Какие бывают свойства грунтов
Устойчивость любой конструкции определяется прежде всего от качества поверхности, на которой она находится. Именно поэтому на этапе проектирования строительных конструкций инженеры в первую очередь оценивают тип грунта и его технические характеристики, потому что это определяющий фактор при выборе вида фундамента. Однако грунт в строительной сфере – это не только основание, но и геологическая среда (если речь идет о сооружениях подземных). Помимо этого, сам грунт используется и как строительный материал.
Типы грунтов
В ходе тысячелетних процессов, происходящих в земной коре под влиянием различных физических и химических факторов, возникали разнообразные типы грунтов – композитов из частиц минералов и органических веществ.
Также грунты подразделяются на 3 типа:
– двухкомпонентный
– трехкомпонентный
– четырехкомпонентный
К первому типу относятся:
твердые частицы (зерна минералов или лед), поры заполнены водой.
Ко второму типу относятся:
твердые частицы, вода в порах, воздух или газ, растворенный в воде или в виде пузырьков в пустотах пород
К третьему типу относятся:
твердые частицы, вода, воздух или газ, органические вещества (частицы торфа, ила или гумуса)
Механизм образования грунтов
Геологические образования неоднородны по своему происхождению: это могут быть континентальные или морские отложения. Высокой несущей способностью обладает первый вид грунтов. Он возникает в ходе химического или физического разрушения горных пород (элювиальный) и имеет угловатую форму зерен или в результате вымывания и перемещения (аллювиальный): тогда образуются частицы окатанные.
Неоднородную структуру имеет грунт, образованный вследствие движения ледников и атмосферных вод. Наличие в земле пылеватых и илистых фракций, песка, галечников свидетельствует о том, что она образовалась в ходе выветривания или же это результат морских отложений. Такой грунт не выдерживает большой нагрузки и теряет свои функциональные свойства.
Происхождение определяет не только состав, но и структуру, от них и зависят свойства данного вида грунта.
Состав и структура грунтов
Тип грунта зависит от вида частиц, его составляющих, и химической связи между ними. Разрушение горных пород привело к образованию определенных видов минеральных частиц. Органические вещества, попадающие в грунтовый массив, ухудшают свойства материала, делающие его пригодными для строительства.
Песчаные грунты с разной степенью плотности имеют зернистое сложение, илистые – хлопьевидное, глинистые и мореные – каркасное или сотообразное. Вид связи между минеральными частицами зависит от времени возникновения: для более молодых слоев характерна водноколлоидная связность, созданная молекулами пленочной воды и легко разрушающаяся при намачивании или встряхивании. При этом она обладает высокой степенью восстанавливаемости. Древние грунты обладают кристаллизационным типом связности: это так называемые первичные силикаты, соли, глинистые минералы.
Прочность твердых частиц зависит от характера связи между ними, поэтому одинаковые по составу, но разные по типу связи между компонентами грунты будут отличаться своими характеристиками.
Типы связей и их влияние на характеристики минеральных частей грунта:
· ковалентные связи, характерные для первичных силикатов, придают материалу прочность и твердость, многие из них являются тугоплавкими.
· Ионные связи делают материал растворимым (соли: сульфаты, карбонаты, галоиды).
· Металлические связи (характерны для металлов) придают высокую тепло – и электропроводность.
· Водородные связи характерны для льда, кристаллогидратов, глинистых минералов некоторых видов.
· Молекулярные связи (отвердевшие инертные газы, газогидраты, органические твердые компоненты, глинистые материалы) определяют низкую точку плавления и сублимацию материала.
Грунт в массиве может располагаться в виде слоев, сеток, может иметь структуру ленточную (с чередованием тонких прослоек песка и глины), порфировую (смешение крупных и мельчайших частиц) или однородную.
