Arkiston asiantuntijasisältö: artikkeli säilyttää historiallisen yleiskatsauksen geoteknisistä termeistä, kaavoista ja laboratoriomenetelmistä. Se ei ole geotekninen tutkimus, pengersuunnittelu, tiivistysspesifikaatio, laadunvalvontasuunnitelma tai nykyisen standardin korvike. Maaperän parametrit, laitteet, tiivistysenergia, hyväksymiskriteerit ja turvalliset työmenetelmät määrittävät valtuutettu geotekninen insinööri ja akkreditoitu laboratorio maaperän ja kohteen perusteella.
Nykyään Savo Kusić keskittyy puisiin ikkunoihin, puu-alumiini-ikkunat, muokatut ikkunat, ovi ja tarjouspyynnöt. Tämä artikkeli säilyy teknisenä arkistona eikä edusta geoteknistä suunnittelua, testausta tai maanrakennustöiden toteuttamista.
Irtonaisen maan tiivistys
Irtonaisen maan tiivistyminen riippuu kiinteiden hiukkasten koosta ja muodosta sekä sen rakenteesta. Sitoutumattomalla maaperällä on tietyt rajat, joissa huokoisuus n ja huokoisuuskerroin e harvinaisimman ja tiheimmän rakenteen arvot liikkuvat.
Jos sitoutumaton materiaali kuivataan ja kaadetaan hitaasti dekantterilasiin, jotta se ei tiivisty kaatamisen aikana, saadaan sen harvinaisin rakenne. Tämä rakenne vastaa huokoisuuskerrointa emax, jonka arvo hiekalle alkuperäisessä tekstissä on rajoissa:
emax =0,7-1,0.
Jos samaa materiaalia kaadetaan dekantterilasiin ohuina kerroksina ja kutakin kerrosta puristetaan puuvasaralla, kunnes tilavuus on vakio, eli kunnes se lakkaa laskeutumasta tiivistyksen alla, saadaan sen tihein rakenne. Se vastaa huokoisuuskerrointa emin, jonka arvo hiekalle on:
emin = 0,45–0,65.
Sitoutumattoman maaperän tiivistyminen ilmaistaan suhteellisella tiivistymisellä ID, kerroin, joka osoittaa maan tiivistymisasteen suhteessa korkeimpaan tiivistymiseen:
missä e on maaperän huokoisuuskerroin luonnollisessa tiivistymistilassa. Suhteellisen tiheyden lopulliset arvot ovat:
- harvinaisimmalle rakenteelle e = emax; ID =0;
- tiheimmälle rakenteelle e = emin; ID =1.
Hiekkaisen maaperän tiivistyskriteeri Terzaghin mukaan alkuperäisessä tekstissä kuuluu:
- harvaan tiivistetty hiekka: ID =0-1/3;
- keskitiivistetty hiekka: ID =1/3–2/3;
- tiiviisti tiivistynyt hiekka: ID =2/3-1.
Teillä ja penkereillä olevien penkereiden osalta teksti vaatii ID =2/3-1.
Edellisen lomakkeen sijasta voidaan käyttää tilavuussuhdetta:
jossa V on häiriintymättömän maanäytteen tilavuus, Vmax on saman määrän maaperän tilavuus vähiten tiivistyneessä tilassa ja Vmin on saman määrän maaperän tilavuus suurimman tiivistymisen tilassa.
Käyttöraja: historiallisia luokituksia ja termejä ei saa siirtää suoraan hankkeeseen tai rakennustyömaalle. Maaperätyyppi, näytteenottomenetelmä, näytteen kunto, sovellettava standardi ja hankkeen vaatimus voivat muuttaa menetelmää ja kriteerejä.
Sitoutuneen maan tiivistyminen
Sitoutuneen maaperän tiivistyminen ei riipu vain kiinteiden ainesosien koosta ja muodosta ja rakenteesta, vaan myös koheesiosta. Koheesion ansiosta kiinteät hiukkaset tarttuvat toisiinsa, joten veden puristaminen huokosista tiivistyksen aikana on paljon vaikeampaa kuin sitoutumattomassa maaperässä, jonka hiukkaset liikkuvat helpommin kuormituksen alaisena.
