При строительстве оснований для домов, гаражей, загородных дорожек и многого другого огромное внимание уделяется подложке, состоящей из гравия и песка. Чтобы бетонный монолит был уложен ровно и со временем не начал двигаться, важно тщательно выровнять подстилающий слой. Для этих целей можно использовать специализированные вибротрамбовочные машины или оборудование для укатки, однако трамбовка ручная обойдется намного дешевле.

Принцип обработки своими руками заключается в том, что при помощи самодельного инструмента по поверхности наносятся удары, благодаря чему происходит уплотнение песка и щебня. При этом трамбовка выполняется после закладки каждого из этих слоев.

Особенности уплотнения щебня

Любой начинающий строитель искренне недоумевает, зачем трамбовать и без того прочный камень. Однако стоит учитывать несколько важных нюансов:

1. Так как щебень получают путем дробления, его частицы получаются разного размера с гранями свободной формы. Из-за этого при укладке подстилающего слоя, частицы материала прилегают друг к другу не полностью, образуя большое количество воздушных пустот, появление которых, в конечном счете, приводит к снижению уровня сопротивления нагрузкам. Если фрагменты щебня будут плотно прилегать друг к другу, объем материала сократится, но при этом образуется более прочная основа.
2. Если щебень укладывается на скалистый грунт, то можно обойтись без трамбования. В этом случае необходимо только разровнять гравий.
3. После уплотнения гравия, толщина слоя может составлять от 50 до 250 мм в зависимости от нагрузок, которые будут оказываться на основание.

Кроме этого, при обработке щебня, рекомендуется выполнить расклинцовку основания. Для этого нужно разделить гравий по фракциям. Сначала укладывается более крупный материал, который утрамбовывается вручную. Затем выполняется засыпка более мелкого материала, который также уплотняется. Заключительный верхний слой должен состоять из самого мелкофракционного материала, который необходимо тщательно разровнять и повторно утрамбовать.

Благодаря этому готовое основание будет отличаться повышенной прочностью. Если произвести аналогичную ручную трамбовку песка, то эффект будет еще лучше.

Особенности уплотнения песка

Трамбовка песка своими руками отличается некоторыми нюансами, которые следует учитывать при создании прочного основания под бетонную плиту.

В первую очередь стоит определиться с типом песка, который лучше всего подходит для этих целей. Лучше использовать гравелистый материал, однако не рекомендуется засыпать для трамбовки мелкофракционный песок. Чем крупнее будут зерна, тем большей устойчивостью на сжатие будет обладать основание, благодаря чему можно избежать усадки будущего дома или парковочной площадки.

Если вы планируете возвести монолитную конструкцию, то лучше всего отдать предпочтение речному или карьерному песку средней фракции. Однако даже в этом случае на подстилающий слой будут оказывать влияние грунтовые воды. Поэтому, чтобы предотвратить процесс размывания основания, нужно уложить на дно траншеи геотекстиль, и только после этого засыпать песок.

Помимо этого, перед засыпкой песка, его нужно обязательно просеять, так как присутствие посторонних примесей (особенно глины) может сказаться на его свойствах. Следите за уровнем влажности материала, идеальная консистенция будет в том случае, если из песка можно скатать небольшой шарик, который рассыплется не сразу. Соответственно уровень влажности песка должен быть в пределах 8-14%.

Соответственно 50% успешной укладки гравийно-песчаной подушки зависит от самого материала, остальные 50% приходятся на оборудование. Как уже говорилось раннее, для этих целей можно использовать специализированные машины, однако намного дешевле изготовить ручной трамбовщик самостоятельно.

Изготовление ручной трамбовки

Существует множество вариантов изготовления трамбовщика своими руками. Кто-то изготавливает массивные конструкции, полностью состоящие из железа, однако в этом случае потребуется выполнит сварку. Другие предпочитают обойтись подручными материалами. Рассмотрим оптимальный вариант изготовления ручной трамбовки для уплотнения грунта, песка и гравия.

Для этого потребуется стандартный брус квадратного сечения на 100 — 150 мм. Он не должен быть гнилым или расслоившимся.

Полезно! Некоторые используют круглые бревна, но при помощи таких трамбовщиков невозможно полноценно уплотнять основание в углах.

Также нужно будет подготовить:

• Стальную пластину толщиной не менее 2 мм.
• Круглую палку длиной около 450 мм (она будет выполнять роль ручки будущей трамбовки). Для этого можно использовать ненужный черенок от лопаты.
• Шурупы и столярный клей.

Делаем заготовки

Конструкцию будем готовить по чертежу, показанному ниже.

После подготовки всего необходимого, отпилите торцы бруса под прямым ровным углом, согласно размерам. После этого необходимо при помощи рубанка выровнять плоскость нижнего торца бруска и снять с ребер заготовки фаски размером порядка 5 мм.

Чтобы в процессе работы не получить многочисленные занозы, рекомендуется зашкурить и отшлифовать поверхность бруска.

Изготавливаем «башмак»

Следующий этап создания трамбовочного инструмента своими руками — изготовление металлического «башмака» из листа стали. Для раскройки пластины используем следующий шаблон.

Либо, можно просто установить брус нижним торцом на лист металла и обвести его карандашом.

