Undergrader og underlag til betonplader

En velkomprimeret undergrad holder konstruktionen ude af mudderet og giver ensartet pladestøtte. Lippincott & Jacobs

Hvad der ligger under din betonplade er afgørende for et vellykket job. Dette er ikke anderledes end grundlaget for en bygning. En plade på jorden (eller plade på lønklasse) er pr. Definition ikke beregnet til at være selvbærende. 'Jordstøttesystemet' under det er der for at understøtte pladen.

HVAD ER EN UNDERGRUND / UNDERGRAD '?

Den terminologi, der bruges til jordstøttesystemer, er desværre ikke helt konsistent, så lad os følge definitionerne fra American Concrete Institute, startende fra bunden:

hvordan man syr en dyne i hånden

• Undergrund - dette er den oprindelige jord (eller forbedret jord), normalt komprimeret
• Underbase - dette er et lag grus oven på undergrunden
• Base (eller basiskurs) - dette er materialelaget oven på underbasen og direkte under pladen

Find plade- og fundamententreprenører i nærheden af ​​mig

En komprimeret undergrund holder arbejdere ude af mudderet. Energieffektivt bygningsnetværk

Det eneste lag, der er absolut nødvendigt, er undergrunden - du skal have jord for at placere en plade på jorden ovenpå. Hvis den naturlige jord er relativt ren og komprimerbar, kan du lægge en plade lige oven på den uden ekstra lag. Problemerne med det er, at jorden måske ikke dræner godt, og det kan være mudret under konstruktionen, hvis det bliver vådt, det komprimerer muligvis ikke godt, og det kan være svært at få det fladt og til den rette kvalitet. Typisk skal toppen af ​​undergraden klassificeres til plus eller minus 1,5 tommer fra den angivne højde.

En underbase og basiskurs eller begge giver flere gode ting. Jo tykkere undergrunden er, desto mere belastning kan pladen understøtte, så hvis der kommer til at være tunge belastninger på pladen - som lastbiler eller gaffellifte - vil designeren sandsynligvis angive en tyk underbase. En underbase kan også fungere som et kapillærbrud, hvilket forhindrer vand i at fugte sig op fra grundvandsbordet og ind i pladen. Underbasematerialet er normalt en rimelig billig grus uden mange bøder.

Genbrugt knust beton er en fremragende kilde til undergrundsmateriale. Betonproducenten

Et basisforløb oven på undergrunden gør det lettere at komme til den rette kvalitet og få den flad. Hvis du bruger en slags choker-kursus af finere materiale på toppen af ​​underbasen, vil det støtte dine medarbejdere og udstyr under betonplacering. Det holder også din pladetykkelse ensartet, hvilket sparer penge på beton - den dyreste del af systemet. Et fladt underlag gør det også muligt for pladen at glide let, når den krymper, hvilket reducerer tilbageholdenhed og risikoen for revner, når betonen trækker sig sammen efter placering (tørringskrympning).

Hele underbasen og basissystemet skal være mindst 4 tommer tykke - tykkere, hvis ingeniøren føler, at det er nødvendigt for korrekt support. Basismaterialet ifølge ACI 302, 'Concrete Floor and Slab Construction', skal være 'kompakterbart, let at trimme, granuleret fyld, der forbliver stabil og understøtter konstruktionstrafik.' ACI 302 anbefaler materiale med 10 til 30% fine stoffer (passerer sigten nr. 100) uden ler, silt eller organiske materialer. Produceret tilslag fungerer godt - knust genbrugsbeton kan også fungere godt. Tolerancer på basisforløbet er +0 tommer og minus 1 tommer for klasse 1 til 3 etager (typiske gulve med lav tolerance) eller +0 tommer og minus ¾ tommer for gulve med højere tolerance.

HVAD OM JORDEN?

Et sandgrundlag er let at komprimere, men kan let rive under konstruktionen. Gratis reformeret kirke af Southern River

Vægten af ​​pladen og alt oven på den vil i sidste ende blive understøttet af jorden. Når en byggeplads udgraves, flyttes jorden normalt rundt - høje pletter skæres og lave pletter fyldes. Alt skal derefter komprimeres, inden du placerer beton, undergrund og bund.

