Jak wybrać dobrą zagęszczarkę gruntu?

Zagęszczarki gruntu to urządzenia, które są niezbędne przy wykonywaniu większości prac ziemnych związanych z przygotowaniem podłoża pod przyszłą inwestycję. Używa się ich zarówno, jeśli chodzi o obiekty kubaturowe, a szczególnie budowę fundamentowania, jak i inwestycje liniowe, w tym choćby utwardzenie przed instalowaniem odpowiedniej infrastruktury przesyłowej czy też zasypywaniem wykopów. Będą nieodzowne również przy układaniu warstw podbudowy.

Dlaczego zagęszczanie gruntu jest niezbędne podczas prac ziemnych i budowlanych?

Wszystkie obiekty budowlane muszą być trwale związane z podłożem w sposób, który umożliwi najefektywniejsze przenoszenie związanych z ich masą obciążeń statycznych oraz dynamicznych, mogących się pojawiać wskutek oddziaływania różnych czynników zewnętrznych. Dla uzyskania odpowiednich efektów konieczne będzie więc zagwarantowanie, że podłoże, na którym posadawia się budowlę będzie miało odpowiednią nośność. Parametr ten zależy od kilku czynników wynikających z panujących warunków geologicznych i hydrogeologicznych w tym rodzaju materiału, z jakiego podłoże jest zbudowane – np. piasku, gliny, iłu czy torfu – a także układu tworzących się w gruncie warstw i ilości nagromadzonej wody gruntowej, zarówno związanej, jak i wolnej. Jeśli okaże się, że nośność gruntu jest zbyt mała, można ją poprawić, stosując odpowiednie rozwiązania, umożliwiające jego zagęszczenie. Z problemem odpowiedniej nośności i koniecznością zagęszczania stykają się wszyscy wykonawcy zajmujący się prowadzeniem robót ziemnych, fundamentowaniem, a także drogownictwem, budową szlaków kolejowych i obiektów ziemnych. Choć sprzęt do zagęszczania będzie zupełnie inny przy budowie autostrady, budynku wysokościowego czy układaniu kostki brukowej, to zasada działania okaże się podobna – zauważa specjalista z firmy  TechnikNTB, zajmującej się sprzedażą nowoczesnych urządzeń do prac budowlano-remontowych.

Nieodpowiednie zagęszczanie może być związane ze sposobem, w jaki zbudowany jest zarówno grunt naturalny (rodzimy), jak i nasypowy, czyli powstały wskutek sztucznego zgromadzenia materiału w danym miejscu. Wynika to z faktu, że podłoże składa się z kilku różnych elementów. Podstawą są większe lub mniejsze drobiny materiału skalnego o różnym pochodzeniu geologicznym i składzie. Przy gruntach rodzimych często są to przemieszane fragmenty o różnym uziarnieniu składające się z drobnoziarnistego piasku, drobin żwiru czy większych kamieni. Grunty nasypowe są bardziej jednorodne i obejmują jeden lub dwa jak w przypadku popularnej pospółki typy materiału – tu będzie to żwir  i piasek.

Poszczególne ziarna są ułożone w różny sposób, a między nimi tworzą się liczne pustki powietrzne o rozmaitych rozmiarach – niewielkie przy materiale drobnoziarnistym, duże, gdy grunt składa się ze sporych fragmentów skał lub kamieni. W gruncie znajdują się również cząsteczki wody zarówno trwale związane z materiałem skalnym, jak i wolne. Im więcej w podłożu pustek powietrznych i wody, tym mniejsza będzie jego nośność. Proces zagęszczania będzie więc polegał na stopniowym oddziaływaniu na grunt i eliminowaniu pustek dzięki możliwie ścisłemu ułożeniu drobin oraz na pozbyciu się nadmiaru wody. Sposobem na skuteczne odprowadzanie wód gruntowych będzie stosowanie specjalnych urządzeń, np. igłofiltrów lub studni chłonnych, redukcję pustek prowadzi się natomiast dzięki oddziaływaniom mechanicznym.

Istnieje wiele technik zagęszczania podłoża oraz przeznaczonych do tego urządzeń. Najszerzej znane są zwykle maszyny stosowane w drogownictwie – walce drogowe okołkowane, gładkie lub ogumione ugniatające grunt za sprawą swej masy często wspomaganej wibracjami. Przy obiektach kubaturowych i inżynieryjnych stosuje się zarówno zagęszczanie dynamiczne, np. za pomocą odpowiednio ciężkich bijaków, jak i zagęszczanie impulsowe czy wibroflotację przy wykorzystaniu ciężkiego sprzętu. Przy budowie domów jednorodzinnych, niewielkich budynków użytkowych, a także chodników, podjazdów czy miejsc parkingowych używa się najczęściej zagęszczarek obsługiwanych ręcznie.

Jakie są rodzaje zagęszczarek i w jaki sposób działają?

Podstawowym rodzajem sprzętu przeznaczonego do zwiększania nośności podłoża przy prowadzonych na mniejszą skalę pracach budowlanych, takich jak wykonywanie podłogi na gruncie, budowa ław, obsypywanie ścian fundamentowych, przygotowanie płyt fundamentowych, a także utwardzanie nawierzchni kostką kamienną, brukową, żwirem lub płytami chodnikowymi są zagęszczarki gruntu. Najpopularniejsze urządzenia tego rodzaju to popularne skoczki, czyli stopy wibracyjne i zagęszczarki płytowe. Urządzenia tego rodzaju mogą występować w postaci sprzętu prowadzonego ręcznie, który musi być przesuwany przez operatora albo samoprzesuwnego, poruszającego się w wyniku wykonywanego zadania. W przypadku zagęszczarek płytowych możemy mieć do czynienia z maszynami jednokierunkowymi, które zawsze poruszają się tylko w jedną stronę oraz dwukierunkowe, nazywane też rewersyjnymi, mogącymi przemieszczać się w obie strony, tj. do przodu i do tyłu w zależności od tego, w jakim trybie pracują.