Грунты, на которых строят здания и сооружения
Грунты по своим физико-химическим свойствам делятся на два типа: сцементированные и несцементированные. К сцементированному типу относятся скальные грунты, которые разрабатываются с помощью взрывчатки или дробления.
Несцементированный тип представляет собой песчаные, глинистые, грунты с органическими частицами.
1. Скальные грунты
Песчаники, граниты и кварциты, представляющие собой сплошной массив, образуют скальный грунт. Это породы со спаянными или сцементированными связями между частицами. Они относятся к метаморфическим или осадочным породам, а также могут образоваться в ходе извержения.
Свойства:
· водоустойчивость (содержащие кремнистый цемент породы не растворяются в воде, труднорастворимы, например, известняки, доломиты, средней растворимостью обладают гипс и ангидрит)
· несжимаемость
Бывает, что в скальных породах образуются карстовые полости вследствие просачивания воды сквозь трещины. Если массив не содержит таких дефектов, то он является идеальным основанием для строительства.
2. Крупноблочные грунты
Крупнообломочные грунты, как следует из названия, состоят из обломков кристаллических или осадочных пород, не имеющих жесткой связи между частицами.
Свойства:
· хорошая водопроницаемость
· низкий уровень сжимаемости
· при воздействии воды набухания не происходит
Вид крупнообломочного грунта определяется, исходя из размера преобладающих в нем зерен:
1. валунный или глыбовый содержит более 50% крупных частиц (от 200 мм)
2. галечниковый или щебенистый – частицы от 10 мм
3. гравийный или дресвяный – от 2 мм
В качестве основания для здания подходит при условии, что грунт залегает плотным слоем и не подвержен размыванию водой.
Кроме того, гравий и щебень могут использовать для уплотнения более слабого грунта.
3.Песчаные грунты
Песчаный грунт содержит до 50% от общего веса частицы размером до 2 мм и обладает следующими свойствами:
· сыпучесть в сухом состоянии
· отсутствие пластичности
· низкий коэффициент сжатия
· высокая скорость уплотнения при давлении
· хорошая водопроницаемость
Выраженность тех или иных свойств зависит от качества песка, которое определяется размером его частиц: он может быть гравелистый, крупный, средний, мелкий, пылеватый.
Такие физические качества делают песчаный грунт прочным основанием для строительства зданий при соблюдении следующих условий: он должен иметь равномерную плотность; отсутствие в данной локации грунтовых вод, которые могут воздействовать на грунт. Преимуществами песчаного основания являются устойчивость к воздействию низких температур (кроме мелких песков); значительное сокращение времени оседания строений, возведенных на таком основании.
Следует обратить внимание на то, что песчаный грунт может содержать пылеватые частицы размером от 0,05 до 0,005 мм, которые образовались в ходе выветривания. Если их много (от четверти до половины общей массы), то грунт называется пылеватым. Это приводит к снижению несущей способности материала, поскольку песок становится непрочным, теряет устойчивость в откосах, под воздействием воды теряет связность и может набухать и пучиться.
Чтобы увеличить способность песчаного грунта выдерживать статическую нагрузку, используют искусственное закрепление. Для уплотнения крупного и среднего песка в заранее забитые полые сваи заливают жидкий раствор цемента, а затем сваи вынимают. В трудных случаях используют силикатизацию грунта при помощи жидкого стекла и кальция хлористого.
Сам песчаный грунт, уплотненный вибрацией и увлажненный, используется и в качестве подушки при строительстве на более слабом основании. При этом толщина подушки рассчитывается в зависимости от несущей способности слабого грунта.
4. Суглинки и супеси
Этот вид грунта пригоден для строительства. Он содержит 30% глинистых частиц, песок и пылеватые частицы.
5. Глинистые грунты
Глинистые грунты состоят из чешуек или иголок (размером до 0,005 мм) и капиллярных каналов, по которым в поры проникает вода, образующая вокруг зерен водоколлоидные пленки.