Jordtypen bestemmer, hvad der skal ske, inden en plade placeres. Der er tre grundlæggende jordtyper, og her er hvad du skal vide om hver:

• Organisk jord , hvad du måske kalder topjord, er fantastisk i din have, men forfærdeligt under en plade. Organiske jordarter kan ikke komprimeres og skal fjernes og erstattes med en komprimerbar fyldning.
• Granulær jord er sand eller grus. Du kan let se de enkelte partikler og vand dræner ganske let fra dem. Ligesom på stranden, når du laver et sandslot, hvis du tager en våd håndfuld granulær jord og laver en kugle, så snart den tørrer, vil den smuldre. Granulær jord har den højeste lejestyrke og er let komprimeret.
• Sammenhængende jord er ler. Hvis du tager en våd håndfuld, kan du rulle den ind i en streng ligesom med modellering ler. Det har en fedtet, glat følelse mellem dine fingre, og de enkelte partikler er for små til at se. Sammenhængende jord er ofte vanskelige at komprimere og har en hård hård konsistens, når de er tørre, men de har en lavere bærestyrke end granulære jordarter. Nogle ler ekspanderer, når de er våde og krymper når de er tørre, hvilket gør dem særligt vanskelige som undergrundsmaterialer. Den bedste måde at imødegå dette problem på er først med god komprimering og derefter ikke at lade dem blive våde (ved at give dræning). Men når jorden under pladen tørrer over tid, krymper den, og pladen vil synke. Det er ikke et stort problem, så længe pladen er isoleret fra fod og søjler og fra eventuelle rør, der trænger ind i pladen, så den kan sætte sig lidt og lægge sig jævnt. Ofte, med ekspansive ler, er den bedste tilgang en strukturel plade, der slet ikke bærer jorden eller en postspændt plade, der flyder oven på jorden, men ikke stoler på den for strukturel støtte.

Efterspænding er ofte den bedste løsning for en plade på dårlig jord. J.C. Escamillas beton

Mest naturlig jord er selvfølgelig en blanding og er derfor karakteriseret ved den type materiale, der er dominerende. Mængden af ​​vægt, jorden kan bære, før den fejler, er dens bæreevne, typisk angivet i pund pr. Kvadratfod. Designet er dog baseret på det tilladte jordtryk, som tilføjer en sikkerhedsfaktor til den ultimative bæreevne.

Lad os se på den vægt, undergrundsjorden typisk skal understøtte. En 6-tommer tyk plade vejer omkring 75 pund pr. Kvadratfod. Ifølge International Residential Code varierer den levende belastning (alt, hvad der ikke er en del af selve bygningen), fra ca. 20 til ca. 60 pund pr. Kvadratfod - 50 pund pr. Kvadratfod i en garage. Det giver os 125 pund pr. Kvadratfod, som jorden kan støtte. En ren sandjord kan have et tilladt jordtryk så højt som 2000 pund pr. Kvadratfod. Selv en dårlig jord - silt eller blød ler - kan have et tilladt jordtryk på 400 pund pr. Kvadratfod.

Vi kan så se, at det tilladte jordtryk for en plade sjældent er et problem. Der er dog behov for ensartet støtte, for hvis en del af pladen lægger sig mere end en anden, er det når vi bøjes i pladen - og potentielt revner og differentieret afvikling. Det er vigtigt at vide, hvilke områder der er skåret, og hvilke der er fyldt - sørg for, at fyldningsområderne er godt komprimeret. Faktisk skal enhver jord, der er blevet forstyrret under udgravningen, komprimeres.

UNIFORM SUPPORT

Nøglen til jordstøttesystemet er ensartet støtte snarere end stærk støtte. Sikker på, det skal være i stand til at understøtte pladen, og på de fleste grunde er det ikke et stort problem, i det mindste over midten af ​​pladen, da belastningen er spredt over så meget område. God stærk støtte i kanterne og på ethvert led kan være en anden sag - for at forhindre revnedannelse og samling af samlinger er vi nødt til at understøtte pladen på de steder, hvor den kan opføre sig som en udkragning og bøje sig i undergrunden. Men med en god undergrund er det heller ikke et stort problem.

Hvad sker der med en betonplade, hvis understøtningen ikke er ensartet?