Zasada działania ubijaczek gruntu jest bardzo podobna niezależnie od tego, czy są to zagęszczarki płytowe, czy stopy wibracyjne. W obu przypadkach urządzenia są zasilane silnikami spalinowymi, najczęściej benzynowymi, ze względu na mniejszą złożoność jednostki napędowej oraz niższą cenę, choć dostępne są także silniki diesla, a coraz częściej również ubijaczki elektryczne. W ubijaczkach płytowych napęd jest przekazywany za sprawą sprzęgła odśrodkowego do wibratora. Sprzęgło odśrodkowe to rozwiązanie, które przekazuje napęd tylko wtedy, gdy silnik uzyskuje odpowiednie obroty. Jest to możliwe dzięki specjalnemu mechanizmowi składającemu się z ciężarków, które siła odśrodkowa wypycha na zewnątrz podczas obrotów tarczy. Gdy odsuną się one na wystarczającą odległość, wirujące elementy wytwarzają połączenie cierne, przekazując napęd do układu wibrującego. Jest on zwykle zbudowany z wirującego walca z zamocowaną masą, której obroty wytwarzają drgania. Dla uzyskania odpowiedniej stabilności i wielkości wibracji oraz ich lepszego rozkładu często używa się systemów z dwoma lub nawet trzema wałkami.

W przypadku ubijaków typu skoczek zasada wywoływania wibracji jest nieco inna i wiąże się z wykorzystaniem tłoka połączonego z mimośrodem obracanym przez zamontowany silnik. Mechanizm tego rodzaju wykorzystuje nacisk tłoka na oddziałującą na płytę roboczą sprężynę znajdującą się w cylindrze. Gdy mechanizm korbowy sprawia, że tłok zbliża się do swego maksymalnego wychylenia w dół, tłok naciska na sprężynę, a gdy tłoczysko powraca do położenia najbardziej oddalonego od powierzchni, tłok oddziałuje na sprężynę połączoną z całą obudową urządzenia. Efektem występujących na przemian oddziaływań jest wywołanie wibracji, za których sprawą płyta uderza w podłoże z odpowiednią siłą.

Podstawowe parametry zagęszczarek gruntu

Wybór odpowiedniego urządzenia do zagęszczania zależy w dużej mierze od charakterystyki wykonywanych prac. Przy konieczności ubijania stosunkowo ograniczonych przestrzeni, np. w wąskich wykopach, przy obsypywaniu fundamentów, czy też zagęszczaniu podbudowy pod płyty chodnikowe na dość wąskich przejściach najlepiej sprawdzą się typowe skoczki. Gdy jednak powierzchnia, która ma być zagęszczona, będzie większa – np. podczas przygotowania podłoża pod podłogę na gruncie lub płytę fundamentową czy w ramach ubijania terenu pod budowę podjazdu albo miejsc parkingowych, lepiej sprawdzą się ubijarki płytowe. Do zastosowań gdzie potrzebne będzie precyzyjne manewrowanie sprzętem, a jego masa okaże się spora, najkorzystniej będzie się zdecydować na zagęszczarkę rewersyjną. Zagęszczarki płytowe będą też konieczne przy wykonywaniu prac brukarskich czy szerszych i dłuższych wykopów, ponieważ przy ich pomocy pracę będzie można wykonać znacznie szybciej niż przy użyciu skoczka.

Decydując się na zakup zagęszczarki, trzeba zwrócić uwagę na kilka istotnych parametrów. Do najważniejszych będzie należała masa urządzenia. Cięższa maszyna będzie w stanie szybciej i bardziej efektywnie zagęścić podłoże, jednak zarówno jej transport, jak i obsługa będzie zdecydowanie trudniejsza. Kolejnym istotnym parametrem będzie powierzchnia płyty roboczej. Gdy będzie ona większa szybciej uda się zagęścić większą powierzchnię, jednak wraz ze wzrostem wymiarów płyty zmniejsza się też nacisk, jaki może ona wywierać na grunt. Każde urządzenie będzie się także charakteryzowało inną siłą odśrodkową, którą wytwarza jego mechanizm wibracyjny i która może być efektywnie przekazana na podłoże. Równie ważna będzie częstotliwość generowanych wibracji. Producenci zagęszczarek określają także głębokość, jaką może mieć zagęszczany nimi grunt – im będzie ona większa, tym grubszą warstwę można jednorazowo ubić. W największym stopniu wartość ta zależy od generowanej siły odśrodkowej. Warto jednak pamiętać, że pod uwagę należy brać również rodzaj zagęszczanego materiału. Im będzie on miał większe uziarnienie, tym większą mocą powinien dysponować wybrany sprzęt.

Nie można zapominać, że duże znaczenie mają kwestie związane ze sposobem eksploatacji urządzenia. Przy pracy na stosunkowo dużych powierzchniach przydatne będą zbiorniki paliwa o większej pojemności, co wydłuży czas pracy bez tankowania. Przy cięższym sprzęcie liczyć się będą również wszelkiego rodzaju kółka transportowe ułatwiające przenoszenie urządzenia. Przydatny może się okazać zamontowany w urządzeniu system spryskiwania podłoża, który zapobiega przywieraniu gruntu do płyty, a zarazem pełni rolę dodatkowego dociążenia. Ponieważ jednym z poważniejszych problemów podczas obsługi zagęszczarki jest fakt, że generowane wibracje mogą się przenosić na ramiona operatora, istotne będzie stosowanie amortyzowanych uchwytów, które ograniczą wpływ drgań na zdrowie obsługującego.