Wilgotność Optymalna Szkieletu Gruntowego
- Szczegóły
Wilgotność optymalna gruntu (Wopt) jest wilgotnością, przy której grunt posiada maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego (ρds), tj. grunt jest maksymalnie zagęszczony. Wilgotność, przy której uzyskuje się największy ciężar objętościowy szkieletu gruntowego, nazywa się wilgotnością optymalną.
Maksymalne zagęszczenie otrzymuje się przy największym ciężarze objętościowym szkieletu gruntowego. Ciężar objętościowy szkieletu gruntowego (obok ciężaru właściwego szkieletu) zależy w przeważającym stopniu od wilgotności gruntu.
Toteż oznaczanie wilgotności optymalnej dla konkretnego przypadku zagęszczania mas ziemnych stanowi podstawowe zadanie poprzedzające właściwe roboty i odbywa się zazwyczaj laboratoryjnie za pomocą aparatu Proctora.
Oznaczanie Wilgotności Optymalnej w Laboratorium
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.
Próbkę badanego gruntu miesza się z różnymi ilościami wody, rozpoznając od ok. 60 ml przy piaskach, a od ok. 100-i-150 ml przy glinach, a później do próbki dodaje się tyle wody, aby wilgotność zwiększała się stale o 1-2%. Ubijając przy różnej wilgotności gruntu próbkę badanego gruntu, oznacza się odpowiadające jej ciężary objętościowe gruntu ubitego.
Przeczytaj także: Wszystko, co Musisz Wiedzieć o Wodzie Destylowanej
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.
Obliczając na tej podstawie ciężary objętościowe szkieletu gruntowego, nanosi się je na wykres zależności ciężaru objętościowego szkieletu gruntowego i wilgotności gruntu. Największy ciężar objętościowy szkieletu gruntowego uwidoczniony na wykresie wyznacza optymalną wilgotność gruntu (w - 12%).
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).
Wzór na Gęstość Objętościową Szkieletu Gruntowego
Próbki zagęszczonego gruntu waży się a następnie określa się wilgotność gruntu i wylicza się gęstość objętościową szkieletu gruntowego wg wzoru:
gdzie:
Przeczytaj także: Budowa oczyszczalni rozsączającej w Polsce - formalności
- 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
Poniższa tabela przedstawia przykładowe wyniki badań przeprowadzonych za pomocą aparatu Proctora, ilustrujące zależność między wilgotnością a gęstością objętościową szkieletu gruntowego.
| 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 | 204,5 | 6,6 | 443,9 | 5,67 | 442 | 518 | 151 | 811 | 1,71 | |
| 3 | 188,9 | 524,0 | 498 | 8,41 | 452 | 519 | 151 | 911 | 1,76 | |
| 4 | 201,1 | 580,8 | 546 | 7,9 | 874 | 565 | 195 | 519 | 811 | 1,77 |
| 5 | 217,7 | 600,7 | 558 | 11 | 2,51 | 459 | 519 | 851 | 1,98 | 1,75 |
Znaczenie Wilgotności Gruntu dla Zagęszczania
Ze względu na podstawowe znaczenie właściwej wilgotności gruntu dla procesu zagęszczania, nie należy dopuszczać do utraty wilgotności naturalnej świeżo spulchnionego gruntu i przystępować do zagęszczania bezpośrednio po wykonaniu nasypu, bowiem często się zdarza, iż właśnie wilgotność gruntu rodzimego jest wilgotnością optymalną.
Jeśli wilgotność gruntu w nasypie jest optymalna, wówczas przy właściwie zastosowanych maszynach zagęszczających można osiągnąć nie tylko wysoki stopień zagęszczania w stosunku do gęstości gruntu rodzimego, ale można go nawet przekroczyć (co ma szczególne znaczenie przy budowlach wodnych).
Przy zwiększaniu wilgotności ponad wilgotność optymalną grunt ulega rozwodnieniu (ciężar objętościowy szkieletu gruntowego maleje) i grunt traci zdolność do dalszego zagęszczenia.
Wpływ Wilgotności na Nakład Pracy Mechanicznej
Zależność między wilgotnością optymalną a nakładem pracy mechanicznej pokazano dla gruntu piaszczysto-gliniastego o składzie: piasku z cząstkami powyżej 0,05 mm - 14%, frakcji pylastych 0,05 do 0,002 mm - 72%, cząstek gliniastych o wymiarach 0,002 mm - 14%.
Przeczytaj także: Bezpieczeństwo chlorowania alkanów
Wykres ten wskazuje, iż np. przy zmianie wilgotności optymalnej 19 na 16% nakład pracy mechanicznej dla osiągnięcia tego samego zagęszczenia wzrasta z około 22 Tm/m3 do 80 Tm/m3 - a więc 3,65 raza, a przy zmniejszeniu wilgotności z 16 na 15% nakład pracy mechanicznej zwiększa się z 80 Tm/m3 na 200 Tm/m3 - a więc 2,5 raza.
Zasięg zagęszczenia w głąb warstwy ziemnej podlega zmianom, których poznanie jest niezbędnym warunkiem właściwego zagęszczania.
tags: #wzór #na #wilgotność #optymalna #szkieletu #gruntowego
