WYKONANIE OZNACZENIA STANU GRUNTU SPOISTEGO
(WILGOTNOŚĆ NATURALNA GRUNTU, GRANICA PLASTYCZNOŚCI,
GRANICA PA
YNNOÅšCI)
Wprowadzenie
Grunty spoiste w stanie naturalnym występują w trzech konsystencjach: zwartej,
plastycznej i płynnej. W obrębie konsystencji wyróżnia się stany gruntów: zwarty, półzwarty,
twardoplastyczny, plastyczny, miękkoplastyczny i płynny.
Wilgotności graniczne między poszczególnymi stanami są określane jako granice
konsystencji zwane również granicami Atterberga.
Między stanem zwartym i półzwartym znajduje się granica skurczalności wS i jest to
wilgotność w procentach, przy której pomimo dalszego suszenia próbka gruntu nie zmniejsza
swojej objętości i zmienia barwę na powierzchni na jaśniejszą.
Pomiędzy stanem półzwartym i stanem twardoplastycznym znajduje się granica
plastyczności wP i określa się ją wilgotność [%], jaką ma grunt, gdy przy kolejnym
wałeczkowaniu wałeczek pęka, rozwarstwia się lub rozsypuje po osiągnięciu średnicy 3 mm.
Granica płynności wL występuje między stanem miękkoplastycznym i płynnym.
Wyznacza ją wilgotność [%] pasty gruntowej umieszczonej w miseczce aparatu
Casagrande a, w której bruzda wykonana rylcem zejdzie się na długości 10 mm i wysokości
1 mm przy 25 uderzeniu miseczki o podstawÄ™ aparatu.
Różnicę między granicą plastyczności i granicą płynności nazywamy
wskaz
nikiem plastyczności IP.
IP = wL - wP [%]
gdzie: wL  wartość granicy plastyczności [%];
wp - wartość granicy płynności [%].
Wskaz
nik plastyczności określa ile wody w procentach (w stosunku do masy szkieletu
gruntowego) wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny.
TABELA 1
Podział gruntów wg spoistości
Rodzaj gruntu Wskaz
nik plastyczności
niespoisty IP d" 1%
spoisty IP > 1%
mało spoisty 1% < IP d" 10%
średnio spoisty 10% < IP d" 20%
zwięzło spoisty 20% < IP d" 30%
bardzo spoisty 30% < IP
II / 1
Znając granice konsystencji wP, wL oraz wilgotność naturalną wn danej próbki gruntu
można wyznaczyć stopień plastyczności IL, który pozwala ustalić stan gruntu spoistego.
wn - wP
IL =
wL - wP
gdzie: wn  wilgotność naturalna [%]
wL  granica plastyczności [%];
wp - granica płynności [%].
TABELA 2
Podział gruntów spoistych ze względu na stan gruntu
Wilgotność gruntu w stosunku do
Stan gruntu Symbol Stopień plastyczności
granic konsystencji
Zwarty zw IL < 0
w d" wS
Półzwarty pzw
IL d" 0
wS Twardoplastyczny tpl
0Plastyczny pl
0,25Miękkoplastyczny mpl
0,50Płynny pł 1,00Przebieg badania
1. Oznaczenie wilgotności naturalnej wn
PrzyrzÄ…dy:
a. tygielek,
b. waga,
c. suszarka.
Wykonanie oznaczenia:
1 - zważyć pusty i wysuszony tygielek (z dokładnością do 0,01 g)  mt;
2 - w zważonym tygielku umieścić próbkę gruntu i ponownie zważyć  mmt;
grunty spoiste  ok. 30 g;
grunty sypkie: piaski  ok. 50 g;
grunty gruboziarniste  ok. 500 g,
3 - tygielek z gruntem wstawić do suszarki i suszyć w temp.105 ÷ 110 °C do staÅ‚ej masy,
4 - po wysuszeniu wyjąć tygielek z suszarki i ostudzić do temperatury otoczenia;
5 - zważyć tygielek z wysuszonym gruntem  mst,
II / 2
Schemat obliczeniowy
1. Obliczyć wilgotność naturalną gruntu wn
mmt - mst
wn = Å"100%
mst - mt
gdzie: mmt  masa wilgotnej próbki z masą tygielka [g],
mst  masa próbki wysuszonej z masą tygielka [g],
mt  masa tygielka [g].
