробувань ґрунтів, обладнання, приладів та лабораторних приміщень наведені у ГОСТ 30416 .

4.3 Для випробування ґрунту методом стандартного ущільнення використовують зразки ґрунту порушеного складання, відібрані з гірських виробок (шурфів, котлованів, свердловин тощо), в оголеннях або в складованих масивах передбачуваного для використання в спорудах ґрунту відповідно до вимог ГОСТ 12071 .

4.4 Число послідовних випробувань ґрунту при збільшенні його вологості має бути не менше п'яти, а також достатнім для виявлення максимального значення щільності сухого ґрунту за графіком стандартного ущільнення.

4.5 Розбіжність між результатами паралельних визначень, отриманими в умовах повторюваності, виражена у відносних одиницях, не повинна перевищувати для максимального значення щільності сухого грунту 1,5 %, для оптимальної вологості - 10 %.

Якщо розбіжності перевищують допустимі значення, слід проводити додаткове випробування.

5 Обладнання та прилади

5.1 До складу установки для випробування ґрунту методом стандартного ущільнення повинні входити:

пристрій для механізованого або ручного ущільнення ґрунту, що падає з постійної висоти вантажем;

форма для зразка ґрунту.

Принципова схема установки наведена у додатку.

Примітка - Дозволяється застосовувати установки інших конструкцій за умови проведення порівняльних випробувань для кожного різновиду ґрунту.

5.2 Конструкція пристрою для ущільнення ґрунту повинна забезпечувати падіння вантажу масою (2500 ± 25) г по напрямній штанзі з постійної висоти (300 ± 3) мм на ковадло діаметром (99,8-0,2) мм. Відношення маси вантажу до маси напрямної штанги з ковадлом має бути не більше 1,5.

5.3 При механізованому способі ущільнення до складу пристрою повинен входити механізм підйому вантажу на постійну висоту та лічильник числа ударів.

5.4 Форма для зразка ґрунту повинна складатися з циліндричної частини, піддону, затискного кільця та насадки.

5.5 Циліндрична частина форми повинна мати висоту (127,4±0,2) мм та внутрішній діаметр (100,0 + 0,3) мм. Тимчасовий опір металу циліндричної частини форми має бути не менше ніж 400 МПа. Циліндрична частина форми може бути цільною або з двох роз'ємних секцій.

5.6 Установка повинна розміщуватись на жорсткій горизонтальній плиті (бетонній або металевій) масою не менше 50 кг. Відхилення поверхні від горизонталі має бути більше 2 мм/м.

5.7 При випробуванні ґрунту методом стандартного ущільнення застосовують такі засоби вимірювання, допоміжне обладнання та інструменти:

ваги для статичного зважування на 2-5 кг середнього класу точності за ГОСТ 29329;

ваги лабораторні на 0,2-1,0 кг 4-го класу точності за ГОСТ 24104;

лінійка довжиною не менше 300 мм за ГОСТ 427;

циліндри мірні місткістю 100 мл і 50 мл з ціною розподілу не більше 1 мл за ГОСТ 1770;

чашки металеві для випробувань місткістю 5 л;

стаканчики для зважування ВС-1 із кришками;

пристрій розтиральний або ступка фарфорова з товкачем за ГОСТ 9147;

шафа сушильна;

набір сит з діаметром отворів 20, 10 та 5 мм;

ексікатор Е-250 за ГОСТ 23932;

шпатель металевий;

ніж лабораторний із прямим лезом довжиною не менше 150 мм.

5.8 Лабораторні ваги повинні забезпечувати зважування ґрунту та форми у процесі випробування з похибкою ±1 г.

5.9 Засоби вимірювань повинні пройти перевірку або калібрування, а випробувальне обладнання має бути атестоване у встановленому порядку.

6 Підготовка до випробування

6.1 Підготовка проби ґрунту

6.1.1 Необхідна для підготовки проби ґрунту маса зразка ґрунту порушеного додавання при природній вологості повинна бути не менше 10 кг за наявності в ґрунті частинок більше 10 мм і не менше 6 кг - за відсутності частинок більше 10 мм.

6.1.2 Поданий для випробування зразок ґрунту порушеного додавання висушують при кімнатній температурі або в сушильній шафі до повітряно-сухого стану. Висушування в сушильній шафі незв'язних мінеральних ґрунтів допускається проводити при температурі не більше 100 °С, зв'язкових - не більше 60 °С. У процесі сушіння ґрунт періодично перемішують.

6.1.3 Роздрібнюють агрегати ґрунту (без дроблення великих частинок) у розтирочному пристрої або у фарфоровій ступці.

