Соотношение керамзита цемента и песка для стяжки


Пропорции керамзитобетона для стяжки своими руками, состав, таблицы

Керамзитобетон – это тот же цементный раствор, который применяется для заливки стяжки. Но поскольку в качестве крупного заполнителя здесь используется не тяжелый щебень, а вспученные глиняные гранулы, пол получается более теплым. Керамзит довольно хрупок и не годится для полноценного выравнивания активно эксплуатируемых поверхностей. Его главное предназначение – создание легкого тепло- и звукоизоляционного слоя, не дающего серьезного увеличения нагрузки на основание.

Оглавление:

  1. Из чего состоит керамзитобетон?
  2. Необходимые пропорции для различных марок
  3. Нюансы приготовления
  4. Особенности работы с раствором

Компоненты смеси

Чтобы сделать керамзитобетон своими руками, понадобятся вспученные гранулы крупностью 5-10 или 5-20 мм с насыпной плотностью 600-700 кг/м3. Мелкий песок не столь эффективен, но используется при устройстве тонкой заливки до 30 мм. Крупные фракции чаще применяют для сухой и полусухой стяжки. Окончательный выбор зависит от нагрузок на будущий пол:

1. Лучшие результаты показывают смеси, где присутствуют все классы крупности от 5 до 40 мм в равном соотношении. В этом случае стяжка получается чуть более плотной и тяжелой, зато достаточно прочной. При этом одновременно снижается расход цемента.

2. Для уменьшения нагрузки на перекрытия керамзит выбирают покрупнее. Готовая стяжка при большой толщине со временем может дать усадку, но только так удастся выровнять серьезные перепады поверхности, достигающие 10-15 см.

3. При небольшой толщине бетона и необходимости избавиться от усадочных явлений остается только один вариант – мелкий керамзитовый песок.

Что касается цемента, то здесь экономить нельзя, поскольку только от него зависит, насколько крепко друг с другом сцепятся гранулы вспученной глины. Как минимум, это должно быть вяжущее с марочной прочностью М400, но можно использовать и более дорогой ПЦ М500. Главное, чтобы портландцемент шел без замещающих шлаковых добавок.

К мелкофракционным заполнителям также предъявляются повышенные требования, поскольку они тоже способны влиять на прочностные характеристики керамзитобетона. Это и обычный карьерный песок, но непременно просеянный и мытый. Для уменьшения плотности стяжки и увеличения ее теплоизоляционных свойств фракции песка лучше выбирать покрупнее.

Поскольку готовый раствор не обладает достаточной подвижностью (его характеристики соответствуют самому низкому классу П1), для улучшения удобоукладываемости смеси в нее вводят пластифицирующие добавки. Можно использовать воздухововлекающие модификаторы типа СДО, которые дополнительно поризуют цементную матрицу. Но дешевле и проще самостоятельно влить в бетоносмеситель жидкое мыло из расчета 50-100 мл на ведро ПЦ.

Пропорции для разных марок

Для определения масштаба работ понадобится измерить площадь помещения и рассчитать высоту будущего слоя керамзитобетона. Объем заливки – это и есть количество глиняного заполнителя в кубометрах, от которого следует отталкиваться в дальнейших расчетах. «Теплый» монолит можно получить разной плотности – от 1000 до 1700 кг/м3 (хотя для пола лучше использовать наиболее прочные покрытия), в соответствии с этим будут изменяться и пропорции для стяжки.

Плотность керамзитобетона, кг/м3 Вес на кубометр смеси, кг
Керамзит М700 Цемент М400 Песок
1500 560 430 420
1600 504 400 640
1700 434 380 830

При хорошем увлажнении керамзита для таких пропорций хватит 140-200 л воды на куб раствора. Если же замачивание оказалось недостаточно эффективным, количество жидкости может быть увеличено до 300 л/м3.

Традиционно строители пользуются упрощенным соотношением для получения керамзитобетона марочной прочности М100 – оптимальной для устройства своими силами «теплой» стяжки. Для этого на 1 часть цемента берут:

  • 3 ч песка;
  • 4 ч вспученного керамзита;
  • 1 ч воды.

При таких пропорциях можно даже приобрести готовую сухую смесь пескоцемента, где сыпучие материалы как раз идут в соотношении 1:3. Если же стяжка нужна попрочнее, для нее просто выбирают другую рецептуру приготовления:

Марка керамзитобетона Цемент Песок Керамзит
М150 1 3,5 5,7
М200 2,4 4,8
М300 1,9 3,7
М400 1,2 2,7

При работе с цементом более высокой марки М500 и устройства стяжки в бытовых помещениях с эксплуатационными нагрузками не выше среднего рекомендуется использовать следующее соотношение компонентов на куб керамзита:

  • 295 кг цемента;
  • 1186 кг крупнозернистого песка;
  • 206 л воды.

Легкие стяжки готовятся из керамзита плотностью 200-300 кг/м3 без добавления песка. Здесь понадобится составить раствор с таким соотношением:

  • 720-1080 кг гранул вспученной глины;
  • 250-375 кг цемента;
  • 100-225 л воды.

Рекомендации по приготовлению

Первым в емкость засыпается керамзит. Гранулы перед этим нужно вымочить в воде, чтобы они напитались влагой и потом не тянули ее из бетона. Долив еще немного жидкости, в корыто или барабан смесителя высыпают пескоцемент, тщательно перемешивая раствор. При правильно подобранных пропорциях керамзитобетона все гранулы в процессе изготовления должны стать одинакового серого цвета – без коричневых пятнышек.

Если смесь покажется недостаточно текучей, можно добавить в нее еще немного воды. При избытке влаги досыпать сухие компоненты не следует, так как это не позволит размешать их до однородности и ухудшит качество керамзитобетона, нарушив соотношение цемента. В этом случае лучше дать немного настояться, после чего еще раз перемешать.

Приготовление должно выполняться быстро и без задержек. Как только гранулы полностью покроются цементной кашицей, состав нужно сразу выливать на основание, разравнивая по установленным маякам. Раствор с керамзитовым заполнителем схватывается быстрее обычного бетона, зато уже через неделю по такому полу можно будет свободно перемещаться. Окончательный набор прочности происходит в течение 28 дней.

Особенности работы с керамзитобетоном

На пол перед заливкой обязательно нужно постелить гидроизоляцию или обмазать его и нижнюю часть стен битумной мастикой. В противном случае влага впитается в основание, не дав цементу набрать требуемую прочность. Такая заливка получится немонолитной и очень хрупкой – будет расползаться под нагрузкой и пылить. Также по периметру комнаты обязательно следует закрепить демпферную ленту, чтобы компенсировать тепловое расширение. По окончании работ стяжка из керамзитобетона потребует дополнительной защиты от испарения влаги. Для этого ее сверху накрывают пленкой, которую через пару-тройку дней можно будет снять.

