Dnes sa Savo Kusić zameriava na drevené okná, drevo-hliníkové okná, okná na mieru, dvere a žiadosti o cenovú ponuku. Tento text zostáva ako technický archív a nie je ponukou na geotechnický projekt, laboratórne skúšky alebo zemné práce.
Fázy materiálov v pôde
Pôda pozostáva z troch fáz: tuhá, kvapalná a plynná. Pevnú fázu predstavujú pevné častice, kvapalná voda a plynnú fázu uzavretý vzduch alebo vodná para v pôdnych póroch.
Niektoré druhy pôdy môžu pozostávať z jednej, dvoch alebo troch fáz, čo znamená, že pôda môže byť jednofázový, dvojfázový alebo trojfázový systém. Fyzikálne vlastnosti pôdy závisia od jednotlivých fáz.
Nesúdržná pôda, ako je úplne suchý piesok alebo štrk, pozostáva len z jednej fázy – pevných častíc. Vzduch, ktorý existuje v póroch tejto pôdy, nie je uzavretý a nebráni pohybu pevných častíc, takže ho nemožno považovať za fázu.
Vlhká súdržná zemina nad hladinou podzemnej vody, ktorá pozostáva z pevných častíc a uzavretých pórov, naplnená čiastočne vodou a čiastočne vzduchom alebo vodnou parou, je pôdou trojfázového systému. V prípade pohybujúcich sa pevných látok sú v pôdnych póroch súčasne voda a vzduch.
Pôda pod hladinou podzemnej vody, ktorej póry sú úplne zaplnené vodou, takže v nich nie je vzduch ani vodná para, je dvojfázový systém. Pôda v hlbších vrstvách sa predpokladá ako dvojfázový systém, pretože uzavretý vzduch v póroch pôdy vo väčších hĺbkach nemá zásadný vplyv na jej fyzikálne vlastnosti, ktoré sú v tom prípade určené vlastnosťami tuhej a kvapalnej fázy.
Granulometrické zloženie
Pevné zložky pôdy sú minerálne alebo organické látky rôznych veľkostí, od veľkých kamienkov a blokov, veľkosti stoviek a tisícok milimetrov až po veľkosť jednej molekuly. Ako viete, molekula je jedna milióntina milimetra, jeden milimikrón. Za najmenšiu veľkosť pôdnych pevných látok sa považuje 20 m alebo mikrónov.
Veľkosť pevných častíc pôdy má veľmi veľký vplyv na jej fyzikálne vlastnosti. Táto hrubosť je vyjadrená granulometrickým zložením, ktoré predstavuje pomer jednotlivých zŕn podľa ich hmotnostných dielov k celkovej hmotnosti pôdy. Rozdelenie pôdy podľa jej granulometrického zloženia je v rôznych krajinách rôzne. Naša divízia je nasledovná:
Limity veľkosti častíc
Veľkosť 2 mm – hranica medzi hrubozrnným a jemnozrnným zložením pôdy. Pevné častice do 2mm ukazujú kapilárny vzostup vody v pôde. Hrubozrnná pôda nemá vzlínavosť.
Veľkosť 0,2 mm – hranica medzi hrubozrnným (ostrý) a jemnozrnným (mäkkým) pieskom.
Veľkosť 0,02 mm - hranica, do ktorej je možné jednotlivé zrná v pôde rozpoznať voľným okom.
Veľkosť 0,002 mm – hranica medzi voľnou pôdou a hlinou
Veľkosť 0,0002 mm – hranica medzi ílom a koloidným ílom.
Pevné zložky pod 0,002 mm majú veľký vplyv na fyzikálne vlastnosti pôdy. Tieto zložky dodávajú pôde súdržnosť a ak sú v pôde menšie a vo väčšom množstve, súdržnosť pôdy je výraznejšia. Súdržnosť pôdy však závisí aj od minerálneho zloženia pevných častíc menších ako 0,002 mm. Ak tieto častice vznikajú rozkladom veľmi tvrdých minerálov, ako je kremeň, potom je ich súdržnosť veľmi nízka alebo žiadna a ich absorpcia vody je tiež relatívne nízka. Ak častice pod 0,002 mm vznikli rozkladom ílových materiálov, potom majú väzbové vlastnosti o to silnejšie, ak sú častice menšie, pričom absorpcia vody takýchto častíc je veľmi vysoká.