Sitoutuneen maaperän tiivistämisessä veden määrällä on suuri merkitys. Tampamalla vettä työnnetään ulos huokosista ja vesikalvon paksuus pienenee; huokoisuus pienenee ja leikkauslujuus ja irtotiheys kasvavat. Mitä suurempi tiheys, sitä enemmän kiintoaineita ja vähemmän huokosia tilavuusyksikköä kohti. Tämä suhde otettiin pohjaksi sidotun maan tiivistymisen arvioinnissa. Tekstin tiivistymisen ohjaus tapahtuu kuivalla tilavuuspainolla:
γd = Wd / V [N/cm3]
jossa Wd on täysin kuivatun maanäytteen paino N:na ja V on saman näytteen tilavuus tiivistetyssä tilassa ennen kuivaamista, cm3.
Proctorin oikeudenkäynti
Proctorin testi määrittää maaperän vesimäärän ja sen tiivistymisen välisen suhteen. Se määrittää optimaalisen kosteuden eli kosteuden, jossa tiivistetty maa antaa suurimman kuivapainon tietyllä tiivistysenergialla.
Historiallisesti kuvattu Proctorin laite (kuva1) koostuu metallisylinteristä, jonka sisähalkaisija on Ø =10 cm, korkeus12 cm(kuva1_a_), halkaisijaltaan samankorkuisen sylinterin jatko10 cm(kuva1_b_) ja metallijunan halkaisija5 cm, paino2,5N, sylinterimäisessä ohjaimessa, jonka halkaisija on hieman suurempi. Ohjain on alapäästä avoin ja yläpäästä kiinni, jossa on hieman leveämpi aukko, jonka läpi paininkahva pääsee kulkemaan (kuva1_c_). Sylinterin alapää asetetaan suuremmalle metallilevylle ja kiinnitetään tiivistyksen aikana.
Näyte kuivataan alkuperäisen menettelyn mukaisesti ja seulotaan seulan läpi5 mmsuurten jyvien vaikutuksen välttämiseksi. Sen jälkeen siihen sekoitetaan vettä, joka ei saa olla niin suuri, että näyte muuttuu tahmeaksi, eikä niin pieni, ettei näytettä voida käsitellä. Ensin kerros, jonka korkeus on n8 cmpuristamattomassa tilassa ja tiivistettynä25vedot jakautuvat tasaisesti pinnalle. Isku tapahtuu vasaran vapaalla pudotuksella korkealta30 cm. Levitetään uusi paksuuskerros8 cm, latautuu uusilla25osuu ja toistaa prosessin kolmannella kerroksella. Valmistumisen jälkeen jatke poistetaan, näytteen pinta kohdistetaan alasylinterin reunaan ja ylimääräinen maa poistetaan. Sitten otetaan näyte tiivistetystä maaperästä ja määritetään sen kuivatilavuus γd ja kosteuspitoisuus w.
Kuva1- Proctorin kokeilu.
Koe toistetaan 5 - 6 kertaa, aina tuoreella, käsittelemättömällä materiaalilla samasta näytteestä, mutta eri vesimäärällä, jotta saadaan erilaiset arvot γd:lle ja w:lle. Maaperän kosteus w on levitetty kaavion abskissalle ja kuivatilavuuspaino γd ordinaatalle (kuva 2). Yhdistetyt pisteet antavat käyrän, joka osoittaa, että kuivan irtotiheys ensin kasvaa kosteuden mukana maksimiin ja sitten laskee. Kosteutta wopt, joka vastaa suurinta kuivaa irtotiheyttä max γd, kutsutaan optimaaliseksi kosteudeksi. Tekstissä hyväksytään, että tällä kosteudella saavutetaan suurin tiivistys tietyllä tiivistysenergialla. Tällä tavalla suoritettua testiä kutsutaan standardi Proctorin testiksi.
Kuva 2 — Proctor-kaavio.
Laboratorion turvallisuus ja standardi: Laitteen mitat, junttaimen massa ja pudotus, kerrosten lukumäärä ja iskujen määrä sekä näytteen valmistelu ovat historiallisia tietoja, jotka välitetään täällä, ei erillinen ohje. Pätevässä menettelyssä on määriteltävä asianmukainen standardi ja laboratoriosuunnitelma. Kuivaus, seulonta ja tiivistäminen aiheuttavat pölyn, lentävien hiukkasten, puristumis- ja iskuvamman riskin. vaaditaan asianmukainen varustus, suojaus ja koulutettu käyttäjä.
