Чем отличаются глины супеси и суглинки
Глинистые грунты
Глинистый грунт очень хорошо удерживает в себе влагу и никогда не отдает ее всю, даже при высыхании, поэтому является пучинистым грунтом. Влага, содержащаяся в грунте, при замерзании превращается в лед и расширяется, тем самым, увеличивая объем всего грунта. Все грунты, содержащие глину, подвержены этому негативному явлению, и чем больше содержание глины, тем сильнее проявляется это свойство.
Поры глинистого грунта настолько малы, что капиллярные силы притяжение между частицами воды и глины оказываются достаточными, чтобы связывать их. Капиллярные силы притяжения в совокупности с пластичностью частиц глины обеспечивают пластичность глинистого грунта. И чем больше содержание глины, тем пластичнее будет грунт. В зависимости от содержания частиц глины их классифицируют на супеси, суглинки и глину.
Классификация глинистого грунта
Супесь – это глинистый грунт, который содержит не более 10 % глинистых частиц, оставшуюся часть занимает песок. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов, при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки, она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается, если на него немного надавить. Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость – от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии несущая способность супеси составляет 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см3.
Суглинок – это глинистый грунт, который содержит от 10 до 30 процентов глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку, по краям которой образуются трещины. Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды и больше, чем супесь, подвержен пучению. Сухой суглинок с пористостью 0,5 имеет несущую способность 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см2.
Глина – это грунт, в котором содержание глинистых частиц больше 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур. Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям. Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена морозному пучению, потому что может содержать очень большое количество влаги. При пористости 0,5 глина имеет несущую способность 6 кг/см2, при 0,8 – 3 кг/см2.
Все глинистые грунты под действием нагрузки от фундамента подвержены осадке, причем занимает она очень много времени – несколько сезонов. Осадка будет тем больше и дольше, чем больше пористость грунта. Чтобы уменьшить пористость глинистого грунта и тем самым улучшить его характеристики, грунт можно уплотнять. Естественное уплотнение глинистого грунта происходит под давлением вышележащих слоев: чем глубже находится слой, тем сильнее он уплотнен, тем меньше его пористость и тем больше его несущая способность.
Минимальная пористость глинистого грунта 0,3 будет у максимально уплотненного слоя, который залегает ниже глубины промерзания. Дело в том, что при промерзании грунта возникает пучение: частицы грунта двигаются и между ними возникают новые поры. В слое грунта, который находится ниже глубины промерзания, таких движений нет, он максимально уплотнен и его можно считать несжимаемым. Глубина промерзания грунта зависит от климатических условий, в России она колеблется от 80 до 240 см. Чем ближе к поверхности земли, тем меньше будет уплотнен глинистый грунт.
Чтобы примерно оценить несущую способность глинистого грунта на определенной глубине можно принять максимальную пористость 1,1 на поверхности земли, а минимальную 0,3 на глубине промерзания и предположить, что она изменяется в зависимости от глубины равномерно. Вместе с ней будет меняться и несущая способность: от 2 кг/см2 на поверхности, до 6 кг/см2 ниже глубины промерзания.
Еще одна важная характеристика глинистого грунта – это его влажность: чем больше влаги содержится в нем, тем хуже его несущая способность. Насыщенный влагой глинистый грунт становится слишком пластичным, а насыщаться влагой он может в том случае, когда близко находятся грунтовые воды. Если уровень грунтовых вод высокий и менее чем в метре от глубины заложения фундамента, то приведенные выше значения несущей способности глины, суглинка и супеси нужно делить на 1,5.
Все глинистые грунты будут служить хорошим основанием для фундамента дома, если грунтовые воды залегают на значительной глубине, а сам грунт будет однороден по составу.
Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.
Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.
Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.
Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В зависимости от размера частиц подразделяется на гравелистый, крупный, средний и мелкий. Каждый вид песка имеет свои свойства.
Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.
Типы грунтов: как определить состав грунта самостоятельно
Перед началом строительства, особенно если оно ведётся без строительного проекта вообще или по так называемому эскизному проекту, в котором отсутствует расчет фундамента, очень важно представлять, какие типы грунтов залегают на данном участке. От этого будет зависеть выбор формы, типа и глубины заложения фундамента.
В том случае, если за исследованием участка нет возможности обратиться в специализированную геолого-геодезическую организацию для проведения соответствующих работ, определить тип грунта по его составу можно своими силами, самостоятельно. Однако, нужно отдавать себе отчет в том, что это не стопроцентно гарантированный способ и все измерения носят приблизительный характер.
