Važna sigurnosna napomena: Ovo je arhivski stručni tekst, a ne trenutni laboratorijski ili terenski priručnik. Opisani postupci uključuju živu, otvoreni plamen, grijanje, parafin i drugu opremu i materijale koji danas mogu biti opasni ili neprihvatljivi. Nemojte ih primjenjivati bez važećih standarda, procjene rizika, sigurnosnih listova, odgovarajućeg laboratorijskog i stručnog nadzora. Tekst nije dio trenutne ponude proizvoda i usluga Save Kusića.
Određivanje zapreminske težine tla
Postoji nekoliko metoda za određivanje zapreminske težine tla, od kojih ćemo opisati najčešće korištene: metoda cilindra, metoda s uranjanjem uzorka u vodu, metoda s uranjanjem uzorka u živu i metoda s pijeskom.
Postupak sa cilindrom
Ova procedura je najčešće korištena i izvodi se na terenu iu laboratoriji. Primjenjuje se na vezano i nevezano tlo.
Metalni cilindar poznate zapremine, sa zaoštrenim donjim rubom, utiskuje se u tlo ili u neporemećeni ili umjetno zbijeni uzorak, tako da je potpuno ispunjen zemljišnom masom. Nakon toga se površina uzorka izravnava nožem sa gornjim i donjim rubovima cilindra i odmah zatvara metalnim poklopcima i vaga se na vagi.
Ako je W težina uzorka sa cilindrom i poklopcima, W0 je težina samog cilindra sa čepovima, V je zapremina cilindra
volumetrijska težina tla γ je:
γ = (W - WP)/V
Postupak sa uranjanjem uzorka u vodu
Ova procedura se zasniva na fizičkom svojstvu da je zapremina tijela uronjenog u vodu jednaka zapremini istisnute vode. Koristi se samo za vezano tlo, kada se ne može dobiti uzorak pravilnog geometrijskog oblika.
Iz neporemećenog tla ili iz većeg uzorka uzima se komad uzorka u obliku makaka i na vagi se mjeri njegova težina W u svom prirodnom stanju. Zatim se uzorak prekrije otopljenim parafinom, koji ne smije biti prevruć, već tek toliko da se otopi. Tanak sloj parafina 1-2 mm trebao bi u potpunosti pokriti cijeli uzorak. Zatim se uzorak sa parafinom izvaga na vagi i dobije se težina W’. Težina parafina je W’ – W.
Zapremina parafina VP, dobijena iz formule: VP * γP = W’ – W,
gdje je γP zapreminska težina parafina, koja je poznata i iznosi γP = 0,892 p/cm3.
Iz gornje jednačine imamo: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Sl. 1. Određivanje zapreminske težine tla potapanjem uzorka u vodu
Zatim se uzorak umotan u parafin okači na vagu tankim svilenim koncem (sl.1), vaga se izbalansira, a zatim se ispod uzorka uvuče posuda sa destilovanom vodom, tako da se cijeli uzorak potopi u vodu. Pošto je zbog prividnog gubitka težine uzorka u vodi poremećena ravnoteža na vagi, ona se skidanjem utega ponovo uspostavlja, tako da se dobije težina uzorka sa parafinom uronjenim u vodu W. Razlika u težini uzorka sa parafinom u nepotopljenom i potopljenom stanju daje težinu istisnute vode, tj. ako je zapreminska težina vode YW =1,00, zapremina istisnute vode Vw
Od volumena Vw oduzimamo zapreminu parafina VP i dobijemo zapreminu uzorka.
Zapreminska težina tla je: γ = W/(Vw – VP)*m
gdje je m koeficijent korekcije zbog razlike u temperaturi vode, budući da je Y =1,0za temperaturu vode na4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Postupak sa uranjanjem uzorka u živu
Ovaj postupak se primjenjuje na vezana tla, takođe u slučajevima kada je potrebno odustati od uzimanja uzorka pravilnog geometrijskog oblika, što je slučaj, na primjer, prilikom određivanja granica skupljanja tla.
Sl. 2. Određivanje zapreminske težine tla potapanjem uzorka u živu
Uzorak se uroni u posudu potpuno ispunjenu živom (sl. 2) i uz pomoć staklene ploče sa tankim metalnim šiljcima pritisne se tako da je potpuno uronjen u živu. Presovana živa se sipa u veću posudu, odakle se uzima i meri njena težina. Ako je W težina uzorka, Wz je težina istisnute žive, γz je zapreminska težina žive, Vz=V je zapremina istisnute žive koja je jednaka zapremini uzorka;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
tada je zapreminska težina tla:
γ =W*γz /Wz.
Postupak pijeska
Ovo ispitivanje se izvodi na terenu i najčešće se primjenjuje na nevezanom zemljištu, šljunku, šljunčanom pijesku, morenskom materijalu iu drugim slučajevima kada vađenje neporemećenih uzoraka cilindrima nije moguće. Princip ovog postupka sastoji se u iskopavanju rupe u zemlji, a zatim njenom popunjavanju normalnim peskom poznate zapreminske težine, na osnovu čega se određuje zapremina rupe. Zapreminska težina tla određuje se iz težine iskopane mase i zapremine rupe.
