Tärkeä turvallisuushuomautus: Tämä on ammattimainen arkistointiteksti, ei nykyinen laboratorio- tai kenttäopas. Kuvatut toimenpiteet sisältävät elohopeaa, avotulta, lämmitystä, parafiinia ja muita laitteita ja materiaaleja, jotka voivat olla vaarallisia tai joita ei voida hyväksyä nykyään. Älä käytä niitä ilman voimassa olevia standardeja, riskinarviointia, käyttöturvallisuustiedotteita, asianmukaista laboratoriota ja ammattivalvontaa. Teksti ei ole osa Savo Kusićin nykyistä tuote- ja palvelutarjontaa.
Maan tilavuuspainon määritys
Maaperän tilavuuspainon määrittämiseen on useita menetelmiä, joista kuvataan yleisimmin käytetyt: sylinterimenetelmä, menetelmä, jossa näyte upotetaan veteen, menetelmä, jossa näyte upotetaan elohopeaan ja menetelmä hiekkaan.
Menettely sylinterillä
Tämä toimenpide on laajimmin käytetty, ja se suoritetaan kentällä ja laboratoriossa. Sitä levitetään sidottuun ja sitoutumattomaan maaperään.
Tivuudeltaan tunnettu metallisylinteri, jossa on teroitettu alareuna, puristetaan maaperään tai häiriöttömään tai keinotekoisesti tiivistettyyn näytteeseen siten, että se täyttyy kokonaan maamassalla. Sen jälkeen näytteen pinta tasoitetaan veitsellä sylinterin ylä- ja alareunalla ja suljetaan välittömästi metallisuojuksilla ja punnitaan vaa’alla.
Jos W on näytteen paino sylintereillä ja korkilla, W0 itse sylinterin paino kansineen, V sylinterin tilavuus
maaperän tiheys γ on:
γ = (W - WP)/V
Menettely, jossa näyte upotetaan veteen
Tämä menetelmä perustuu fysikaaliseen ominaisuuteen, että veteen upotetun kappaleen tilavuus on yhtä suuri kuin syrjäytyneen veden tilavuus. Sitä käytetään vain sidottuun maaperään, kun säännöllisen geometrisen muodon näytettä ei saada.
Säirymättömästä maaperästä tai suuremmasta näytteestä otetaan pala makakin muotoista näytettä ja mitataan sen paino W luonnollisessa tilassaan asteikolla. Sitten näyte peitetään sulatetulla parafiinilla, joka ei saa olla liian kuuma, mutta juuri sen verran, että se sulaa. Ohut parafiinikerroksen 1-2 mm tulee peittää kokonaan koko näyte. Sitten parafiininäyte punnitaan vaa’alla ja saadaan paino W’. Parafiinin paino on W’ – W.
Parafiinin tilavuus VP, saatu lomakkeesta: VP * γP = W’ – W,
jossa γP on parafiinin tilavuuspaino, joka tunnetaan ja on γP = 0,892 p/cm3.
Yllä olevasta yhtälöstä saamme: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Kuva. 1. Maan tilavuuspainon määrittäminen upottamalla näyte veteen
Sitten parafiinikääretty näyte ripustetaan vaa’alle ohuella silkkilangalla (kuva 1).1), tasapaino tasapainotetaan ja sitten tislattua vettä sisältävä astia vedetään näytteen alle niin, että koko näyte upotetaan veteen. Koska vedessä olevan näytteen näennäisen painohäviön vuoksi vaa’an tasapaino häiriintyy, se palautetaan poistamalla painot, jolloin saadaan veteen upotetun parafiinin näytteen paino W. Parafiininäytteen painoero upottamattomassa ja upotetussa tilassa antaa syrjäytyneen veden painon, eli jos veden tilavuuspaino on YW =1,00, syrjäytyneen veden tilavuus Vw
Vähennämme parafiinin tilavuuden VP tilavuudesta Vw ja saamme näytteen tilavuuden.
