ДСТУ Б В.2.1-12:2009. Зміна № 1 НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ Основи та підвалини будинків і споруд ҐРУНТИ Метод лабораторного визначення максимальної щільності ДСТУ Б В.2.1-12:2009 Зміна № 1 Київ Мінрегіонбуд України 2011 Право власності на цей документ належить державі. Цей документ не може бути повністю чи частково відтворений, тиражований і розповсюджений як офіційне видання без дозволу Міністерства регіонального розвитку та будівництва України © Мінрегіонбуд України, 2011 Офіційний видавець нормативних документів у галузі будівництва і промисловості будівельних матеріалів Мінрегіонбуду України Державне підприємство "Укрархбудінформ" Код УКНД 13.080.20; 93.020 Основи та підвалини будинків і споруд ҐРУНТИ Метод лабораторного визначення максимальної щільності 1 РОЗРОБЛЕНО: Державне підприємство "Український державний головний науково-дослідний і виробничий інститут інженерно-технічних і екологічних вишукувань УкрНДІІНТВ" 2 ПРИЙНЯТО ТА наказ Міністерства регіонального розвитку та будівництва України НАДАНО ЧИННОСТІ: від 16.12.2010 р. № 512, чинна з 2011-09-01 ТЕКСТ ЗМІНИ Зміст, стор. III. Додати до переліку розділів "Вступ" та "Додаток Г. Метод Проктора". . Додати до стандарту"Вступ" такого змісту: "ВСТУП Для створення сучасної нормативної бази у будівельній галузі з урахуванням реальної потреби максимальної уніфікації національних нормативних документів до європейських стандартів в Україні прийнято національні стандарти, які ідентичні до Єврокоду 7: ДСТУ-Н Б EN 1997-1:2010 "Єврокод 7. Геотехнічне проектування. Частина 1. Загальні правила (EN 1997-1:2004, ЮТ) та ДСТУ-Н Б EN 1997-2:2010 "Єврокод 7. Геотехнічне проектування. Частина 2. Дослідження і випробування ґрунту (EN 1997-2:2007, ЮТ), в яких є посилання на методи лабораторних та польових випробувань ґрунтів, що виконуються в різних країнах світу. Для адаптації національних стандартів на методи випробування ґрунтів у будівництві до європейських стандартів у додатку Ж цього стандарту як довідковий матеріал викладено тотожній переклад німецького стандарту DIN 18127:1997: Baugrund, Untersuchung von Bodenproben. Proctorversuch (Ґрунти будівельні. Дослідження та випробування. Метод Проктора), який встановлює метод Проктора, що використовується для визначення щільності сухого ґрунту після ущільнення при визначених умовах випробування як функції вологості." Додати до стандартудодаток Г такого змісту. ' "ДОДАТОК Г (довідковий) МЕТОД ПРОКТОРА Г.1 Суть методу Цей стандарт застосовується при земляних роботах, будівництві фундаментів та шляховому будівництві. Метою випробування за методом Проктора є встановлення щільності сухого ґрунту після ущільнення при визначених умовах випробування як функції вологості. Випробування слугує для оцінки щільності ґрунту, досягнутої на місці будівництва, та надає вихідні параметри для оцінки існуючої або досягнутої щільності будівельного ґрунту. Результат випробування також показує, за якої вологості ґрунт ущільнюється краще всього для досягнення визначеної щільності сухого ґрунту. Цей стандарт є тотожнім перекладом DIN 18127:1997: Baugrund, Untersuchung von Bodenproben. Proctorversuch. Цей стандарт розроблено технічним комітетом Baugrund; Versuche und Versuchsgeräte, Normennausschuss Bauwesen(Комітет із стандартизації в галузі цивільного будівництва). Сторінка 2 Сторінок 19 Г.2 Терміни та визначення понять При застосуванні цього стандарту використані наступні терміни та визначення: Г.2.1 випробування за методом Проктора Випробування за методом Проктора - це випробування, за