Свойства:
· вязкость
· пластичность
· набухаемость
· липкость
· водонепроницаемость
· высокое сжатие
Недостатки:
· при замерзании вода в порах увеличивается в объеме, что приводит к вспучиванию
· низкая скорость осадки
· низкая несущая способность у глины в разжиженном состоянии и глины с прослойками песка
Влажные глинистые грунты можно закрепить при помощи постоянного электрического тока, под воздействием которого глина теряет влагу и уплотняется. Параллельно можно вводить в него химические добавки.
6. Лёсс
Лёсс – вид глинистого грунта с преобладанием пылеватых частиц с крупными порами.
Свойства:
· высокая степень влагопроницаемости
· быстрое размокание и неравномерная осадка
При возведении здания на лёссе необходимо принять меры для предотвращения контакта его с водой. Закрепляется такой грунт при помощи химических растворов или обжига раскаленными газами через специальные трубы, проложенные в специальных скважинах.
7. Грунты с органическими примесями
Эту группу составляют ил, торф, растительный грунт.
Образуются они в результате микробиологических процессов.
Свойства:
· влажность на грани текучести
· высокий коэффициент пористости
· высокая неравномерность сжатия
В связи с этим такой вид непригоден для строительства.
8. Насыпные грунты
Насыпные грунты имеют искусственное происхождение и неравномерное сжатие, поэтому практически не используются в качестве основания в строительстве.
9. Плывуны
Плывуны – мелкозернистый грунт глинистого типа в подвижном состоянии. Он малопригоден для возведения на нем любых конструкций.
Заключение
Итак, выбирая строительную площадку, необходимо тщательно исследовать физико-химические свойства грунта: состав зерен, влажность, пористость, пластичность, тип связи между частицами и т.д. Эти параметры определяются специалистами в лабораторных условиях и определяют возможность и технологию строительства.
Например, скальные и крупнообломочные грунты идеально подходят в качестве оснований для строительства. А вот при использовании глинистых и песчаных необходимо учитывать их особенности: при взаимодействии с грунтовыми водами глинистые основания медленнее теряют свои качества, чем песчаные, зато при высыхании и под воздействием статической нагрузки глинистый грунт сильно уменьшается в объеме. Некоторые виды грунтов (илистые, заторфованные, пылеватые, искусственные) нецелесообразно использовать для возведения на них зданий.
Улучшить качество материала можно, уплотнив его при помощи укатывания, трамбовки, вибрирования, дренажа, подушек из более сильного грунта.
Ссылка на статью https://burosi.ru/sostav-i-svojstva-gruntov
Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве
Основная специализация лаборатории:
Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:
1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/
2. По телефонам:
+7(812)386-11-75 – главный офис в Санкт-Петербурге
+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) – отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва
3. Написать нам на почту
4. А также в комментариях к публикации.
Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.
Источник
Любое строительство начинается с оценки грунта на строительной площадке. Именно правильная оценка способствует выбору вида фундамента для здания, поэтому это один из самых главных факторов начала строительства.
Категории оценки грунта
Грунт оценивается по таким категориям:
- По форме и величине размеров крупинок.
- Сцепление между собой частиц.
- Однородность.
- Коэффициент взаимодействия частиц (трение).
- Наличие влажности.
- Количество впитываемой в грунт воды.
- Водопроницаемость.
- Способность удерживать воду.
- Величина размываемости.
- Растворимость.
- Пластичность мокрого грунта.
- Сжимаемость.
- Рыхлость.
Виды грунтов
Грунт по своим свойствам, строению и составу делится на определенные группы видов, которые считаются основными – ими являются скальные породы и рыхлые грунты. Кроме этих основных видов, существует еще одна группа под названием конгломераты – это остатки скальных пород, совершенно не связанных между собой.
По сложности разработки грунты также можно разделить на отдельные виды.