Površinu tla, čiju zapreminsku težinu treba odrediti, izravnamo tako da bude horizontalno, zatim limenu ploču od cca.40x40 cm(sl.3), sa šablonom izrezanim na sredini prečnika Ø =20 cm, debljina5 mm, za kopanje rupe u zemlji. Limena ploča se polaže ravno na tlo i fiksira klinovima. Rupa prečnika od20 cm, dubina cca20 cm, po mogućnosti sa okomitim zidovima, ali ne izvan šablona i dobro očistiti. Sav iskopani materijal se stavlja na ploču, a zatim se odmah nakon kopanja, dok još ima svoju prirodnu vlažnost, vaga na vagi i određuje se njegova težina W. Kako bi se kasnije odredila prirodna vlažnost, uzorak se stavlja u limenu kutiju sa poklopcem, da bi se nakon završenog poljskog rada odneo u sušionicu. Odmah zatim se u iskopanu rupu usipa suvi normalni pijesak, čija se zapreminska težina γd utvrđuje mjerenjem, odnosno iz prethodno obavljenog laboratorijskog ispitivanja, sipanjem pijeska kroz isti lijevak i sa iste visine, h pada kao kod terenskog ispitivanja.
Sl.3. Određivanje zapreminske težine tla pomoću testa pijeska
Prije početka testiranja izmjerite težinu normalnog pijeska u čaši, a zatim nakon što tim pijeskom ispunite rupu u zemlji do gornje površine limene ploče, koja je izravnana čeličnim ravnalom dužine 40 cm, izmjerite ostatak pijeska u čaši, tako da se u čaši izmjeri ostatak pijeska, tako da gornja površina pijeska bude tačna do visine normalne površine. dobije se limena ploča. Zapremina Vd iskopane rupe do gornje površine lima određuje se na osnovu oblika Vd = Wd/γd.
Zapremina V rupe u zemlji se dobija oduzimanjem zapremine v otvora limenog šablona:
Zapreminska težina tla γ je: γ = W/V, gdje je W težina iskopanog tla iz rupe izmjerena neposredno nakon iskopa. Napominje se da se umjesto pijeska koristi gips, ulje ili hladni asfalt, koji su manje osjetljivi po vlažnom vremenu. Pored toga, tu su i specijalni uređaji za lakši i brži rad na testu sa peskom.
Približne vrijednosti zapreminskih težina tla date su u tabeli 1, uz napomenu da u geomehaničkim analizama u svakom slučaju zapreminsku težinu tla treba odrediti eksperimentom u laboratoriji ili na terenu.
Određivanje vlažnosti tla
Ogled određivanja vlažnosti tla izvodi se na više načina i to laboratorijskom metodom pomoću električne sušare, terenskom metodom sušenjem na otvorenoj vatri, karbidom, mjerenjem pod vodom i zračnim piknometrom. Ovdje ćemo opisati samo prve dvije metode koje se najčešće primjenjuju u našoj zemlji.
Laboratorijska metoda pomoću električne sušilice
Ova metoda je najpouzdanija i najšire primjenjivana za sve vrste tla. Komad zemlje iz neporemećenog uzorka stavlja se između dva konkavna stakla, nazvana pješčani sat, koji se pričvršćuju metalnom obujmom i zajedno izvagaju na analitičkoj vagi, a zatim stavljaju u električnu sušaru gdje se suši na 105°C dok težina ne postane konstantna (sl. 4). Razlika u temperaturi tokom sušenja ne bi trebala biti veća od ±2°C, jer se na nižoj temperaturi potpuno sušenje ne vrši, a na višoj temperaturi organski sastojci u uzorku mogu izgorjeti. Približno trajanje sušenja uzorka sa pješčanim staklom u sušilici je oko 6 sati za pijesak i oko 12 sati za glinu. Nakon sušenja, uzorak zatvoren u pješčane satove sa stezaljkom stavlja se u eksikator da se ohladi na sobnu temperaturu, nakon čega se ponovo mjeri.
Sl. 4. Uzorak sušenja u satnim čašama sa stezaljkom
Ako je W težina uzorka u prirodnom stanju vlage sa satnim staklom i stezaljkom, Ws težina uzorka u suhom stanju sa pješčanim staklom i stezaljkom, Wt težina pješčanog stakla i stezaljke, vlaga tla w prema Atterbergovoj definiciji je težina vode podijeljena s težinom tla u suhom stanju, odnosno: W_W_w_ Ws-Wt *100[%].
Određivanje poroznosti tla i koeficijenta poroznosti
Ispitivanje se izvodi na neporemećenom uzorku, pod uslovom da se njegov volumen može odrediti u neporemećenom stanju.
Metalni cilindar poznate zapremine utisnemo u neporemećeno tlo ili u uzorak većih dimenzija, poravnamo gornju površinu uzorka sa ivicama cilindra i stavimo da se suši.105°Cdok težina ne postane konstantna, zatim ostavite da se ohladi na sobnoj temperaturi i ponovo izmjerite na vagi zajedno s cilindrom.
Ako je V unutrašnji volumen cilindra, Vm je zapremina čvrstih čestica tla bez pora, Wd je suha težina uzorka, γs je zapreminska težina čvrstih čestica, poroznost tla n je
Zapremina Vm se određuje na osnovu suhe težine uzorka Wd:
tj. u postotku ukupne zapremine tla
Budući da je γd = Wd/V, tj. težina suve rasute zemlje, može se staviti
n = 100* (1 – γd/ γs) [%].
Koeficijent poroznosti se dobija iz formule e = n/(1-n).
Za projektovanje, kontrolu kvaliteta ili izvođenje radova koristite važeće propise, standardizovane metode ispitivanja i ovlašćeni laboratorij. Ovaj tekst je sačuvan kao istorijski obrazovni izvor.