После этого необходимо:

1. Вырезать заготовку, как на картинке, при помощи специальных ножниц по металлу или используя болгарку.
2. Снять с «башмака» металлические заусенцы. Для этого удобнее всего зажать заготовку в тисках и удалить лишнее напильником.
3. Не снимая «башмака» из тисков, высверлить отверстия для шурупов, по ранее отмеченным точкам.
4. Зачистить поверхность наждачкой.
5. Согнуть «крылья» заготовки и установить брус в «башмак». Если заготовка оказалась чуть шире, необходимо подбить «крылья» при помощи молотка.
6. Поместить сверло в отверстия для шурупов и просверлить дерево с небольшим наклоном.
7. Зафиксировать винты со всех сторон.

Устанавливаем ручку

Отступив 100 мм от верхнего края бруска, необходимо наметить центр будущей ручки. Для этого необходимо сначала замерить диаметр черенка от лопаты. Допустим он составляет 36 мм. Для того чтобы ручка не болталась, нужно использовать сверло, диаметр которого будет на несколько мм меньше диаметра рукоятки. При этом стоит учитывать, что наружная часть отверстия в бруске будет чуть больше внутреннего диаметра, поэтому в процессе работы необходимо периодически вставлять ручку в брус и проверять насколько плотно она садится.

Если рукоятка не входит в отверстие, ни в коем случае не стоит пытаться забить ее молотком. В противном случае брус может треснуть и изготовление трамбовщика для земли, песка и гравия своими руками придется начать заново. Намного проще немного обстругать черенок до требуемого диаметра.

После того, как отверстие будет готово, необходимо нанести на его стенки клей и установить ручку. Излишки клеевого состава можно удалить тряпкой. Для того чтобы ручка держалась плотно, нужно зафиксировать ее при помощи длинного шурупа, который необходимо вкрутить с одной из сторон бруса.

Когда клей наберет прочность, можно начинать использовать трамбовщик. Хранить самодельный инструмент лучше всего в сухом месте, либо можно предварительно покрасить заготовку, чтобы она прослужила дольше. При необходимости стальную насадку можно легко заменить на новую.

В заключении

При помощи ручного инструмента можно утрамбовать песок, гравий или почву. Однако стоит учитывать, что в этом случае используется мышечная сила человека, поэтому применять подобный инструмент для уплотнения больших площадей будет накладно. Такие трамбовщики рекомендуется использовать при возведении фундамента для небольших построек или при обустройстве садовых площадок.

При возведении сооружения или здания на слабых почвах возникает необходимость искусственно улучшить свойства оснований. В настоящее время используются различные способы улучшения свойств прочности грунта. Самым большим эффектом обладает поверхностное уплотнение грунта при помощи трамбовки.

Трамбовка песка – это один из механических способов уплотнения грунта. Его также можно назвать послойным уплотнением. К сожалению, он не является универсальным способом. Использование трамбовки в строительстве ограничено по причине влажности песка. Уровень влажности должен быть до 0,7 и менее. При попытке уплотнения песка большой влажности, процесс может обратиться. Это наблюдается из-за разуплотнения, поскольку поровая вода почти не сжимается.

Тяжелая трамбовка

Уплотнению трамбовкой подлежит площадь основания, которая выступает за границы фундамента на 0,2d, где d – величина диаметра груза. Можно выделить ручной способ трамбовки и механизированный. Механизированное уплотнение производится с помощью специальной техники, что значительно увеличивает сметную цену строительства. Но при внушительных объемах котлована использование ручной трамбовки не является целесообразным.
Чем трамбовать песок? Самыми эффективными в настоящее время являются вибропластины (задние и передние). Их устанавливают на тракторы, минипогрузчики или катки. При помощи встроенных валов трамбовочные вибропластины на поверхность действуют строго вертикально. Поэтому не требуется большое количество проходов и применение дополнительных машин для трамбовки. Виброкатки же используются в основном для строительства дорог.
Зачастую трамбовку производят методом сбрасывания с некоторой высоты (до 10 м) груза с плоским дном и цилиндрической формой. Вес груза, как правило, составляет более одной тонны. Степень уплотнения почвы зависит от работы уплотнения, которая определяется произведением веса трамбовки на число ударов по одному и тому же месту и на высоту сбрасывания. Глубина уплотнения почвы напрямую зависит от диаметра.
Трамбовка при строительстве зимой также допустима, но при условии применения тяжелой техники. Также следует учитывать слой промерзания грунта. Перед выполнением данных работ следует снимать слой грунта, который содержит снег.

Ручная трамбовка

При небольшом объеме уплотняемой поверхности экономически выгодной является только ручная трамбовка. Чем трамбовать песок при данном методе? Ответ прост – толкушка. Это хорошо доступный инструмент, который можно купить или изготовить собственноручно. Использовать можно широкий деревянный брус или стальную пластину. Они могут быть легкими (30 кг) или тяжелыми (до 80 кг). Безусловно, при ручной трамбовке достичь глубоких уплотнений почвы невозможно. При выборе метода уплотнения – это один из основных принципов.
Зачастую именно ручная трамбовка может изготовить песчаную подушку. Но следует помнить о степени влажности песка, иначе вся работа может оказаться напрасной. Сегодня существует много ручной техники, предназначенной для уплотнения песка. Для небольшого объема работ ручные виброуплотнители, виброплиты и вибротрамбовки приобретать не обязательно, можно их арендовать. Сегодня существует огромный выбор техники по мощности, питанию, весу, размерам, однако она не позволяет достичь настолько большой усадки, как трамбование с помощью тяжелой техники.
Ручная трамбовка в зимний период применяется при подогреве грунта, а это не всегда целесообразно с экономической точки зрения.

