WILGOTNOŚĆ OPTYMALNA (W

OPT

)

Wilgotnością optymalną nazywamy taką wilgotność, przy której w danych

warunkach ubijania można osiągnąć największe zagęszczenie gruntu, a więc

uzyskuje on maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego.

Parametr ten wykorzystywany jest w głównej mierze przy zagęszczaniu

nasypów. Pozwala określić, jaką ilość wody należy dodać do gruntu aby

maksymalnie ułatwić (skrócić) proces jego zagęszczania.

Wartość wilgotności optymalnej zależy od rodzaju gruntu, kształtu cząstek

mineralnych oraz szorstkości ich powierzchni. Wilgotność optymalna to taka

zawartość wody, która pozwala na wytworzenie otoczek wody higroskopijnej i wody

osmotycznej wokół poszczególnych cząstek.

Badanie wykonywane jest w aparacie Proctora – ręcznym lub mechanicznym.

Przebieg oznaczenia

I ubijanie gruntu

1 – należy określić wymiary wewnętrzne cylindra (wysokość h [mm] i średnicę d [mm]) oraz masę

pustego cylindra bez kołnierza m

t

[g].

3 – po przesianiu wysuszonego i przeznaczonego do badania piasku dodać do niego pierwszą porcję

wody destylowanej i dokładnie rozmieszać,

6 - do cylindra nałożyć pierwszą warstwę gruntu o grubości około 7 cm i ubijać ubijakiem, 25 razy

opuszczając ciężarek ubijaka,

7 - nałożyć na cylinder kołnierz, a do cylindra nałożyć drugą warstwę gruntu (do wysokości połączenia

cylindra z kołnierzem). Powtórzyć ubijanie identycznie jak dla pierwszej warstwy,

8 - nałożyć do cylindra trzecią warstwę gruntu (około 5 cm poniżej górnego brzegu kołnierza) i ubijać

identycznie jak poprzednie,

9 - delikatnie zdjąć kołnierz i ściąć nożem nadmiar piasku nad krawędzią cylindra, tak, aby piasek

dokładnie wypełniał wnętrze cylindra,

10 - starannie oczyścić cylinder z zewnątrz z piasku i zważyć m

wt1

[g],

11 - do wytarowanego naczyńka wagowego pobrać próbkę gruntu do określenia wilgotności W

1

[%],

zważyć i wstawić do suszarki,

12 - wysypać piasek z cylindra do pojemnika,

II ubijanie gruntu

do używanego w poprzednim ubijaniu piasku dodać następną porcję wody destylowanej i dokładnie

rozmieszać, powtórzyć cykl ubijania jak poprzednio określając m

wt2

i W

2

,

III,IV i ewentualnie V ubijanie gruntu

tak jak w poprzednich ubijaniach, dodając kolejne porcje wody destylowanej należy określić m

wt3

,

W

3

, m

wt4

, W

4,

m

wt5

, W

5

Obliczenia wyników:
- objętość wewnętrzna cylindra V

d

h

V

2

4

⋅ ⋅ =

π

[cm

3

]

dla każdego ubijania określić:
- masę gruntu m

i

[g]

- gęstość objętościową gruntu

ρρρρ

i

[g/cm

3

]

dla podanych wilgotności Wi obliczyć także:

- gęstość objętościową szkieletu gruntowego

ρρρρ

di

[g/cm

3

]

Obliczenia należy prowadzić z dokładnością do 2 miejsc po przecinku, a tylko

ρρρρ

d

należy określić z dokładnością do 3 miejsc po przecinku.

m

wti

- m

t

= m

i

Wyniki należy zestawić w tabeli oraz na wykresie wg poniższego rysunku, a

następnie odczytać ze sporządzonego wykresu wartość W

opt

[%] odpowiadającą

maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego.

Sprawozdanie.

W sprawozdaniu, należy zamieścić dane, tabelę obliczeń, sporządzony wykres i
wartość wilgotności optymalnej.

Kolejne
ubijanie

m

wti

[g]

m

i

[g]

W

i

[%]

ρρρρ

i

[g/cm

3

]

ρρρρ

di

[g/cm

3

]

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

Definicje i wzory:

ρρρρ

- gęstością objętościową nazywa się stosunek masy próbki gruntu (w stanie

naturalnym) do jej objętości.

Wyznacza się ją ze wzoru:

[g/cm

3

]

ρρρρ

d

- gęstością objętościową szkieletu gruntowego (gruntu suchego) nazywa się masę

jednostki objętości gruntu wysuszonego w temperaturze 105 - 110

°

C.

Do obliczenia należy wykorzystać poniższy wzór, gdzie W to wilgotność w %:

[g/cm

3

]

V

m

m

t

wti

i

−

=

ρ

i

i

di

W

+

⋅

=

100

100

ρ

ρ