Скалистый грунт
Представляет собой один сплошной массив кристаллических скальных пород. Имеет довольно высокую прочность, обладает повышенной морозостойкостью, практически не сжимается и не растворяется в воде, не смягчается. Благодаря этим свойствам скалистый грунт обладает способностью выдерживать довольно большие нагрузки. На нем можно спокойно возводить фундамент для здания практически без заглубления.
Единственный недостаток – это большая трудоемкость в его разработке.
Конгломераты
Этот тип грунта составляют обломки скальных пород, которые не связываются между собой. Также имеет высокую устойчивость. Фундамент для здания можно делать мелкозаглубленным, но не меньше 500 мм.
Группа, относящаяся к рыхлым грунтам, также делится на два вида – глинистая почва и песчаная.
Песчаные грунты
Состоят из сыпучих мелких частиц, которые образовались в процессе выветривания скальных пород. Их частицы имеют различные размеры и не связаны друг с другом, это также разделяет пески на несколько видов:
- мельчайшие частички (пыльные);
- средние пески;
- пески крупные;
- пески гравелистые.
Все виды песков мгновенно намокают и быстро пропускают воду, в водной среде имеют рыхлый вид, при нагрузке хорошо уплотняются и довольно легко разрабатываются.
Лучше всего подходят для строительства плотные и крупные пески, они мало сжимаются и хорошо держат практически любую нагрузку.
Хотя пески имеют повышенную водопроницаемость, все же перед возведением фундамента нужно учитывать глубину, на которой залегают грунтовые воды. Для частного дома глубину фундамента можно закладывать в пределах 40 – 80 см.
А вот пески пылеватые не годятся для строительства, так как довольно плохо выдерживают нагрузки, поэтому лучше на них не строиться, либо возводить плитный фундамент.
Глинистые грунты
Также можно разделить на несколько подгрупп.
Чистая глина
Неустойчивый и коварный грунт. Глина может залегать не однородными пластами, задерживает воду и практически всегда содержит в своем составе влагу. При промерзании она начинает пучиться, чем может вызвать деформацию фундамента. А так как ее состав, в большинстве случаев, не однородный, ее пучение происходит не равномерно. Сооружения, построенные на таком грунте, могут деформироваться, и вполне возможно даже разрушение самого фундамента.
Это свойство глины называется пучинистость, и им обладают практически все ее подгруппы. Правда она может быть основанием для возведения фундамента, но при этом глубина его основания должна находиться ниже черты промерзания грунта.
Лёсс
Есть еще вид глины – это лёсс (макропористая глина). В ее структуре имеются поры, которые хорошо просматриваются визуально. При взаимодействии с водой лёсс легко размывается.
Этот вид глины распространен в южных регионах России и на Дальнем Востоке.
Супеси
Это песчаный грунт в котором содержится примерно 5 -10% глины. При взаимодействии с сыростью, супеси разжижаются, а при большом количестве воды превращаются в плывуны. Для строительства этот тип грунта практически не пригоден.
Суглинки
Являются разновидностью глины. Они примерно на треть состоят из глины, а остальные составляющие – это песок и различные примеси. Частички довольно хорошо взаимодействуют между собой, поэтому влажные суглинки имеют хорошую пластичность. При взаимодействии с водой могут увеличивать свой объем или просто размываться. Наличие в суглинистом грунте больших прослоек песка уменьшает их устойчивость, а это значит, что для строительства этот грунт не годится.
Сама глина сжимается медленнее, чем песок, поэтому осадка фундамента происходит довольно долго.
По наличию глины, суглинки могут быть тяжелыми, средними и легкими.
Илистые грунты
Один из видов, относящийся к глинистым грунтам. Он образуется при оседании мелких частичек на дне водоемов, присутствует в болотистой местности и торфяниках. Практически не устойчивы к нагрузкам. Поэтому перед строительством илистый грунт, как и лёсс, следует тщательно укреплять.