Трамбовка песка виброплитой - видео

Виброплита — достаточно полезный вид техники для стройки. Конечно, для разового утрамбовывания грунта под навес на даче покупать такой инструмент смысла нет. Если же идет стройка, то виброплита просто незаменима. Уплотнение грунта виброплитой идет за счет ударной силы, которая образуется в двигателе, передается на лапу (рабочую поверхность) и очень качественно трамбует грунт.

Особенности уплотнения

В основном плиты различаются по весу агрегата, уплотнительной силе вибрации, площади рабочей лапы и двигателям. От веса виброплиты зависит качество работы на разных поверхностях. Например, легкая не пойдет по крупному щебню, а тяжелая сломает тротуарную плитку.

По весу виброплиты бывают легкими, универсальными, среднетяжелыми и тяжелыми. Первые весят около 75 кг. Они подходят для тротуара, тонких слоев песка. Обычно используются в сельском хозяйстве и на дачах, а также для ландшафтного дизайна, при устройстве дорожек, клумб. Универсальные имеют вес до 200 кг. Они берут тонкие слои грунта и асфальт.

Среднетяжелые весят около 400 кг. Такие аппараты берут достаточно крупные слои, щебенку, скальные породы. А вот тяжелые агрегаты — это уже маленькие катки. Вес (более полтонны) позволяет добиться невероятных успехов в прокладке автострад.

Еще одно различие виброплит — это тип двигателя. Он может питаться от электросети, быть бензиновым или дизельным. Каждый имеет свои недостатки и преимущества.

Управление виброплит бывает ручным и дистанционным. При ручном скорость обычно небольшая. Следует запомнить в целях безопасности человека, ведущего плиту: находиться при работе нужно непременно сзади.

Электрический тип трамбовщика лучше всего подойдет для несложных и нетяжелых хозяйственных работ. Во-первых, он требует источника энергии, который будет сложно таскать с собой. Во-вторых, он обычно небольшой и используется на тонких слоях или мягком грунте.

Удаленность от источника энергии делает бензиновый агрегат очень удобным и фактически универсальным. Его стоимость в несколько больше цены электрического. Благодаря весу и мощности двигателя, работающего на бензине, работа делается в два раза быстрее.

Дизель стоит дешевле бензина, поэтому дизельная вибротрамбовка имеет свои преимущества. Ее двигатель имеет больший потенциал для работы за счет долговечности службы. Помимо того, они достаточно надежны.

У реверсных виброплит есть хорошая особенность: они умеют поворачивать и попадут туда, куда ни один другой аппарат не войдет. Однако аппараты с поступательным направлением и одним дебалансом служат дольше.

Виброплита состоит из двигателя, электрического, внутреннего сгорания или дизельного, эксцентрикового дебаланса — устройства, которое дает вибрацию и лапы рабочей поверхности, трамбующей землю.

Вернуться к оглавлению

Схема уплотнения грунта при засыпке траншей: 1 — зона над трубопроводом, где уплотнение грунта запрещается, 2, 3 — толщина слоя грунта, уплотненного ручными механизмами, 4,5 — слой грунта.

При выборе плиты нужно учитывать характеристики, указанные в документации, прилагаемой к агрегату. Чем меньше размеры опорной плиты, тем больше сила вибрации. И надо учитывать, что если на мощном агрегате будет широкая плита, то техника полетит быстро, потому что вырабатываемая сила окажется очень большой. А если поставить поменьше рабочую поверхность, то получится мощный и долговечный агрегат.

От частоты вибрирования зависит качество результата. Глубина выполнения, когда идет уплотнение грунта, это толщина слоя, который виброплита способна утрамбовать. Амплитуда вибрирования — это сила удара на поверхность. Чем выше амплитуда, тем сильнее агрегат. Естественно, от расхода топлива или энергии зависят его экономичность и окупаемость. В документах часто указывается производительность. Эти цифры приблизительны для покупаемого агрегата. Вполне возможно, что он намного превзойдет эти цифры.

Те аппараты, которые в состоянии трамбовать асфальт и делать качественное уплотнение грунта, чаще всего идут с системой орошения. Она не позволяет вязкому асфальту липнуть к лапе виброплиты. Нужно помнить и о рабочей поверхности. Если она рельефная и тяжелая, предпочтительно работать по грунту. Если вес небольшой, поверхность лапы гладкая и амплитуда вибрации низкая, то нужен асфальт.

Делая уплотнение грунта (щебня), с площадки нужно убрать весь мусор. Песок, гравий и мелкий щебень оставляют. Глину тоже нужно удалить примерно на полметра. Уплотненный песок и щебень хорошо держат большие нагрузки. Поэтому это идеальная подушка под фундамент, под пол на складах и других больших сооружениях.

