Prezentare teoretică Weber

1. Compactarea pământului şi a pietrişului

Scopul compactării solului este de a reduce volumul de material. Materialul de compactat mai are în componenţă aer şi apă pe lângă materialul de bază.

Rezultate compactării sunt:

• o mai mare densitate a solului;
• capacitate de încărcare mai mare;
• reducerea permeabilităţii solului.

 

2. Compactarea suprafeţelor din asfalt

Scopul este de a creşte densitatea stratului de asfalt şi de a asigura o priză bună la materialul de bază. Totodată se obţine o suprafaţă fină.

Rezultatele compactării sunt:

• îmbunătăţirea rezistenţei covorului asfaltic;
• reducerea permeabilităţii.

 

 

3. Compactarea pavajelor din piatră naturală şi a pavajelor

Utilizând o placă compactoare pe un strat de pavaj din pietre naturale sau din pavele de beton se obţine un strat perfect plan. Acest lucru se realizează prin presarea acestora în patul de nisip aflat dedesubt.
În timpul compactării nisipul este presat în sus printre goluri, asigurând o mai bună coeziune a stratului.

Recomandări:
Stratul de nisip trebuie nivelat înainte de aplicarea pavajului astfel încât să aibă o grosime uniformăa.
Se recomandă folosirea unui covor de poliuretan sub placa compactoare, care va reduce considerabil nivelul zgomotului şi care va proteja atât placa de bază, cât şi pavelele.

 

4. Compactarea pavajelor din beton

STRAT DE 4 CM
Recomandări:
Placă vibratoare simplă, cu greutate minimă de 70 kg şi maximă de 120 kg.

STRAT DE 6 CM
Recomandări:
Placă compactoare cu greutate minimă de 100 kg şi maximă de 250 kg. Frecvenţa de cca. 80 Hz.

STRAT DE 8 CM
Recomandări:
Placă compactoare cu greutate minimă de 200 kg şi maximă de 350 kg. Frecvenţa de cca. 70 Hz.

PAVAJE DIN PIATRĂ NATURALĂ ŞI BETON – STRAT DE 10 CM
Recomandări:
Placă compactoare cu greutate minimă de 300 kg şi maximă de 550 kg. Frecvenţa de cca. 60 Hz.

5. Principiile compactării

Sunt două moduri în care se poate realiza o compactare:

• compactare statică – se realizează prin aplicarea unei greutăţi asupra solului;
• compactare dinamică – se realizează prin utilizarea combinată a vibraţiei şi greutăţii.

PRINCIPIILE COMPACTĂRII STATICE

Un utilaj (cilindru compactor) trece peste zona de compactat şi realizează compactarea prin încărcarea terenului cu propria greutate. Se mai foloseşte în zilele noastre la compactarea covorului asfaltic.
PRINCIPIILE COMPACTĂRII DINAMICE

Prin baterea sau vibrarea solului, particulele capătă o mişcare ce duce la micşorarea frecărilor interne între acestea. Forţele dinamice create de utilaj determina deplasarea particulelor de material unele faţă de altele, reducându-se volumul de material la un minim. Rezultatul va fi creşterea densităţii solului, respectiv a capacităţii de încărcare a acestuia.

6. Compactarea prin lovire

FOLOSIREA MAIULUI COMPACTOR

Masa în mişcare loveşte solul cu o anumită viteză, compactarea realizându-se cu ajutorul forţei de impact.

Realizarea diferitelor grade de compactare depinde de greutatea masei în mişcare, de viteză de impact şi de tipul de sol.

7. Vibrarea

FOLOSIREA PLĂCILOR VIBRANTE ŞI A CILINDRILOR COMPACTORI

Vibrarea se realizează cu ajutorul unui ax excentric sau cu două axe excentrice.

În timpul vibrării frecarea dintre particule se reduce, având loc o reaşezare a acestora, crescând astfel densitatea solului.

8. Factorii ce influenţează compactarea

• tipul de sol;
• capacitatea de compactare a solului;
• tipul de utilaje de compactare folosit.

9. Din punct de vedere al compactarii, exista trei tipuri de sol:

• sol granular;
• sol coeziv;
• sol mixt.

SOL GRANULAR
Amestec de nisip şi pietriş.
Solul granular are particule mai mari de 0,06 mm. De obicei, acest tip de sol se autodrenează astfel încât nu se va suprasatura pe parcursul compactării.

 

SOL COEZIV
Mâl şi argilă.
Deoarece particulele de mâl sunt fine, apa din sol leagă particulele între ele (coeziune). Acestea nu sunt autodrenante şi se vor satura repede în timpul compactării, dacă nu s-a realizat o asanare înainte.

SOL MIXT
Amestec de sol granular şi sol coeziv.

 

 

 

10. Capacitatea de compactare

Capacitatea de compactare a solului depinde de patru factori:

• tipul de sol;
• configuraţia particulelor solului;
• distribuţia particulelor;
• conţinutul de apă din sol.

TIPUL DE SOL

Solul granular şi mixt cu mai puţin de 10 – 15% sol coeziv este mai uşor de compactat cu plăci vibratoare, cilindri şi maiuri. Pentru a obţine densitate mai mare, este necesară o mixtură de particule de mărimi diferite care să poată umple golurile dintre particulele mari.

Notă! Solul granular uniform nu poate fi compactat (ex. nisipul).

Solul coeziv este dificil de compactat. Numai maiurile sau cilindrii “picior de oaie” pot fi folosiţi în acest caz.

