Arhiva stručnog sadržaja: članak čuva istorijski pregled geotehničkih koncepata, formula i laboratorijskih procedura. To nije geotehnička studija, dizajn nasipa, specifikacija zbijanja, plan kontrole kvaliteta ili zamjena za trenutni standard. Parametre tla, opremu, energiju zbijanja, kriterijume prihvatljivosti i sigurne metode rada određuju ovlašćeni geotehnički inženjer i akreditovana laboratorija na osnovu konkretnog tla i objekta.
Danas je Savo Kusić fokusiran na drvene prozore, drvo-aluminijum prozori, prilagođeni prozori, vrata i zahtjevi za ponudu. Ovaj članak ostaje kao tehnička arhiva i ne predstavlja ponudu geotehničkog projektovanja, ispitivanja ili izvođenja zemljanih radova.
Zbijanje rastresitog tla
Zbijanje rastresitog tla zavisi od veličine i oblika čvrstih čestica, kao i od njegove strukture. U slučaju nevezanog tla postoje određene granice u kojima se kreću vrijednosti poroznosti n i koeficijenta poroznosti e za najrjeđu i najgušću strukturu.
Ako se nevezani materijal osuši i polako sipa u čašu tako da se ne zbije tokom sipanja, dobija se njegova najrjeđa struktura. Ova struktura odgovara koeficijentu poroznosti emax, čija je vrijednost za pijesak u originalnom tekstu unutar granica:
emax =0,7-1,0.
Ako se isti materijal sipa u čašu u tankim slojevima i svaki sloj se nabije drvenim čekićem dok zapremina ne postane konstantna, tj. dok ne prestane da se taloži pri nabijanju, dobija se njegova najgušća struktura. Odgovara koeficijentu poroznosti emin, čija je vrijednost za pijesak:
emin = 0,45–0,65.
Zbijenost nevezanog tla izražava se relativnom zbijenošću ID, koeficijentom koji pokazuje stepen zbijenosti tla u odnosu na najveću zbijenost:
gdje je e koeficijent poroznosti tla u prirodnom stanju zbijenosti. Konačne vrijednosti relativne gustine su:
- za najrjeđu strukturu e = emax; ID =0;
- za najgušću strukturu e = emin; ID =1.
Kriterijum za zbijenost pjeskovitog tla prema Terzagiju u originalnom tekstu glasi:
- slabo zbijeni pijesak: ID =0-1/3;
- srednje zbijeni pijesak: ID =1/3–2/3;
- gusto zbijeni pijesak: ID =2/3-1.
U slučaju nasipa na cestama i nasipima, tekst zahtijeva ID =2/3-1.
Umjesto prethodnog oblika, može se koristiti omjer volumena:
gdje je V zapremina neporemećenog uzorka tla, Vmax je zapremina iste količine tla u stanju najmanje zbijenosti, a Vmin je zapremina iste količine tla u stanju maksimalnog zbijenosti.
Ograničenje primjene: istorijske klasifikacije i termini ne mogu se direktno prenositi na projekat ili gradilište. Tip tla, metoda uzorkovanja, stanje uzorka, primjenjivi standardi i projektni zahtjevi mogu promijeniti metodu i kriterije.
Zbijanje vezanog tla
Kod vezanog tla, zbijanje ne zavisi samo od veličine i oblika čvrstih sastojaka i njegove strukture, već i od kohezije. Zbog kohezije, čvrste čestice su zalijepljene jedna uz drugu, pa je istiskivanje vode iz pora prilikom zbijanja mnogo teže nego kod nevezanog tla čije se čestice lakše pomiču pod opterećenjem.
Prilikom zbijanja vezanog tla, količina vode je od velike važnosti. Nabijanjem voda se potiskuje iz pora i smanjuje se debljina vodenog filma; poroznost se smanjuje, a posmična čvrstoća i nasipna gustina se povećavaju. Što je veća gustina, to je više čvrstih materija i manje pora po jedinici zapremine. Ovaj omjer je usvojen kao osnova za ocjenu zbijenosti vezanog tla. Kontrola sabijanja u tekstu se vrši pomoću suve zapreminske težine:
γd = Wd / V [N/cm3]
gdje je Wd težina potpuno osušenog uzorka tla u N, a V zapremina istog uzorka u zbijenom stanju prije sušenja, u cm3.
Proctor’s Trial
Proctorov test služi za utvrđivanje odnosa između količine vode u tlu i njegove zbijenosti. Određuje optimalnu vlažnost, tj. vlažnost pri kojoj zbijeno tlo daje maksimalnu suvu zapreminsku težinu za datu energiju zbijanja.
Istorijski opisan Proctorov aparat (sl1) sastoji se od metalnog cilindra unutrašnjeg prečnika Ø =10 cm, visina12 cm(slika1_a_), nastavak cilindra iste visine prečnika10 cm(slika1_b_) i prečnik metalnog nabijača5 cm, težina2,5N, u cilindričnoj vodilici nešto većeg prečnika. Vodilica je otvorena na donjem kraju i zatvorena na gornjem kraju, sa nešto širim otvorom za prolazak drške ovna (slika1_c_). Donji kraj cilindra se postavlja na veću metalnu ploču i fiksira prilikom nabijanja.
Uzorak se suši prema originalnoj proceduri i proseja kroz otvor sita 5 mm kako bi se izbegao uticaj krupnih zrna. Zatim se miješa s količinom vode koja ne smije biti toliko da uzorak postane kašasta, niti toliko mala da se uzorak ne može obraditi. Najprije se u cilindar sa produžetkom u nesabijenom stanju postavlja sloj visine oko 8 cm i zbija udarcima 25 ravnomjerno raspoređenim po površini. Udar se vrši slobodnim padom čekića sa visine od 30 cm. Nanosi se novi sloj debljine 8 cm, nabija se novim 25 i postupak se ponavlja sa trećim slojem. Nakon završetka, produžetak se uklanja, površina uzorka se poravna sa rubom donjeg cilindra, a višak zemlje se uklanja. Uzorak zbijenog tla se zatim uklanja i određuju se njegova suha nasipna gustina γd i sadržaj vlage w.