Участок проходят три раза. Если за эти проходы нужного результата не удалось добиться, значит, нужно уменьшать слой. Общая толщина утрамбованной поверхности, песка и щебеня составляет не больше полуметра. После того как достигнуто нужное уплотнение грунта, кладут новый слой и снова проходят вибротрамбовкой. Также нужно учитывать: песок и любой грунт должны быть немного увлажнены.

Большое количество воды приведет к некачественной трамбовке, так как жидкость будет скапливаться в пустотах. А сухой материал не будет скрепляться. В данном случае вода идет как цементирующее средство. Главное — знать меру.

Для того чтобы сделать уплотнение грунта под плитой и самой тротуарной плиткой, на рабочую поверхность виброплиты надевают демпфирующую плиту. Для таких работ нужен слабенький легкий агрегат, возможно, электрический. В источнике питания такой плиты достаточно напряжения в 220 — 380 В в зависимости от мощности двигателя. Вес виброплиты в этом случае — 50-100 кг.

Вернуться к оглавлению

Особенности ухода за устройством

Уплотнение грунта вибротрамбовкой очень удобно в стесненных местах: около фундаментов, труб, колодцев, траншей. В общем, обычно его используют там, где каток не пройдет. Если при стройке не будет сделано качественное уплотнение грунта, через определенное время могут начаться его просадки.

Перед стройкой автомобильного полотна нужна трамбовка земли. Сверху надо сделать подушку перед асфальтированием. Если уплотнение грунта сделать неравномерным или плохо выполненным, то при самостоятельной усадке будут появляться ямы и пустоты внутри полотна. Это достаточно опасно для пешеходов и автомобилистов.

Также удобен он при закладывании фундамента.

Перед заливкой бетона всегда требуется песчаная подушка.

Дно канавы тщательно трамбуется. Желательно, чтобы насадка на трамбовщике была уже на дне канавы, то есть в размер. После уплотнения грунта сыплют тонкий слой песка, немного смочив его водой, и снова трамбуют. Поверх всей подушки снова нужно пройтись вибротрамбовкой. Качественная подушка готова, можно ставить арматуру и лить бетон. Для этой работы подойдет аппарат весом от 100 до 200 кг.

Виброплита самопередвигающаяся: а — с реверсивным механизмом, б — с наклоняющимся вибровозбудителем.

Нужно помнить, что для качественной работы любого прибора или механизма нужен правильный уход. Грязь, не смененные вовремя мелкие детали уменьшают срок работы любой техники. Вибротрамбовка нуждается в своевременном уходе. В первую очередь важно следить за состоянием фильтра. Так как он бывает всего двух видов (бумажный и поролоновый), то и уход за ним несложный.

Бумажный фильтр нужно просто стряхнуть, а вот поролоновый нужно промыть в теплой мыльной воде, просушить и поставить обратно. Чем чаще мыть и очищать фильтр, тем дольше прослужит техника. Не нужно забывать про масло в редукторе и двигателе. Его надо регулярно менять для качественной работы вибротрамбовки.

Перед началом работы обязательно прогревается движок. Делать это нужно около 5-7 минут, после чего можно смело приступать к работе. Для полноценной работы виброплиты желательно наличие антивибрационной ручки.

В основе любого здания – от небольшого частного дома до крупного торгового центра, лежит фундамент. От его качества зависит прочность всей постройки и срок ее эксплуатации. Но значение имеет не только качество используемого бетона, но и точное соблюдение всего технологического процесса. К примеру, некачественно выполненная трамбовка песка для фундамента может привести к тому, что возведенное здание может давать усадку, сопровождающуюся образованием трещин, как в самом фундаменте, так и в стенах здания. Это, в свою очередь, может повлечь к повышению теплопотери и, как следствие, увеличению расходов на отопление и кондиционирование всего здания.

Выбор песка для песчаной подушки

Совсем не каждый песок является подходящим для устройства песчаной подушки для фундамента . Его качеству следует уделить особое внимание в том случае, если используется ручная трамбовка своими руками – для этих целей необходим гравелистый песок с достаточно крупной фракцией. Применяя песок мелкой фракции, невозможно предотвратить сильную усадку здания после постройки, причем она может быть весьма неравномерной.

Наиболее подходящим для строительства является речной песок, но при невозможности его использования подойдет и чистый карьерный. Для того, чтобы срок службы песчаной подушки не уменьшился в результате его перемешивания с почвой и воздействию грунтовой воды, на дно котлована желательно уложить слой геотекстиля, полосы которого, по возможности, должны быть сшиты между собой. Такой нехитрый и недорогой прием позволит существенно увеличить срок эксплуатации здания, а также исключить его усадку даже после многолетней эксплуатации.

Простой инструмент для сложной работы

Несмотря на то, что для создания песчаной подушки требуется привлечение специальной техники – экскаватора и самосвала, которые используются для рытья котлована и завоза песка, в остальном, все другие инструменты для трамбовки отличаются простотой и доступностью:

• деревянные/металлические колышки, применяемые для качественной разметки;
• строительный уровень (достаточно удобен лазерный);
• длинная рулетка;
• ручной вибратор или виброплита, а при их отсутствии можно использовать круглый брус достаточного диаметра.