Maan tilavuuspaino on: γ = W/(Vw – VP)*m
missä m on veden lämpötilaerosta johtuva korjauskerroin, koska Y =1,0veden lämpötilalle4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Toimenpide, jossa näyte upotetaan elohopeaan
Tätä menettelyä sovelletaan sidotuille maille, myös tapauksissa, joissa on tarpeen luopua säännöllisen geometrisen muodon näytteen ottamisesta, kuten esimerkiksi maaperän kutistumisrajoja määritettäessä.
Sl.2. Maan tilavuuspainon määrittäminen upottamalla näyte elohopeaan
Näyte upotetaan astiaan, joka on täysin täytetty elohopealla (kuva 2) ja ohuilla metallipiikillä varustetun lasilevyn avulla se puristetaan niin, että se on kokonaan upotettu elohopeaan. Puristettu elohopea kaadetaan suurempaan astiaan, josta sen paino otetaan ja mitataan. Jos W on näytteen paino, Wz on syrjäytyneen elohopean paino, γz on elohopean tilavuuspaino, Vz=V on syrjäytyneen elohopean tilavuus, joka on yhtä suuri kuin näytteen tilavuus;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
silloin maan tilavuuspaino on:
γ =W*γz /Wz.
Hiekkakäsittely
Tämä testi suoritetaan pellolla ja sitä käytetään useimmiten sitoutumattomalle maaperälle, soralle, sorahiekalle, moreenimateriaalille ja muissa tapauksissa, kun häiriintymättömien näytteiden uuttaminen sylintereillä ei ole mahdollista. Tämän menetelmän periaatteena on kaivaa maahan reikä ja sen jälkeen täyttää se normaalilla, tilavuuspainoltaan tunnetulla hiekalla, jonka perusteella määritetään reiän tilavuus. Maan tilavuuspaino määräytyy kaivetun massan painosta ja reiän tilavuudesta.
Maan pinta, jonka tilavuuspaino määritetään, tasoitetaan vaakasuoraan, sitten tinalevy n.40x40 cm(kuva.3), jonka halkaisijan keskelle on leikattu malli Ø =20 cm, paksuus5 mm, reiän kaivamiseen maahan. Peltilevy asetetaan tasaisesti maahan ja kiinnitetään tapeilla. Reikä, jonka halkaisija on20 cm, syvyys n20 cm, mieluiten pystyseinillä, mutta ei mallin ulkopuolella ja puhdista hyvin. Kaikki kaivettu materiaali asetetaan lautaselle, sitten heti kaivamisen jälkeen, kun siinä on vielä luonnollinen kosteus, se punnitaan vaa’alla ja sen paino W määritetään. Myöhemmin luonnollisen kosteuden määrittämiseksi näyte laitetaan kannelliseen peltilaatikkoon, joka viedään kenttätöiden päätyttyä kuivaushuoneeseen. Välittömästi sen jälkeen kaivettuihin reikiin kaadetaan kuivaa normaalihiekkaa, jonka tilavuuspaino γd määritetään mittaamalla, eli aiemmin tehdystä laboratoriokokeesta kaatamalla hiekkaa saman suppilon läpi ja samalta korkeudelta, h putoaa kuin kenttäkokeessa.
Sl.3. Maan tilavuuspainon määrittäminen hiekkatestillä
Mittaa ennen testin aloittamista normaalin hiekan paino mittakupeista ja sen jälkeen, kun olet täyttänyt maassa olevan reiän tällä hiekalla tinalevyn yläpintaan, jonka kanssa se on kohdistettu teräksisellä pituusviivaimella.40 cm, punnita dekantterilasiin loput hiekkaa, jotta saadaan levyn yläpinnan reiässä olevan kuivan normaalihiekan tarkka paino Wd. Kaivetun reiän tilavuus Vd levyn yläpintaan asti määritetään kaavalla Vd = Wd/γd.
Maassa olevan reiän tilavuus V saadaan vähentämällä tinamallin aukon tilavuus v:
Maan tilavuuspaino γ on: γ = W/V, jossa W on reiästä kaivetun maan paino mitattuna välittömästi louhinnan jälkeen. On huomattava, että hiekan sijasta käytetään kipsiä, öljyä tai kylmää asfalttia, jotka ovat vähemmän herkkiä märällä säällä. Lisäksi on olemassa myös erikoislaitteita, jotka helpottavat ja nopeuttavat hiekalla tehtävää testiä.