Готовый слой «теплого» бетона нуждается в финишном выравнивании – желательно с предварительной шлифовкой. Сверху он заливается обычным раствором из пескоцемента толщиной не более 30 мм (без добавления гравия). Этого достаточно, чтобы скрыть неровности, но не ухудшить теплоизоляционные характеристики чернового основания. Финишную заливку выполняют по маякам, тщательно выравнивая смесь правилом. Рейки на следующий день аккуратно извлекают, а оставшиеся следы заделывают свежим составом.

Полусухая стяжка – еще один вариант утепления и выравнивания пола с помощью керамзита, позволяющий обрабатывать небольшие участки один за другим. В этом случае на подготовленное основание с установленными маяками засыпают сухие гранулы вспученной глины – на такую высоту, чтобы 20 мм маячкового профиля оставались незакрытыми. Сверху их проливают жидким цементным раствором (молочком) и утрамбовывают, склеивая зерна керамзита между собой. Через день-два поверхность заливается финишной стяжкой – приготовление бетона для нее ничем не отличается от уже рассмотренного «мокрого» способа.

применений керамзита | Латерит

Свободное заявление

Для того, чтобы в полной мере использовать теплоизоляционные характеристики и легкость гранулированной керамзитовой глины Laterlite, материал следует уложить свободно и просто выровнять до желаемой толщины (при необходимости с небольшим падением). Если по верхней поверхности нельзя ходить, ее можно оставить как есть. Если он должен быть доступен или проходимым, или если поверхность

должна быть нанесена отделка, такая как непроницаемый слой или тротуарная плитка, она должна быть покрыта слоем другого материала (различные типы панелей, стяжка, неструктурная или структурная плита пола или почва для роста растений), включение разделительных слоев при необходимости.

N.B. пространство, которое необходимо заполнить керамзитом Laterlite, должно быть достаточно ограничено по бокам, особенно если слои толстые и если материал должен служить засыпкой.

Склеивание поверхности цементным раствором

Самые верхние гранулы слоя рыхлой керамзитовой глины Laterlite могут быть закреплены с помощью цементного раствора, чтобы облегчить ход по поверхности для завершения работы (путем добавления верхней плиты, стяжки и т. Д.).

Цементный раствор (смесь цемента и воды) следует распределить по поверхности рыхлой керамзитовой глины Laterlite после ее выравнивания. Изменяя пропорции воды и цемента (w / c), суспензию можно сделать больше при меньшем количестве жидкости, и она будет проникать на большую или меньшую глубину в слой расширенного

глина. Предлагаемое приблизительное соотношение воды и цемента составляет 0,8 (эквивалент 1 мешка цемента массой 25 кг + 20 литров воды).

Если верхняя поверхность должна быть доступной / проходимой, или если необходимо нанести верхнюю отделку (например, непроницаемый слой или мощение), потребуется соответствующее выравнивание или верхняя стяжка.

Связка цементом

Проницаемый бетон (без мелких частиц)

Laterlite Expanded Clay легко связывается с цементом, давая легкий изоляционный проницаемый бетон с лучшей механической прочностью по сравнению с сыпучим продуктом. Эти бетонные смеси можно приготовить с помощью обычных дозаторов или миксеров.

Типовой состав на м 3 :

  • 1 м3 (20 мешков) керамзита нужной крупности;
  • 150 кг типа 32.5 цемент;
  • 80-90 литров чистой воды (или меньше, если материал уже влажный).

Приготовление в бетономешалке:

Предварительно увлажните гранулы, вылив в миксер 3 мешка керамзита (150 литров) и 10 литров воды. Затем добавьте 1 мешок цемента (25 кг) и еще 5 литров воды. Смешивайте прим. 3 минуты.

В смесь нельзя добавлять песок. Не следует увеличивать дозировку цемента, так как это приведет к увеличению веса смеси и ухудшению ее изоляционных свойств.

Из-за открытой пористой структуры пористого бетона этого типа он не может принимать арматуру. Если конечная поверхность должна быть доступной или проходимой, или если необходимо нанести верхнюю отделку (например, непроницаемый слой или мощение), потребуется стяжка.

Прочие связующие

Другие типы связующих, такие как гидравлическая известь и смолы, также могут использоваться с керамзитовой глиной Laterlite. В некоторых ситуациях может потребоваться использование гидрофобной версии Laterlite Plus.Для получения дополнительной информации обратитесь в службу технической поддержки.

ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ И УКЛАДКА:

ВЫРАВНИВАЮЩИЕ СТЯЖКИ / КРЫШКИ

Если дорожное покрытие или гидроизоляция должны быть уложены поверх рыхлой керамзитовой глины Laterlite, поверхность которой укреплена жидким цементным раствором или связана цементом, необходима стяжка верхнего слоя для выравнивания поверхности и распределения нагрузки. Эта стяжка может быть изготовлена ​​с использованием одной из предварительно замешанных стяжек Latermix или традиционной песчано-цементной смеси.Его толщина может варьироваться от 3 см, если нужно использовать непроницаемую мембрану, до 5 см, если будет применяться пол в жилых помещениях.

.

Расчет количества цемента и песка в строительном растворе

Расчет количества цемента и песка в растворе

Количество цементного раствора требуется для расчета скорости кирпичной кладки и штукатурки или оценки кладочных работ здания или сооружения. Цементный раствор используется в различных пропорциях: 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 6, 1: 8 и т. Д.

Расчет количества цементного раствора в кирпичной кладке и штукатурке:

Для расчета цементного раствора предположим, что мы используем 1м 3 цементного раствора.Порядок расчета:

1. Рассчитайте сухой объем материалов, необходимый для 1м цементного раствора. 3 . Рассматривая пустоты в песках, мы предполагаем, что материалы на 60% состоят из пустот. То есть на 1 м 3 мокрого цементного раствора требуется 1,6 м 3 материалов.

2. Теперь рассчитаем объем материалов, используемых в цементном растворе, исходя из его пропорций.

Допустим, соотношение цемента и песка в растворе составляет 1: X, где X - требуемый объем песка.

Тогда объем песка, необходимый для 1: X пропорции 1 м 3 цементного раствора, будет

3. Объем цемента рассчитывается как:

Так как объем 1 мешка цемента составляет 0,0347 м 3 , то количество мешка цемента будет рассчитано как:

Пример:

Для цементного раствора 1: 6 рассчитанное количество будет следующим:

Количество песка:

Количество цемента (в мешках):

Объем цемента =

Требуется количество мешков =

= 6.58 пакетов. .