Источник
До начала строительства проводятся геологические изыскания, позволяющие определить особенности и характеристики грунтов. Они необходимы для выбора оптимального типа фундамента. Процессы усадки и надежность основания напрямую зависят от свойств почвы на участке.
Строительная классификация грунтов
Вид грунта необходимо знать для определения типа фундамента при строительстве
Грунтом в строительстве называют все рыхлые обломочные горные породы, на которых устраивается основание постройки.
Для стандартизации определений, используемых при выполнении геологических изысканий, принят общий стандарт строительной классификации грунтов. Он делит грунты на классы, типы и разновидности по структурным связям, составу и строению.
Первоначально строители пользовались информацией из СНиП II-15-74. Теперь при необходимости обращаются к ГОСТ 25100-2011.
Виды грунтов по прочности
Классифицируя типы грунтов, выделяют 2 основные группы:
- Скальные – породы, залегающие сплошным массивом и имеющие жесткие структурные связи. Это водоустойчивые и почти несжимаемые грунты. К такому типу относится известняк, песчаник, гранит, базальт и другие. При отсутствии трещин они служат прочным основанием для построек. Несущая способность трещиноватых слоев снижена.
- Нескальные – группа дисперсных грунтов с ослабленными структурными связями. Они состоят из минеральных частиц различного размера, по происхождению подразделяются на осадочные и искусственные. Осадочные породы образуются в результате разрушения и выветривания скальных пород. Искусственные почвы – это результат утрамбовки, намывания или насыпания. Дисперсионные грунты бывают связные (глина, суглинок) и несвязные (песок).
В отдельный класс выделяют мерзлые грунты. Они образованы в результате природного или техногенного замораживания. Мерзлые основания прочны за счет криогенных связей, но параметр колеблется из-за сезонных изменений температуры воздуха. Только в районе вечной мерзлоты такие почвы стабильны.
В каждом классе имеются собственные виды, типы и разновидности, обусловленные их происхождением, строением, составом и свойствами.
Основные характеристики грунтов
Изучение свойств грунтов необходимо для выбора технологии строительства и расчета стоимости земляных работ.
- Гранулометрический состав – процентное содержание частиц различных фракций.
- Водопроницаемость – способность пропускать влагу через поры.
- Связность – характер и прочность структурных связей, влияющие на прочность основания.
- Пористость – соотношение воздушных пор к общему объему.
- Пластичность – степень деформации при повышении нагрузки.
- Усадка – уменьшение объема при высыхании и сжатии.
Классификационные признаки грунтов помогут определиться с типом фундамента.
Скальные
Плотные породы, образованные в результате магматических извержений, метаморфических процессов или возникновения цементационных связей в осадочных фрагментах. Они характеризуются низкой усадкой, не теряют прочности при насыщении водой. Минусом скальных пород является сложность разработки. Благодаря прочности основания фундамент под дом закладывается на поверхности.
Полускальные
Группа пород, уступающих по сцементированности связей скальным аналогам. Они состоят из одного или нескольких минералов (гипс, известняк-ракушечник, мел, алевролит). Негативная особенность полускальных грунтов – растворимость и размягчаемость при взаимодействии с водой. Просадочность и понижение несущей способности учитывают при выборе глубины заложения основания здания.
Песчаные
В составе грунта мелкие частицы кварца и других минералов. Их размер составляет 0,05-2 мм, структура несвязанная. Песчаная почва с крупными частицами обладает хорошей несущей способностью. Она подходит для возведения любого дома, если на участке низкий уровень грунтовых вод. Пески крупной и средней фракции непластичные, почти не размываются водой, не вспучиваются.
Глинистые
Разновидность связанных грунтов, состоящая из мелких пылеватых частиц силикатов. В зависимости от количества влаги почва бывает твердой, пластичной или текучей консистенции. Глина сжимается под нагрузкой, скорость ее уплотнения небольшая, поэтому осадка зданий затягивается. В твердом состоянии глинистая почва является прочным основанием. При попадании воды в поры под действием отрицательных температур происходят процессы пучения.
