Технологический процесс увеличения прочности и несущей способности материалов за счет приложения механических усилий называется уплотнением.
Уплотнение песка и грунта широко применяется при строительстве взлетно-посадочных полос, дорог, различных площадок, железнодорожных насыпей путей, фундаментов. В строительных работах способность противостоять нагрузкам зависит от степени плотности материалов, чем выше степень уплотнения грунта и песка, тем выше прочность.
Недостаточное уплотнение материалов приводит к деформации, проседанию земли, разрушению сооружений. Принцип работы оборудования, используемого для уплотнения грунта и песка, основан на применении статической силы собственной массы и вибрационного метода.
Статическое уплотнение
При методе статического уплотнения песка, грунта используется масса механизма, обеспечивающая усилия на поверхность, при этом сила воздействия зависит от массы машины и площади контакта. Статические механизмы обеспечивают уплотнение верхних слоев материалов, не воздействуя на глубину вследствие имеющегося эффекта «распора» частиц слоев. Статическое уплотнение производится трамбованием и укаткой.
Трамбование используют для уплотнения материалов на участках с ограниченным доступом. Для работ могут применяться ручные приспособления или специализированная техника. Для укладки незаменимы машины статического действия: трех вальцовые, пневмомашинные и прицепные кулачковые катки.
Работы по укладке оснований производятся послойно, после обработки первого слоя, насыпается, разравнивается и укатывается следующий. Укатка каждого слоя состоит из «подкатки» - предварительного шага с использованием легких катков, основного этапа – уплотняющего до расчетного уровня с применением тяжелой техники.
Вибрационное уплотнение
Оборудование данного типа работает на сочетании динамической и статической нагрузки. Удары вращающегося эксцентрикового груза на поверхность вызывают вибрацию, передаваемую нижнему слою компонентов, приводя его частицы в движение.
Достоинство вибрационного метода заключается в возможности эффективного глубинного уплотнения грунта. Способ применяется не только для уплотнения грунта, песка, но и для суглинков (глины). Для работы с ними используется более тяжелое вибрационное оборудование.
Типы уплотняемых грунтов
Щебень – дробленый материал фракций разного размера. При уплотнении щебня необходимо уменьшить количество пустот, чтобы повысить сопротивление нагрузкам. Коэффициенты уплотнения щебня регламентируются соответствующими стандартами. Уплотнение щебня на небольшом участке можно выполнить с помощью ручной трамбовки. Там, где нет возможности использовать виброкатки, применяются виброплиты с ручным или дистанционным управлением.
Одним из самых эффективных способов трамбовки является способ расклинцовки (поэтапное уплотнение сначала более крупной фракции щебня, затем более мелкой). Песок – сыпучий материал, который при трамбовании или укатке пытается выпучиваться, снижая плотность верхнего слоя. Но послойное уплотнение дает необходимые параметры плотности. Глину и суглинки применяют для возведения насыпей в дорожном строительстве.
Уплотнение слоя влажной глины можно выполнять большей толщины, чем сухого слоя. В процессе работ постоянно производится контроль качества на соответствие уровня плотности материалов требуемым нормативам и техническим условиям.