Строительство: три важных коэффициента песка

Песок как природный материал может иметь разный состав и свойства. Это важно учитывать при проектировании и строительстве. Свойства песка отражают их показатели – коэффициенты уплотнения, фильтрации и разрыхления.

Коэффициент уплотнения

Благодаря порам между частицами, песок может иметь разную плотность. Разработка и погрузка уменьшает её, транспортировка, укатка, трамбовка – увеличивают. Заранее рассчитать эти изменения и помогает коэффициент уплотнения (Купл). Как его вычисляют? Высушив пробу песка, делят её массу на объём и узнают изначальную плотность. А в справочных таблицах есть полученные в лабораториях показатели максимальной плотности. Отношение первой величины ко второй и есть коэффициент уплотнения. Эта отвлечённое число (от 0 до 1), не имеющее единицы измерения.

Для чего важно знать Купл? В проектной документации сооружения обязательно указывается, каким он должен быть в каждом конкретном случае. И исполнителю работ необходимо уплотнить слой песка до заданной величины.

На практике часто используется коэффициент относительного уплотнения. Это отношение плотности сухого, уплотнённого до нужной величины песка, к его исходной плотности (например, при погрузке в карьере). Зная этот коэффициент, можно рассчитать реальное количество закупаемого материала, а значит, и транспортные расходы, продолжительность работ и др.

Коэффициент фильтрации

Благодаря пористости песка, влага проникает через его слой довольно свободно. Недаром даже сложилась поговорка: «как вода в песок». Вода движется сквозь разные типы песка с разной скоростью. Эту скорость и отражает коэффициент фильтрации (Кф). Он показывает, сколько метров в сутки проходит влага в данном песке. Стандартные величины Кф приведены в справочниках.

Учесть Кф особенно важно, если слой песка используют для дренирования и защиты от промерзания (основание проезжей части и обочины дорог, садово-парковые дорожки), для очистки сточных вод. Для этих целей, кстати, нужен песок с высоким Кф.

Водопроницаемость песка зависит от размера его частиц, количества и характера примесей. Мелкие частицы глины, пыли, заполняя поры, тормозят продвижение влаги. У крупнозернистого, хорошо промытого прибрежного речного песка Кф=5–20 м/сутки, тогда как у песка из карьера показатель намного ниже (Кф=0,5–7 м/сутки).

Зная Кф, можно оценить и пригодность песка для строительных смесей. Низкий Кф означает большое количество примесей, снижающих качество песка. Песок с высоким Кф дороже, имеет смысл выбирать его для изготовления бетона, тротуарной плитки, кладки кирпича, устройства стяжек. Если Кф невысок, песок вполне пригоден для пластичных штукатурных смесей, поднятия уровня земельного участка, засыпки ям и траншей. К тому же, такой песок дешевле.

Коэффициент разрыхления

В ходе работ с песком его масса не только уплотняется, но и разрыхляется. Во время выемки из карьера, рытье котлована и т. п. объём песка увеличивается. Учесть это при проектировании и выполнении работ помогает коэффициент разрыхления (Кр). Вычисляется он в процентах как отношение объёма рыхлого грунта к его первоначальному объёму. Величина Кр зависит от состава песка, его изначальной плотности и влажности (у влажного песка она выше).

Как правило, для расчётов берут из справочников готовый, уже вычисленный специалистами коэффициент. Чтобы рассчитать объём рыхлого песка, нужно знать его объём в уплотнённом состоянии.

Пример. Необходимо рассчитать транспортные расходы на перевозку песка, изъятого при разработке прямоугольного котлована с вертикальными стенками. Размеры котлована: 15 х 30 м, глубина 3 м, грунт – влажный песок. Задача решается так:

определяем объём котлована: V=15 х 30 х 4 =180 (м?). Это объём изымаемого грунта в естественном состоянии;
находим в справочнике Кр для влажного песка = 1,1–1,25%. Принимаем его, допустим, за 1,2%.
рассчитываем объём разработанного разрыхлённого песка: V1 = 180 х 1,2 = 216 (м?). Это и есть реальный объём песка, который предстоит вывезти.

Нередко Кр называют коэффициентом начального разрыхления и используют ещё и коэффициент остаточного разрыхления (Ко). Он показывает, насколько больше по сравнению с природным состоянием будет объём слежавшегося и уплотнённого песка. Ко применяют, когда песок собираются складировать, засыпать им траншеи и др.