Badanie Proctora: Optymalna Wilgotność Gruntu w Budownictwie
- Szczegóły
Badanie Proctora należy do jednej z metod badań gruntu, jakie należy wykonać przed rozpoczęciem budowy w celu poznania właściwości gruntu. Nazwa badania pochodzi od nazwy aparatu Proctora stosowanego podczas badań. Aparat Proctora to urządzenie pozwalające określić optymalną wilgotność gruntu, czyli taką, podczas której możliwe jest jego najwyższe zagęszczenie. Jest to więc niezwykle ważny parametr, ponieważ właśnie od stopnia zagęszczenia gruntu zależy stabilność całej konstrukcji.
Znaczenie Badania Proctora
Rozpoczęcie budowy na danym terenie wymaga dokładnego przebadania gruntu pod kątem jego parametrów kluczowych z punktu widzenia bezpieczeństwa posadowienia konstrukcji. Istotne znaczenie ma tu przede wszystkim gęstość podłoża, na którą wpływa wiele czynników, w tym wilgotność. Aby ocenić jej optymalną wartość, przeprowadza się badanie Proctora.
Badanie Proctora pokazuje do jakiej gęstości podłoża należy dążyć, aby nadawało się pod zabudowę. Pragnąc, żeby cała konstrukcja była stabilna oraz pewna, grunt musi posiadać jak największą gęstość, jednak wpływ na to ma jego wilgotność.
Grunt, na którym zostanie posadowiona dana konstrukcja, powinien posiadać odpowiednie właściwości i zapewniać nośność oraz stabilność budowli, jednak w praktyce nie zawsze tak jest. W niektórych sytuacjach konieczne jest zagęszczenie gruntu umożliwiające jego stabilizację. Trzeba przy tym pamiętać, że gęstość podłoża zależy w dużej mierze od jego wilgotności. W związku z tym, aby osiągnąć optymalne parametry zagęszczenia, należy uzyskać odpowiedni stopień wilgotności, który poznamy właśnie dzięki badaniu Proctora.
W praktyce z koniecznością przeprowadzenia badania Proctora mamy do czynienia najczęściej w przypadku realizacji inwestycji drogowych i kolejowych polegających na budowie obiektów o charakterze liniowym. W ten sposób wykonuje się różne konstrukcje ziemne, np.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Aparat Proctora - Budowa i Działanie
Jak już wcześniej wspomniano badanie wykonuje się za pomocą aparatu Proctora nazywanym również ubijakiem Proctora. Urządzeniem wykorzystywanym w badaniu optymalnej wilgotności gruntu jest aparat Proctora. Można wyróżnić dwa jego rodzaje: ręczny oraz mechaniczny. Składa się on z tłoków (ubijaków), prowadnicy, nadstawki, cylindra oraz podstawki. W cylindrach umieszcza się próbkę podłoża i dzielą się one na małe oraz duże cylindry. Ubijaki mogą występować w formie lekkiej, jak i ciężkiej.
Urządzenie zbudowane jest z tłoków (tzw. ubijaków lekkich lub ciężkich), prowadnicy, nadstawki, cylindra (w którym umieszcza się próbki podłoża) i podstawki.
Przebieg Badania Proctora
Zanim przejdziemy do omówienia znaczenia badań przeprowadzanych przy użyciu aparatu Proctora, przyjrzyjmy się bliżej samej tej procedurze. Jak wygląda badanie Proctora i czym charakteryzuje się ten aparat? Składa się on ze specjalnego cylindra, w którym umieszcza się odpowiednio przygotowane, wysuszone, oczyszczone i rozdrobnione próbki podłoża. Grunt ten zagęszcza się przy pomocy ubijaka, dodając stopniowo do próbek określoną ilość wody. W efekcie można zaobserwować różne stopnie zagęszczenia gruntu - uzyskane w ten sposób wyniki badania nanosi się na wykres ukazujący zależność gęstości objętościowej badanej próbki od poziomu wilgotności.
Badanie rozpoczyna się od przygotowania próbek gruntu, które umieszcza się w cylindrze. Próbki przygotowane do badania powinny być osuszone i rozdrobnione.
