Professionele inhoud archiveren: het artikel behoudt een historisch overzicht van geotechnische termen, formules en laboratoriumprocedures. Het is geen geotechnisch onderzoek, dijkontwerp, verdichtingsspecificatie, kwaliteitscontroleplan of vervanging van de huidige norm. Bodemparameters, apparatuur, verdichtingsenergie, acceptatiecriteria en veilige werkmethoden worden bepaald door een geautoriseerde geotechnisch ingenieur en een geaccrediteerd laboratorium op basis van de specifieke bodem en object.
Savo Kusić richt zich vandaag op houten ramen, hout-aluminium ramen, op maat gemaakte ramen, deuren en offerteaanvragen. Dit artikel blijft een technisch archief en vertegenwoordigt geen aanbod voor geotechnisch ontwerp, testen of uitvoering van grondwerken.
Verdichting van losse grond
De verdichting van losse grond hangt af van de grootte en vorm van vaste deeltjes, evenals van de structuur ervan. In het geval van ongebonden grond zijn er bepaalde grenzen waarbinnen de waarden van porositeit n en porositeitscoëfficiënt e voor de zeldzaamste en dichtste structuur bewegen.
Als het ongebonden materiaal wordt gedroogd en langzaam in een bekerglas wordt gegoten, zodat het tijdens het gieten niet verdicht, wordt de zeldzaamste structuur ervan verkregen. Deze structuur komt overeen met de porositeitscoëfficiënt emax, waarvan de waarde voor zand in de originele tekst binnen de limieten ligt:
emax = 0,7–1,0.
Als hetzelfde materiaal in dunne lagen in een bekerglas wordt gegoten en elke laag met een houten hamer wordt geramd totdat het volume constant is, d.w.z. totdat het niet meer bezinkt onder het aanstampen, wordt de dichtste structuur verkregen. Het komt overeen met de porositeitscoëfficiënt emin, waarvan de waarde voor zand is:
emin = 0,45–0,65.
De verdichting van ongebonden grond wordt uitgedrukt door de relatieve verdichting ID, een coëfficiënt die de mate van verdichting van de grond weergeeft in relatie tot de hoogste verdichting:
waarbij e de porositeitscoëfficiënt van de bodem is in de natuurlijke staat van verdichting. De uiteindelijke waarden van de relatieve dichtheid zijn:
- voor de zeldzaamste structuur e = emax; ID = 0;
- voor de dichtste structuur e = emin; ID = 1.
Het criterium voor de verdichting van zandgrond volgens Terzaghi in de originele tekst luidt:
- dun verdicht zand: ID = 0–1/3;
- middelmatig verdicht zand: ID = 1/3–2/3;
- dicht verdicht zand: ID = 2/3–1.
In het geval van ophogingen op wegen en ophogingen vereist de tekst ID = 2/3–1.
In plaats van het vorige formulier kan de volumeverhouding worden gebruikt:
waarbij V het volume is van het ongestoorde grondmonster, Vmax het volume is van dezelfde hoeveelheid grond in de staat van de minste verdichting, en Vmin het volume is van dezelfde hoeveelheid grond in de staat van maximale verdichting.
Toepassingslimiet: historische classificaties en termen mogen niet rechtstreeks worden overgedragen naar het project of de bouwplaats. Bodemtype, bemonsteringsmethode, monsterconditie, toepasselijke norm en projectvereiste kunnen de methode en criteria veranderen.
Verdichting van gebonden grond
Bij gebonden grond hangt de verdichting niet alleen af van de grootte en vorm van de vaste ingrediënten en de structuur ervan, maar ook van de cohesie. Door de cohesie kleven de vaste deeltjes aan elkaar, waardoor het tijdens het verdichten water uit de poriën persen veel moeilijker is dan bij ongebonden grond, waarvan de deeltjes onder belasting gemakkelijker bewegen.
Bij het verdichten van gebonden grond is de hoeveelheid water van groot belang. Door aanstampen wordt water uit de poriën geperst en neemt de dikte van de waterfilm af; de porositeit neemt af en de schuifsterkte en het stortgewicht nemen toe. Hoe hoger de dichtheid, hoe meer vaste stoffen en minder poriën per volume-eenheid. Deze verhouding werd gebruikt als basis voor de beoordeling van de verdichting van gebonden grond. De verdichtingscontrole in de tekst wordt uitgevoerd met behulp van droog volumetrisch gewicht:
γd = Wd / V [N/cm3]
waarbij Wd het gewicht is van een volledig gedroogd grondmonster in N, en V het volume is van hetzelfde monster in gecomprimeerde toestand vóór het drogen, in cm3.
