Якщо за масою частка ґрунту, що не пройшла крізь сито d > 31,5 мм, складає більше ніж 35 %, тоді для випробування на ущільнення застосовується циліндр діаметром 250 мм. При оцінці згідно з Г.8.3 слід ураховувати частку ґрунту, що не пройшла крізь сито, перераховану на масу в сухому стані, встановлену шляхом зважування.
Г.7.1.3 Для першого окремого випробування, проба ґрунту повинна мати вологість, що набагато нижча ніж оцінена оптимальна вологість.
Примітка 1. Для дрібнозернистих ґрунтів із пластичними властивостями для оцінки оптимальної вологості може застосовуватися границя пластичності.
При подальших окремих випробуваннях проби ґрунту повинні мати відповідно більш високу вологість, приблизно на Δw = 2–3 %. Можна додавати воду, яка в порівнянні з повітрям має поверхневий натяг сто більший ніж 6·10–2 Н/м.
Примітка 2. Чиста вода за 20 °С має поверхневий натяг σ0, який дорівнює 7,28·10–2 Н/м. У забрудненій річній та ґрунтовій воді, а також у деякій водопровідній воді необхідне мінімальне значення для σ0 може бути нижчим.
Перед початком кожного окремого випробування пробу ґрунту необхідно рівномірно зволожити. Для ґзроуднчтиійв, що не мають пластичних властивостей, достатньо, щоб ґрунт був покритий водою після її додавання протягом 10 хв, а потім, через 10 хв, повинен бути ретельно перемішаний. Ґрунти з пластичними властивостями необхідно як можна краще розкришити перед додаванням води, а для пришвидшення зволоження необхідно періодично ретельно перемішувати та гомогенізувати. Перед ущільненням вони повинні подрібнюватися в крихту діаметром близько 10 мм.
Примітка 3. Для дуже пластичних глин навіть при збереженні в закритій посудині для гомогенізації потрібен час, не менше ніж 24 год, у зв'язку з тим, що залежно від типу подрібнення (див. Г.7.1.1) утворюються крихти різного розміру, при цій групі ґрунтів слід розраховувати на більшу розбіжність результатів ніж це вказано в розділі 10.
Г.7.2 Метод визначення вологості
Г.7.2.1 Розрахунок вологості шляхом зважування перед кожним окремим випробуванням
До сухої проби ґрунту з відомою загальною масою в сухому стані md додають кількість води, яка приблизно дорівнює вологості, передбаченій для першого окремого випробування. Після приготування згідно з 7.1.2 всю вологу пробу ґрунту m зважують безпосередньо перед ущільненням і розраховують кількість води, що утримується в пробі mw = m – md, а також вологість згідно з 8.1.
Перед кожним подальшим окремим випробуванням додають додаткову кількість води відповідно до Г.7.1.3 (другий абзац), і далі діють аналогічним чином.
Граничні відхили визначення вологості Δw повинні складати менше ніж ± 0,05w.
При такому типі визначення вологості не губиться матеріал проби при проведенні всіх окремих випробувань, та з випробувального циліндра не повинна виходити вода при проведенні окремих випробувань.
Г.7.2.2 Розрахунок вологості після закінчення всіх випробувань на ущільнення
Відповідну кожному окремому випробуванню вологість можна визначити після закінчення всіх випробувань. Для цього необхідно визначити масу в вологому стані m для всієї проби безпосередньо після кожного окремого випробування, після закінчення всіх випробувань просушити всю пробу й встановити її масу в сухому стані md.
Різниця мас у вологому стані т у порівнянні з масою в сухому стані md, що визначена наприкінці, надає відповідну кількість води mw окремих випробувань, за допомогою яких визначається вологість w згідно з Г.8.1.
Граничні відхили визначення вологості Δw повинні складати менше ніж ± 0,05w.
За такого типу визначення вологості не губиться матеріал проби при проведенні всіх окремих випробувань, та з випробувального циліндра не повинна виходити вода при проведенні окремих випробувань.
Г.7.2.3 Визначення вологості на часткових пробах дрібнозернистих ґрунтів методом висушування
Для дрібнозернистих ґрунтів вологість можна визначати на часткових пробах. Для цього після кожного окремого випробування відбирають часткову пробу сегмента, що включає всю товщину проби. Визначення вологості в цих часткових пробах проводиться методом висушування згідно з DIN 18121-1. Висушений в печі ґрунт неможна знову використовувати для випробування за методом Проктора.