2. Oznaczenie granicy plastyczności wP
PrzyrzÄ…dy:
a. naczyńko wagowe,
b. waga,
c. suszarka
Wykonanie oznaczenia:
1 - zważyć puste naczyńko wagowe - mt,
2 - z próbki gruntu należy pobrać taką ilość, aby uformować kulkę
o średnicy 7 mm i wałeczkować ją na dłoni, aż wałeczek uzyska średnicę ok. 3 mm; jeśli
wałeczek w tym czasie nie popękał, należy ponownie uformować kulkę
i wałeczkować ją; czynność tę powtarzać tak długo, aż przy kolejnym wałeczkowaniu
wałeczek ulegnie uszkodzeniu (popęka, rozwarstwi się lub rozsypie); za popękany należy
uznać taki wałeczek, który po podniesieniu go za jeden koniec rozdzieli się na dwa
kawałki.
3 - wszystkie kawałki wałeczka włożyć do naczyńka wagowego,
4 - czynności z pkt. 2  3 należy powtórzyć tyle razy, aby w naczyńku zebrało się około
5 ÷ 7 g gruntu,
5 - zważyć naczyńko z wałeczkami - mmt;
6 - naczyÅ„ko wagowe z gruntem wstawić do suszarki i suszyć w temp.105 ÷ 110 °C do staÅ‚ej
masy;
7 - po wysuszeniu i ostudzeniu naczyńko z próbką należy zważyć - mst.
Schemat obliczeniowy
1. Obliczyć wilgotność spękanych wałeczków wp
mmt - mst
wp = Å"100%
mst - mt
gdzie: mmt  masa wilgotnej próbki z masą naczyńka wagowego [g],
mst  masa próbki wysuszonej z masą naczyńka wagowego [g],
mt  masa naczyńka wagowego [g].
II / 3
3. Oznaczenie granicy płynności wL
PrzyrzÄ…dy:
a. aparat Casagrande a (Rys.1)
b. 5 parowniczek,
c. waga,
d. suszarka,
e. parownica,
f. nóż.
Rys. 1. Schemat aparatu Casagrande a:1  podstawa, 2  miseczka na grunt,
3  korbka, 4  rylec.
Wykonanie oznaczenia:
1 - z próbki gruntu przeznaczonej do badania usunąć ziarna większe niż 2 mm, a następnie
wymieszać grunt z niewielką ilością wody w celu uzyskania jednorodnej pasty gruntowej;
2 - zważyć 5 pustych parowniczek - mt1, mt2, mt3, , mt4, , mt5;
3 - pastę gruntową nakładać rozprowadzić w miseczce aparatu Casagrande a (Rys.2a);
miseczka wraz z pastą gruntową powinna ważyć 210 ą 1 g;
4 - w paście gruntowej wykonać bruzdę (Rys.2b);
5 - miseczkę umieścić w aparacie i obracać korbą z prędkością ok. 2 obrotów/sekundę do
momentu złączenia się brzegów bruzdy na długości 10 mm i wysokości 1 mm
licząc ilość uderzeń miseczki o podstawę aparatu;
6 - po zejściu się brzegów bruzdy notujemy ilość uderzeń, a do zważonej parowniczki
pobieramy próbkę pasty mmti w celu określenia jej wilgotności  wi,
7 - punkty 3 ÷ 6 należy powtórzyć co najmniej trzykrotnie dla pasty o różnej wilgotnoÅ›ci.
Pasta gruntowa powinna być tak przygotowana, aby ilość uderzeń mieściła się
w przedziale 12 ÷ 35.
II / 4
a. b.
Rys.2. Aparat Casagrande a: a  rozprowadzenie pasty w miseczce, b  wykonanie bruzdy w paście gruntowej
Schemat obliczeniowy
1. Obliczyć wilgotność kolejnych próbek pasty gruntowej wi
mmti - msti
wi = Å"100%
msti - mti
gdzie: mmti  masa pasty gruntowej z parowniczkÄ… [g],
msti  masa wysuszonej pasty gruntowej z masÄ… parowniczki [g],
mti  masa parowniczki [g].
Wyniki umieścić w TABELI 1
TABELA 1
Liczba nr mt mmt mst w
uderzeń parowniczki
[g] [g] [g] [%]
II / 5
2. Narysować wykres zależności liczby uderzeń od wilgotności pasty gruntowej wg danych
z TABELI 1 (przykład Rys.4)
w [%]
50
45
40
wL 35
30
25
20
15
10
5
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ilość uderzeń
Rys. 4. Wykres zależności liczby uderzeń od wilgotności
3. Z wykresu odczytać wartość granicy płynności wL.
4. Obliczyć IP, IL i określić stan gruntu.
II / 6