Деформационные и демпфирующие характеристики легкого грунта из глинистого пенополистирола при циклических нагрузках

Легкий грунт из глинистого пенополистирола (LCES)

- это недавно разработанный материал, который обладает многими достоинствами, такими как возможность регулирования прочности и плотности, простота конструкции и экономическая эффективность. Он широко применяется в практической инженерии, например, при улучшении мягких грунтов, в качестве растворителя при прыжках с моста, при засыпке трубопровода и при расширении шоссе. Между тем, строительные отходы и промышленные отходы могут быть переработаны в качестве основного ингредиента в LCES.Динамические деформационные характеристики LCES и глины были всесторонне изучены с помощью лабораторных динамических трехосных испытаний. Было обнаружено, что деформация сжатия LCES увеличивалась, в то время как скорость роста деформации уменьшалась с увеличением числа циклов, что соответствовало модели гиперболы. Динамический секущий модуль упругости LCES уменьшался с увеличением динамической деформации, которая была представлена ​​деформационным разупрочнением. Динамический модуль глины резко снизился, тогда как LCES снизился незначительно.Более того, коэффициент демпфирования LCES имеет тенденцию увеличиваться с увеличением динамической деформации. Коэффициент демпфирования LCES был ниже, чем у глины при том же уровне деформации. Было также обнаружено, что содержание цемента имеет отрицательную связь с коэффициентом демпфирования LCES, в то время как влияние содержания шариков EPS было неблагоприятным. Коэффициент демпфирования LCES и глины умеренно снизился.

1. Введение

Общественные инфраструктуры, такие как шоссе, железная дорога и городское метро, ​​столкнулись с множеством проблем, включая наезды на плацдарм на шоссе, чрезмерное оседание мягкого фундамента, неустойчивую подпорную стену и т.Избыточный вес почвы может быть одной из основных причин. Композитный грунт из пенополистирола (EPS) - это тип искусственного материала, который состоит из грунта, шарика EPS, воды и вяжущего материала (например, цемента и летучей золы) [1, 2]. Композитный грунт из пенополистирола применялся во многих инженерных сооружениях Японии с 1980-х годов, и как плотность, так и прочностные характеристики композитного грунта из пенополистирола могут соответствовать техническим требованиям [3, 4]. Lightweight Clay-EPS Soil (LCES) - это своего рода геотехнический материал, который обладает многими достоинствами, такими как легкость, регулируемость прочности и плотности, а также текучесть.Он широко применялся во многих инженерных практиках, в том числе при обработке мягких оснований, прыжках транспортных средств на головке моста, засыпке трубопроводов и расширении шоссе, как показано на Рисунке 1. Отходы, образующиеся при строительстве инженерных сооружений, могут быть повторно использованы в качестве основной ингредиент LCES за счет использования отвердителя и легкого наполнителя. Переработка пустых почв может значительно снизить стоимость инженерного строительства. Цемент, смешанный с летучей золой, известью и гипсовыми отходами, обычно использовался в качестве отвердителя для улучшения механических характеристик LCES.Между тем, в качестве легкого наполнителя можно использовать бытовые отходы, такие как пенопласт и борта шин. Более того, LCES широко применялся во многих инженерных проектах в Китае, таких как укрепление фундамента дороги, устойчивость откосов и засыпка строительных конструкций [5, 6].

Есть много достижений в исследованиях легкого грунта, особенно его статических характеристик. Плотность LCES в сухом состоянии резко снижается с увеличением объемного содержания шариков EPS, тогда как она немного увеличивается с увеличением содержания цемента.Прочность на сжатие без ограничения резко возрастает в параболическом соотношении с увеличением содержания цемента, в то время как уменьшается с увеличением объемного содержания шариков EPS в гиперболическом отношении. Когезия увеличивается с увеличением содержания цемента, потому что это в основном вызвано связующей функцией продуктов гидратации цемента. Угол трения уменьшается с увеличением объемного содержания шариков пенополистирола, что вызвано более гладкой поверхностью шариков пенополистирола, чем песчинки.Приведены количественные соотношения между физико-механическими свойствами грунта песчано-пенополистирольных гранул и соотношением материала [7]. Сплоченность уменьшается с увеличением размера EPS, что было теоретически доказано. В связи с тем, что скорость снижения прочности намного ниже скорости снижения цены за единицу, в строительстве можно использовать валики из пенополистирола диаметром 3–5 мм [8]. Модель плотности уплотнения грунта из песчано-пенополистирольных шариков была создана на основе состава материала и физической сущности уплотнения грунта.Лабораторные испытания подтвердили, что расчетное значение было близко к измеренной плотности во влажном состоянии с относительной погрешностью от 0,282% до 5,267% при различных условиях уплотнения [9]. Объемное отношение шариков пенополистирола к грунту, начальное среднее эффективное давление консолидации, коэффициент начального напряжения консолидации, начальный коэффициент промежуточного главного напряжения и угол направления начального главного напряжения оказали большое влияние на максимальный динамический модуль сдвига и эталонную деформацию сдвига [10, 11].Напряжение увеличивалось, когда LCES рассматривался как вязкоупругий материал вместо эластичного [12]. Напряжение сдвига уменьшалось с глубиной быстрее [13]. Ущерб, вызванный динамической нагрузкой, может быть эффективно уменьшен с помощью LCES [14]. Данные циклических одноосных испытаний с контролируемым напряжением показали логарифмическое уменьшение коэффициента демпфирования геопены EPS с увеличением амплитуды осевой деформации. Для амплитуд циклической осевой деформации более 1,0% LCES проявляет вязкоупругопластическое поведение, связанное с возникновением постоянных пластических деформаций в конце циклических испытаний [15].Моделирование процесса падения камней показало, что LCES может уменьшить влияние падающих камней [16]. Gao et al. применил композитный грунт EPS в качестве засыпки и обнаружил, что режим динамической деформации композитного грунта EPS отличался от режима мелкого песка [2].

Для исследования характеристик деформации и демпфирования LCES t была проведена серия циклических трехосных испытаний LCES с различными пропорциями с использованием многофункционального трехосного устройства для установки в помещении.Получены динамические деформационные характеристики ЖКЭС. Влияние содержания цемента, содержания шариков пенополистирола и ограничивающего давления на динамический модуль и коэффициент демпфирования LCES были проанализированы и сопоставлены с характеристиками динамической деформации глины.

2. Материалы и методы
2.1. Глина

Глина, принятая в этом исследовании, была собрана на глубине 6 метров от поверхности Олимпийского спортивного центра, расположенного в Хэси, Нанкин. Геотехнические свойства этой глины показаны в Таблице 1, а ее гранулометрический состав показан на Рисунке 2.Глинистая почва классифицируется как постная глина (CL) на основе стандарта Единой системы классификации почв.


