Archivní odborný obsah: článek uchovává historický přehled geotechnických pojmů, vzorců a laboratorních postupů. Nejedná se o geotechnickou studii, návrh násypu, specifikaci hutnění, plán kontroly kvality ani náhradu za současnou normu. Parametry zeminy, vybavení, energii zhutňování, kritéria přijatelnosti a bezpečné metody práce určuje autorizovaný geotechnik a akreditovaná laboratoř na základě konkrétní zeminy a objektu.
Dnes se Savo Kusić zaměřuje na dřevěná okna, dřevohliníková okna, vlastní okna, dveře a žádosti o cenovou nabídku. Tento článek zůstává jako technický archiv a nepředstavuje nabídku geotechnického návrhu, zkoušení nebo provádění zemních prací.
Zhutnění volné půdy
Zhutnění sypké zeminy závisí na velikosti a tvaru pevných částic a také na její struktuře. V případě nevázané zeminy existují určité meze, ve kterých se pohybují hodnoty pórovitosti n a koeficient pórovitosti e pro nejvzácnější a nejhustší strukturu.
Pokud se nenavázaný materiál vysuší a pomalu nalije do kádinky, aby se při lití nezhutnil, získá se jeho nejvzácnější struktura. Tato struktura odpovídá koeficientu pórovitosti emax, jehož hodnota pro písek v původním textu je v mezích:
emax =0,7-1,0.
Pokud se stejný materiál nalije do kádinky v tenkých vrstvách a do každé vrstvy se vrazí dřevěnou paličkou, dokud není objem konstantní, tj. dokud se nepřestane usazovat pod pěchováním, získá se jeho nejhustší struktura. Odpovídá koeficientu pórovitosti emin, jehož hodnota pro písek je:
emin = 0,45–0,65.
Zhutnění nevázané zeminy je vyjádřeno relativním zhutněním ID, koeficientem, který ukazuje stupeň zhutnění zeminy ve vztahu k nejvyššímu zhutnění:
kde e je koeficient pórovitosti půdy v přirozeném stavu zhutnění. Konečné hodnoty relativní hustoty jsou:
- pro nejvzácnější strukturu e = emax; ID =0;
- pro nejhustší strukturu e = emin; ID =1.
Kritérium pro zhutnění písčité půdy podle Terzaghiho v původním textu zní:
- řídce zhutněný písek: ID =0-1/3;
- středně zhutněný písek: ID =1/3–2/3;
- hustě zhutněný písek: ID =2/3-1.
V případě náspů na silnicích a náspech text vyžaduje ID =2/3-1.
Místo předchozího formuláře lze použít poměr objemů:
kde V je objem nenarušeného vzorku půdy, Vmax je objem stejného množství půdy ve stavu nejmenšího zhutnění a Vmin je objem stejného množství půdy ve stavu maximálního zhutnění.
Limit aplikace: historické klasifikace a termíny nelze přímo přenášet na projekt nebo staveniště. Typ půdy, metoda odběru vzorků, stav vzorku, platná norma a požadavky projektu mohou změnit metodu a kritéria.
Zhutnění vázané zeminy
U navázané zeminy nezávisí zhutnění pouze na velikosti a tvaru pevných složek a jejich struktuře, ale také na soudržnosti. Díky soudržnosti jsou pevné částice slepeny k sobě, takže vytlačování vody z pórů při zhutňování je mnohem obtížnější než u nesvázané zeminy, jejíž částice se při zatížení snadněji pohybují.
Při zhutňování navázané půdy má velký význam množství vody. Pěchováním se voda vytlačuje z pórů a tloušťka vodního filmu se zmenšuje; snižuje se pórovitost a zvyšuje se pevnost ve smyku a objemová hmotnost. Čím vyšší hustota, tím více pevných látek a méně pórů na jednotku objemu. Tento poměr byl přijat jako základ pro hodnocení zhutnění vázané zeminy. Kontrola zhutnění v textu se provádí pomocí suché objemové hmotnosti:
γd = Wd / V [N/cm3]
kde Wd je hmotnost zcela vysušeného vzorku půdy v N a V je objem stejného vzorku ve zhutněném stavu před sušením v cm3.
Proctor’s Trial
Proctorův test slouží ke stanovení vztahu mezi množstvím vody v půdě a jejím zhutněním. Určuje optimální vlhkost, tj. vlhkost, při které zhutněná zemina poskytuje maximální suchou objemovou hmotnost pro danou energii zhutnění.
Historicky popsaný Proctorův aparát (obr1) se skládá z kovového válce o vnitřním průměru Ø =10 cm, výška12 cm(obrázek1_a_), pokračování válce o stejně vysokém průměru10 cm(obrázek1_b_) a průměr kovového pěchu5 cm, hmotnost2,5N, ve válcovém vedení s mírně větším průměrem. Vodítko je na spodním konci otevřené a na horním zavřené s mírně širším otvorem pro průchod rukojeti berana (obrázek1_C_). Spodní konec válce se položí na větší kovovou desku a upevní se při pěchování.
Vzorek se vysuší podle původního postupu a proseje přes síto5 mmaby se zabránilo vlivu velkých zrn. Poté se smíchá s množstvím vody, které nesmí být tak velké, aby vzorek zkapalněl, ani tak malé, aby se vzorek nedal zpracovat. Nejprve se nanese vrstva o výšce cca8 cmv nezhutněném stavu a naražený25tahy rovnoměrně rozložené po povrchu. Náraz se provádí volným pádem paličky z výšky30 cm. Nanese se nová vrstva tl8 cm, poplatky s novými25zasáhne a zopakuje proces se třetí vrstvou. Po dokončení se nástavec odstraní, povrch vzorku se vyrovná s okrajem spodního válce a přebytečná půda se odstraní. Poté se odebere vzorek zhutněné zeminy a stanoví se její objemová hmotnost za sucha γd a obsah vlhkosti w.