Общие характеристики грунтов
Выделяют четыре основных класса несущих грунтов:
Скальные, техногенные и мерзлые грунты попадаются редко, в определенных климатических районах.
Строителям, как правило, приходится иметь дело с дисперсными грунтами. Основные их виды: глинистые (глина, суглинок, супесь), песчаные (пески различной крупности), илистые и заторфованные.
Основные типы грунтов на строительном участке
Рассмотрим все основные типы грунтов, залегающие на строительном участке.
Грунты скалистого типа или скальные грунты
Грунт скалистого типа – это даже не грунт, а каменная горная порода, скальный массив. Так как скальные грунты состоят из сцементированных, спаянных между собой пород, то они обладают очень высокой плотностью и прочностью и не подвергаются воздействию подземных вод.
Они не только не пропускают воду, но и не накапливают ее в себе. Следовательно, такие грунты являются непучинистыми. Разрабатывать их крайне тяжело, да и нет особой необходимости, так как они не деформируются и не размываются. Следовательно, фундаменты не заглубляют в горную породу, а закладывают их на поверхности, поверх скалы.
Грунты крупнообломочного типа
В грунтах крупнообломочного типа, помимо традиционных глинистых грунтов и песка, больше половины составляют обломки камней, гравий и щебень природного или искусственного происхождения.
Крупнообломочные грунты делятся на валунные (с размерами частиц более 200 мм), галечниковые (с размерами частиц более 10 мм) и гравийные (с размерами частиц более 2 мм). Гравийные и галечниковые грунты еще называют хрящеватыми. В хрящеватых грунтах более половины объема – мелкие камни, гравий и щебень.
Благодаря такому составу, как крупнообломочные, так и хрящеватые грунты обладают высокой несущей способностью и подвергаются малому воздействию грунтовых вод. К тому же такие грунты в зимнее время промерзает незначительно.
Они могут обладать невысокой степенью пучинистости, но только том случае, если в их состав входит глинистый грунт. Именно поэтому на таких грунтах нет необходимости зарывать фундамент глубоко в землю, достаточно 50-60см, т.е. идеально — устраивать мелкозаглубленный фундамент.
Глинистые грунты
Глинистые грунты – это все грунты, в той или иной степени содержащие глинистые частицы. Чистая глина содержит более 30% глинистых частиц, суглинки – от 10 до 30%, супеси – от 5 до 10%.
В зависимости от того, сколько песчаных или пылеватых частиц входит в состав глинистых грунтов, каждый из них делится на следующие виды:
Суглинки :
Супеси :
Так как в этих грунтах значительное содержание не только глинистых, но и пылеватых частиц, то они очень хорошо связывают находящуюся в них грунтовую воду и одновременно насыщаются ею.
Вследствие этого, глинистые грунты обладают разной степенью пучинистости и достаточно пластичны. Несущая способность глинистых грунтов также находится в прямой зависимости от его насыщения влагой.
При строительстве малоэтажных домов на глинистом грунте следует отдавать предпочтение мелкозаглубленному фундаменту: ленточному или плитному.
Песчаные грунты
Песчаные грунты – это те грунты, в состав которых практически не входит глина (от 0 до 5%). Причем, и песчаных частиц в них может не быть практически. В песке пылеватом, например, количество песчаных частичек – от 0 до 50%, остальное – илистые (пылеватые) частицы.
В зависимости от того, в каком количестве (процентном отношении) и какой крупности (от 0,1 до 2 мм) песчаные частички преобладают, различают:
Чем крупнее песок, тем лучшими строительными характеристиками он обладает.
В гравелистых и крупных песках практически отсутствует капиллярная активность, они не удерживают влагу, пропуская ее через себя и поэтому не пучинятся и имеют довольно большую несущую способность. Пески пылеватые – наоборот, из-за пылеватых частиц в составе, хорошо насыщаются водой, удерживая ее и поэтому являются сильнопучинистыми грунтами.
Торфяные грунты
Торфяные грунты залегают на осушенных или частично осушенных болотах. В таких грунтах очень высок уровень залегания подземных (грунтовых) вод, а значит они перенасыщены влагой.
Строительство на таких грунтах – очень рискованно, так как под нагрузкой торф сжимается и может затянуть фундамент под землю. Поэтому для малоэтажных домов, где нереально применение длинных свай, производят частичную замену грунта.
