Значение коэффициента фильтрации песка в строительстве

Значение коэффициента фильтрации песка в строительстве

Что такое коэффициент фильтрации песка

Коэффициент фильтрации песка – это показатель водопропускной способности материала, измеряемый в метрах за сутки. По сути, это скорость, с которой вода, поданная однократно, проходит через слой песка. Для лабораторных испытаний чаще всего применяют коэффициент фильтрации К10, когда температура воды составляет не менее 10°С. В России нормативным документом, регламентирующим методы определения Кф для строительного песка, является ГОСТ 25584-2016.

Высокие показатели характеризуют качество песка, его чистоту и морозоустойчивость, что очень важно при производстве строительных и декоративных смесей, асфальтобетонных растворов, обустройстве оснований для зданий и дорожных полотен, прокладке дренажных и фильтрующих систем. Производители обязаны контролировать показатели продукции и регулярно отправлять пробы на лабораторные испытания. При отгрузке материала все значения указываются в сопроводительных документах.

Как рассчитать коэффициент фильтрации песка

Перед тем как рассчитать коэффициент фильтрации песка, необходимо определить два важных параметра материала – максимальную плотность и оптимальную влажность. Для этого отбирается проба из просеянного, очищенного и высушенного сырья (вес пробы обычно составляет 2500 г). Затем грунт увлажняют, тщательно перемешивают и выдерживают два часа в закрытой емкости для насыщения влагой. Полученную массу разделяют на три части, и уплотняют послойно (сначала 1-й слой, затем досыпаются 2-й и 3-й). Прессование производится с помощью груза, не менее 40 ударов с высоты 300 мм. Форму с уплотненным песчаным грунтом взвешивают и вычисляют максимальную плотность по следующей формуле:

ρі = (mі – mc) / V,

где ρі – плотность грунта, mі – масса формы с грунтом, mc – масса пустой формы, V – объем формы (по умолчанию 400 см3). Масса указывается в граммах.

Следующие действия направлены на определение оптимальной влажности. Для этого из верхнего, среднего и нижнего слоев уплотненного песка отбирают пробы. Каждая из них подвергается увлажнению на 1-2% до тех пор, пока при ударах грузом не начнется отделение воды или исход разжиженного песка через края или соединения формы. Показатели массы и плотности образов при этом будут уменьшаться. На графике это будет выглядеть следующим образом:

Для определения коэффициента фильтрации песка используется прибор ПКФ. Перед началом работ песок просушивают, просеивают и отбирают пробу массой 450 г. Увлажнение производится до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный показатель влажности. Из подготовленного песка отбирают два образца, один будет помещен в фильтрационную трубку ПКФ, а второй нужен для получения фактической влажности песка по ГОСТ 5180.

Образец влажного песка делят на три части и последовательно насыпают в трубку, утрамбовывая каждый слой. Должен получиться общий слой высотой 100 мм. Поверх укладывают гравий 2-5 мм слоем в 2-10 мм. Трубка с песком и гравием опускают в стакан, который постепенно полностью заливается водой. Затем всю конструкцию помещают в емкость с водой, уровень которой превышает слой гравия на 10-15 мм, после чего извлекают стакан с трубкой и по пьезометру фиксируют снижение воды до отметок от 0 до 50 мм, отсчитывая при этом время. Результаты исследования отмечаются на графике:

Где на ординате Y откладывается постоянная величина прибора ПКФ, в данном случае это 0.1, умноженная на время прохождения воды (C*t), а на абсциссе X откладываются отрезки снижения воды в сантиметрах (S), отсчитываемые от начального уровня (H0): In (H0 / (H0 – S)).

Отталкиваясь от графика, вычисляют и коэффициент фильтрации песка, при этом скорость его измеряется сантиметрами в секунду. Формула выглядит следующим образом:

К = In (H0 / (H0 – S)) / C*t.

Разумеется, подобные пробы и расчеты делаются в лабораторных условиях. В качестве прибора также применяют КФ-00М. Для расчетов на месте используют ориентировочные показатели, указанные в ГОСТе.

От чего зависит данный показатель

Большое значение для коэффициента фильтрации песка имеют особенности самой породы. В первую очередь это касается размеров зерен. Чем они мельче, тем меньше зазоры между ними, поэтому влага проходит с трудом. У крупнозернистого песка остаются большие просветы, без проблем пропускающие воду. Во-вторых, многое зависит и от строения песчинок. Частицы карьерного песка обладают граненой неровной поверхностью, что обеспечивает хорошее сцепление гранул между собой и затрудняет пропуск влаги. Речной окатанный песок с зернами округлой формы легко пропускает жидкости.

На скорость фильтрации также влияет качественный состав песка. Карьерный песок, только поступивший с месторождения, содержит большое количество примесей – частицы глины, пыли, хрупкие зерна слабых пород. Они задерживают воду в песке, поэтому коэффициент пропуска будет низким. Речной или морской песок также могут включать примеси, но чаще всего это остатки органики, раковины моллюсков, фрагменты кораллов, которые почти не оказывают влияния на фильтрацию.

Коэффициент также зависит и от характеристик жидкости. Спиртосодержащие вещества имеют более высокую скорость прохождения сквозь песок, чем вода или тяжелые маслянистые составы. Различные примеси тоже способствую удержанию влаги в песке.

Значение коэффициента фильтрации для разного типа песка

Характеристики песчаного грунта зависят от многих факторов, поэтому показатели коэффициента тоже меняются. При расчетах на строительных площадках используют ориентировочные значения, указанные в ГОСТ 25584-2016. При этом параметры жидкости не принимаются во внимание. В таблице представлены чаще всего применяемые значения:

В работах, где требуется хотя бы средний уровень фильтрации, не используют необогащенный карьерный песок, так как его Кф обычно составляет от 0,5 до 7 метров в сутки. Различные примеси будут удерживать влагу, что приведет к заиливанию, вспучиванию из-за давления грунтовых вод или кристаллизации лишней влаги. Поэтому рекомендуется применение очищенной породы с размером зерен не более 1.5 мм, скорость прохождения воды в таком случае составит до 20 метров в сутки.

Компания «СТМ-Неруд» предлагает песок I и II категории для строительных, дорожных и прочих работ. Все необходимые исследования, в том числе на коэффициент фильтрации, проводятся в специализированных лабораториях, что подтверждают соответствующие сертификаты. Собственный автопарк гарантирует бесперебойную и своевременную доставку материалов по Москве и области. Дополнительное преимущество – цены докризисного уровня и индивидуальный подход. Чтобы уточнить детали или сделать заказ, позвоните нашим менеджерам. Они не только ответят на интересующие вопросы, но и предложат наиболее выгодный вариант сделки. 

Компания «СТМ-Неруд» - это залог долгого и плодотворного сотрудничества, в чем уже успели убедиться многие крупные строительные и промышленный площадки Подмосковья.