Beton er meget stærk i kompression og ikke så stærk i spænding. I en plade skabes spænding ofte ved bøjning. Når et stykke beton bøjes, er det i kompression på den ene side og spænding på den anden side. En betonplade kan bøje konkav op (som et smil), hvis undergrunden har et blødt sted i midten, hvilket sætter bunden i spænding. Det kan bøjes ned (som en rynke) ved frie kanter eller ved samlinger, hvilket sætter toppen i spænding. Så hvis hele din betonplade ikke understøttes nedenfra, af 'jordstøttesystemet', vil den lettere bøjes og sandsynligvis knække.

Hvorfor tillader undergrunden og undergrunden betonen overhovedet at bevæge sig, skulle den ikke være helt stiv?

Faktum er, at ethvert jord- eller grusgrundlag vil komprimere, hvis belastningen er høj nok, medmindre pladen placeres på fast sten. Og på nogle måder er det godt, fordi plader krøller sig, og hvis basen kan afbøjes lidt, kan den fortsætte med at yde støtte til pladen, selv når den krøller. Men hvis det ikke giver ensartet støtte, hvis pladen skal bro over bløde pletter, vil pladen sandsynligvis knække. Der behøver ikke engang at være meget belastning på pladen - dens egen vægt er normalt nok, da en plade i lønklasse ikke typisk er designet til at bære den døde last. Og når det knækker, vil denne revne gå hele vejen igennem pladen. Hvis understøttelsen af ​​underpladen er dårlig nok, kan du derefter få differentieret løsning over revnen, der efterlader en meget uheldig bump og en meget ulykkelig ejer.

Efter komprimering kan jordtætheden testes med nukleart testudstyr. Bechtel

HVORDAN PÅVIRKER UNDERGRAD / BASE SLAB DESIGN '?

Vi bestræber os på at få det rette jordstøttesystem, og det, vi ender med, er en enkelt inputværdi til pladedesignet. Den mest almindeligt anvendte værdi er modulet af undergradsreaktion, til . Denne værdi er ikke direkte relateret til bæreevne og til fortæller ikke designeren, om der er komprimerbar eller ekspansiv jord. Hvad det gør er at angive, hvor stiv underbasen / undergraden er over små afbøjninger (ca. 0,05 tommer).

Lad os nu se på, hvorfor vi har brug for at vide, hvor fleksibel undergraden er. Til at begynde med er det vigtigt at forstå, at en plade på jorden er designet som 'almindelig' beton. Det betyder, at vi ikke regner med, at armeringsstål bærer noget af lasten. Men vent, siger du, der er stål i pladen - mesh og armeringsjern. Ja, men det stål er kun der til kontrol af revner - for at holde eventuelle revner tæt sammen. Det strækker sig normalt ikke gennem leddene - ved samlinger ønsker vi kun at overføre forskydningskræfter, ikke bøjningsmomenter og bestemt ikke lateral begrænsning. Det er, hvad leddet er der for det første for at tillade lateral krympning i pladen.

Hvis undergrunden lægger sig under midten af ​​pladen eller ved kanterne, kan den ikke-understøttede del føre til revner eller pladefejl.

Så hvis vi ikke regner med, at stålet bærer nogen belastning, skal betonen være stærk nok til at bære bøjningen. Og den støtte, den får nedenfra, bestemmer, hvor meget den vil bøje. Som vi allerede har diskuteret, er beton ikke så stærk i spænding, og da halvdelen af ​​bøjningen er spænding, er den ikke så stærk i bøjningen. Det, der gør det stærkere ved bøjning, er dog en tykkere plade.

En dårligt komprimeret undergrund eller mere belastning end pladen var designet til at bære, kan resultere i revner i samlinger. Bill Palmer

Jo svagere undergrunden er, eller jo tungere belastningerne, jo tykkere skal pladen være. Betonstyrke kommer også i spil, men de fleste betonplader er omkring 3000 til 4000 psi, så det er ikke en vigtig faktor. Trækstyrken for beton tages typisk som 10 til 15% af trykstyrken, så kun ca. 400 eller 500 psi. Sammenlign det med trækstyrken for grad 60 armeringsjern, som er 60.000 psi.