6.1.4 Ґрунт зважують (mр) і просіюють через сита з отворами діаметром 20 мм та 10 мм. При цьому вся маса ґрунту має пройти через сито з отворами діаметром 20 мм.

6.1.5 Зважують великі великі частинки ( m k).

Якщо маса частинок ґрунту більша за 10 мм становить 5 % і більше, подальше випробування проводять з пробою ґрунту, що пройшов через сито 10 мм. Якщо маса частинок ґрунту більша за 10 мм становить менше 5 %, проводять подальше просіювання ґрунту через сито з отворами діаметром 5 мм і визначають вміст частинок більше 5 мм. В цьому випадку подальше випробування проводять з пробою ґрунту, що пройшов через сито 5 мм.

6.1.6 З відсіяних великих частинок відбирають проби для визначення їх вологостіw kта середньої щільності частинокrkза ГОСТ 8269.0.

6.1.7 З ґрунту, що пройшов через сито, відбирають проби для визначення його вологості в повітряно-сухому станіw gза ГОСТ 5180 .

6.1.8 Обчислюють вміст у ґрунті великих частинок До, %, з точністю 0,1 % за формулою

, (1)

де m k - Маса відсіяних великих частинок, г;

w g- вологість просіяного ґрунту в повітряно-сухому стані, %;

тp - маса зразка ґрунту в повітряно-сухому стані, г;

w k - вологість відсіяних великих частинок, %.

6.1.9 Відбирають із просіяного ґрунту методом квартування пробу ґрунту для випробування (Т ¢ p) масою 2500 р.

Дозволяється проводити весь цикл випробувань з використанням однієї відібраної проби.

При випробуванні ґрунтів, що містять частинки, що легко руйнуються при ущільненні, відбирають кілька окремих проб. У цьому випадку кожну пробу випробовують лише один раз.

6.1.10 Поміщають відібрану пробу у металеву чашку для випробувань.

6.1.11 Розраховують кількість води Q, г, для зволоження відібраної проби до вологості першого випробування за формулою

, (2)

де т¢ p - маса відібраної проби, г;

w 1 - вологість ґрунту для першого випробування, що призначається по таблиці, %;

w g - вологість просіяного ґрунту в повітряно-сухому стані, %.

(Друкарська помилка.)

Таблиця 1

6.1.12 У відібрану пробу ґрунту вводять розраховану кількість води за кілька прийомів, перемішуючи ґрунт металевим шпателем.

6.1.13 Переносять пробу ґрунту з чашки в ексикатор або щільно закривається посудину і витримують її при кімнатній температурі не менше 2 годин для незв'язних ґрунтів і не менше 12 год - для зв'язних ґрунтів.

6.2 Підготовка установки для випробування

6.2.1 Зважують циліндричну частину форми ( т з).

6.2.2 Встановлюють циліндричну частину форми на піддон, не затискаючи гвинтами.

6.2.3 Встановлюють затискне кільце на верхній борт циліндричної частини форми.

6.2.4 Затискають циліндричну частину форми поперемінно гвинтами піддону та кільця.

6.2.5 Протирають внутрішню поверхню форми ганчіркою, змоченою гасом, мінеральною олією або технічним вазеліном.

6.2.6 Встановлюють зібрану форму на плиту основи.

6.2.7 Перевіряють співвісність напрямної штанги та циліндричної частини форми та вільний хід вантажу по напрямній штанзі.

7 Проведення випробування

7.1 Випробування проводять, послідовно збільшуючи вологість грунту проби. При першому випробуванні вологість ґрунту повинна відповідати значенню, встановленому в . При кожному наступному випробуванні вологість ґрунту слід збільшувати на 1 - 2% для незв'язних ґрунтів та на 2 - 3% - для зв'язних ґрунтів.

Кількість води для зволоження проби, що випробовується, визначають за формулою (), приймаючи в ній заw gі w 1 відповідно вологості при попередньому та черговому випробуваннях.

7.2 Випробування проби ґрунту проводять у такому порядку:

Переносять пробу з ексікатора металеву чашку і ретельно перемішують;

Завантажують у зібрану форму з проби шар ґрунту завтовшки 5-6 см і злегка ущільнюють рукою його поверхню. Виробляють ущільнення 40 ударами вантажу по ковадлу з висоти 30 см, зафіксованої на напрямній штанзі. Аналогічну операцію виробляють з кожним із трьох шарів ґрунту, що послідовно завантажуються у форму. Перед завантаженням другого і третього шарів поверхня попереднього шару ущільненого розпушують ножем на глибину 1-2 мм. Перед укладанням третього шару форму встановлюють насадку;

Після ущільнення третього шару знімають насадку і зрізають виступаючу частину грунту врівень з торцем форми. Товщина виступаючого шару грунту, що зрізається, не повинна бути більше 10 мм.