Вес изделия γ (кН · м −3 ) Содержание воды ω (%) Отношение пустот e Удельный вес G с Степень насыщения Sr (%) Пластмасса имит ω P (%) Предел жидкости ω L (%) Индекс пластичности I P Индекс жидкости I L

16.4 62,3 1,70 2,73 100 27,3 47,5 20,2 1,73


2,2. Цемент

В качестве связующего в эксперименте использовался портландцемент 32,5 #, произведенный в Нанкине, Китай.

2.3. Шарики из вспененного полистирола (EPS)

EPS - это макромолекулярный полимер с предшествующими легковесными свойствами. В процессе формовки шариков из пенополистирола образовалось большое количество отдельных пор из-за расширения вспенивающего агента, что привело к увеличению объема до 40 раз.Бусины из пенополистирола, принятые в этом исследовании, были предоставлены компанией Nanjing Youbang Foamed Plastic Co. Ltd с плотностью 0,023 г / см 3 и средним диаметром 3 мм.

2.4. Схема испытаний

Для исследования влияния пропорции материала на характеристики деформации и демпфирования LCES при циклической нагрузке в этом исследовании было выбрано всего 9 дозировок LCES, как указано в Таблице 2. Различные соотношения цемента и шариков EPS были добавлены к глинистый грунт для приготовления LCES с различными пропорциями материала.Для каждой дозировки добавки готовили четыре образца. Значение α указывает соотношение добавок цемента по весу сухого грунта, а β означает коэффициент добавления EPS по весу сухого грунта.


Maker α (%) β (%)

T11 5 2
T12 5 3
T13 5 4
T21 10 2
T22 10 3
T23 10 4
T31 20 2
T32 20 3
T33 30 4
T00 0 0

T00 - контрольный тест с материалом глины.
2.5. Подготовка образцов

Материалы были подготовлены и взвешены перед тщательным перемешиванием с помощью блендера при скорости вращения 100 об / мин. Затем смеси помещали в форму и уплотняли в 5 слоев. Образец имел диаметр 61,8 мм и высоту 140 мм. Образцы были отверждены в камере для отверждения при 20 ± 2 ° C и 99% человечности непрерывно в течение 27 дней. Поперечные сечения T11, T12 и T13 показаны на рисунке 3. Образцы помещали в вытяжной вентилятор и вакуумировали в течение 20 мин при степени вакуума –0.1 МПа. Наконец, образцы были полностью насыщены путем открытия впускного клапана воды. Пропитанные образцы были установлены в водной среде еще на 24 часа перед динамическим трехосным испытанием.


2.6. Методы испытаний

Образцы были протестированы с помощью многофункционального автоматического динамического трехосного аппарата, разработанного университетом Хохай и Japan Round Well Co., LTD. Динамическое трехосное испытание LCES было проведено в соответствии с динамическим трехосным методом в процедурах геотехнических испытаний.Извлеченные из воды образцы помещали в трехосную ячейку, которая соединяется с вибрационным оборудованием. Давление в ячейке (20 кПа) применялось для насыщения трубопровода примерно за 30 мин до тех пор, пока в дренажной трубке не исчезнет пузырьков воздуха. Затем прикладывали противодавление (100 кПа) для полного насыщения образцов. Определенные ограничивающие давления (30 кПа, 60 кПа и 90 кПа) были приложены к образцу для консолидации. Процесс консолидации был завершен, когда изменение объема образца было менее 0.1 мл за 5 мин. После консолидации были проведены испытания на сдвиг без дренажа до тех пор, пока динамическая деформация не превысила 5%.

Динамическая нагрузка, приложенная в этом испытании, представляла собой синусоидальную волну с частотой 0,1 Гц. Амплитуда регулировалась коэффициентом динамического напряжения сдвига (), как показано в уравнении (1). Был применен коэффициент динамического напряжения сдвига LCES, и было нагружено 10 циклов. Где - коэффициент динамического напряжения сдвига, то есть отношение напряжения сдвига к ограничивающему напряжению на поверхности образца под углом 45 °; - амплитуда динамического напряжения сдвига на поверхности образца под углом 45 °; удерживающее давление уплотнения; - амплитуда осевой динамической нагрузки.

3. Результаты и обсуждение
3.1. График зависимости деформации LCES

от времени в зависимости от времени. Кривая зависимости динамической деформации от времени показана на рисунке 4. Когда динамическое напряжение сдвига составляло 0,5, деформация LCES была в основном деформацией сжатия по сравнению с глинистым грунтом. На величину деформации LCES влияло содержание цемента. При содержании цемента 5% диапазон деформации составляет около 6-7%. Однако объем деформации снизился до 4%, когда содержание цемента достигло 15%. Это может быть вызвано сильной цементной силой цемента, которая улучшила способность LCES противостоять нагрузкам.

Зависимость между динамической деформацией LCES и количеством циклов нагружения представлена ​​на рисунке 5. Деформация сжатия LCES имеет тенденцию к увеличению с увеличением количества циклов нагружения. Это может быть вызвано уменьшением пустот и объемной усадкой шариков из пенополистирола при сжатии. Кроме того, было обнаружено, что скорость роста деформации снижалась с увеличением числа циклов, но динамическая деформация выравнивалась. Этот результат показал, что сила динамической нагрузки была ниже критической динамической прочности, когда коэффициент динамического напряжения сдвига LCES был равен 0.5. При этом не было или было незначительных повреждений конструкции грунта, и конструкция грунта не перешла в стадию сдвиговой вибрации и вибрационного разрушения. Деформация грунта в основном вызывалась вибрацией и уплотнением грунтовых валиков, вызванным вертикальным смещением. Ян и др. обнаружили другую тенденцию на глинистой почве, которая сначала медленно увеличивалась с N , затем следовала более быстрое увеличение [17].


3.2. Динамический секущий модуль упругости LCES

Кривая гистерезиса LCES при циклической нагрузке показана на рисунке 6.Кривая перемещалась от точки O по дуге OA к точке A с увеличением напряжения в процессе нагружения. Однако кривая переместилась из точки A по дуге ABC в точку B в процессе разгрузки. При этом точка B перемещалась по дуге BCD в точку D в процессе обратного нагружения и разгрузки, а точка D не совпадала с точкой O, что свидетельствовало о том, что деформация ЖКЭС при динамической нагрузке включала упругую деформацию и пластическую деформацию. На рисунке 6 представлена ​​пластическая деформация после 7 дней нагружения.Предполагалась равномерная пластическая деформация, поскольку пластическая деформация протекала на протяжении всего процесса нагружения. Пластическая деформация была равномерно распределена по всем точкам на кривой, и исправленная петля гистерезиса была получена путем вычитания величины равномерно распределенной пластической деформации из собранной деформации, как показано пунктирной линией на рисунке 6. Исправленная петля гистерезиса была окклюзионный, и он был таким же, как у обычного грунта. Для глинистого грунта наклон линии от начальной точки до точки петли гистерезиса был принят как эквивалентный динамический модуль упругости.Было неуместно применять эквивалентный динамический модуль упругости к LCES, поскольку совокупная деформация LCES была большой, а петля гистерезиса слишком сильно отклонялась от начала координат. Таким образом, динамический секущий модуль упругости E sec был принят для анализа, как показано на рисунке 7. Наклон линии вершины петли гистерезиса, соответствующей различным нагрузкам, был таким же, как эквивалентный динамический модуль упругости глины.