Правильно созданная песчаная подушка обеспечивает полное отсутствие усадки (либо ее минимальные значения), предохраняет фундамент от разрушительного влияния воды и процесса естественных подвижек грунта. Чаще всего такая подушка создается под монолитный или ленточный фундамент.

Песчаная подушка под фундамент – когда она необходима

Перед началом строительства необходимо оценить не только состояние почвы в районе возведения дома (несущая способность, близость подводных вод), но и условия климата, а также общий вес конструкции. В обязательном порядке трамбуют пучинистый грунт, который значительно деформируется в процессе замерзания и оттаивания. Если ошибиться с выбором материала для устройства плиты под фундамент, вероятнее всего здание даст сильную усадку, что повлечет за собой образование трещин в стенах и самом фундаменте. Кроме этого, если грунт в зоне строительства отличается высокой несущей способностью, а уровень грунтовых вод крайне низок, можно обойтись без создания песчаной подушки.

Из всех материалов, которые используют для создания подушки, именно песок является наиболее приемлемым. Он не только позволяет сэкономить приличную сумму, по сравнению с плитой из щебня или бетона, кроме того, вполне допустима трамбовка песка своими руками – к примеру, со щебнем работать гораздо сложнее. Ограничение по устройству песчаной подушки только одно – на ней нельзя строить тяжелые здания (многоквартирные дома, торговые центры), но для частного малоэтажного строительства она является практически идеальным материалом.

Правильно созданная песчаная подушка обладает многочисленными достоинствами:

1. Создаваемое при помощи песка основание полностью соответствует всем нормативам, применяемым в малоэтажном строительстве.
2. Полная защита всей постройки от негативного влияния грунтовых вод.
3. Создание идеально ровной площадки для строительства без применения сложных и дорогостоящих технологий.
4. Возможность проведения всех работ собственными силами.
5. Вполне доступная стоимость этого важного этапа работ.

Особенности самостоятельного устройства песчаной подушки

Перед началом работ необходимо определить несколько моментов, от которых напрямую зависит качество получаемой основы:

• толщина подушки должна составлять не менее 200 мм;
• наиболее удачным вариантом является трапециевидная форма подушки;
• оптимальной толщиной основания считается значение, которое не превышает ширину фундамента более, чем в 3 раза.

Все работы по монтажу песчаной подушки можно разделить на несколько основных этапов.

Следует иметь ввиду, что если предусмотреть наличие специального дренажа в пучинистом грунте, это исключит вероятность заливания песчаной подушки водой в межсезонье, что непосредственно сказывается на долговечности фундамента и всего строении в целом.

Преимущества строений на песчаной подушке

Среди многочисленных преимуществ, которые стоит отметить при использовании технологии песчаной подушки, практически невозможно выделить главные и второстепенные. Каждая отдельно взятая характеристика вносит свой уникальный «вклад» в прочность и надежность всей конструкции. Первое и очевидное достоинство именно песчаной подушки – ее дешевизна и простота всех работ по устройству, на которое потребуется минимальное количество времени.

Дом, имеющий такую основу, может быть выстроен практически на любом грунте – слабом, водянистом или пучинистом. При этом, срок эксплуатации здания может быть существенно увеличен в том случае, если под подушкой будет расположен качественный геотекстиль, а на самом участке, где ведется строительство, будет предусмотрена качественная дренажная система. В результате этого будут исключены такие частые проблемы с новым домом, как:

• образование трещин в стенах и самом фундаменте, вызванные неравномерной усадкой здания;
• промерзание фундамента и, как следствие, увеличение расходов на отопление дома;
• скопление в подвальных помещениях воды, часто наблюдающееся в домах, которые расположены на участках с высоким уровнем грунтовых вод, особенно в весенний период;
• постоянно высокая влажность, которая отмечается во всем доме, а не только в подвале, что приводит к образованию плесени, порче мебели, появлению у проживающих различных аллергических реакций;
• необходимость монтажа серьезной системы приточно-вытяжной вентиляции, расходы на устройство и эксплуатацию которой могут составлять вполне приличные суммы.

Уплотнение - процесс увеличения платности материала путем приложения внешних сил, которые могут быть плистатическими или динамическими. Наиболее распространенными областями являются автомобильные дороги, улицы и магистрали, аэродромы, земляные дамбы, насыпи железных дорог и фундаменты зданий. Другие области применения включают в себя стоянки для машин, складские площадки, спортивные площадки, промышленные и жилые площади, строительство портов, резервуаров и каналов.

В области строительства несущая способность и устойчивость каменных материалов, грунтов, асфальтобетона и цементобетона, их непроницаемость и способность противостоять нагрузкам всегда связана со степенью уплотнения материалов; так, например, увеличение степени уплотнения на 1 % обычно соответствует увеличению прочности, по крайней мере, на 10-15 %.

Хотя стоимость уплотнения может составлять только 3-5 % от общей стоимости строительства, роль уплотнения в качестве и долговечности законченного объекта гораздо значительнее. Если оно выполнено недостаточно или неправильно, то появятся осадки или другие разрушения, результатом которых будет высокая стоимость содержания.

