Oznaczanie wilgotności gruntu

Wilgotność (w) – stosunek masy wody zawartej w danej próbce gruntu do masy tej próbki wysuszonej w temperaturze 105-, wyrażony w %.

Wilgotność naturalna (w_n) – wilgotność charakteryzująca zawartość wody w gruncie w warunkach naturalnych. Do jej oznaczenia powinny być użyte próbki o wilgotności naturalnej (NW) albo próbki o naturalnej strukturze (NNS).

Wykonanie oznaczenia

*Zważyć puste naczynka wagowe z dokładnością do 0,01g (m_t); *Z gruntu przeznaczonego do badania pobrać dwie próbki, każdą o masie około: -30g dla gruntów spoistych; -50g dla piasków; -500g dla gruntów gruboziarnistych; *Próbki umieścić w naczyniach wagowych i zważyć z taką samą dokładnością (m_mt); *Wysuszyć próbki w temperaturze 105-110º do stałej masy. Czas suszenia wynosi około: -8 godz. dla gruntów sypkich, -24 godz. dla gruntów spoistych ; *Po wysuszeniu i wystudzeniu zważyć ponownie (m_st)

Wilgotność gruntu (w): $\mathbf{w =}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{mt}}}\mathbf{-}\mathbf{m}_{\mathbf{\text{st}}}}{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{st}}}\mathbf{-}\mathbf{m}_{\mathbf{t}}}\mathbf{\bullet 100\%}$,gdzie:

m_mt – masa naczynka z gruntem wilgotnym [g]; m_st – masa naczynka z gruntem suchym [g]

m_t – masa naczynka pustego [g]

Jako wynik ostateczny przyjąć średnią arytmetyczną z dwóch oznaczeń, jeśli różnica uzyskanych wartości nie przekroczy 5% wartości średniej. W przypadku większej różnicy należy przeprowadzić dwa dodatkowe oznaczenia i jako wynik ostateczny przyjąć średnią arytmetyczną z trzech najmniej różniących się wartości.

Oznaczanie granicy plastyczności

Granica plastyczności (w_P) – wilgotność w procentach jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek pęka po osiągnięciu średnicy ; jest to wilgotność graniczna między stanem półzwartym i twardoplastycznym.

Wykonanie oznaczenia

Z jednorodnego gruntu w stanie plastycznym uformować kulkę o średnicy około i wałeczkować na dłoni, aż wałeczek uzyska średnicę około 3mm. Jeśli wałeczek w tym czasie nie popękał, z wałeczka ponownie uformować kulkę i wałeczkować ją jak poprzednio. Czynność powtarzać tak długo, aż przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek popęka, a podniesiony za jeden koniec rozpadnie się. Spękany wałeczek włożyć do naczynka wagowego i zamknąć pokrywką.Powtórzyć czynność na kolejnych kulkach gruntu tyle razy, aby zebrać w dwóch naczynkach po 5-7g gruntu. Oznaczyć wilgotność próbek (popękanych wałeczków).

Wartość granicy plastyczności (w_P) obliczyć jako średnią arytmetyczną obu oznaczeń wilgotności. $w_{p} = \frac{w_{I} - w_{\text{II}}}{2}$, gdzie:

w_I i w_II – oznaczone wilgotności próbek (popękanych wałeczków)

Różnica oznaczenia wilgotności obu próbek nie powinna przekroczyć 10% wartości średniej. W przypadku większej różnicy należy przeprowadzić dwa dodatkowe oznaczenia i jako wartość w_P przyjąć średnią arytmetyczną trzech najmniej różniących się wartości.

Oznaczanie granicy płynności wg Casagrandego

Granica płynności (w_L) – wilgotność w procentach masy gruntowej umieszczonej w aparacie Casagrandego w momencie, gdy wykonana w niej bruzda zlewa się przy dwudziestym piątym uderzeniu miseczki o podstawę, na długości i wysokości 1mm; jest to wilgotność graniczna między stanem miękkoplastycznym i płynnym.

Wykonanie badania

Przygotowanie gruntu:

Około 100g gruntu o wilgotności naturalnej (w_n) zalać wodą destylowaną na ok. 20 godzin.

Namoczony grunt rozetrzeć na jednolitą pastę, usuwając z niej jednocześnie ziarna gruntu o średnicy większej od ;

Wykonanie pojedynczego oznaczenia

Cienkimi warstwami nożem, usuwając pęcherzyki powietrza, wypełnić pastą przednią część miseczki aparatu Casagrandego, tworząc powierzchnię wklęsłą o maksymalnej grubości . Łączna masa miseczki i gruntu powinna wynosić 210±1g.Założyć miseczkę do aparatu. Wysokość zawieszenia powinna wynosić . Za pomocą rylca skierowanego prostopadle do dna miseczki wykonać w paście bruzdę prostopadle do osi obrotu napędu miski.

Po włączeniu aparatu określić liczbę uderzeń miseczki o gumową podstawę do momentu połączenia się bruzdy na długości 10mm i wysokości .

W miejscu połączenia się bruzdy pobrać do naczynka wagowego próbkę o masie ok. do oznaczenia wilgotności.

Wykonanie całego badania

Badanie powtarzać, zmieniając każdorazowo wilgotność pasty (dodając kilka kropel wody lub podsuszając masę gruntu) do uzyskania min. 5 (dla potrzeb ćwiczenia – min. 3) oznaczeń w zakresie 12-35 uderzeń różniących się liczbą uderzeń co najmniej o 3.

Opracowanie wyników

Dla określenia granicy płynności (w_L) otrzymane wartości nanieść na półlogarytmiczny wykres zależności wilgotności gruntu od liczby uderzeń miseczki. Przez naniesione punkty przeprowadzić prostą aproksymującą i odczytać wilgotność jaką posiadałby badany grunt przy 25 uderzeniach. Wyznaczenie w_L (przy założeniu, że wykonano 5 oznaczeń) uznaje się za wystarczająco dokładne jeżeli odchyłka 3 punktów z ogólnej liczby 5 oznaczeń od przeprowadzonej linii prostej nie przekracza 0,2% w skali wilgotności. Jeden z pozostałych dwóch punktów powinien leżeć powyżej, drugi zaś poniżej, lecz w odległościach nie większych niż 0,6% w skali wilgotności. Jeżeli warunki te nie zostaną spełnione całe badanie należy powtórzyć. Dla potrzeb ćwiczenia należy oszacować odchyłkę (w procentach) punktów nie leżących na wyznaczonej prostej.

Określenie stopnia plastyczności i stanu gruntu spoistego

Wskaźnik plastyczności: I_P=w_L−w_P

Na podstawie wskaźnika plastyczności podać spoistość gruntu

Stopień plastyczności: $\mathbf{I}_{\mathbf{L}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{W}_{\mathbf{n}}\mathbf{-}\mathbf{W}_{\mathbf{P}}}{\mathbf{W}_{\mathbf{L}}\mathbf{-}\mathbf{W}_{\mathbf{P}}}$

Na podstawie stopnia plastyczności podać stan gruntu spoistego.