background image

P O L I T E C H N I K A   G D A Ń S K A  

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska 

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego 

80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12 

 

 

7. Oznaczenie 

wilgotności optymalnej (w

opt

). 

Wilgotność optymalna (w

opt

) jest to wilgotność gruntu, przy której jest możliwe uzyskanie 

maksymalnego zagęszczenia tego gruntu, czyli uzyskanie maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu 
gruntowego (

ρ

ds

). 

Parametry  w

opt

 i 

ρ

ds

  są w praktyce bardzo przydatne przy wykonawstwie różnego rodzaju budowli 

ziemnych: nasypów, wałów, wymian gruntów, podsypek, zasypek, podbudów itp. Zagęszczenie gruntu 
w tego typu konstrukcjach określa się przez wskaźnik zagęszczenia: 

ds

dn

s

I

ρ

ρ

=

 

gdzie:  

ρ

dn

 – gęstość objętościowa szkieletu gruntowego gruntu wbudowanego (tzw. naturalna), 

 

ρ

ds

 – maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego otrzymana przy w

opt

 w badaniu 

laboratoryjnym. 

7.1 

Metody oznaczania wilgotności optymalnej. 

W zależności od wielkości ziaren badanego gruntu i programu badań należy wybrać jedną z czterech 
metod, które przedstawia tablica 1. 

Tab. 1. Metody oznaczania wilgotności optymalnej. 

Metoda Cylinder 

liczba 

warstw 

liczba 

uderzeń 

ubijaka na 
1 warstwę 

Ubijak 

Wysokość 

opuszczania 

ubijaka 

[mm] 

Jednostkowa 

praca 

zagęszczania 

[J/cm

3

I Mały 3  25 lekki 

320±1 0,59 

II Duży 3  55 lekki 

320±1 

0,59 

III Mały 5  25 ciężki 

480±1 

2,65 

IV Duży 5  55 ciężki 

480±1 

2,65 

7.2 Sprzęt do badania. 

a)  Dwa cylindry stalowe, mały i duży (rys.1.) o wymiarach jak w tablicy 2. 

1 – cylinder 

2 – nasadka 

3 – zamek łączący nasadkę z cylindrem 

4 – podstawa 

5 – śruba łącząca cylinder z podstawą 

Rys. 1. Schemat budowy cylindra. 

Dw

Dz

h

hn

3

5

2

1

4

background image

 

2

 

 

Tab. 2. Wymiary dla cylindrów. 

Średnica 

Objętość 

D

z

 

D

w

 

Wysokość 

h = h

n

 

Typ cylindra 

[dm

3

] [mm] [mm] 

Mały 

1 ± 0,003 

112,8 ± 0,2 

120 ± 0,5 

100 ± 0,2 

Duży 

2,2 ± 0,006 

152,4 ± 0,2 

162 ± 0,5 

120,6 ± 0,2 

 

b)  Dwa ubijaki stalowe, lekki i ciężki (rys. 2.) o wymiarach jak w tablicy 3. 

1 – ubijak (młot) 

3 – pręt prowadzący 

5 – ogranicznik wysokości spadu 

2 – tzw. szklanka 

4 – śruba ogranicznika wysokości spadu 

Rys. 2. Schemat budowy ubijaka typu ręcznego. 

 

 

Tab. 3. Wymiary dla ubijaków 

Masa ubijaka 

Wysokość 

opuszczania 

Hu 

Średnica 

du 

Typ ubijaka 

[kg] [mm] [mm] 

Typ cylindra 
stosowanego 

przy oznaczeniu 

50,8 ± 0,2 

Mały  

Lekki 

2,5 ± 0,005 

320 ± 1 

76,8 ± 0,2 

Duży 

50,8 ± 0,2 

Mały  

Ciężki 

4,5 ± 0,005 

480 ± 1 

76,8 ± 0,2 

Duży 

c)  Sita o boku oczka kwadratowego 6 i 10 mm. 
d)  Waga o dokładności nie mniejszej niż 1 g. 
e) Przyrządy do oznaczania wilgotności. 
f)  Linia stalowa z ostrą krawędzią lub duży nóż. 
Ogólnie, sprzęt do badania wilgotności optymalnej nazywa się aparatem Proctora. 
Obecnie powszechnie stosowane są automatyczne aparaty Proctora o napędzie elektrycznym. 

7.3 

Przygotowanie gruntu do badań. 