В приведенных выше областях применения долговечность конструкции также зависит от качества покрытия, особенно на дорогах, аэродромах, стоянках машин и складских площадках. Ровность поверхности, однородная толщина слоя, правильные продольные и поперечные уклоны также необходимы для длительной эксплуатации без больших затрат на содержание. Работа оборудования для укладки является решающей в этом отношении.

Основные факторы, которые определяют результаты уплотнения, следующие:

тип грунта(классификация);

метод уплотнения и прикладываемая энергия.

Типы грунтов:

Плывуны
Сыпучие грунты	состоят из слабосцепленных между собой частиц разного размера (песок , гравий, щебень, галька)
Мягкие грунты
Слабые грунты	состоят из слабосвязанных между собой частиц пористых пород (гипс, глинистые сланцы и др.)
Средние грунты	состоят из связанных между собой частиц пород средней твердости (плотные известняки, плотные сланцы, песчаники, известковый шпат)
Крепкие грунты

Классификация грунтов:

	песок, супесь, суглинок лёгкий (влажный), грунт растительного слоя, торф
	суглинок, гравий мелкий и средний, глина лёгкая (влажная)
	глина средняя или тяжёлая, разрыхлённая, суглинок плотный
	глина тяжёлая, вечномёрзлые или сезонно промерзающие грунты: растительный слой, торф, пески, супеси, суглинки и глины
	крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат, вечномёрзлые или сезонно промерзающие грунты: супеси, суглинки и глины с примесью гравия,гальки,щебня и валунов до 10% по объёму, моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 30% по объёму.
	песчаник глинистый и слабый мергелистый известняк, мягкий доломит и средний змеевик, вечномёрзлые или сезонно промерзающие грунты: супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, щебня и валунов до 10% по объёму, а также моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 50% по объёму.
	сланцы окварцованные и слюдяные, песчаник плотный и твёрдый мергелистый известняк, плотный доломит и крепкий змеевик, мрамор, вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты: моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 70% по объёму.

Влияние влажности.

Большинство грунтов достигает своей наибольшей плотности при определенном оптимальном содержании влаги для данного уплотняющего усилия. Другими словами, сухой грунт является достаточно крепким и сопротивляется уплотнению, в то время как влажный грунт мягок и его легче уплотнить. Однако, чем выше содержание влаги, тем ниже плотность материала. Уплотнение грунта следует производить при оптимальной влажности. Допускаемые отклонения для связных грунтов - ± 10 %; для несвязных грунтов - ± 20 % . При недостаточной влажности связных грунтов их следует увлажнять, как правило, в местах разработки (в резерве, карьерах). При недостаточной влажности несвязных и малосвязных грунтов допускается увлажнять их в отсыпаемом слое. При избыточной влажности грунта следует производить его подсушивание.

Количество воды - g [т], необходимой для замачивания 1 м 3 грунта по объему в выемке с целью повышения его влажности, следует определять по формуле:

g=Y c *(W o +W п -W к)

Y c - объемный вес грунта в карьере [т/м 3 ];

W o - оптимальная влажность;

W к - влажность грунта в карьере;

W п - потери влаги при разработке, транспортировке и укладке грунта.

Чистый песок и гравий, так же как другие дренирующие зернистые материалы, менее чувствительны к вариациям содержания влаги и могут достигать максимальной плотности в абсолютно сухом или водонасыщенном состоянии. Низкая плотность при влажности между сухим и водонасыщенным состоянием является результатом кажущейся связности, возникающей как результат капиллярных сил, которые порождены водой в частично заполненных пустотах, удерживающих частицы посредством упругих связей. Чем меньше размер частиц, тем выше кажущаяся связность.

Методы уплотнения.

Уплотняющее оборудование для грунтовых и асфальтобетонных материалов базируется на двух важнейших принципах:

Статическое уплотняющее оборудование использует собственную массу машины, чтобы обеспечить усилие на определенную поверхность и уплотнить нижележащий материал слоя. Единственный способ регулировать статическую нагрузку, передаваемую на поверхность, состоит в изменении массы или контактной площади оборудования. Статические машины в нормальных условиях обеспечивают необходимое уплотнение в основном в верхних слоях материала, так как вследствие эффекта "распора" в частицах грунта глубинное воздействие незначительно. К распространенным типам статических уплотняющих машин, которые использовались многие годы, относятся статические трехвальцовые катки, статические тандемные катки, катки на пневматических шинах и прицепные кулачковые катки.

Вибрационное уплотняющее оборудование использует вибрирующий механизм, который обычно состоит из вращающегося эксцентрикового груза. Вибрационные уплотнители используют комбинацию динамической и статической нагрузки. Они передают быстро следующие друг за другом удары на контактную поверхность, откуда вибрация или волны сжатия передаются нижележащему материалу, чтобы привести его частицы в движение. Это эффективно снижает внутреннее трение и облегчает переупаковку частиц в состояние, в котором образуется так мало пустот и такая высокая плотность, которые только возможны. Увеличение числа точек соприкосновения между частицами ведет к высокой устойчивости и прочности. Глина и другие связные материалы требуют более высоких нагрузок и, следовательно, должно быть использовано сравнительно тяжелое уплотняющее оборудование. Однако эти материалы могут быть уплотнены только в достаточно тонких слоях. Первоначально вибрационное уплотнение рассматривалось подходящим для крупнообломочного грунта, песка и гравия, но с развитием вибрационной техники этот метод стал пригоден и для глинистых грунтов, а впоследствии и для уплотнения асфальтобетона.