Podczas badania Proctora przygotowuje się próbki gruntu, które umieszcza się w cylindrze i ubija tłokami. Do badanej próbki dolewa się wodę w kilku cyklach, za każdym razem coraz mniej. W następnym etapie próbki poddaje się zagęszczeniu poprzez ubijanie gruntu tłokami. Do badanej próbki dolewa się wodę zmniejszając jej ilość z każdym razem.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Badaniu poddaje się kilka próbek dla danego podłoża w zależności od stopnia wilgotności. Badanie wykonuje się do momentu aż umieszczona masa gruntu w cylindrze zacznie się zmniejszać. Na podstawie otrzymanego wyniku badania określa się stopień zagęszczenia podłoża gruntowego.
Następnie grunt z cylindra należy rozdrobnić , dodać wodę tak aby wilgotność wzrosła o ok. 1,5% i ponownie zagęścić w cylindrze aparatu Proctora. Czynności te należy powtarzać aż do momentu, gdy masa gruntu w cylindrze zacznie się zmniejszać.
Wilgotność Optymalna - Definicja i Wyznaczanie
Wilgotność optymalna gruntu (Wopt) jest wilgotnością przy której grunt posiada maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego (ρds), tj. grunt jest maksymalnie zagęszczony. Przy zwiększaniu wilgotności ponad wilgotność optymalną grunt ulega rozwodnieniu (ciężar objętościowy szkieletu gruntowego maleje) i grunt traci zdolność do dalszego zagęszczenia. Wilgotność optymalną określa się laboratoryjnie w urządzeniu zwanym aparatem Proctora.
Badanie gruntu w aparacie Proctora polega na zagęszczaniu gruntu, przez jego ubijanie określoną ilością uderzeń obciążnikiem o określonej masie.
Dla poszczególnych wyliczeń należy sporządzić wykres zależności gęstości objętościowej szkieletu gruntowego od wilgotności gruntu. Wilgotnością optymalną (wopt) jest odczytana z wykresu wartość wilgotności gruntu odpowiadająca największej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego (ρd).
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Wzory
Próbki zagęszczonego gruntu waży się a następnie określa się wilgotność gruntu i wylicza się gęstość objętościową szkieletu gruntowego wg wzoru:
gdzie:
- ρd - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [g/cm3],
- ρ - gęstość objętościowa gruntu
- mwt - masa cylindra z gruntem [g],
- mt - masa pustego cylindra [g],
- V - objętość badanej próbki [cm3]
- w - wilgotność gruntu [%]
- mmt - masa naczynka z gruntem wilgotnym [g],
- mst - masa naczynka z gruntem suchym [g],
- mt - masa naczynka pustego [g].
Przykładowe wyniki badań aparatem Proctora
| LP | Masa mmt [g] | Masa mst [g] | Masa mt [g] | Wilgotność [%] | Masa mwti [g] | Masa mi [g] | Objętość Vp [cm3] | Gęstość objętościowa | Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 183,9 | 395,2 | 387,2 | 3,94 | 438 | 517 | 75 | 1000 | 1,77 | 1,70 |
| 2 | 220 | 456,6 | 443,9 | 5,67 | 442 | 518 | 15 | 1,81 | 1,71 | |
| 3 | 188,9 | 524,0 | 498,8 | 4,14 | 525 | 191 | 5 | 1,91 | 1,76 | |
| 4 | 201,1 | 580,8 | 546,7 | 9,87 | 456 | 519 | 5 | 1,95 | 1,77 | |
| 5 | 217,7 | 600,7 | 558,1 | 12,51 | 459 | 519 | 8 | 1,98 | 1,75 |
Podsumowanie
Przed przystąpieniem do budowy jakiejkolwiek inwestycji, trzeba wykonać najpierw cały szereg badań, aby ustalić czy grunt nadaje się pod budowę. Jeżeli wyniki nie są zadowalające, wykonuje się badania, aby określić, które metody uzdatniania gruntu będą w tym konkretnym przypadku najlepsze. Jednym z nich jest badanie Proctora.
Istnieje wiele metod badania oraz uzdatniania gruntu do zabudowy. Powierzenie ich odpowiedzialnej i doświadczonej firmie z zakresu geologii oraz geotechniki to podstawa, aby być pewnym, że wykonanie będzie przeprowadzone prawidłowo.
tags: #wilgotność #optymalna #aparat #Proctora