Ting at huske her er, at en betonplade er beregnet til at være stiv, men vi forventer ikke, at basen er uendeligt stiv. En plade vil slå sig lidt af, og det er OK fra et designmæssigt synspunkt - igen, så længe afviklingen er ensartet. Faren er dog ved kanterne af pladen eller ved samlinger, der er brede nok til at lade pladen på hver side lægge sig uafhængigt. Ved disse frie kanter afhænger vægten af ​​pladen af ​​bundens stivhed og pladens bøjningsstyrke, som for det meste er en funktion af pladetykkelsen.

Læs Forebyggelse af konkrete revner for mere information.

HVORDAN KAN VI FORBEDRE UNDERGRADEN?

Mest forbedring af undergrunden opnås ved at komprimere jorden. I ekstreme situationer, når jorden er særlig dårlig eller belastningen er høj, kan jordstabilisering anvendes. I denne proces blandes portlandcement, calciumchlorid eller kalk i jorden, hvorefter den komprimeres. Undergrundsjorden kan også udgraves og blandes med grus og derefter komprimeres.

For nogle vanskelige jordarter kan undergrunden placeres oven på et lag geogrid.

Jordkomprimering er den handling, der presser så meget luft og fugt ud som muligt for at skubbe de faste jordpartikler sammen - dette gør jorden mere tæt og typisk jo højere jordens tæthed, jo højere er dens bæreevne. Godt komprimeret jord tillader heller ikke fugt at flytte ind og ud så let.

Så komprimering udfører følgende:

• Reducerer den mængde, som jorden komprimerer (bundfældes), når pladen er på den
• Øger den vægt, vi kan lægge på den (bæreevne)
• Forhindrer frostskader (hæve), hvis jorden under pladen fryser
• Reducerer hævelse og sammentrækning

Hvor meget en jord kan komprimeres måles af en geoteknisk (eller jord) ingeniør ved at placere jorden i en cylinder og slå på den - seriøst. Standard- eller modificerede Proctor-tests (hver bruger forskellige vægte til at komprimere jorden) bestemmer forholdet mellem jordtæthed og fugt og fortæller os den maksimale rimelige jordtæthed, der kan opnås i marken.

Det, vi prøver at bestemme med Proctor-testen, er fugtindholdet i jorden, der gør det nemmest at komprimere og resultere i den højeste tæthed - husk, at densiteten er direkte relateret til komprimering. For lidt fugt, og jorden er tør og komprimerer ikke let for meget fugt, og du kan ikke let presse vandet ud. For at få den bedste komprimering vil det optimale fugtindhold typisk være i området 10% til 20%. Så når du hører, at jorden ifølge specifikationen skal være på 95% af den maksimale modificerede Proctor-tæthed, vil du vide, at du har brug for fugtighedsindholdet for at være omtrent rigtigt for at komme til det niveau af komprimering.

En jordtæthed-fugtighedskurve definerer det optimale fugtindhold og den maksimale tæthed, der kan opnås i marken.

Hvis du ikke vil få Proctor-test udført, er der nogle enkle feltprøver for at få en grov ide om bæreevne og fugtindhold:

• Brug håndtesten til fugtindhold. Klem en kugle jord i din hånd. Hvis det er pulverformigt og ikke holder en form, er det for tørt, hvis det formes til en kugle, så det brydes i et par stykker, når det tabes, det handler om rigtigt, hvis det efterlader fugt på din hånd og ikke bryder, når det tabes, det er også våd.
• Ler, som du kan skubbe tommelfingeren et par inches ind med moderat indsats, har en bærestyrke i området fra 1000 til 2500 psf
• Løst sand, som du bare knap kan skubbe en nr. 4 armeringsjern ind i hånden, har en bæreevne på 1000 til 3000 psf
• Slib, at du kan køre en nr. 4 armeringsjern i ca. 1 fod med en 5 pund hammer, der har en bæreevne over 2000 psf

Husk også, at det ikke kun er jorden (undergrunden), der skal komprimeres. Enhver underbase eller basisforløb, som typisk vil være granulære materialer, skal også komprimeres i de rigtige løftetykkelser.

Se mere på opbygning af plader af høj kvalitet på kvalitet .