Г.7.2.4 Визначення вологості шляхом сушіння всієї проби, ущільненої в випробувальному циліндрі
Для ґрунтів із пластичними властивостями і включеннями великих фракцій, вологість неможливо визначити з достатньою точністю на часткових пробах згідно з Г.7.2.3. У цьому разі всю пробу, ущільнену в випробувальному циліндрі, висушують після кожного окремого випробування згідно з DIN 18121-1 та за масою в сухому стані розраховують кількість води у пробі mw.
Метод допускає для цих ґрунтів, що при ущільненні згідно з Г.7.3 для кожного окремого випробування використається нова проба ґрунту.
Г.7.2.5 Визначення вологості пришвидшеним методом
Якщо вологість необхідно визначити швидше ніж методом висушування, то можна застосувати пришвидшені методи згідно з DIN 18121-2. При цьому визначення вологості може виконуватися залежно від виду ґрунту або на частковій пробі згідно з Г.7.2.3, або на всій пробі, ущільненій в випробувальному циліндрі згідно з Г.7.2.4.
Г.7.3 Визначення щільності за Проктором
Випробувальний циліндр із плитою основи та знімним кільцем встановлюють на стійку підставку та фіксують. За допомогою ручної лопатки заповнюють ґрунтом у три шари однакової товщини, при цьому слід звертати увагу на представницький зерновий склад кожного шару. Поверхню кожного шару злегка притискають дерев'яним штампом. Ущільнення кожного шару виконують ущільнювачем із частотою ударів, що визначена для відповідного випробувального циліндра згідно з таблицею Г.4.1.
Ущільнення виконують падаючим вантажем, визначеним для відповідного випробувального циліндра згідно з таблицею Г.4.1. Удари наносять у три або чотири цикли по поверхні шару, торкаючись краю циліндра, так щоб рівномірно охопити всю поверхню (рисунок Г.7.1).
Удари, що необхідні для ущільнення кожного шару, слід наносити безперервно. Вони повинні йти один за одним з періодичністю від 1,5 с до 2 с при висоті падіння h2 300 мм і 450 мм та з періодичністю від 2 с до 2,5 с при висоті падіння h2 600 мм.
При застосуванні ущільнювача, що обслуговується вручну, необхідно стежити за тим, щоб напрямна штанга йшла строго вертикально, а падаючий вантаж піднімався кожен раз точно до упору та вільно падав.
Рисунок Г.7.1 – Схематичне уявлення про розташування ударів у випробувальному циліндрі
Товщину шару слід встановлювати таким чином, щоб випробувальний циліндр був заповнений ущільненою пробою, а виступаюча в знімне кільце частина складала б не більше ніж 10 мм.
Крупнозернисті проби ґрунтів, котрі не мають пластичних властивостей, особливо проби ґрунтів однакової зернистості, можуть під дією удару падаючого вантажу вилітати вбік і вгору. Для таких проб ґрунтів сталеву плиту (рисунок Г.4.3) укладають на поверхню неущільненого шару. Удари слід розподіляти по цій пластині також згідно з рисунком Г.7.1. Після ущільнення кожного шару сталеву пластину виймають за допомогою ручки, що вгвинчена у плиту.
Після ущільнення трьох шарів знімне кільце видаляють та частину проби, що виступає за край циліндра, обережно без ушкоджень відділяють від проби, що знаходиться у випробувальному циліндрі. Поверхню проби згладжують сталевою лінійкою точно за висотою краю циліндра. Якщо для крупнозернистих ґрунтів застосовується при ущільненні сталева плита, то об'єм проби має бути визначений шляхом вимірювання положення за глибиною плити у знімному кільці. На завершення зважують випробувальний циліндр разом із вмістом.
Після першого окремого випробування проводяться аналогічним чином мінімум чотири подальших окремих випробування з тією самою пробою фунту за більшої вологості (див. Г.7.1.3).
Примітка. У сумішах подрібнених зерен розбіжність окремих випробувань, як показує досвід, велика. Точність випробування може збільшуватися при збільшенні кількості окремих випробувань.
Для проб ґрунтів, що схильні до подрібнення зерен, ґрунтовий матеріал не можна застосовувати багаторазово. Підготовку проб згідно з Г.7.1 доцільно виконувати на часткових пробах.
Г.7.4 Визначення модифікованої щільності за Проктором
При визначенні модифікованої щільності за Проктором застосовують такий самий випробувальний циліндр, що й при визначенні щільності за Проктором. Ґрунт розподіляють на п'ять або три шари однакової товщини (таблиця Г.4.2). Ущільнення кожного шару виконують ущільнювачем із частотою ударів, приписаних для відповідного випробувального циліндра згідно з таблицею Г.4.2. Далі діють відповідно до Г.7.3.