Крупнообломочные
Обломки скальных пород, среди которых преобладают части размером больше 2 мм. Примером служит гравий, щебень, галька. Прочность грунта зависит от природы обломков. Скальные части магматического происхождения обладают высокой прочностью. Плотность почвы связана с равномерностью укладки фрагментов. Она характеризуется слабой сжимаемостью и хорошей водопроницаемостью.
Свойства суглинков и супесей зависят от процентного содержания частиц песка и глины.
На что влияют свойства грунтов при строительстве фундамента
Выбор фундамента в зависимости от типа грунта
От состава и характеристик залегающей породы зависит прочность и долговечность возводимого здания. Недостаточная несущая способность, пучинистость или склонность к проседанию приводит к появлению трещин, перекосам и другим проблемам с целостностью стен дома и фундамента.
Также от геологических особенностей участка зависит метод выемки земли, выбор техники. Разработка котлована ведется ручным, машинным или взрывным способом. В зависимости от плотности почвы в частном строительстве применяются лопаты, кирки, ломы, отбойные молотки. Плотность почвы влияет на формирование стен и откосов котлована. В крупнообломочных грунтах допустимы вертикальные стенки без укрепления глубиной до 2 м, а в песчаных только 1 м.
Прочные грунты (скальные, крупнообломочные, песчаные) подходят для возведения домов различной этажности и не имеют особых требований к фундаменту. На слабых почвах, при высоком уровне грунтовых вод устраивают столбчатые, свайные основания или монолитную железобетонную плиту. Для глинистой почвы, подверженной пучению, необходимо закладывать заглубленный ленточный фундамент ниже точки промерзания.
Определение свойств грунта на глаз
Инженерно-геологические изыскания проводят специализированные организации. Их представителя бурят скважины и берут образцы для лабораторного изучения. Эта процедура дорогостоящая, поэтому некоторые владельцы участков определяют тип грунта и глубину залегания подземных вод самостоятельно.
Для взятия образцов потребуется выкопать яму равную глубине залегания будущего фундамента. Определить характеристики почвы помогут несколько простых методов:
Органолептический
Самый простой способ узнать состав почвы – это задействовать зрение и тактильные ощущения.
- Песок – комочки не образуются, частицы однородные, твердые, хорошо просматриваются. Размеры песчинок также можно оценить визуально. У гравелистого песка они до 5 мм, у крупного – до 2 мм, среднего – около 1 мм.
- Супесь – по ощущениям похоже на муку из-за пылеватых частиц, при сдавливании быстро рассыпается.
- Суглинок – крупинки песка чувствуются слабо, влажные комочки хорошо держатся.
- Глина – мелкий желтоваты порошок при намокании липнет к рукам, образуются твердые комочки.
Тип почвы определяют по внешнему виду: глина и суглинок – твердые куски, которые рассыпаются при ударе молотком, супесь рассыпается при сдавливании руками, песок не образует комьев.
Скатывание в кольцо
Метод также несложный – необходимо смочить горсть почвы, попробовать скатать жгут, а из него сделать кольцо. Из песка жгутик не получится, а из супеси быстро развалится. Если шнур скатывается, но при сгибании трескается, это суглинок. Из пластичной глины без труда получается сделать кольцо.
Процентное содержание различных типов грунта
Потребуется чистая банка объемом 1 литр. До половины ее засыпают исследуемой почвой, затем до верха заливают водой. После отстаивания, занимающего от нескольких часов до 2-3 дней, измеряют высоту слоев грунтов и высчитывают процентное соотношение. Нижний слой будет из песка, далее супесь с пылеватыми частицами, верхняя часть – глина.
Большая часть территорий пригодных под строительство занимают осадочные породы. Зная их свойства, проектировщик может выбрать оптимальный способ строительства фундамента.
Источник