Примітка - Якщо виступаюча частина ґрунту перевищує 10 мм, необхідно виконати додаткове число ударів із розрахунку один удар на 2 мм перевищення.

7.3 Зразки поглиблення, що утворюються після зачистки поверхні, внаслідок випадання великих частинок заповнюють вручну ґрунтом з частини відібраної проби, що залишилася, і вирівнюють ножем.

7.4 Зважують циліндричну частину форми з ущільненим ґрунтом ( т i) і обчислюють щільність ґрунтуr i, г/см 3 за формулою

, (3)

де m i - маса циліндричної частини форми з ущільненим ґрунтом, г;

т с -маса циліндричної частини форми без ґрунту, г;

V - місткість форми, см 3 .

7.5 Вилучають із циліндричної частини форми ущільнений зразок ґрунту. При цьому з верхньої, середньої та нижньої частин зразка відбирають проби для визначення вологості ґрунту ( w i) no ГОСТ 5180 .

Витягнутий з форми грунт приєднують до частини проби, що залишилася в чашці, подрібнюють і перемішують. Розмір агрегатів не повинен перевищувати найбільшого розміру частинок ґрунту.

Підвищують вологість проби відповідно. Після додавання води ґрунт ретельно перемішують, накривають вологою тканиною і витримують не менше 15 хв для незв'язних ґрунтів і не менше 30 хв - для зв'язних ґрунтів.

7.6 Друге та подальші випробування ґрунту слід проводити відповідно до - .

7.7 Випробування слід вважати закінченим, коли з підвищенням вологості проби при наступних двох випробуваннях відбувається послідовне зменшення значень маси та щільності ущільнюваного зразка ґрунту, а також коли при ударах відбувається віджимання води або виділення розрідженого ґрунту через з'єднання форми.

Примітка - Ущільнення однорідних по гранулометричному складу і дренують ґрунтів припиняють після появи води в з'єднаннях форми незалежно від кількості ударів при ущільненні зразка.

7.8 У процесі випробування ведуть журнал, форму якого наведено у додатку .

8 Обробка результатів

8.1 За отриманими в результаті послідовних випробувань значеннями щільності та вологості ґрунту обчислюють значення густини сухого ґрунту r di, г/см 3 з точністю 0,01 г/см 3 за формулою

, (4)

де r i- щільність ґрунту, г/см 3 ;

w i- вологість ґрунту при черговому випробуванні, %.

8.2. Будують графік залежності зміни значень щільності сухого ґрунту від вологості (додаток ). За найвищою точкою графіка для зв'язних ґрунтів знаходять значення максимальної щільності (r d max) та відповідне йому значення оптимальної вологості (w opt).

8.3 Для незв'язних ґрунтів графік стандартного ущільнення може мати помітно вираженого максимуму. В цьому випадку значення оптимальної вологості приймають на 1,0 % - 1,5 % менше вологості w iпри якій відбувається відтискання води. Значення максимальної густини приймають по відповідній їй ординаті. При цьому 1,0% приймають для пісків гравілистих, великих та середньої крупності; 1,5% - для дрібних та пилуватих пісків.

були видалені з проби, то для обліку впливу їх складу коректують встановлене відповідно до значення максимальної щільності сухого грунту. r ¢ d maxза формулою

, (5)

де p k - Щільність великих частинок, г/см 3 ;

До- вміст великих частинок у ґрунті, %.

Значення оптимальної вологості ґрунтуw¢ opt, %, визначають за формулою

w¢ opt = 0,01w opt(100 - K). (6)

8.5. Для контролю правильності випробування зв'язкових ґрунтів будують «лінію нульового утримання повітря», що показує змінущільності сухого ґрунту від вологості при повному насиченні його пір водою.

Пари чисел r diі w iдля побудови «лінії нульового утримання повітря» при щільності частинок ґрунтуr sвизначають, задаючи значення вологості, за формулою

, (7)

де r s - щільність частинок грунту, що визначається за ГОСТ 5180 г/см 3 ;

r w- Щільність води, рівна 1 г/см 3 .

Допускається приймати пари чиселr diі w i за додатком.

Низхідна частина графіка стандартного ущільнення має перетинати «лінію нульового вмісту повітря».