Argilele uscate pot fi de asemenea compactate cu plăci compactoare grele cu amplitudine mare şi frecvenţa mică.

CONFIGURAŢIA PARTICULELOR SOLULUI

Solurile cele mai uşor de compactat sunt cele cu particule sferice şi netede. Solurile cu particule având forme neregulate sunt mai dificil de compactat, dar pe de altă parte au o capacitate mai mare de încărcare.

Exemple: nisipul şi pietrişul ce provine din albia râurilor ce au contururi rotunjite sunt mai uşor de compactat decât nisipul şi pietrişul sfărâmat obţinut din piatră spartă.

DISTRIBUŢIA PARTICULELOR

Solul cu particule de aceeaşi mărime se numeşte sol “fracţiune simplă” (ex. nisipul fin).

Solul cu particule de diverse dimensiuni se numeşte sol mixt “fracţiune mixtă”.

CONŢINUTUL DE APĂ DIN SOL

Conţinutul de apă din sol este exprimat că un procent din greutatea solului uscat. Pentru fiecare sol există un conţinut optim de apă care poate fi determinat prin testul Proctor. Cu cât conţinutul de apă din sol este mai apropiat de cel optim, cu atât este mai uşor de compactat solul.

Apa din solul granular serveşte ca lubrifiant facilitând reaşezarea particulelor. Dacă solul conţine prea multă apă, aceasta trebuie eliminată pentru a se putea obţine un nivel ridicat de compactare.

În solurile granulare excesul de apă este de obicei drenat rapid, dar cu cât solul conţine particule mai fine, cu atât mai mult timp va lua drenajul. Solurile coezive având conţinutul de apă peste media optimă devin “fluide” când sunt supuse la compactarea prin vibraţie şi trebuie asanate înainte de a continuă compactarea.

11. Alegerea utilajelor pentru sol coeziv

+ “rezultate bune”;  – “nu se recomandă”

12. Alegerea utilajelor pentru sol granular

+ “rezultate bune”;  – “nu se recomandă”

13. Parametrii utilajelor de compactare

Rezultatele compactării depind de următorii factori:

• greutate;
• masă în mişcare;
• frecvenţă şi amplitudine;
• viteză de lucru.

GREUTATE

Efectul de compactare depinde parţial de greutatea totală a maşinii.

Greutatea unui mai sau a unei plăci compactoare este transmisă prin zona de contact către solul ce urmează a fi compactat.

Presiunea exercitată în acest caz poate fi exprimată în Kg/m2. Greutatea unui cilindru compactor se transmite prin intermediul rolelor, exercitându-se o presiune liniară asupra solului / asfaltului care poate fi exprimată în Kg/m.

 

MASĂ ÎN MIŞCARE

Orice utilaj de compactare cu vibraţii are masă totală formată din partea superioară nevibratoare şi partea inferioară vibratoare (masă în mişcare). Masa în mişcare oscilează datorită mecanismului ataşat acesteia.

La utilaje diferite, dar cu aceeaşi frecvenţă şi amplitudine, efectul obţinut în adâncime este mai pronunţat la masă în mişcare mai mare.

 

FRECVENŢĂ ŞI AMPLITUDINE

Frecvenţa şi amplitudinea masei în mişcare a compactorului reprezintă doi factori importanţi în stabilirea efectului de compactare.

Amplitudinea ne arată cât de mult se mişcă masa care oscilează în timpul unei rotaţii a excentricului. Deplasarea totală a masei în mişcare este 2 x amplitudinea.

Amplitudinea masei în mişcare este determinată de greutatea excentricului, de distanţa între centrul de rotaţie şi centrul de greutate al acestuia şi de greutatea totală a masei în mişcare.

Frecvenţa este dată de numărul de lovituri pe secundă (Hz) sau pe minut (rot./min.) cu care masa în mişcare loveşte solul.

Forţă centrifugală este în funcţie de masa axului excentric, distanţa între centrele de rotaţie şi gravitaţie, prin urmare nu indică în sine adâncimea de compactare. De asemenea, trebuie luată în considerare şi frecvenţa.

O amplitudine mare necesară pentru obţinerea unui bun efect de compactare se realizează cu forţe centrifugale ridicate, la frecvenţă joasă. Astfel de parametri sunt de dorit la compactarea straturilor dense sau a materialelor coezive (mâl uscat şi argilă).

VITEZĂ DE LUCRU

Când se utilizează cilindri şi plăci vibratoare cu viteza de lucru variabilă, operatorul are posibilitatea de a-şi alege viteza  potrivită solului de compactat.

Reguli:

• la viteză de deplasare redusă (cu vibraţii la maxim) se transmite mai multă energie în sol;
• la viteză de deplasare mare (cu vibraţii la maxim) se transmite mai puţină energie în sol.

Viteza de lucru la maiuri şi plăci simple nu este reglabilă astfel încât nu poate fi influenţată de către operator. La aceste utilaje parametrii ca amplitudinea, frecvenţa şi tipul solului de compactat determină practic viteză de lucru.

Viteze de lucru recomandate

Cilindri compactori:

• compactarea solului 1 – 3 Km/h ; 15 – 50 m/min.;
• compactarea asfaltului 2 – 6 Km/h ; 30 – 100 m/min.

Plăci vibratoare:

• compactarea solului 15 – 25 m/min.

14. Adâncimi de compactare

MAIURI ŞI PLĂCI VIBRANTE

PLĂCI COMPACTOARE REVERSIBILE

CILINDRI VIBROCOMPACTORI