Graulometrické zloženie pôdy poskytuje dôležité a spoľahlivé údaje o niektorých jej fyzikálnych vlastnostiach. Ak v pôde prevládajú častice ílu pod 0,002 mm, potom už možno konštatovať, že takáto pôda je plastická, koherentná, hygroskopická, s vysokou vzlínavosťou, nízkou priepustnosťou a má nízky uhol vnútorného trenia.
Graulometrické zloženie pôdy predstavujú čiary granulometrického zloženia (obr. 1).
Obr. 1 - Čiary granulometrického zloženia pôdy: 1-štrkovitý piesok; 2-prašný piesok; 3-piesočnatý prach; 4-ílovitá pôda; 5-hlina
Oradnica granulometrického zloženia ukazuje hmotnostný zlomok pevných častíc menších ako je priemer reprezentovaný osou daného bodu. Napríklad v bode A čiary 4 ordináta ukazuje, že existuje 92% častíc menších ako 2 mm a že zvyšné 8% sú väčšie ako 2 mm.
Klasifikácia pôdy podľa granulometrického zloženia
Pôdy obsahujúce pevné častice väčšie ako 2 mm sú klasifikované podľa všeobecného rozdelenia pôdy podľa granulometrického zloženia, znázorneného na obr. 1. Pritom sa ako základná frakcia preberá tá, ktorá je v pôde najviac zastúpená, zatiaľ čo ostatné sú doplnkové. Napríklad, ak je všeobecná zrnitosť pôdy väčšinou piesok s menším množstvom štrku, potom sa takáto pôda klasifikuje ako štrkový piesok, zatiaľ čo opakom by bol piesčitý štrk. V klasifikácii možno uviesť aj podiely jednotlivých frakcií v pôde. Napríklad, ak pôda obsahuje 15% íl, 45% prach, 30% piesok a 10% štrk, možno ju klasifikovať ako ílovitú pôdu s 15% ílom a 10% štrkom.
Avšak pre jemnozrnné pôdy, ktoré obsahujú pevné častice menšie ako 2 mm, sa klasifikácia na základe ich granulometrického zloženia zvyčajne vykonáva podľa trojuholníkového diagramu. Existuje niekoľko takýchto diagramov, z ktorých uvedieme ten najzákladnejší z amerického Bureau of Soils, obr. 2.
Obr. 2 - trojuholníkový diagram amerického úradu pre pôdu
Diagram pozostáva z troch súradnicových osí zložených do rovnostranného trojuholníka, v ktorom každá os predstavuje jednu frakciu, a to piesok, prach a íl v % hmotnosti celej hmoty pôdy. Povrch diagramu je rozdelený na zóny 10, z ktorých každá predstavuje samostatný typ pôdy. Každá strana trojuholníka predstavuje úsečku, od ktorej sú vyvýšené súradnice rovnobežné s ďalšími dvoma úsečkami.
Každý bod v tomto diagrame má3súradnice predstavujúce uvedené percentá3frakcie v danej pôde a určiť typ pôdy. Takže napríklad bod M na diagrame predstavuje hlinu. Získa sa tak, že z diagramu granulometrického zloženia obr.1určiť jednotlivé frakcie, ktoré by v tomto prípade boli (riadok4na obr.1):35%hlina,25%prach,40%piesku, kde množstvo8%štrk zanedbaný, pretože predstavuje menej ako10%.
Táto klasifikácia sa vzťahuje na frakcie piesku, prachu a štrku podľa americkej divízie, ale je prijatá ako taká kvôli porovnateľným hodnotám a skúsenostiam, ktoré má s takouto klasifikáciou.