Как своими силами определить состав грунта
Рассмотрим два способа определения состава грунта:
Для того, чтобы определить, какие грунты залегают на участке строительства, обыкновенным садовым буром или мотобуром роют шурфы глубиной 2-2,5м в количестве не меньше двух, а ещё лучше четырех, на каждый угол дома. Через каждые 60-80см бур вынимают, берут образцы грунта, раскладывают их в отдельные контейнеры и плотно закручивают, чтобы туда не попала влага. Перед этим чертят вертикальный разрез шурфа с разметкой через 60-80см и записывают по отметкам результаты бурения.
А далее с пробами грунта производят манипуляции, соответствующие способу определения его состава.
Визуальный способ определения состава грунта
Определение состава грунта визуальным способом
Для определения типа грунта его необходимо визуально обследовать следующим образом:
Используя данные способы, а также таблицу, приведенную ниже, можно «на глаз» определить тип грунта, залегающего на участке.
| Тип грунта | Ощущение при растирании в руке | Состояние в сухом виде | Состояние во влажном виде |
| Глина | Песчаные частицы не чувствуются, ощущается как однородный порошок | Куски и комья в сухом состоянии очень трудно раздавить | Очень мягкая, пластичная, вязкая, липкая. Если скатать в шар, то при надавливании он превращается в лепешку без трещин по краям. Также в сыром состоянии скатывается в шнур диаметром до 0,5мм, из которого можно слепить кольцо. При разрезании видна гладкая поверхность с полным отсутствием крупинок песка. |
| Суглинок | Ясно чувствуются песчаные частицы | Не такой твердый, как глина, отдельные комья легче раздавливаются. При ударе рассыпается на мелкие кусочки | Малопластичен. Если скатать в шар, то при надавливании он превращается в лепешку, с трещинами по внешнему контуру. В длинный шнур в сыром состоянии скатывается хорошо, но при попытке сложить из шнура кольцо, оно распадается и ломается на мелкие части. |
| Суглинок пылеватый | Песок не чувствуется | При ударе комья рассыпаются в мелочь. | Пластичный, липкий. Шар скатать можно, но получается он рыхлым. Шнур плохо формируется, рассыпается. |
| Супесь | Легко растирается между пальцами. На ощупь чувствуются достаточно крупные песчаные частицы | Куски легко рассыпаются | Не пластична. Шар во влажном состоянии скатать можно, но при надавливании от рассыпается. Шнур сделать не получится – он также рассыпается. |
| Песок | В песке крупном ощущается много частиц размером с пшеничную крупу; В песке средней крупности – размером с просяное зерно; В мелком песке – зерна слабо различимы Осыпается между пальцами, не задерживаясь. Шнур скатать невозможно. | ||
| Песок пылеватый | На ощупь похож на муку-крупчатку. При растирании остается пыль. | Осыпается между пальцами, но пыль задерживается в складках кожи | |
| Гравий | Более половины по объему составляют зерна размером от горошины до мелкого ореха. | ||
| Более половины по объему составляют зерна размером больше ореха. | Форма гальки – окатанная, форма щебня — остроугольная |
Определение состава грунта по оседающим частицам
Определение состава грунта методом оседания частиц
Для определения состава грунта по оседающим частицам, необходимо проделать следующие действия:
Процентное содержание глины показано красными линиями, песка – желтыми и ила (пылеватых частиц) – синими. В точке пересечения всех трех линий и находится искомый тип грунта.
Например: после осадки всех частиц, замеры показали следующие результаты: высота слоя глинистых частиц — 4 см; песчаных частиц — 3 см; илистых (пылеватых) частиц — 2см. Общая высота — 9 см.
Вычисляем процентное соотношение каждого слоя:
Глинистые частицы: 4 / 9 х 100 = 45%;
Песчаные частицы: 3 / 9 х 100 = 33%;
Илистые (пылеватые) частицы: 2 / 9 х 100 = 22%.
Виды грунтов в строительстве
Скальные грунты
Скальные грунты — монолитные породы или в виде трещиноватого слоя с жесткими структурными связями, залегающие в виде сплошного массива или разделенные трещинами. К ним относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные.
Скальные грунты имеют колоссальную несущую способность и практически не подвержены морозному пучению. При строительстве на скальных грунтах нет необходимости закладки фундамента ниже глубины промерзания. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.
Единственная сложность — это разработка скального грунта, например для организации канализации или водоснабжения. Высока вероятность полной невозможности выбрать грунт даже мощными экскаваторами.
Крупнообломочные грунты
Крупнообломочные — несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%).
Если обломочный материал представлен ракушкой в количестве ≥ 50%, грунт называют ракушечным, если от 30 до 50% — к наименованию грунта прибавляют с ракушкой.
Крупнообломочный грунт может быть пучинистым, если мелкая составляющая — пылеватый песок или глина.