Г.8 Оцінювання
Г.8.1 Розрахунок вологості
За кількістю води mw y грамах, що визначена згідно з Г.8.2, та масою проби ґрунту в сухому стані md у грамах, обчислюють вологість w у відсотках для кожного окремого випробування за формулою:
Г.8.2 Розрахунок щільності сухого ґрунту
Для кожного окремого випробування за масою ущільненої проби ґрунту m у грамах, що встановлена згідно з Г.7.3, а також за об'ємом випробувального циліндра або проби ґрунту V у кубічних сантиметрах, визначеного шляхом вимірювання з точністю до ΔV = ±0,001V, розраховують щільність проби ρ у грамах на кубічний сантиметр за формулою:
Г.8.3 Корегування впливу частини ґрунту, що лишилася на ситі
Проби, в яких частина ґрунту до ű = 0,35 лишається на ситі (див. Г.7.1.2), результат має бути скорегований, інакше щільність сухого ґрунту визначається заниженою, а вологість завищеною.
Частина ґрунту, що лишилася на ситі ű у відсотках, визначається за формулою:
Як показує досвід, вологість частини ґрунту, що лишилася на ситі wű, складає близько 0,01 % або 0,02 %. У пористих фракціях вологість підвищена й повинна визначатися шляхом випробувань.
При подальших польових випробуваннях на ущільнення для кожної відібраної проби слід визначати наявність частини ґрунту, що лишається на ситі. За наявності частини ґрунту, що лишається на ситі, щільність та вологість необхідно корегувати за вихідною кривою Проктора.
Г.8.4 Представлення результатів
Щільність сухого ґрунту ρd та ρ'd й відповідну вологість w та w' представляють відповідно до рисунка Г.10.1. За точками вимірювання будують криву згладжування з максимально великим радіусом кривизни в найвищій точці згідно з рисунком Г.10.1 (кривою Проктора), яка характеризує залежність ρd = f(w) для проби ґрунту, що випробовувався. На цьому графіку крива піднімається до максимуму, а потім іде вниз, проходячи приблизно паралельно кривій графіка повного водонасичення. Щільність сухого ґрунту, що відповідає найвищій точці цієї кривої, називають щільністю за Проктором ρPr, а вологість, відповідну цій точці, – оптимальною вологістю wPr. Щільність за Проктором вказують із точністю до 0,01 г/см3, а оптимальну вологість – з точністю до 0,001 %.
Для однорідних крупнозернистих пісків та гравію не завжди можна однозначно визначити оптимальну вологість. Тоді щільністю за Проктором вважається досягнута максимальна щільність ґрунту у сухому стані.
Також слід відображати криву повного водонасичення всього порового об'єму. Вона залежить від щільності часток ρs проби та обчислюється з урахуванням коефіцієнта водонасичення Sr= 1 та щільності води ρw, у грамах на кубічний сантиметр за формулою:
Горизонтальна відстань кривої насичення від кривої Проктора – є показником відповідного об'єму пор за окремими пробами. Відстань показує частку порового об'єму в загальному об'ємі проби nа:
Г.8.5 Розрахунок ступеня ущільнення
При розрахунку ступеня ущільнення DРr за формулою (Г.2.1) повинні визначатися щільність сухого ґрунту ρd та щільність за Проктором ρPг на однаковому максимальному розмірі зерен та на пробах однакового ґрунту з приблизно однаковим гранулометричним складом. За наявності частини ґрунту, що лишилася на ситі, ρPг має бути скореговане для кожного визначення згідно з Г.8.3. Ступінь ущільнення вказується з точністю до 0,01.
Г.8.6 Дані результатів
Протокол випробування повинен містити наступну інформацію:
а) крива за Проктором (рисунок Г.10.1) з кривою насичення;
б) щільність за Проктором ρPr та модифікована щільність за Проктором mod ρPr;
в) оптимальна вологість wPr та mod wPr;
г) познака DIN;
д) вид ґрунту відповідно до DIN 4022-1 з діаметром максимального розміру зерна в мм та група ґрунту згідно з DIN 18196;
е) частина ґрунту, що лишилася на ситі.
Г.9 Похибка вимірювання
В якості похибки результатів вимірювання, визначених згідно з цим стандартом, вказуються наступні стандартні відхили (таблиця Г.9.1):
Таблиця Г.9.1 – Стандартні відхили
|
|
σr |
σR |
|
|
1 |
Щільність за Проктором, г/см3 |
0,01 |
0,025 |
|
2 |
Оптимальна вологість неоднорідних та дрібнозернистих типів ґрунту як вміст за масою |
0,005 |
0,007 |
|
3 |
Оптимальна вологість крупнозернистих ґрунтів як вміст за масою |
0,005 |
0,017 |