Кривые E сек ∼ при различных ограничивающих давлениях показаны на рисунке 8.В целом, динамический секущий модуль упругости LCES уменьшался с увеличением динамической деформации, которая была представлена ​​деформационным разупрочнением и демонстрировала хорошее гиперболическое соотношение. Основная причина заключалась в том, что жесткость LCES в основном связана с цементированием гидрата цемента. По мере увеличения деформации эффект цементирования постепенно ухудшался, и жесткость LCES снижалась. В той же пропорции LCES модуль линии движения-резания увеличивался с увеличением ограничивающего давления.Это можно объяснить тем фактом, что большее ограничивающее давление привело к более плотному образцу и достижению более высокой жесткости. Этот результат такой же, как и у обычного грунта.

Кривая E сек ∼ при разном содержании цемента показана на рисунке 9. При том же содержании шариков EPS и ограничивающем давлении модуль упругости движущегося секущего модуля LCES постепенно увеличивался с увеличением содержания цемента. , что указывает на то, что добавление цемента может улучшить динамическую жесткость LCES.Более высокое содержание цемента обеспечивает лучшую функцию цементирования частиц и большее снижение коэффициента пористости. E sec LCES снижается медленнее с увеличением, чем у обычной глины. Когда содержание цемента увеличивалось, кривая E сек ∼ приближалась к линейной зависимости, которая показывала, что LCES имеет лучшее сопротивление деформации, чем обычная глина под действием динамической силы. Это может быть связано с тем, что цементация гидрата цемента увеличивала сопротивление деформации под действием динамической силы после полного смешивания грунта и цемента.

Кривая E сек ∼ для разного содержания шариков EPS показана на рисунке 10. Когда содержание цемента составляло 10%, не было заметной разницы в E sec с увеличением содержания шариков EPS, что указывает на то, что влияние относительного содержания цемента и объемного содержания EPS на динамическую жесткость было незначительным. Это также показало, что 10% цементная смешанная глина и шарики EPS имели аналогичную жесткость. Между тем, E sec уменьшилось с увеличением содержания EPS, когда содержание цемента увеличилось до 15%.Было показано, что цементация цемента улучшалась при высоком содержании цемента, а жесткость грунта-цемента была значительно выше, чем у шариков из пенополистирола. В этом случае содержание цемента относительно уменьшилось из-за увеличения содержания шариков пенополистирола, что привело к снижению общего модуля упругости линии движения-резания.

3.3. Коэффициент демпфирования LCES

Коэффициент демпфирования, представлял вязкие свойства грунта, который был важным показателем для измерения свойства демпфирования вибрации и оказывал значительное влияние на динамический отклик грунта.в этом исследовании было определено как отношение фактического коэффициента демпфирования к критическому коэффициенту демпфирования, как показано в уравнении (2), где - площадь петли гистерезиса, а - площадь теневого треугольника, как показано на рисунке 11.


На рисунке 12 представлена ​​взаимосвязь между коэффициентом демпфирования и динамической деформацией LCES и глины при разном содержании цемента. Коэффициент демпфирования LCES и глины постепенно увеличивался по мере увеличения динамической деформации. Maher et al. также были получены аналогичные результаты, что коэффициент демпфирования песка, обработанного цементом, увеличивался с увеличением деформации сдвига [18].Содержание цемента оказало значительное влияние на коэффициент демпфирования LCES. Коэффициент демпфирования LCES был ниже, чем у глины, и он уменьшался с увеличением содержания цемента, что указывало на то, что коэффициент демпфирования LCES можно контролировать, регулируя содержание цемента. Это могло быть вызвано тем, что гидрат цемента увеличивал жесткость почвы и уменьшал вязкость почвы, что приводило к уменьшению коэффициента демпфирования.

На рисунке 13 представлена ​​взаимосвязь между коэффициентом демпфирования и динамической деформацией LCES и глины при различном содержании шариков.Коэффициент демпфирования LCES увеличивается с увеличением содержания шариков EPS, что указывает на то, что шарики EPS могут поглощать больше энергии вибрации. Это могло быть связано с тем, что шарики из пенополистирола были мягкими и нелинейно-упругими. Когда содержание шариков EPS увеличивалось, содержание цемента соответственно уменьшалось, что могло ослабить влияние гидрата цемента на коэффициент демпфирования LCES. Gao et al. обнаружили, что не было значительной разницы в коэффициенте демпфирования с различным содержанием EPS, когда деформация сдвига была меньше 0.5% [19]. Когда деформация сдвига превышает 0,5%, чем больше содержание шариков EPS, тем больше коэффициент демпфирования. Они полагали, что большее содержание шариков EPS создает более слабые границы раздела между шариками EPS и цементированной почвой [19].

На рисунке 14 представлена ​​взаимосвязь между коэффициентом демпфирования и динамической деформацией LCES и глины при различных ограничивающих давлениях. Коэффициент демпфирования LCES и глины немного снизился с увеличением ограничивающего давления в диапазоне от 30 кПа до 90 кПа.


4. Выводы

Для LCES с содержанием цемента от 5% до 15% содержание шариков EPS составляло от 2% до 4%, ограничивающее давление составляло от 30 кПа до 90 кПа, а коэффициент динамического напряжения сдвига составлял 0,5, были обнаружены следующие характеристики динамической деформации: (1) Деформация сжатия LCES была значительно больше, чем деформация растяжения. Деформация растяжения уменьшалась с увеличением содержания цемента. При увеличении содержания цемента до 15% деформации растяжения практически не возникало.(2) Деформация сжатия LCES постепенно увеличивалась с увеличением количества циклов нагрузки. Скорость роста деформации уменьшалась с увеличением циклов нагрузки. Динамическая деформация выровнялась, что соответствовало правилу модели гиперболы. (3) Динамический секущий модуль упругости LCES уменьшался с увеличением динамической деформации, которая была представлена ​​деформационным смягчением и демонстрировала хорошее гиперболическое соотношение. Динамический модуль упругости глины быстро уменьшался, но модуль LCES снижался относительно медленнее.Кроме того, динамический модуль увеличивался с увеличением ограничивающего давления. (4) Коэффициент демпфирования LCES и глины увеличивался с увеличением динамической деформации. Коэффициент демпфирования LCES был ниже, чем у глины. Он значительно уменьшился с увеличением содержания цемента, увеличился с увеличением содержания шариков EPS и немного уменьшился с увеличением ограничивающего давления.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным фондом Китая в рамках грантов № 51609093 и 51869001, Научным фондом Министерства образования Цзянсу в рамках гранта № 16KJB560002, Фондами постдокторских исследований Китая в рамках гранта № 2017M611675 для 168401 и Цзянсу. Планируемые проекты для фондов постдокторских исследований по гранту № 1601007A. Благодарю за эту поддержку.Благодарим Ифэй Сун за помощь в улучшении написания этого исследования на английском языке.