Конгломераты
Конгломераты — крупнообломочные породы, группа скалистых разрушенных, состоящих из отдельных камней разной фракции, содержащие более 50% обломков кристаллических или осадочных пород, не связанных между собой или же сцементированных посторонними примесями.
Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая и способна выдержать вес дома в несколько этажей.
Хрящеватые грунты
Хрящеватые грунты — это смесь глины, песка, обломков камней, щебня и гравия. Они плохо размываются водой, не подвержены вспучиванию и вполне надежны.
Они не сжимаются и не размываются. В этом случае рекомендуется закладка фундамента с заглублением, как минимум, в 0,5 метра.
Песчаные грунты
Песчаные грунты — продукт разрушения горных пород, представляют собой сыпучую смесь зерен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород с размерами частиц от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3%.
Песчаные грунты легко разрабатываются и утрамбовываются, хорошо пропускают воду, не меняются в объеме при разном уровне водопоглощении, промерзают незначительно, не пучинистые, при нагрузках имеют свойство сильно уплотняться и проседать.
Если пески залегают равномерно с достаточной плотностью и мощностью слоя, то такой грунт являются хорошей основой для фундамента. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен. Пылеватые пески (размер частиц от 0,005 до 0,05 мм) слабо держат нагрузку, как основание требуют укрепление.
Супесь
Супесью принято называть вид горных пород, отличающихся особой рыхлостью. В этом смысле она довольно близка к песку. Само название как раз и указывает на общее сходство.
Рыхлая горная порода или грунт, состоящая, главным образом, из песчаных и пылеватых частиц с добавлением около 3—10% алевритовых, пелитовых или глинистых частиц.
Более глинистые супеси называются тяжёлыми, менее глинистые — лёгкими.
В зависимости от содержания песчаных зёрен соответствующих размерностей и пылеватых частиц различают грубопесчаные, мелкопесчаные и пылеватые супеси.
Плывуны
Плывуны — это супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержащие большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. При достаточном водопоглощении пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами и некоторые разновидности супесей становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость.
Различают плывуны истинные и псевдоплывуны.
Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6 — 9% и переходом в текучее состояние при 15 — 17%.
Псевдоплывуны — пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.
Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.
Глинистые грунты
Глинистые грунты — самые непредсказуемые для строительства. Они могут размываться, разбухать, сжиматься, при замерзании вспучиваться. Фундаменты на таких грунтах строят ниже отметки промерзания.
Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома, но такая глина встречается редко, т. к. в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Так же влага может проникать через песчаные примеси в глине, поэтому влагопоглощение у глины происходит неравномерно.
Суглинки
Суглинки — грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%. Еще Владимир Иванович Даль определял суглинок, как «почву с немалой примесью глины».
По своим свойствам суглинки занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.
Суглинки более пластичны чем супесь. Жгут, скатанный из суглинка, не рассыпается, в отличие от жгута из супеси.
Лёсс относится к группе суглинков, содержит значительное количество пылеватых частиц (0,005 — 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др., очень пористый и при намокании сжимается. При замерзании вспучивается. Наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.
В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича.
Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния.
Ил (илистые грунты)
Ил — илистые грунты, водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50% по массе. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.
Сапропель
Сапропель — пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.
Сапропель имеет пористую структуру и, как правило, текучую консистенцию, высокую дисперсность — содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе.
Торф — органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ. Влажный торф имеет насыщенный черный цвет, в сухом состоянии становится рыжеватым.
Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Под нагрузкой торф напоминает вату. Хорошо проводит вибрации — если ударить кувалдой по блоку расположенному на торфе, вибрации будут ощутимы в десятке метров.
Из-за низкого трения в торфе не всегда удается возвести даже свайный фундамент. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные.
Заторфованный грунт
Грунт заторфованный — песок и глинистый грунт, содержащий от 10 до 50% (по массе) торфа. Сильнопучинистый и проседающий под нагрузкой.
Мерзлые
Техногенные (насыпные грунты)
Техногенные грунты (свалки строительного или бытового мусора, грунтовые отвалы, отвалы отходов производств, золошлаковые насыпи) — так же очень специфические условия строительства. Предсказать поведение насыпного грунта практически невозможно. Проектирования фундаментов, опирающихся на такие грунты — задача для профессионалов и требует большой осторожности.
Строительный мусор
В частном строительстве насыпные грунты распостранены как способ поднять участок или сделать «подушку» над илистым и торфяным грунтом. При этом, появляется высокий риск неравномерного проседания. Распространенно мнение, что насыпной грунт улеживается около 25-ти лет.