Proctorproces
Proctor’s test dient om de relatie tussen de hoeveelheid water in de bodem en de verdichting ervan te bepalen. Het bepaalt de optimale vochtigheid, d.w.z. de vochtigheid waarbij de verdichte grond het maximale droge volumetrische gewicht geeft voor een gegeven verdichtingsenergie.
Het historisch beschreven Proctor’s apparaat (foto 1) bestaat uit een metalen cilinder met binnendiameter Ø = 10 cm, hoogte 12 cm (foto 1_a_), een verlengstuk van de cilinder met dezelfde diameter en hoogte 10 cm (foto 1_b_) en metalen stamper met een diameter van 5 cm, gewicht 2,5 N, in een cilindrische geleider met een iets grotere diameter. De geleider is aan de onderkant open en aan de bovenkant gesloten, met een iets bredere opening waar de ramhandgreep doorheen kan (foto 1_c_). Het onderste uiteinde van de cilinder wordt op een grotere metalen plaat geplaatst en tijdens het aanstampen vastgezet.
Het monster wordt gedroogd volgens de originele procedure en gezeefd door een zeefopening 5 mm om de invloed van grote korrels te vermijden. Vervolgens wordt het gemengd met een hoeveelheid water die niet zo groot mag zijn dat het monster papperig wordt, en ook niet zo klein dat het monster niet kan worden verwerkt. Eerst wordt in de cilinder met verlenging een laag van ongeveer 8 cm hoogte in ongecompacteerde toestand geplaatst en met 25 slagen gelijkmatig verdeeld over het oppervlak verdicht. De impact wordt uitgevoerd door een vrije val van de hamer vanaf een hoogte van 30 cm. Er wordt een nieuwe laag met een dikte van 8 cm aangebracht, geramd met nieuwe 25 ponsen en de procedure wordt herhaald met de derde laag. Na voltooiing wordt de verlenging verwijderd, wordt het oppervlak van het monster uitgelijnd met de rand van de onderste cilinder en wordt de overtollige grond verwijderd. Vervolgens wordt een monster van verdichte grond verwijderd en worden de droge bulkdichtheid γd en het vochtgehalte w bepaald.
Picture 1 — Proctors experiment
Het experiment wordt 5 tot 6 keer herhaald, altijd met vers, onbehandeld materiaal uit hetzelfde monster, maar met een andere hoeveelheid water, om verschillende waarden voor γd en w te verkrijgen. Bodemvocht w wordt aangebracht op de abscis van het diagram, en droog volumetrisch gewicht γd op de ordinaat (afbeelding 2). De verbonden punten geven een curve waaruit blijkt dat de droge bulkdichtheid eerst met vocht toeneemt tot een maximum en vervolgens afneemt. De vochtigheid wopt die overeenkomt met de maximale droge bulkdichtheid max γd wordt de optimale vochtigheid genoemd. In de tekst wordt aangenomen dat bij deze vochtigheid de hoogste verdichting wordt bereikt bij een gegeven verdichtingsenergie. De test die op deze manier wordt uitgevoerd, wordt de standaard Proctor-test genoemd.
Figuur 2 — Proctordiagram.
Laboratoriumveiligheid en standaard: Apparaatafmetingen, massa en val van de stamper, aantal lagen en impacts en monstervoorbereiding zijn historische gegevens die hier worden verzonden, en geen op zichzelf staande instructie. Een geldige procedure moet de juiste standaard en laboratoriumplan definiëren. Drogen, zeven en aanstampen brengt risico’s met zich mee door stof, rondvliegende deeltjes, beknelling en stoten; juiste uitrusting, bescherming en een getrainde operator zijn vereist.
Effect van korrelgrootte op 5 mm
In de originele tekst wordt gesteld dat korrels groter dan 5 mm geen significante impact hebben als ze 25% van de totale massa uitmaken. Als er meer dan 25% zijn, moet met hun invloed rekening worden gehouden door het droge volumegewicht van het mengsel te berekenen met behulp van de evenredigheidsmethode of de aangepaste Proctor-test.