.

Повышение несущей способности неглубокого фундамента на армированной георешеткой илистой глине и песке

Настоящее исследование исследует улучшение несущей способности илистого глинистого грунта с тонким слоем песка сверху и размещением георешетки на разной глубине. Модельные испытания были выполнены для прямоугольной опоры, лежащей на поверхности почвы, чтобы установить кривые зависимости нагрузки от оседания неармированной и армированной грунтовой системы. Результаты испытаний направлены на улучшение несущей способности илистой глины и песка на неармированной и армированной почвенной системе в безразмерной форме, то есть BCR.Результаты показывают, что несущая способность значительно увеличивается с увеличением количества слоев георешетки. Несущая способность почвы увеличивается в среднем на 16,67% при использовании одного слоя георешетки на границе раздела грунтов с равной 0,667, а несущая способность увеличивается в среднем на 33,33% при использовании одной георешетки в середине слоя песка с равной 0,33. Повышение несущей способности песчаной подстилающей илистой глины при сохранении равной 0,33; для двух, трех и четырех номеров слоя георешетки было 44.44%, 61,11%, 72,22% соответственно. Результаты этой исследовательской работы могут быть полезны для улучшения несущей способности грунта для неглубокого фундамента и конструкции дорожного покрытия для аналогичного типа грунта, доступного в других местах.

1. Введение

Использование геосинтетических материалов для улучшения несущей способности и оседания неглубоких фундаментов привлекло внимание в области геотехнической инженерии. За последние три десятилетия было проведено несколько исследований на основе лабораторной модели и полевых испытаний, связанных с положительным воздействием геосинтетических материалов на несущую способность грунтов в дорожных покрытиях, мелководных фундаментах и ​​стабилизации склонов.Первое систематическое исследование по повышению несущей способности ленточного фундамента с помощью металлической ленты было проведено Бинке и Ли [1, 2]. После работы Бинке и Ли было проведено несколько исследований по повышению несущей способности фундаментов мелкого заложения, поддерживаемых песком, армированным различными армирующими материалами, такими как георешетки [3–9], геотекстиль [10–12], волокна [13, 14]. ], металлические полосы [15, 16] и геоячейки [17, 18].

Несколько исследований показали, что предельная несущая способность и расчетные характеристики фундамента могут быть улучшены путем включения арматуры в грунт.Результаты нескольких лабораторных модельных испытаний и ограниченного числа полевых испытаний были представлены в литературе [19–25], которая касается предельной несущей способности фундаментов мелкого заложения, поддерживаемых песком, усиленным несколькими слоями георешетки. Недавно Инь [26] собрал обширную литературу в справочнике по геосинтетической инженерии по армированному грунту для неглубокого фундамента. При проектировании фундаментов мелкого заложения в полевых условиях главным критерием становится осадка, а не несущая способность.Следовательно, важно оценить улучшение несущей способности фундаментов на конкретном уровне расчетов (). На основании выводов многочисленных исследователей можно сделать вывод, что несущая способность грунта также изменялась в зависимости от различных факторов, таких как тип армирующих материалов, количество армирующих слоев, соотношение различных параметров армирующих материалов и фундаментов, таких как (ширина основания), (расположение 1-го слоя армирования по ширине основания), (расстояние по вертикали между последовательными слоями георешетки относительно ширины основания), (ширина слоя георешетки к ширине основания), (глубина основания к ширине основания), тип почвы, текстуры и удельного веса или плотности почвы [6, 7].

Из нескольких исследований очень мало исследований, посвященных двухслойным почвам. Как правило, все исследования в конечном итоге связаны с улучшением несущей способности грунта с использованием армирующих материалов и связаны с влиянием различных параметров на несущую способность. Коэффициент улучшения несущей способности может быть выражен в безразмерной форме как коэффициент несущей способности (BCR), который представляет собой отношение несущей способности армированного грунта к несущей способности неармированного грунта.Несколько исследований [5, 6, 26] показывают влияние различных параметров (например,,, и), типов геосинтетических материалов (например, георешетки, геотекстиля и геоячейки), влияния ширины основания, типов грунтов, слоя почвы и так далее. Но нет исследований по илистой глинистой почве Карбондейла, штат Иллинойс, связанных с улучшением несущей способности прямоугольного фундамента путем размещения слоя песка поверх илистой глинистой почвы (то есть двухслойной почвы) и системы георешетки. В большинстве исследований использовался только песок или глина, а в качестве армирующего материала использовалась георешетка.Настоящее исследование исследует несущую способность двух слоев почвы (то есть тонкого слоя песка, подстилаемого илистой глиной), а также однослойной илистой глинистой почвы (для сравнения) с варьированием количества двухосной георешетки в разных слоях и на сохранение других свойств постоянными.

2. Экспериментальное исследование
2.1. Используемые материалы

Для проведения экспериментальных исследований использовались два типа почв: илистая глинистая почва и песок.

2.2. Илистая глинистая почва и песок

Образец илистой глинистой почвы был взят на New Era Road в Карбондейле, штат Иллинойс.Собранный грунт был высушен на солнце, измельчен и пропущен через сито США № 10 (т.е. 2 мм) для проверки различных физических, технических свойств и несущей способности. Свойства илистой глинистой почвы были определены в лаборатории путем выполнения нескольких тестов с использованием соответствующего стандарта ASTM. Поверх илистой глинистой почвы (двухслойная почвенная система) был помещен тонкий слой песка, чтобы оценить улучшение несущей способности илистой глинистой почвы.

2.3. Геосетки

В данном экспериментальном исследовании использовалась двухосная георешетка.Двухосная георешетка имеет предел прочности на разрыв в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что придает большую прочность почве. Различные свойства двуосной георешетки представлены в таблице 1.


