Conținutul expert arhivistic: articolul păstrează o imagine de ansamblu istorică a termenilor geotehnici, formulelor și procedurilor de laborator. Nu este un studiu geotehnic, proiectare terasament, specificație de compactare, plan de control al calității sau înlocuitor pentru standardul actual. Parametrii solului, echipamentele, energia de compactare, criteriile de acceptare și metodele de lucru sigure sunt determinate de un inginer geotehnic autorizat și de un laborator acreditat pe baza solului și obiectului specific.
Astăzi, Savo Kusić se concentrează pe ferestre din lemn, ferestre lemn-aluminiu, ferestre personalizate, usa și cereri de ofertă. Acest articol rămâne ca arhivă tehnică și nu reprezintă o ofertă de proiectare geotehnică, testare sau execuție de terasamente.
Compactarea solului afânat
Compactarea solului afânat depinde de dimensiunea și forma particulelor solide, precum și de structura acestuia. În cazul solului nelegat, există anumite limite în care se deplasează valorile porozității n și coeficientului de porozitate e pentru cea mai rară și mai densă structură.
Dacă materialul nelegat este uscat și turnat lent într-un pahar pentru a nu se compacta în timpul turnării, se obține cea mai rară structură a sa. Această structură corespunde coeficientului de porozitate emax, a cărui valoare pentru nisip în textul original este în limitele:
emax =0,7-1,0.
Dacă același material este turnat într-un pahar în straturi subțiri și fiecare strat este bătut cu un ciocan de lemn până când volumul este constant, adică până când încetează să se depună sub tamponare, se obține cea mai densă structură a acestuia. Corespunde coeficientului de porozitate emin, a cărui valoare pentru nisip este:
emin = 0,45–0,65.
Tactarea solului nelegat se exprimă prin compactarea relativă ID, coeficient care arată gradul de compactare a solului în raport cu cea mai mare compactare:
unde e este coeficientul de porozitate a solului în starea naturală de compactare. Valorile finale ale densității relative sunt:
- pentru cea mai rară structură e = emax; ID =0;
- pentru structura cea mai densă e = emin; ID =1.
Criteriul de compactare a solului nisipos după Terzaghi în textul original este:
- nisip slab compactat: ID =0-1/3;
- nisip mediu compactat: ID =1/3–2/3;
- nisip compactat dens: ID =2/3-1.
În cazul terasamentelor de pe drumuri și terasamente, textul necesită ID =2/3-1.
În loc de forma anterioară, se poate folosi raportul de volume:
unde V este volumul probei de sol netulburat, Vmax este volumul aceleiași cantități de sol în starea de cea mai mică compactare și Vmin este volumul aceleiași cantități de sol în starea de compactare maximă.
Limita de aplicare: clasificările și termenii istorici nu pot fi transferați direct către proiect sau șantier. Tipul de sol, metoda de eșantionare, starea probei, standardul aplicabil și cerințele proiectului pot schimba metoda și criteriile.
Compactarea solului legat
Cu solul legat, compactarea nu depinde doar de dimensiunea și forma ingredientelor solide și de structura acestuia, ci și de coeziune. Datorită coeziunii, particulele solide sunt lipite împreună, așa că stoarcerea apei din pori în timpul compactării este mult mai dificilă decât în cazul solului nelegat, ale cărui particule se mișcă mai ușor sub sarcină.
La compactarea solului legat, cantitatea de apă este de mare importanță. Prin tamponare, apa este împinsă din pori și grosimea peliculei de apă scade; porozitatea scade, iar rezistența la forfecare și densitatea în vrac cresc. Cu cât densitatea este mai mare, cu atât mai multe solide și mai puțini pori pe unitate de volum. Acest raport a fost adoptat ca bază pentru evaluarea compactării solului legat. Controlul compactării în text se realizează folosind greutatea volumetrică uscată:
γd = Wd / V [N/cm3]
unde Wd este greutatea unei probe de sol complet uscate în N, iar V este volumul aceleiași probe în stare compactată înainte de uscare, în cm3.
Procesul lui Proctor
Testul lui Proctor servește la determinarea relației dintre cantitatea de apă din sol și compactarea acestuia. Determină umiditatea optimă, adică umiditatea la care solul compactat oferă greutatea volumetrică uscată maximă pentru o anumită energie de compactare.
Aparatul lui Proctor descris istoric (Fig1) este format dintr-un cilindru metalic cu diametrul interior Ø =10 cm, înălțime12 cm(imagine1_a_), o continuare a unui cilindru de aceeași înălțime diametru10 cm(imagine1_b_) și diametrul pilonului metalic5 cm, greutate2,5N, într-un ghidaj cilindric cu un diametru ceva mai mare. Ghidajul este deschis la capătul inferior și închis la capătul superior, cu o deschidere puțin mai largă prin care să treacă mânerul berbec (imaginea1_c_). Capătul inferior al cilindrului este plasat pe o placă metalică mai mare și fixat în timpul tasării.
Proba se usucă conform procedurii inițiale și se cerne printr-o sită5 mmpentru a evita influența boabelor mari. Se amestecă apoi cu o cantitate de apă care nu trebuie să fie atât de mult încât proba să devină moale, nici atât de mică încât proba să nu poată fi procesată. Mai întâi, un strat cu o înălțime de aprox8 cmîntr-o stare necompactat şi zdrobit cu25lovituri distribuite uniform pe suprafata. Impactul se realizează prin căderea liberă a ciocanului de la înălțime30 cm. Se aplică un nou strat de grosime8 cm, taxe cu altele noi25lovește și repetă procesul cu al treilea strat. După finalizare, extensia este îndepărtată, suprafața probei este aliniată cu marginea cilindrului inferior și excesul de pământ este îndepărtat. O probă de sol compactat este apoi îndepărtată și se determină densitatea în vrac uscată γd și conținutul de umiditate w.