При вибрационном уплотнении достигается более высокая плотность и больший глубинный эффект, чем при статическом уплотнении, и полное уплотнение достигается при меньшем числе проходов. Все это объясняет, почему вибрационное оборудование является более эффективным и экономичным почти во всех случаях. Вибрация может быть использована при трамбовании всех типов материалов, и вибрационное оборудование занимает сейчас около 70 % рынка.

ВАЖНО: на уплотняющий эффект оказывает влияние прочностное состояние нижележащего слоя грунта. Уплотнение не достижимо, если поверхность подстилающего слоя податлива. Часто невозможно достичь высокой плотности в насыпи, покоящейся на нижележащем слое с низкой несущей способностью, например, из мелкозернистого грунта с высоким содержанием влаги.

Грунтоуплотняющее оборудование.

Имеется несколько типов катков , используемых для линейного уплотнения скальной отсыпки и обычных грунтов. Наиболее распространенные типы машин и их общепринятое назначение представлены ниже. Статические катки, т.е. трехколесные, тандемные (двухколесные), на пневматических шинах и кулачковые катки доминировали на рынке до начала пятидесятых, когда были достигнуты значительные успехи в развитии уплотняющей техники с использованием вибрационных прицепных катков. К началу семидесятых тракторы и катки были объединены в одно самодвижущееся устройство. Лучшая маневренность этого типа катка обеспечила ему быстрое признание и он заменил собой прицепной каток. Самодвижущийся вибрационный каток с кулачковым вальцом типа "пэдфут" используется для уплотнения связных материалов. Наибольшие вибрационные двухосные катки с одним вибрирующим барабаном также совершенствовались в начале пятидесятых годов. Размер этих машин постепенно увеличивался и сегодня они достигают нагрузки до 15 тонн с вибрацией и приводом на оба барабана.

Название	Применение	Внешний вид
Прицепной вибрационный каток	Пригоден для широкого круга грунтов. Тяжелые модели с толстой обечайкой вальца используются на скальнокрупноблочных отсыпках. Диапазон массы: 3-15 тонн.
Статический трехвальцовый каток	Два приводных стальных вальца и один ведомый. Жесткая рама. Уплотняющее усилие может изменяться путем пригрузки водой. Масса 8-15 тонн.
Самоходный вибрационный каток с одним вальцом	С одним вибрационным вальцом и приводными пневматическими колесами. Используется на каменной насыпи и грунте. Специальные модели с кулачками "пэдфут" наиболее эффективны на глинистых грунтах. Масса 3-17 тонн.
Двухвальцовый ручной каток	Два вальца на жесткой раме. Обычный, распространенный вариант облегченного оборудования. Масса 400-1000 кг.
Каток на пневматических шинах.	Обычно - 7-11 пневматических шин. Передние и задние шины перекрывают следы друг друга. Уплотняющее давление может изменяться за счет пригруза водой или песком. Масса 10-35 тонн.
Вибрационный тандемный каток	Обычно вибрация и привод хода - на обоих вальцах. Используется на грунте, большей частью на подстилающих слоях, а также на асфальтобетонных покрытиях. Масса 2-15 тонн.
Статический каток с трамбующим воздействием	Четыре кулачковых вальца. Подвижной пульт управления. Перемещается с более высокой скоростью, чем вибрационные катки. Эффективен на связных грунтах. Масса 15-30 тонн.
Легкий тандемный виброкаток	Обычно - с вибрирующим задним вальцом. Жесткая или шарнирно-сочлененная рама. Масса 1-2 тонны.

Механизмы статического и вибрационного действия для уплотнения асфальтобетона.

Имеется большое количество типов катков для уплотнения асфальтобетона. Выбор машины зависит от вида и объема работы и связан с конкретными условиями. Имеется также ряд легкого оборудования для уплотнения асфальтобетона, включающий виброплощадки, двухвальцовые ручные катки и легкие вибрационные катки — тандемы. Уплотняющее воздействие статического катка со стальными вальцами в первую очередь зависит от его статического веса, а также от диаметра вальца. Уплотняющее воздействие пневмоколесных катков определяется их статическим весом и давлением в шинах. Они часто используются в комбинации со статическими гладковальцовыми или вибрационными катками при завершении укатки, чтобы удалить следы от вальцов и для выглаживания поверхности. Использование гладковальцовых и вибрационных катков в данном случае связано именно с завершением укатки, а не уплотнением.

В вибрационных катках сочетается статическая нагрузка от вальцов с динамическими нагрузками. Вибрация значительно устраняет внутреннее трение в смеси и улучшает уплотняющее воздействие, даже если используются катки с относительно низкими статическими линейными нагрузками. Вибрационный каток всегда имеет более высокую производительность (выраженную в тоннах асфальтобетона, уложенного в час), чем статический каток того же веса. На жестких смесях эти различия выражены еще сильнее.