Свойство индекса Значения MD Значения XMD

Размер апертуры, мм 25,00 × 33,00 25,00 × 33,00
Минимальная толщина ребра, мм 0.76 0,76
Предел прочности при деформации 2%, кН / м 4,10 6,60
Предел прочности при деформации 5%, кН / м 8,50 13,40
Предел прочности прочность, кН / м 12,40 19,00
Структурная целостность
Эффективность соединения, (%) 93,00
Жесткость при изгибе, мг-см 250,000
Устойчивость апертуры, мН / град 0.32
Прочность
Устойчивость к повреждениям при установке,% SC /% SW /% GP 95/93/90
Устойчивость к длительной деградации,% 100
Устойчивость к УФ-разрушению,% 100

2.4. Модель Test Tank

Модель Test Tank с размерами, имеющими длину () 762.0 мм, ширина () 304,8 мм и глубина () 749,3 мм была разработана и изготовлена ​​для проведения испытания. Горизонтальные и вертикальные стороны модельного резервуара усилены с помощью стальных угловых секций в верхней, нижней и средней частях резервуара, чтобы избежать боковой деформации во время уплотнения грунта в резервуаре, а также при приложении нагрузки к опоре модели во время эксперимента. Две боковые стенки резервуара были изготовлены из пластин оргстекла толщиной 25,4 мм, а две другие боковые стенки резервуара - из пластин оргстекла толщиной 12,7 мм, и они также поддерживались 19.Деревянные пластины 05 мм. Внутренние стенки бака были гладкими для уменьшения бокового трения.

2.5. Опора модели

В экспериментальном исследовании использовалась опора модели длиной 284,48 мм, шириной 114,3 мм и толщиной 48,26 мм. Размеры фундамента выбирались исходя из габаритов модельного резервуара. Опора модели была спроектирована таким образом, чтобы ее ширина была менее чем в 6,5 раз больше глубины модели резервуара, чтобы воздействие нагрузки не могло достигнуть дна резервуара.Нижняя поверхность основания модели была шероховатой путем цементирования слоя песка эпоксидным клеем для увеличения трения между основанием основания и верхним слоем почвы. Кроме того, в верхней части опоры модели использовалась стальная пластина толщиной 12,7 мм для уменьшения изгиба при приложении нагрузки.

2.6. Лабораторные испытания модели

В данном исследовании использовалась илистая глинистая почва в нижней части модельного резервуара, перекрытая небольшим слоем песка наверху. Критерий выбора толщины верхнего слоя песка основан на исследованиях предыдущих исследователей [4].При испытаниях модели с армированием георешеткой оптимальные значения, связанные с расположением арматуры, такие как расположение первого слоя арматуры, расстояние по вертикали между последовательными слоями арматуры и длина каждого слоя армирования, были приняты на основе модели резервуара. размер и результаты предыдущих исследователей.

На рис. 1 показано поперечное сечение модельного резервуара и опоры модели с двухслойной системой грунта, имеющей разные слои армирования.Основание модели прямоугольной формы шириной поддерживается песком в верхнем слое и илистым глинистым грунтом в нижнем слое, усиленным рядом слоев георешетки шириной «». Расстояние по вертикали между последовательными слоями георешетки равно «». Верхний слой георешетки расположен на глубине «», отсчитываемой от основания основания модели. Глубину армирования ниже низа фундамента можно рассчитать, используя следующее: Величина коэффициентов несущей способности (BCR) для данного прямоугольного основания, илистого глинистого грунта, песка и георешетки будет зависеть от различных параметров, таких как,, и отношений.Для проведения модельных испытаний с армированием георешеткой в ​​системе двухслойного грунта, то есть илистого глинистого грунта и песка, важно определить величину и добиться улучшения несущей способности конкретного основания. Ранее исследователи [10, 13, 14] обнаружили, что для модели основания, лежащей на поверхности (т. Е.), Имеющей несколько слоев армирования для данных значений, и, величина BCR u (для неармированного корпуса) увеличивается с увеличением и достигает максимального значения при.Если больше чем, величина BCR u уменьшается. Анализируя результаты нескольких тестов, Shin et al. [6] определили, что для ленточного фундамента может варьироваться от 0,25 до 0,5. Аналогично, для заданных значений, и оптимальное значение для состояния поверхности фундамента для получения максимального увеличения BCR u с использованием армирования может варьироваться от 6 до 8 для ленточных фундаментов [21]. Учитывая предыдущие результаты, было решено принять следующие параметры для настоящего исследования:, 0.67; ; , Количество слоев георешетки: 0, 1, 2, 3, 4, длина каждого армирующего слоя: 73,66 см.


3. Методология

Удельный вес () илистой глинистой почвы и образца песка определяли с использованием метода ASTM D 854. Для точности средний удельный вес получен по результатам трех испытаний. Стандартное испытание на уплотнение по Проктору было проведено в соответствии с методом ASTM D 698 для определения максимальной плотности в сухом состоянии и оптимального содержания влаги (OMC).Гранулометрический состав образцов илистого глинистого грунта и песка был получен с использованием сухого сита, а также анализов на ареометре в соответствии с ASTM D 422. Метод ASTM D 4318 использовался для определения предела жидкости и предела пластичности илистого глинистого грунта, и Метод ASTM D 2166 был использован для испытания прочности на неограниченное сжатие (UCS) для определения сцепления илистой глинистой почвы. Максимальную индексную плотность (то есть минимальную пустотность) и минимальную индексную плотность (то есть максимальную пустотность) образцов песка получали согласно методам ASTM D 4253 и ASTM D 4254 соответственно.Для минимального веса индексной единицы использовали небольшую воронку для заливки песка в форму с небольшой высоты (т.е. 25,4 мм) и для максимального веса индексной единицы; песок вибрировали 10 минут. Для определения угла трения образца песка с использованием метода, упомянутого в ASTM D 3080, было проведено испытание на прямой сдвиг. илистая глинистая почва) добавляли к почве и тщательно перемешивали до получения однородной однородной смеси.Перед проведением испытаний в модельном резервуаре проверяли влажность почвенно-водной смеси. Для получения однородной плотности илистая глинистая почва была утрамбована в 13 слоев до глубины примерно 673,1 мм от модели резервуара для испытаний. Для уплотнения илистой глинистой почвы в каждом слое использовали плоский круглый молоток весом примерно 12,25 кг.

В модельном резервуаре для испытаний удельный вес илистого глинистого грунта составлял 86,8% от максимального сухого веса единицы при его оптимальном содержании влаги (OMC). После уплотнения илистого глинистого грунта в модельном резервуаре до 673.1 мм, слой песка толщиной 76,2 мм располагался над уплотненной илистой глиной. Для испытаний на несущую способность образец песка был уплотнен в два слоя толщиной 76,2 мм в каждом слое. Биаксиальная арматура георешетки была размещена на заранее определенной глубине ниже основания основания модели. Основание модели помещалось наверху песчаного слоя. Все испытания проводились при постоянной относительной плотности песка, равной 96% песка, и относительном уплотнении илистого глинистого грунта, то есть 86,8% от максимальной сухой массы илистой глины.Нагрузка была приложена к опоре модели с помощью ручной гидравлической насосной системы мощностью примерно 44,48 кН. Скорость нагружения оставалась постоянной в каждом испытании. Нагрузка и соответствующая осадка фундамента были измерены с помощью датчика веса и индикатора часового типа соответственно. В настоящем исследовании различные испытания, которые были проведены для илистого глинистого грунта, песка и двухслойной почвенной системы с различным количеством слоев георешетки, представлены в таблице 2.