Stupeň nerovnosti pôdy
Podľa Allena Hazena je stupeň nerovnosti pôdy pomerom (obr.3)
U=d60/d10
kde d60priemer zrna zodpovedajúci ordináte60%a d10 priemer zrna zodpovedajúci ordináte10%.
Pre U< 5 tlo je ravnomernog sastava,
pre U =5-15pôda má mierne nerovnomerné zloženie,
pre U >15pôda má nerovnomerné zloženie.
Keď je čiara granulometrického zloženia strmá, hodnota stupňa nerovnosti U je malá, zatiaľ čo pre rovnú čiaru je veľká. Najmenšia hodnota pre U je1. Ak je čiara granulometrického zloženia plochejšia, hodnota U je vyššia. Pre piesok je to zvyčajne U=1-15, pre hlinité pôdy U=10-90, ale v prípade pôd s veľmi nerovnomerným zložením môže mať U veľmi veľké hodnoty.
Sl.3- Stanovenie priemeru zrna d60a d10
Pravidlo filtra
Toto pravidlo vychádza z granulometrického zloženia filtra, ktorého úlohou je znížiť hydraulický spád na styku zeminy a kamennej drenážnej vrstvy o prechodnú zrnitosť, aby sa zamedzilo vymývaniu drobných pôdnych častíc spodnou vodou. Základné podmienky, ktoré by mala filtračná vrstva spĺňať sú, aby bola vodopriepustná a stabilná. Existuje niekoľko pravidiel pre skladbu filtrov, medzi ktorými tu bude ako najznámejšie uvedené len Terzaghiho pravidlo.
Terzaghiho pravidlo
Terzaghiho pravidlo znie: Granulácia filtra by mala byť taká, aby jeho zrná boli v množstve15%hmotnostné diely celej hmoty filtra (F15) byť najmenej4krát väčší ako najhrubšie častice pôdy, na ktorých filter spočíva (základne) pri množstve15%hmotnostných dielov základu (B15), bez toho, aby bol väčší ako4krát B85, to je veľkosť najmenších častíc pri85%hmotnostných dielov základne. Toto pravidlo možno vyjadriť vzťahmi:
F15/B15 >4a F15/B85< 4.
Prvý pomer zabezpečuje vodnú priepustnosť filtra, zatiaľ čo druhý zaručuje jeho stabilitu.
Sl.4- Filtračné pravidlo Terzaghie
Najmenšie a najväčšie častice bázy sú znázornené na obr.4hraničné čiary1a2. Hraničné čiary filtra sú3a4. Podmienka F15 >4_B15_ je reprezentovaný bodom a na hraničnej čiare3, podmienka F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Odporúča sa, aby čiara granulometrického zloženia filtra bola približne rovnobežná s čiarou granulometrického zloženia základne.
Namiesto dvoch krajných čiar granulometrického zloženia základu ako na obr.4, môže byť jeden riadok priemernej zrnitosti. V takom prípade body B15 a B85 sú na rovnakom riadku (ako na obr.5).
Najčastejšie je rozdiel v zrnitosti medzi podkladom a drenážnou vrstvou taký, že jedna filtračná zóna na prechod medzi podkladom a vrstvou nestačí. V tomto prípade sa filter skladá z niekoľkých filtračných zón, ktoré sa určujú podľa rovnakého pravidla, až kým sa nedosiahne najväčšia zrnitosť drenážnej usadeniny.
Sl.5- Príklad výpočtu filtračných vrstiev
Vyššie uvedené delenie, limitné veľkosti a pravidlá sú prenesené z historického zdroja a nenahrádzajú aktuálnu geotechnickú klasifikáciu, laboratórnu správu, návrh filtra alebo plán výkonnosti. Samotný pôdny a drenážny systém si vyžaduje reprezentatívny odber vzoriek, príslušné testovanie, kontrolu podzemných a povrchových vôd, erózie a vnútornej stability, ako aj posúdenie autorizovaným odborníkom podľa platných predpisov a podmienok konkrétneho projektu.