Maan tilavuuspainojen likimääräiset arvot on annettu taulukossa 1, huomauttaen, että geomekaanisissa analyyseissä maaperän tilavuuspaino tulee määrittää kussakin tapauksessa kokeellisesti laboratoriossa tai kentällä.
Maaperän kosteuden määritys
Maan kosteusmittauksen testaus suoritetaan useilla tavoilla, nimittäin laboratoriomenetelmällä sähkökuivaimella, kenttämenetelmillä kuivaamalla avotulella, käyttämällä kovametallia, mittaamalla veden alla ja käyttämällä ilmapyknometriä. Tässä kuvataan vain kaksi ensimmäistä menetelmää, joita käytetään useimmiten maassamme.
Laboratoriomenetelmä sähkökuivaimella
Tämä menetelmä on luotettavin ja laajimmin käytetty kaikentyyppisille maaperille. Häiritsemättömästä näytteestä saatu pala multa asetetaan kahden koveran lasin väliin, joita kutsutaan tiimalaseiksi, jotka kiinnitetään metallipuristimella ja punnitaan yhteen analyyttisellä vaa’alla, ja asetetaan sitten sähkökuivaimeen, jossa sitä kuivataan 105°C, kunnes paino on vakio (kuva 4). Lämpötilaero kuivauksen aikana ei saa olla suurempi kuin ±2°C, koska alemmassa lämpötilassa täydellistä kuivausta ei tapahdu ja korkeammassa lämpötilassa näytteen orgaaniset ainesosat voivat palaa. Näytteen likimääräinen kuivausaika tiimalasilla kuivaimessa on noin 6 tuntia hiekalla ja noin 12 tuntia savella. Kuivauksen jälkeen puristimella suljettu näyte tiimalaseihin laitetaan eksikkaattoriin jäähtymään huoneenlämpötilaan, minkä jälkeen se mitataan uudelleen.
Kuva. 4. Näytteiden kuivaus tiimalaseissa puristimella
Jos W on näytteen paino luonnollisessa kosteudessa tiimalasin ja puristimen kanssa, Ws näytteen paino kuivassa tiimalasin ja puristimen kanssa, Wt tiimalasin ja puristimen paino, maaperän kosteus w Atterbergin määritelmän mukaan, w on maaperän paino jaettuna veden painolla_: W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Maaperän huokoisuuden ja huokoisuuskertoimen määritys
Testi suoritetaan häiriöttömälle näytteelle, jos sen tilavuus voidaan määrittää häiriöttömässä tilassa.
Puristamme tilavuudeltaan tunnetun metallisylinterin häiriöttömään maaperään tai suurempikokoiseen näytteeseen, tasoitamme näytteen yläpinnan sylinterin reunoilla ja laitamme kuivumaan.105°Ckunnes paino on vakio, anna sen jäähtyä huoneenlämpötilaan ja punnita se uudelleen vaa’alla yhdessä sylinterin kanssa.
Jos V on sylinterin sisätilavuus, Vm on maaperän kiintoaineen tilavuus ilman huokosia, Wd on näytteen kuivapaino, γs on kiinteiden hiukkasten tilavuuspaino, maaperän huokoisuus n on
Määritämme tilavuuden Vm näytteen kuivapainon Wd perusteella:
eli prosentteina maan kokonaistilavuudesta
Koska γd = Wd/V, eli maaperän kuiva tilavuuspaino, se voidaan laskea
n =100* (1– γd/ γs) [%].
Huokoisuuskerroin saadaan muodosta e = n/(1-n).
Käytä suunnittelussa, laadunvalvonnassa tai töiden suorittamisessa voimassa olevia määräyksiä, standardoituja testausmenetelmiä ja valtuutettua laboratoriota. Tämä teksti on säilytetty historiallisena opetusaineistona.