Masa próbki gruntu w stanie powietrzno suchym potrzebna do badania powinna wynosić 2,5 ÷ 3 kg na 
1 dm

3

 objętości cylindra użytego do oznaczenia. Do badania należy pobrać trzy próbki gruntu 

i wysuszyć je do stanu powietrzno suchego. Następnie grunt trzeba rozdrobnić i przesiać przez sito 
6 mm gdy do badania stosujemy cylinder mały, lub 10 mm gdy do badania stosujemy cylinder duży. 
Pozostałość na sicie ważymy i oznaczamy jej procentową zawartość w próbce x. Do przesianej części 
materiału należy dodać wodę destylowaną w ilości 60 cm

3

 dla gruntów sypkich, lub 100 ÷ 150 cm

3

 dla 

gruntów spoistych na 1 dm

3

 objętości użytego cylindra. Następnie należy próbkę dokładnie wymieszać 

i w szczelnie zamkniętym naczyniu pozostawić na 15 h.

 

7.4 Wykonanie 

badania. 

W zależności od przyjętej metody badania należy ubijać próbkę stosując liczbę uderzeń i liczbę 
układanych warstw jak w tablicy 1. Po ułożeniu drugiej warstwy w przypadku metody I i II lub czwartej 
warstwy dla metod III i IV należy nałożyć nasadkę. Na wykonanie każdej warstwy należy wykorzystać 
taką ilość gruntu, aby po ubiciu ostatniej warstwy grunt wystawał nie więcej niż 10 mm ponad górną 
krawędź cylindra. Każdą kolejną warstwę po zagęszczeniu należy wyrównać, ugnieść i zdrapać jej 
powierzchnię ostrzem noża. Po zagęszczeniu ostatniej warstwy, nadmiar gruntu należy ściąć nożem lub 
stalową linią, prowadząc cięcie od środka ku krawędziom cylindra. Następnie należy zważyć grunt 
z cylindrem  (m

mt

) i oznaczyć  gęstość objętościową gruntu (

ρ). Po wyjęciu gruntu z cylindra należy 

oznaczyć jego średnią wilgotność pobierając grunt z 10 miejsc w cylindrze. Masa gruntu do badania 
wilgotności powinna być zgodna z pkt. 2.1. Na podstawie wartości 

ρ,  w i ρ

s

 oblicza się  gęstość 

objętościową szkieletu gruntowego 

ρ

d

. Pozostały grunt należy wydobyć z cylindra, rozdrobnić i dodać 

du

Hu

2

3

5

4

1

background image

 

3

do niego tyle wody, aby wilgotność wzrosła o 1-2 %. Następnie należy powtórzyć czynności 
zagęszczania. Kolejne cykle zwiększania wilgotności i ubijania należy powtarzać do momentu, aż masa 
gruntu z cylindrem (m

mt

) zacznie spadać. Tę samą próbkę gruntu można zagęszczać nie więcej niż 

pięciokrotnie. Gdy z gruntu wycieka grawitacyjnie woda lub woda pokrywa powierzchnię gruntu 
w cylindrze nie należy przeprowadzać badania. 

7.5 Wyniki 

badań. 

Sposób analizy wyników badania wilgotności optymalnej metodą Proctora przedstawiono w schemacie 
blokowym poniżej.: 

Rys. 3. Wykres zależności 

ρ

d

 od w

Dane: 
w – wilgotność gruntu w kolejnym 
badaniu [%] 

ρ

s

 – gęstość właściwa szkieletu 

gruntowego  [g/cm

3

ρ

d

 – gęstość objętościowa szkieletu 

gruntowego w kolejnym badaniu [g/cm

3

]

x– stosunek masy usuniętych grubszych 
ziaren do masy całej próbki [%]

Sporządzamy wykres 

ρ

d

 

w zależności od w (patrz Rys. 3)

Jako w’

opt

 przyjmujemy wilgotność odpowiadającą 

maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu 

gruntowego 

ρ'

ds

(patrz Rys. 3) 

jeśli 

5% < < 25%

jeśli 

≤ 5%

opt

opt

w

x

w

'

)

1

(

=

 

)

'

(

'

ds

s

s

ds

s

ds

x

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

=

 

opt

opt

w

w

'

=

 

ds

ds

'

ρ

ρ

=

 

0

2

4

6

8

10

12

14

1,65

1,70

1,75

1,80

1,85

1,90

1,95

2,00

2,05

wilgotność w, %

sto

ść

 ob

to

ściowa

szkieletu gruntowego 

ρ

d

,

g/cm

3

w'

opt

ρ

'

ds

sto

ść

 ob

to

ściowa 

szkie

letu gr

untowego 

ρ

d

  [g/cm3] 

1,50 

1,55 

1,60 

1,65 

1,70 

1,75 

1,80 

1,85 

1,90