Obrázek1— Proctorův experiment.
Experiment se opakuje 5 až 6krát, vždy s čerstvým, neošetřeným materiálem ze stejného vzorku, ale s jiným množstvím vody, aby se získaly různé hodnoty pro γd a w. Půdní vlhkost w je aplikována na úsečku diagramu a suchá objemová hmotnost γd na pořadnici (obrázek 2). Spojené body dávají křivku ukazující, že objemová hmotnost v suchém stavu nejprve roste s vlhkostí na maximum a poté klesá. Vlhkost wopt odpovídající maximální suché objemové hmotnosti max γd se nazývá optimální vlhkost. V textu je akceptováno, že při této vlhkosti je dosaženo nejvyššího zhutnění pro danou energii zhutnění. Takto provedený test se nazývá standardní Proctorův test.
Obrázek 2 — Proctorův diagram.
Bezpečnost a standard laboratoře: Rozměry zařízení, hmotnost a pád pěchovadla, počet vrstev a rázů a příprava vzorků jsou zde přenášená historická data, nikoli samostatný návod. Platný postup musí definovat vhodný standard a laboratorní plán. Sušení, prosévání a pěchování s sebou nese riziko prachu, poletujících částic, skřípnutí a poranění nárazem; je vyžadováno správné vybavení, ochrana a vyškolený operátor.
Vliv velikosti zrna nad 5 mm
V původním textu je uvedeno, že zrna větší než 5 mm nemají významný vliv, pokud tvoří až 25% celkové hmotnosti. Pokud je více než 25%, měl by být jejich vliv zohledněn výpočtem suché objemové hmotnosti směsi pomocí metody proporcionality nebo upraveného Proctorova testu.
Výpočet metodou proporcionality
Podle této metody se suchá objemová hmotnost směsi půdního materiálu γdm vypočítá na základě poměrného zastoupení zrn nad a pod.5 mm:
kde je:
- γd — suchá objemová hmotnost materiálu, který prošel otvorem síta5 mm;
- γsc — objemová hmotnost pevných částic zbývajících na otvoru síta5 mm;
- m — hmotnostní procento materiálu zbývajícího na otvoru síta5 mmve vztahu k celé hmotě.
Upravený Proctorův test
Podle zkušeností US Bureau of Reclamation citovaných v původním textu, pokud jsou zrna větší než5 mmpředělat1/3na2/3z celkové hmotnosti půdy by měla být zkouška provedena s celkovou hmotností. Protože to není možné úspěšně provést ve válci o průměru10 cm, válec s větším průměrem se používá v tzv. upraveném Proctorově testu. Text popisuje válec o průměru15,2 cma výška23,2 cm, ve kterém je množství vzorku5,5kp vyplňuje tři přibližně stejné vrstvy s po50udeří těžkým kladivem4,53kp a výška pádu45,7 cm. Pokud vzorek obsahuje zrn do20 mm, zkouška se provádí s nenarušeným materiálem. Pokud obsahuje zrna větší než20 mm, množství5,5kp vzorku se proseje přes síto20 mm, a zbytek na sítu nahradí materiálem stejné velikosti5-20 mm.
Kromě takto popsaného postupu se v textu každý způsob provedení, který se liší od standardního, nazývá také modifikovaný Proctorův test.
Energie zhutňování
Energii zhutnění vzorku v Proctorově válci lze vyjádřit rovnicí, kde N je počet úderů kladiva, h je výška pádu kladiva vm, W je hmotnost kladiva v Mp (megapond) a V je objem vzorku vm3.
S nárůstem energie zhutnění se dosáhne většího zhutnění vzorku, snižuje se jeho pórovitost, tedy množství vody v půdě a roste objemová hmotnost sušiny. Pro zhutňovací energie E1, E2, E3a E4získají se odpovídající Proctorovy grafy na obrázku3. Všechny diagramy asymptoticky začínají saturačním diagramem, nazývaným také diagram0%vzduchových pórů, když jsou všechny póry vyplněny vodou, tzn5%vzduchových pórů, když je95%póry naplněné vodou.
Obrázek3— Proctorovy diagramy pro různé energie zhutňování.
Saturační diagram lze sestavit vynesením na úsečku w = wz = n / γs(1-n) a na pořadnici γd = γs(1-n), kde n je pórovitost půdy a γs je objemová hmotnost pevných částic dané půdy. Z toho vyplývá, že energii zhutňování lze upravit tak, aby se dosáhlo požadovaného zhutnění. Pro kontrolu zhutnění přírodní půdy nebo zhutněného násypu se v textu často přejímá index zhutnění Iz, poměr suché objemové hmotnosti dané zeminy nebo násypu γd k objemové hmotnosti získané Proctorem γp:
Iz = γd / γp.
Návrh a kontrola v terénu: samotná laboratorní křivka nepotvrzuje kvalitu odvozené vrstvy. Odběr vzorků, tloušťka vrstvy, typ a počet průjezdů strojem, vlhkost, terénní měření, únosnost, odvodnění, přilehlé konstrukce a podzemní instalace musí být zahrnuty do plánu návrhu a kontroly. Nepřibližujte se k pracovní oblasti válce nebo jiného stroje bez organizované signalizace a kontroly přístupu.