Slika 1 — Proctorov eksperiment
Eksperiment se ponavlja 5 do 6 puta, uvijek sa svježim, neobrađenim materijalom iz istog uzorka, ali s različitom količinom vode, kako bi se dobile različite vrijednosti za γd i w. Na apscisu dijagrama nanesena je vlaga tla w, a na ordinati suha zapreminska težina γd (slika 2). Povezane tačke daju krivulju koja pokazuje da suha nasipna gustina prvo raste s vlagom do maksimuma, a zatim opada. Vlažnost wopt koja odgovara maksimalnoj nasipnoj gustoći suhe max γd naziva se optimalna vlažnost. U tekstu je prihvaćeno da se pri ovoj vlažnosti postiže najveća zbijenost za datu energiju zbijanja. Test izveden na ovaj način naziva se standardni Proctorov test.
Slika 2 — Proktorov dijagram.
Laboratorijska sigurnost i standard: Dimenzije aparata, masa i pad nabijača, broj slojeva i udaraca i priprema uzorka su istorijski podaci koji se ovdje prenose, a ne samostalna instrukcija. Važeća procedura mora definisati odgovarajući standard i laboratorijski plan. Sušenje, prosijavanje i nabijanje nose rizike od prašine, letećih čestica, štipanja i povreda od udara; Potrebna je odgovarajuća oprema, zaštita i obučen operater.
Uticaj veličine zrna na 5 mm
U originalnom tekstu se navodi da zrna veća od 5 mm nemaju značajan uticaj ako čine do 25% ukupne mase. Ako ih ima više od 25%, njihov uticaj treba uzeti u obzir izračunavanjem suve zapreminske težine smeše primenom metode proporcionalnosti ili modifikovanog Proctorovog testa.
Izračunavanje metodom proporcionalnosti
Prema ovoj metodi, suva zapreminska težina mešavine zemljišnog materijala γdm izračunava se na osnovu proporcionalne reprezentacije zrna iznad i ispod 5 mm:
gdje je:
- γd — suva zapreminska težina materijala koji je prošao kroz sito za otvaranje 5 mm;
- γsc — zapreminska težina čvrstih čestica preostalih na otvoru sita 5 mm;
- m — težinski procenat materijala preostalog na otvoru sita 5 mm u odnosu na cijelu masu.
Modificirani Proktorov test
Prema iskustvima američkog Biroa za melioraciju koja su navedena u originalnom tekstu, ako su zrna veća od5 mmmake over1/3to2/3od ukupne mase tla, ispitivanje treba izvesti sa ukupnom masom. Pošto to nije moguće uspješno uraditi u cilindru prečnika10 cm, cilindar većeg prečnika koristi se u takozvanom modifikovanom Proctorovom testu. Tekst opisuje cilindar prečnika15,2 cmi visina23,2 cm, u kojoj je količina uzorka5,5kp ispunjava tri približno jednaka sloja sa po50udara teškim čekićem4,53kp i visina pada45,7 cm. Ako uzorak sadrži zrna do20 mm, ispitivanje se izvodi neometanim materijalom. Ako sadrži zrna veća od20 mm, iznos od5,5kp uzorka se prosijava kroz sito od20 mm, a ostatak na situ zamjenjuje materijalom iste veličine5-20 mm.
Pored ovako opisane procedure, u tekstu se svaka metoda izvođenja koja se razlikuje od standardne naziva i modifikovani Proktorov test.
Energija sabijanja
Energija zbijanja uzorka u Proctorovom cilindru može se izraziti jednadžbom, gdje je N broj udaraca čekića, h visina pada čekića u m, W težina čekića u Mp (megapond), a V zapremina uzorka u m3.
Povećanjem energije zbijanja postiže se veća zbijenost uzorka, smanjuje se njegova poroznost, odnosno količina vode u tlu, a povećava suva zapreminska težina. Za energije sabijanja E1, E2, E3i E4dobiju se odgovarajuće Proctorove dijagrame na slici3. Svi dijagrami asimptotski počinju dijagramom zasićenja, koji se također naziva dijagramom0%vazdušne pore kada su sve pore ispunjene vodom, tj5%vazdušnih pora kada jeste95%pore ispunjene vodom.
Slika3— Proktorovi dijagrami za različite energije zbijanja.
Dijagram zasićenja može se konstruirati crtanjem na apscisi w = wz = n / γs(1-n), a na ordinati γd = γs(1-n), gdje je n poroznost tla, a γs zapreminska težina čvrstih čestica datog tla. Iz toga slijedi da se energija zbijanja može podesiti kako bi se postigla željena zbijenost. Za kontrolu zbijenosti prirodnog tla ili zbijenog nasipa u tekstu se često usvaja indeks zbijenosti Iz, odnos suhe zapreminske težine datog tla ili nasipa γd i zapreminske težine koju je dobio Proctor γp:
Iz = γd / γp.
Projektovanje i kontrola na terenu: sama laboratorijska kriva ne potvrđuje kvalitet izvedenog sloja. Uzorkovanje, debljina sloja, vrsta i broj prolaza mašine, vlažnost, merenja na terenu, nosivost, drenaža, susedne konstrukcije i podzemne instalacije moraju biti uključene u plan projektovanja i kontrole. Ne prilazite radnom području valjka ili druge mašine bez organizovane signalizacije i kontrole pristupa.