Raekoon vaikutus 5 mm
Alkuperäisessä tekstissä todetaan, että jyvät, jotka ovat suurempia kuin 5 mm, eivät vaikuta merkittävästi, jos ne muodostavat 25% kokonaismassasta. Jos niitä on enemmän kuin 25%, niiden vaikutus tulee ottaa huomioon laskemalla seoksen kuivatilavuuspaino suhteellisuusmenetelmällä tai muunnetulla Proctor-testillä.
Laskenta suhteellisuusmenetelmällä
Tämän menetelmän mukaan maa-aineseoksen kuivatilavuuspaino γdm lasketaan yli- ja alakokoisten rakeiden suhteellisesta edustuksesta.5 mm:
missä on:
- γd — seula-aukon läpi kulkeneen materiaalin kuiva tilavuuspaino5 mm;
- γsc — seulan aukkoon jääneiden kiinteiden hiukkasten tilavuuspaino5 mm;
- m — seulan aukkoon jääneen materiaalin painoprosentti5 mmsuhteessa koko massaan.
Muokattu Proctor-testi
Alkuperäisessä tekstissä mainittujen US Bureau of Reclamationin kokemusten mukaan, jos jyvät ovat suurempia kuin5 mmtehdä yli1/3to2/3maaperän kokonaismassasta testi olisi suoritettava kokonaismassalla. Koska tämä ei ole mahdollista tehdä onnistuneesti halkaisijaltaan olevassa sylinterissä10 cm, niin kutsutussa modified Proctor -testissä käytetään halkaisijaltaan suurempia sylinteriä. Teksti kuvaa halkaisijaltaan olevaa sylinteriä15,2 cmja korkeus23,2 cm, jossa näytemäärä5,5kp täyttää kolme suunnilleen yhtä suurta kerrosta po:lla50iskee raskaalla vasaralla4,53kp ja pudotuskorkeus45,7 cm. Jos näyte sisältää jyviä enintään20 mm, testi suoritetaan häiriöttömällä materiaalilla. Jos se sisältää suurempia jyviä kuin20 mm, määrä5,5kp näytettä seulotaan seulan läpi20 mm, ja korvaa loput sihdistä samankokoisella materiaalilla5-20 mm.
Näin kuvatun menettelyn lisäksi tekstissä kaikkia standardista poikkeavia suoritusmenetelmiä kutsutaan myös modifioiduksi Proctor-testiksi.
Tiivistysenergia
Näytteen tiivistysenergia Proctor-sylinterissä voidaan ilmaista yhtälöllä, jossa N on vasaran iskujen lukumäärä, h on vasaran pudotuksen korkeus metreinä, W on vasaran paino Mp (megapond) ja V on näytteen tilavuus metreinä3.
Tiivistysenergian kasvaessa saavutetaan suurempi näytteen tiivistyminen, sen huokoisuus eli maaperän veden määrä pienenee ja kuivapaino kasvaa. Tiivistysenergialle E1, E2, E3ja E4vastaavat Proctor-käyrät kuvassa saadaan3. Kaikki kaaviot alkavat asymptoottisesti kylläisyyskaaviolla, jota kutsutaan myös kaavioksi0%ilmahuokosista, kun kaikki huokoset ovat täynnä vettä, ts5%ilmahuokosista, kun se on95%vedellä täytetyt huokoset.
Kuva3— Proctor-kaaviot eri tiivistysenergioista.
Kyllästyskaavio voidaan muodostaa piirtämällä abskissalle w = wz = n / γs(1-n), ja ordinaatalla γd = γs(1-n), jossa n on maaperän huokoisuus ja γs on tietyn maaperän kiinteiden hiukkasten tilavuuspaino. Tästä seuraa, että tiivistysenergiaa voidaan säätää halutun tiivistymisen saavuttamiseksi. Luonnollisen maaperän tai tiivistetyn penkereen tiivistymisen hallitsemiseksi tekstissä käytetään usein tiivistymisindeksiä Iz, tietyn maan tai penkereen kuivan tilavuuspainon suhdetta γd Proctorin γp saamaan tilavuuspainoon:
Iz = γd / γp.
Suunnittelu ja ohjaus kentällä: laboratoriokäyrä ei yksin vahvista johdetun kerroksen laatua. Näytteenotto, kerrospaksuus, koneen läpikulkujen tyyppi ja lukumäärä, kosteus, kenttämittaukset, kantavuus, salaojitus, viereiset rakenteet ja maanalaiset asennukset tulee sisällyttää suunnittelu- ja ohjaussuunnitelmaan. Älä lähesty rullan tai muiden koneiden työaluetta ilman järjestettyä merkinantoa ja kulunvalvontaa.