Badanie Granic Konsystencji

1. Opis teoretyczny i metody badań

Próba rozcierania w wodzie: Grunt należy rozcierać między dwoma palcami w zanurzonymi w wodzie. Ziarna piasku przy rozcieraniu są wyczuwalne, więc zawartość frakcji piaskowej w danej próbce gruntu można określić dość trafnie. Jeżeli w trakcie rozcierania wyczuwa się dużo ziaren piasku, to grunt zalicza się do grupy I (gruntu piaszczyste); jeżeli wyczuwalne są tylko pojedyncze ziarna - grupa II (pośrednie); jeśli zaś piasek jest niewyczuwalny - grupa III (pylaste).

Określenia rodzaju gruntu należy dokonać według normy PN-74/B-04452.

Wilgotnością naturalną (w_n) nazywamy stosunek masy wody zawartej w porach gruntu do masy jego szkieletu.

Oznaczenie wilgotności naturalnej:

• Z gruntu o naturalnej wilgotności NW lub NNS należy pobrać dwie próbki o masach co najmniej:

• 500 g - dla gruntów gruboziarnistych po oddzieleniu ziarn większych niż 25 mm,

• 50 g - dla piasków i pyłów,

• 30 g - dla pozostałych gruntów drobnoziarnistych,

• umieścić je w uprzednio zważonych naczyniach (parownicach lub tygielkach) i zważyć,

• następnie suszyć w suszarce (105 ÷ 110°C) aż do uzyskania stałej masy, czyli ~12 godzin dla gruntów spoistych i ~4 godzin dla gruntów sypkich - po wysuszeniu należy próbki ochłodzić w eksykatorze i zważyć

• wilgotność oblicza się ze wzoru: w_n = (m_mt - m_st)⋅(m_st - m_t)^-1⋅100%, gdzie:

m_mt - masa próbki wilgotnej łącznie z masą parownicy, [g]

m_st - masa próbki wysuszonej łącznie z masą parownicy, [g]

m_t - masa parownicy, [g].

Za wynik ostateczny należy przyjąć średnią arytmetyczną wartości z obu oznaczeń, jeśli różnica wyników nie przekracza 5% wartości średniej. W przypadku większej różnicy, należy wykonać oznaczenie na nowych dwóch próbkach i jako wynik przyjąć średnią arytmetyczną trzech najmniej różniących się wartości z czterech wykonanych oznaczeń.

Granicą plastyczności (w_p) nazywamy wilgotność, jaką ma grunt na granicy konsystencji półzwartej i plastycznej. Po uzyskaniu przez grunt podczas wałeczkowania wilgotności odpowiadającej granicy plastyczności, wałeczek pęka po osiągnięciu średnicy ~3 mm.

Oznaczenie granicy plastyczności:

• oznaczenie należy wykonać na próbkach gruntu o naturalnej wilgotności. Gdy grunt jest zbyt wilgotny i nie daje się wałeczkować, to podsuszyć, a jeśli jest zbyt suchy - dolać wody (w celu doprowadzenia go do stanu plastycznego), wyjąć ziarna większe od 2 mm, a następnie dokładnie wymieszać w moździerzu

• z grudki badanego gruntu po usunięciu większych ziaren żwirowych, formuje się kulkę o średnicy 6 ÷ 7 mm, z której wykonuje się wałeczek o średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek po osiągnięciu średnicy 3 mm nie ulegnie wyraźnemu spękaniu, to należy ulepić z niego następną kulkę i powtórzyć wałeczkowanie. Wałeczkowanie należy powtarzać tak długo, aż wałeczek po osiągnięciu średnicy równej 3 mm ulegnie wyraźnemu spękaniu lub pokruszy się na kawałeczki.

• wałeczki wkłada się do dwóch naczynek wagowych i bada się ich wilgotność (p. wyżej)

• za wynik należy przyjąć średnią arytmetyczną z obu oznaczeń wilgotności, jeżeli ich różnica nie przekracza 10% względnej wartości średniej. W przypadku większej różnicy należy przeprowadzić dwa dodatkowe oznaczenia, a jako wynik przyjąć średnią arytmetyczną z trzech najmniej różniących się wartości.

Granicą płynności (w_L) nazywamy wilgotność, jaką ma grunt na granicy konsystencji plastycznej i płynnej; przy tej wilgotności bruzda rozdzielająca próbkę gruntu w miseczce aparatu Casagrande'a złączy się po 25 uderzeniach (obrotach korbką aparatu) na długości 10 mm i wysokości 1 mm.

Oznaczenie granicy płynności:

• do badania pobiera się ~100 g gruntu o naturalnej wilgotności, umieszcza w moździerzu i mieszając dokładnie - dolewa się wody destylowanej; zawartość moździerza (po usunięciu większych ziaren) należy urobić na pastę

• następnie odłącza się miseczkę od aparatu i wypełnia się ją cienkimi warstwami tak, aby rozsmarowany grunt utworzył w miseczce wklęsłą powierzchnię sferyczną. Grunt powinien być rozłożony w przedniej części miseczki, przy czym największa grubość warstwy pasty powinna być nie mniejsza niż 9 mm, a łączna masa miseczki z gruntem 210 g

• za pomocą rylca należy wykonać bruzdę w paście gruntowej przez środek miseczki, prostopadle do osi jej obrotu, następnie zamocować miseczkę w aparacie

• kręcąc korbką aparatu z częstością ~2 razy na sekundę obserwujemy łączenie się bruzdy aż do momentu, gdy złączy się na długości 10 mm i wysokości 1 mm, co ocenia się wzrokowo

• ze środka bruzdy pobiera się ~10 g próbkę i oznacza się jej wilgotność

• pozostały w miseczce grunt wkłada się do moździerza, dolewa wody, miesza i powtarza czynności opisane powyżej

• po zakończeniu ostatniego badania i wyznaczeniu wilgotności wszystkich próbek uzyskane wyniki nanosi się w formie punktów na siatkę półlogarytmiczną, której oś pozioma stanowi liczbę uderzeń, a oś pionowa wilgotność. Uzyskane na siatce punkty łączy się prostą (regresja liniowa)

• punkt przecięcia z prostą pionową oznaczającą 25 wyznacza wilgotność odpowiadającą granicy płynności.

2. Dokumentacja badań

na następnej stronie

3. Podsumowanie

Wyniki badań można uznać dobre, ponieważ wilgotność naturalna jest podobna do wartości podanej w normie dla gliny (16 %). Ponad to obserwacja makroskopowa wykazała, że grunt jest twardoplastyczny, ten sam wynik dały obliczenia (0 < I_L < 0,25).

---