Название	Катки(модели)	Внешний вид
Статические трехвальцовые катки	Современные типы трехвальцовых катков имеют три больших ведущих вальца и совмещенное рулевое управление, в противоположность обычным моделям, которые имеют два ведущих стальных вальца и рулевой валец меньшего размера. Уплотняющее воздействие этих катков может изменяться в зависимости от балластировки водой. Масса катков 8-15 тонн.
Вибрационные катки-тандемы	Обычно имеют два ведущих и управляемых вальца. Совмещенное рулевое управление. Масса катков 2-15 тонн.
Двухвальцовые ручные катки	Два вибрационных вальца на жесткой раме. Виброизолированная рукоять для удобства оператора. Масса катков 400-1000 кг.
Статические катки-тандемы	Статические катки-тандемы имеют один ведущий валец. Уплотняющее воздействие может изменяться в зависимости от балластировки водой. Жесткая рама. Масса катков 6-12 тонн.
Комбинированные катки	Один вибрационный валец и задняя ось с тремя или четырьмя пневматическими шинами. Жесткая рама или совмещенное управление. Масса катков 4-15 тонн.
Пневмоколесные катки	Обычно 7-11 пневматических шин. Уплотняющее воздействие может изменяться в зависимости от балластировки обычно водой или песком и изменения давления в шинах. Масса катков 10-35 тонн.
Легкие вибрационные катки-тандемы	Обычно только задний валец вибрационный. Жесткая или шарнирная рама. Масса катков 1-2 тонны.

Области применения катков.

Каменные материалы	При уплотнении каменные материалы оказывают большое давление на уплотняющее оборудование, и катки, спроектированные для грунтов, не обладают прочностью, требуемой для уплотнения каменных материалов. Поэтому требуется особо толстая оболочка вальца из высококачественной стали. Сверхтяжелые гладковальцовые катки могут уплотнять все разновидности каменного материала. Международные контракты теперь часто предусматривают уплотнение каменного материала слоем 1,0 м и вибрационным катком, вальцовый модуль которого весит 10 т. Более тяжелые катки могут быть использованы при уплотнении слоев толщиной 2,0 м.
Песок и гравий	Песок и гравий идеально подходят для вибрационного уплотнения. Средние гладковальцовые катки эффективно уплотняют чистый песок и гравий слоями толщиной до 0,5 м и более. Песок и гравий с определенным содержанием мелких фракций также легко уплотняется этими катками.
Супесь	Средние и тяжелые гладковальцовые виброкатки пригодны для уплотнения супесей и супесчаных грунтов. На моренных грунтах, содержащих большие камни, тяжелые типы катков всегда дают возможность уплотнения толстых слоев.
Глина	Высокая прочность при сжатии глинистых грунтов требует большого уплотняющего воздействия. Вибрационные кулачковые катки "padfoot" (с кулачками в виде усеченной призмы) постепенно заменяют модели типа "sheepfoot" (с кулачками в виде усеченного конуса). Одной из причин этого является то, что они уплотняют поверхностный слой до более высокой и однородной плотности, чем катки типа "sheepfoot". Самоходные вибрационные катки типа "padfoot" являются наиболее экономичными в большинстве случаев. Их высокая маневренность является большим преимуществом при уплотнении в стесненных условиях, например, вблизи береговых опор мостов. Глины могут быть также уплотнены статическими катками слоями около 20 см. С помощью их массы (15-30 тонн) и рабочей скорости создается определенное импульсное усилие, передаваемое через кулачковый валец типа "padfoot". Благодаря высокой скорости они имеют очень высокую производительность. Именно поэтому они являются экономичными при больших объемах работ по уплотнению глинистых грунтов.
Дополнительные слои и основания дорожной одежды	Дополнительные слои состоят главным образом из несвязных грунтов. Однако во многих странах допускается относительно высокое процентное содержание мелких частиц, в связи с чем материал дополнительного слоя становится связным. Поэтому для этих слоев подходит большое число типов вибрационных катков. Так как слои основания в наибольшей степени обеспечивают прочность дорожной одежды, поэтому часто требуется высокая степень их уплотнения - 98-100 % модифицированного Проктора. Средние самоходные катки и катки - тандемы пригодны для уплотнения слоя основания. Обычно используются виброкатки со статической линейной нагрузкой 18-45 кг/см. Двойная амплитуда является большим преимуществом. Вибрационные катки в той же мере эффективны на слоях основания из укрепленного гравия.
Асфальтобетон	Статические гладковальцовые катки, пневмоколесные катки и вибрационные катки - все они применяются при у кладке асфальтобетона. Вибрационные катки для асфальтобетона сочетают в себе высокий уплотняющий эффект и большую производительность. Один вибрационный каток может обычно заменить два или три статических катка. Хороший уплотняющий эффект особенно проявляется на жестких смесях и в тех случаях, когда требуется высокая степень уплотнения. Так как на различных асфальтобетонных работах требуется различный уплотняющий эффект, возникает необходимость установки двух амплитуд. Легкие вибрационные катки являются преобладающим типом при малых объемах работ по укладке. Пневмоколесные катки дополняют вибрационные катки на трудных и неустойчивых смесях, и во многих случаях требуются для завершения укатки поверхности.