Pladevibratorvideo
Tid: 02:18
Korrekt funktion og anvendelse af vibrationspladekomprimeringsværktøjet til klargøring af betonundergrunden, inden betonen placeres

KOMPAKTIONSUDSTYR

Der er to måder at komprimere jorden eller undergrunden på - statisk kraft eller vibrationskraft. Statisk kraft er simpelthen maskinens vægt. Vibrationskraft bruger en slags mekanisme til at vibrere jorden, hvilket reducerer friktionen mellem jordpartiklerne, så de lettere kan presses sammen.

Jordtypen (eller undergrundsmaterialet) bestemmer den type udstyr, der er nødvendigt til komprimering:

• Sammenhængende jord skal klippes for at få komprimering, så du har brug for en maskine med høj slagkraft. En stamper er det bedste valg, eller til større opgaver, en pad-foot-rulle (svarende til en sheepsfoot-rulle). Elevatorer til komprimering af sammenhængende jordbund må ikke være tykkere end 6 tommer.
• Granulær jord behøver kun, at partiklerne vibreres for at flytte dem tættere på hinanden. Vibrerende plader eller ruller er det bedste valg. Elevatorer til grus kan være så tykke som 12 tommer 10 tommer for sand.

Til store opgaver, som f.eks. Motorveje eller store plader, anvendes store vibrerende ruller, enten med glatte ruller eller fårefodruller, til komprimering. Walk-behind-ruller, enten med polstrede ruller, der ælter jorden eller med glatte vibrerende ruller, er gode til mellemstore opgaver. For mindre job er de to mest almindelige typer komprimeringsudstyr vibrationspladekomprimatorer (enten envejs eller reversibel) og stampere .

Her er nogle detaljer om hver type udstyr:

• Stampere , undertiden kaldet hoppeknægte, varierer i vægt fra ca. 130 pund til 185 pund. Disse værktøjer er gode til komprimering af jorden i en fodgrave eller til sammenhængende ler i mindre områder, da de leverer en høj slagkraft (høj amplitude, lavere frekvens). De er ikke gode til komprimering af granulære materialer, såsom basiskurer.
• Vibrationsplader er ideelle til komprimering af granulær jord og undergrund. Fås i vægte fra 100 til 250 pund med en pladestørrelse på 1 til 1,5 fod med 2 fod. Vibrationen har en lavere amplitude, men højere frekvens end med en stamper og er afbalanceret for at få maskinen til at bevæge sig fremad.
• Vendbare vibrationsplader fungerer godt på granulær jord eller med granulat-sammenhængende blandinger. Med to excentriske vægte kan vibrationen vendes for at bevæge maskinen frem eller tilbage eller for at stoppe for at komprimere et enkelt blødt sted. For pengene er disse gode maskiner på grund af deres alsidighed.

Læs mere om komprimeringskrav til betonudlægningsmaskiner .

PLACERING AF BETONEN

Så vi har endelig komprimeret undergrunden og undergrunden og basisforløbet placeret og komprimeret. Men hvad sker der, hvis der er en forsinkelse på dette tidspunkt, inden betonen placeres '? Hvis undergrunden bliver regnet på eller frosset inden betonplacering, kan den gå fra at være klar til at være for blød.

For de fleste indvendige plader skal dampspærren placeres oven på undergrunden, inden betonen placeres.

Den bedste måde at vide, om undergrunden er korrekt komprimeret og klar til pladen, er ved korrektvalsning, der kører en tungt lastet lastbil (såsom en fuldt lastet betonbil) over undergrunden umiddelbart før anbringelsen af ​​betonen for at se om der er nogen områder synker mere end andre. Dette skal gøres på en slags gittermønster, og dækkene må ikke synke ned i overfladen mere end ½ tomme. Hvis der er spaltning eller pumpning af vand i en hvilken som helst del af undergrunden eller undergrunden, har det område brug for mere komprimering eller tilsætning af granulære materialer - eller bare for at få lov til at tørre ud. I værste tilfælde kan skyttegrave eller bundkar skæres og vandet pumpes ud.

Lige før du placerer betonen, kan du også placere en fugtighedsbarriere. For indvendige gulve er den bedste placering normalt mellem basisforløbet og betonen. For mere om dette se Dampbarrierer til betonplader .

Lær mere om korrekt undergrundsforberedelse til kommercielle gulve og indkørsler .

Sidst opdateret: 31. juli 2018