Berekening volgens evenredigheidsmethode
Volgens deze methode wordt het droge volumegewicht van het bodemmateriaalmengsel γdm berekend op basis van de proportionele weergave van korrels boven en onder 5 mm:
waar is:
- γd — droog volumegewicht van het materiaal dat door de openingszeef is gegaan 5 mm;
- γsc — volumetrisch gewicht van vaste deeltjes die achterblijven op de zeefopening 5 mm;
- m — gewichtspercentage van het materiaal dat achterblijft op de zeefopening 5 mm in verhouding tot de gehele massa.
Gewijzigde proctortest
Volgens de ervaringen van het Amerikaanse Bureau of Reclamation, aangehaald in de oorspronkelijke tekst, geldt dat als korrels groter dan 5 mm meer dan 1/3 tot 2/3 van de totale bodemmassa uitmaken, de test moet worden uitgevoerd met de totale massa. Omdat het niet mogelijk is om dit succesvol te doen in een cilinder met een diameter van 10 cm, wordt in het zogenaamde modified Proctor experiment een cilinder met een grotere diameter gebruikt. De tekst beschrijft een cilinder met een diameter van 15,2 cm en een hoogte van 23,2 cm, waarin een monster van 5,5 kp wordt samengeperst in drie ongeveer gelijke lagen met 50 kleinere inslagen, elk met een gewicht van 4,53 kp en een valhoogte van 45,7 cm. Indien het monster korrels tot 20 mm bevat, wordt de proef uitgevoerd met ongestoord materiaal. Als het korrels bevat die groter zijn dan 20 mm, wordt een hoeveelheid van 5,5 kp van het monster gezeefd door een zeef van 20 mm, en de rest op de zeef wordt vervangen door materiaal met de grootte 5–20 mm.
Naast de aldus beschreven procedure wordt in de tekst elke prestatiemethode die afwijkt van de standaard ook wel een aangepaste Proctor-test genoemd.
Verdichtingsenergie
De verdichtingsenergie van het monster in de Proctor-cilinder kan worden uitgedrukt door de vergelijking, waarbij N het aantal hamerslagen is, h de hoogte van de hamer in m, W het gewicht van de hamer in Mp (megapond) en V het volume van het monster in m3.
Met een toename van de verdichtingsenergie wordt een grotere verdichting van het monster bereikt, neemt de porositeit ervan, d.w.z. de hoeveelheid water in de bodem, af en neemt het droge volumegewicht toe. Voor de verdichtingsenergieën E1, E2, E3 en E4 worden de overeenkomstige Proctor-diagrammen verkregen in de figuur 3. Alle diagrammen benaderen op asymptotische wijze het verzadigingsdiagram, dat ook wel het diagram van 0% luchtporiën wordt genoemd wanneer alle poriën gevuld zijn met water, of 5% luchtporiën wanneer 95% poriën gevuld zijn met water.
Figuur 3 — Proctordiagrammen voor verschillende verdichtingsenergieën.
Het verzadigingsdiagram kan worden gemaakt als w = wz = n / γs(1-n) wordt toegepast op de abscis, en γd = γs(1-n) op de ordinaat, waarbij n de bodemporositeit is en γs is het volumegewicht van de vaste deeltjes van de gegeven grond. Hieruit volgt dat de verdichtingsenergie kan worden aangepast om de gewenste verdichting te verkrijgen. Om de verdichting van natuurlijke grond of een verdichte dijk te controleren, wordt in de tekst vaak de verdichtingsindex Iz overgenomen, de verhouding van het droge volumetrische gewicht van de gegeven grond of dijk γd tot het volumetrische gewicht verkregen door Proctor γp:
Iz = γd / γp.
Ontwerp en controle in het veld: de laboratoriumcurve alleen bevestigt de kwaliteit van de afgeleide laag niet. Bemonstering, laagdikte, type en aantal machinepassages, vochtigheid, veldmetingen, draagvermogen, drainage, aangrenzende constructies en ondergrondse installaties moeten worden opgenomen in het ontwerp- en controleplan. Benader het werkgebied van de wals of andere machines niet zonder georganiseerde signalering en toegangscontrole.