№ испытания. Типы испытаний / / /

1 Только илистая глинистая почва 0 0 0 0
2 Только песок 0 0 0 0
3 Местный слой почвы и песка 0 0 0 0
4 1 георешетка на границе раздела илистого глинистого грунта и песчаного слоя 1 0.67 0 6.44
5 1 георешетка в середине песчаного слоя в двухслойной почве 1 0,33 0 6.44
6 1 георешетка на середина песчаного слоя и 1 георешетка на границе двух грунтов 2 0,33 0,33 6,44
7 1 георешетка в середине слоя песка, 1 на границе раздела двух грунтов и 1 в илистой глинистой почве соответственно 3 0.33 0,33 6,44
8 1 георешетка в середине песчаного слоя, 1 на границе двух почв и 1 в илистой глинистой почве соответственно 4 0,33 0,33 6.44

4. Результаты и обсуждение
4.1. Физико-технические свойства илистого глинистого грунта и песка

Здесь представлены результаты различных физических и технических свойств илистого глинистого грунта и песка.Результаты измерения удельного веса () для илистой глины и песка составили 2,67 и 2,64 соответственно.

Кривая гранулометрического состава илистой глинистой почвы, полученная в результате ситового анализа и испытаний на ареометре, представлена ​​на Рисунке 2. Из Рисунка 2 видно, что 97,9% почвы прошло через сито № 200 США. Почва состоит из 30% частиц размером с глину (<2 мкм м), 67,9% частиц размером с ил (2 мкм от м до 75 мкм м) и 2.1% частиц размером с песок (75 мкм мкм до 2 мм).


Предел жидкости и предел пластичности для образца илистой глинистой почвы были измерены и составили 42% и 19% соответственно. Гранулометрический состав образца песка, использованного в настоящем исследовании, также представлен на рисунке 3. Расчетный коэффициент однородности () и коэффициент кривизны () равны 1,83 и 1,89 соответственно, а расчетный эффективный размер частиц () равен 0,18. мм. Следовательно, песок классифицируется как песок с плохой сортировкой (SP) в соответствии с единой системой классификации почв (USCS).


Результаты стандартного испытания на уплотнение по Проктору для илистого глинистого грунта представлены на рисунке 3. Из рисунка 3 видно, что максимальный сухой удельный вес и оптимальное содержание влаги (OMC) в илистом глинистом грунте составляют 16,73 кН / м и 3 и 19% соответственно.

Свойства илистого глинистого грунта, использованного в настоящем исследовании, суммированы в таблице 3. Результаты испытания прочности на неограниченное сжатие (UCS) также представлены в таблице 3.


Свойство Значения

Удельный вес () 2.67
Предел жидкости (LL),% 42,00
Предел пластичности (PL),% 19.00
Индекс пластичности (PI),% 23.00
Максимальный осушитель масса ( γ dmax ), кН / м 3 16,73
Оптимальное содержание влаги (OMC),% 19,00
Неограниченное сцепление () из теста UCS, кН / м 2 45.16
Классификация USCS Класс

На основе двух испытаний UCS среднее значение прочности на сжатие без ограничений составляет 90,32 кН / м, 2 и сцепление без натяжения рассчитано как 45,16 кН / м 2 . Физические и технические свойства испытанного песка представлены в Таблице 4.


Свойство Значения

Удельный вес () 2.64
Предел жидкости (LL),% НЕТ
Предел пластичности (PL),% Непластический
Индекс пластичности (PI),% НЕТ
Максимальная пустотность () 0,675
Минимальная пустотность () 0,466
Относительная плотность () песка,% 96,00
Угол внутреннего трения ( ϕ ), (°) 35.40
Коэффициент однородности () 1,83
Коэффициент кривизны () 0,89
Классификация USCS SP

4.2. Определение предельной несущей способности

На рисунке 4 показаны кривые зависимости давления в подшипнике от осадки, полученные в результате всех испытаний, проведенных в данном исследовании. Из рисунка 4 видно, что при испытаниях на несущую способность не наблюдалось отчетливой точки отказа.Доступны несколько методов для оценки предельной несущей способности (UBC, т. Е.) По давлению в подшипнике в зависимости от кривой осадки. Каждый метод дает разное значение предельной несущей способности, и трудно решить, какой метод более точен. В настоящее время доступны четыре метода оценки разрушения неглубокого фундамента на основе кривых оседания нагрузки, но если нет четкой картины разрушения системы фундамент / грунт, значения, полученные с помощью различных методов, имеют следующий порядок [27 , 28]: логарифмический метод <метод касательных пересечений (TIM) <0.1 B метод <гиперболический метод. Из всех доступных методов мы использовали метод ширины основания 10% (т.е. метод 0,1 B) и метод касательного пересечения (TIM), чтобы найти предельную несущую способность для каждого случая в нашем экспериментальном исследовании.


4.3. Предел несущей способности илистого глинистого грунта

Сначала испытание несущей способности проводилось на илистом глинистом грунте, и осадка выражалась в безразмерной форме путем деления ширины основания.Зависимость давления опоры от отношения осадки / ширины (т. Е.) Показано на рисунке 5. Анализ кривой оседания нагрузки показал, что не было обнаружено четкой точки разрушения для прямоугольного основания в илистом глинистом грунте. Из рисунка 5 можно оценить, что предельная несущая способность () для илистого глинистого грунта составляет около 172,37 кН / м 2 .


Испытания на несущую способность, проведенные только на песчаном слое, уплотненном на 97% от его максимальной плотности, представлены на Рисунке 6.Из рисунка 6 можно рассчитать, что средняя предельная несущая способность () песка составляет около 174,76 кН / м 2 .


4.4. Теоретическая предельная несущая способность

Теоретическая предельная несущая способность для двухслойной системы грунта рассчитывается с использованием уравнения Мейерхофа и Ханны [29] следующим образом. Они предположили, что верхний слой - это прочный песок, а нижний слой - насыщенная мягкая глина.

Предел несущей способности верхнего слоя можно рассчитать, используя (2).Предел несущей способности нижнего слоя можно рассчитать, используя следующее: Следовательно, предельную несущую способность для двухслойной системы можно рассчитать, используя следующее: где - недренированное сцепление для илистого глинистого грунта; - коэффициент продавливания, который зависит от отношения где.

В настоящем исследовании верхний слой представляет собой песок плохой сортировки (SP) с эффективным размером частиц (), равным 0.18 мм. С углом внутреннего трения

.

Смотрите также