8.6 При необхідності порівняння або приведення значень максимальної щільності та оптимальної вологості ґрунту до значень, набутих методами Проктора, допускається використовувати перехідні коефіцієнти, наведені у додатку .

Принципова схема установки для випробування ґрунту методом стандартного ущільнення

1 - Піддон; 2 - Роз'ємна форма; 3 - затискне кільце; 4 - насадка; 5 - ковадло; 6 - вантаж масою 2,5 кг; 7 - Напрямна штанга; 8 - обмежувальне кільце; 9 - затискні гвинти; 10 - зразок ґрунту

МалюнокA.1

ДОДАТОК Б
(рекомендоване)

Журнал випробування ґрунту методом стандартного ущільнення

ОБ'ЄКТ ________________________________________________________________ Місце відбору ґрунту ______________________________________________________ Глибина відбору ґрунту (м) _____________ потужність шару ґрунту (м) _____________ Різновид грунту _____________________________________________________ Дата відбору ______________________________________________________________ Маса проби ґрунту, що пройшов через сито з отворами діаметром 20 мм (після подрібнення)m p, г __________________________________________________________ Дані залишку на ситі частинок (після просіювання проби): а) маса великих частинокm k, г ____ б) вологість великих частинокw k, % ____ в) середня щільність великих частинокr k, г/см 3 ________________________________ Вологість пройшов через сито грунтуw g, % _______________________________ Маса відібраних для випробування проб ґрунтуm p, кг ___________________________ Максимальна щільність сухого ґрунтуr d max, г/см 3 ____________________________ Оптимальна вологість ґрунтуw opt, % _______________________________________ Максимальна щільність сухого ґрунту з урахуванням частинок більше 5 або 10 мм.r ¢ d max, г/см 3 ______________________________________________________________________ Оптимальна вологість грунту з урахуванням частинок більше 5 або 10 мм w¢ opt, % ______ Дата випробування ________________________ (початок) ___________________ (кінець)

Таблиця Б.1

№ випробування	Визначення густини				Визначення вологості						Щільність сухого ґрунту, г/см 3 (по )
	Маса, г			Щільність ґрунту, г/см 3 (по )	№ стаканчика для зважування	Маса, г			Вологість w, %
	форми т з	форми з ущільненим ґрунтомm i	ущільненого ґрунтуm i - т з			порожнього стаканчика	стаканчика з вологим ґрунтом	стаканчика із сухим грунтом	абсолютна	середня

Зразок графічного оформлення результатів випробування ґрунту методом стандартного ущільнення

Масштаб графіків: по горизонталі 1 см – 1 % дляw;

по вертикалі 1 см - 0,02 г/см 3 дляr d

Малюнок В.1

ДОДАТОК Г
(довідкове)

Таблиця пар чисел вологості w iта щільності сухого ґрунту r diдля побудови «лінії нульового утримання повітря»

Таблиця Г.1

Вологість w i, %	Щільність сухого ґрунтуr di, г/см 3 при щільності частинок ґрунтуr s
	2,58			2,70	2,74
	2,45
				2,13	2,15
				2,08	2,11
				2,04	2,06
				2,00	2,02
				1,96	1,98
				1,92	1,94
				1,89	1,91
				1,85	1,87
				1,82	1,83
				1,78	1,80
				1,75	1,77
				1,73	1,74
	1,65	1,67	1,69	1,69	1,71
	1,62	1,65	1,65	1,66	1,68
	1,60	1,62	1,63	1,64	1,65
	1,57	1,59	1,60	1,61	1,63
	1,54	1,57	1,58	1,59	1,60
	1,52	1,54	1,55	1,56	1,57
	1,50	1,52	1,53	1,54	1,55
	1,48	1,50	1,51	1,51	1,53
	1,45	1,48	1,49	1,49	1,50
Примітка - Щільність частинок ґрунтуr sвизначають за ГОСТ 5180 або приймають залежно від різновиду ґрунту.

w opt

r d max

w opt

r d max

w opt

r d max

w opt

Метод Проктора стандартний

1,0

1,0

0,99

1,02

0,96

1,03

0,97

1,02

Метод проктора модифікований

1,02

0,87

1,05

0,84

1,06

0,85

1,06

0,88

Примітка- Приведення значень максимальної щільності та оптимальної вологості для основних різновидів ґрунтів, що визначаються методом стандартного ущільнення, до значень, набутих методами Проктора, здійснюють шляхом множення на відповідні коефіцієнти, наведені в таблиці.

Ключові слова : щільність грунту,щільність сухого грунту, вологість грунту, стандартна щільність, оптимальна вологість грунту, графік стандартного ущільнення