Imagine1— Experimentul lui Proctor.
Experimentul se repetă de la 5 la 6 ori, întotdeauna cu material proaspăt, netratat din aceeași probă, dar cu o cantitate diferită de apă, pentru a obține valori diferite pentru γd și w. Pe abscisa diagramei se aplică umiditatea solului w, iar greutatea în volum uscat γd pe ordonată (imaginea 2). Punctele conectate dau o curbă care arată că densitatea în vrac uscată crește mai întâi odată cu umiditatea până la maximum și apoi scade. Umiditatea wopt corespunzătoare densității în vrac uscate maxime max γd se numește umiditate optimă. În text, se acceptă că la această umiditate se realizează cea mai mare compactare pentru o anumită energie de compactare. Testul efectuat în acest mod se numește testul Proctor standard.
Figura 2 — Diagrama Proctor.
Siguranța și standardul de laborator: Dimensiunile aparatului, masa și căderea pilonului, numărul de straturi și impacturi și pregătirea probei sunt date istorice transmise aici, nu o instrucțiune de sine stătătoare. O procedură validă trebuie să definească standardul adecvat și planul de laborator. Uscarea, cernerea și tamponarea prezintă riscuri cauzate de praf, particule zburătoare, ciupire și rănire prin impact; sunt necesare echipamente adecvate, protecție și un operator instruit.
Efectul mărimii granulelor asupra 5 mm
În textul original, se precizează că boabele mai mari de 5 mm nu au un impact semnificativ dacă reprezintă 25% din masa totală. Dacă există mai mult de 25%, influența acestora trebuie luată în considerare prin calcularea greutății volumetrice uscate a amestecului folosind metoda proporționalității sau testul Proctor modificat.
Calcul prin metoda proporționalității
Conform acestei metode, greutatea volumetrică uscată a amestecului de materiale de sol γdm este calculată pe baza reprezentării proporționale a boabelor peste și sub dimensiunea.5 mm:
unde este:
- γd — greutatea volumetrică uscată a materialului care a trecut prin orificiul sitei5 mm;
- γsc — greutatea volumetrică a particulelor solide rămase pe orificiul sitei5 mm;
- m — procentul în greutate din materialul rămas pe orificiul sitei5 mmîn raport cu întreaga masă.
Testul Proctor modificat
Conform experiențelor Biroului de Recuperare din SUA citate în textul original, dacă boabe mai mari decât5 mmface peste1/3la2/3din masa totală a solului, testul trebuie efectuat cu masa totală. Deoarece nu este posibil să faceți acest lucru cu succes într-un cilindru de diametru10 cm, un cilindru cu diametru mai mare este folosit în așa-numitul test Proctor modificat. Textul descrie un cilindru cu diametrul15,2 cmsi inaltime23,2 cm, în care cantitatea de probă5,5kp umple trei straturi aproximativ egale cu po50lovește cu un ciocan greu4,53kp și înălțimea căderii45,7 cm. Dacă proba conţine cereale până la20 mm, testul se efectuează cu material nederanjat. Dacă conține boabe mai mari decât20 mm, suma de5,5kp a probei se cerne printr-o sită de20 mm, și înlocuiește restul de pe sită cu material de aceeași dimensiune5-20 mm.
Pe lângă procedura descrisă în acest fel, în text orice metodă de performanță care diferă de cea standard se mai numește și test Proctor modificat.
Energie de compactare
Energia de compactare a probei din cilindrul Proctor poate fi exprimată prin ecuație, unde N este numărul de lovituri de ciocan, h este înălțimea căderii ciocanului în m, W este greutatea ciocanului în Mp (megapond) și V este volumul probei în m3.
Odată cu creșterea energiei de compactare, se obține o compactare mai mare a probei, porozitatea acesteia, adică cantitatea de apă din sol, scade și greutatea în volum uscat crește. Pentru energiile de compactare E1, E2, E3și E4se obțin diagramele Proctor corespunzătoare din figură3. Toate diagramele încep asimptotic cu o diagramă de saturație, numită și diagramă0%a porilor de aer când toți porii sunt umpluți cu apă, adică5%a porilor de aer când este95%porii umpluți cu apă.
Imagine3— Diagrame Proctor pentru diferite energii de compactare.
O diagramă de saturație poate fi construită prin reprezentarea grafică pe abscisă w = wz = n / γs(1-n), iar pe ordonata γd = γs(1-n), unde n este porozitatea solului și γs este greutatea în volum a particulelor solide din solul dat. Rezultă că energia de compactare poate fi reglată pentru a obține compactarea dorită. Pentru a controla compactarea solului natural sau a unui terasament compactat, în text este adesea adoptat indicele de compactare Iz, raportul dintre greutatea volumetrică uscată a solului sau terasamentului dat γd la greutatea volumetrică obținută de Proctor γp:
Iz = γd / γp.
Proiectare și control în teren: curba de laborator singură nu confirmă calitatea stratului derivat. Eșantionarea, grosimea stratului, tipul și numărul trecerilor de mașină, umiditatea, măsurătorile pe teren, capacitatea portantă, drenajul, structurile adiacente și instalațiile subterane trebuie incluse în planul de proiectare și control. Nu vă apropiați de zona de lucru a rolei sau a altor utilaje fără semnalizare organizată și controlul accesului.