якого проба ґрунту ущільнюється в експериментальному циліндрі з установленими розмірами, відповідним падаючим вантажем, із визначеною роботою з ущільнення та за визначеною методикою. Випробування складається мінімум з п'яти окремих випробувань, які відрізняються одне від одного різною вологістю. У результаті отримують взаємозв'язок між вологістю wзгідно з DIN18121-1 та щільністю сухого ґрунту згідно з DIN18125-1, за яких визначають щільність за Проктором ррг та оптимальну вологість и/рг. Випробування за методом Проктора проводиться на дрібнозернистих, різнозернистих та крупно- зернистих ґрунтах із пластичними властивостями або таких, що не мають пластичних властивостей Г.2.2 оптимальна вологість Оптимальна вологість wprта modwPr- це вологість відповідно до DIN18121-1, за якого досягається щільність за Проктором і модифікована щільність за Проктором Г.2.3 ступінь ущільнення Ступінь ущільнення Dprу відсотках розраховують за формулою: Dpr= — , (Г.2.1) Ррг де Pd- щільність сухого ґрунту згідно з DIN18125-2, г/см3 Г.2.4 ущільнення Ущільнення в межах цього стандарту - це підвищення щільності сухого ґрунту (зменшення частки пор) шляхом механічного впливу Г.2.5 щільність за Проктором Щільність за Проктором ррг-це максимальна щільність сухого ґрунту, яка досягається за методом, описаним у Г.7.3, за допомогою приладів в умовах випробування згідно з таблицею Г.4.1. Робота з ущільнення в перерахунку на об'єм складає И/« 0,6 МНм/м3. Модифікована щільність за Проктором modpPr- це максимальна щільність сухого ґрунту, що досягається методом, описаним у Г.7.4, за допомогою приладів та в умовах випробування згідно з таблицею Г.4.1. Робота з ущільнення в перерахунку на об'єм складає И/« 2,70 МНм/м3. Г.З Позначення методу Позначення випробування за методом Проктора для визначення щільності за Проктором Р або модифікованої щільності за Проктором М із зазначенням умов випробування: - діаметр випробувального циліндра diзгідно з таблицями Г.4.1 та Г.4.2, - із застосуванням сталевої пластини - знак X, - без застосування сталевої пластини - знак Y. Наприклад, познака випробування за методом Проктора Р із di= 250 мм без застосування сталевої пластини Y: Випробування DIN18127 - Р 250 Y Г.4 Засоби випробування та матеріали Г.4.1 Випробувальний циліндр із знімним кільцем (висотою не менше ніж 50 мм) та знімною плитою із сталі з корозійно-стійкою поверхнею (рисунок Г.4.1 та таблиця Г.4.1). Знімне кільце Випробувальній циліндр Плита основи Рисунок Г.4.1 - Випробувальний циліндр із знімним кільцем та плитою основи Таблиця Г.4.1 - Визначення щільності за Проктором рРг Розміри випробувального циліндра (рисунок Г.4.1) Розміри та падаючий вантаж ущільнювача (рисунок Г.4.2) Умови випробування di, мм hbмм а, мм мм форма dz, мм h'2\мм Падаючий вантаж т^,кг Кількість ударів на шар Кількість шарів 100 120 >7,5 11 А 50 300 2,5 25 3 150 125 >9,0 14 В 75 450 4,5 22 3 250 200 > 14,0 20 С 125 600 15,0 22 3 Граничний відхил: ± 0,004 • /?2 або ± 0,004 ■ т Г.4.2 Ущільнювач (приводиться в дію вручну або від двигуна): - ущільнювач, що приводиться в дію вручну, складається з падаючого вантажу з напрямною штангою та ударного пристрою (рисунок Г.4.2); бетонне тіло (не менше ніж 50 кг) в якості підставки при ущільненні за допомогою ущільнювача, що приводиться в дію вручну. - при застосуванні ущільнювача з приводом від електродвигуна вантаж падає не на ударний пристрій, а безпосередньо на пробу, призначену для ущільнення. Між двома ударами падаючий вантаж із сталі діаметром с/2 піднімається до ударної поверхні згідно з рисунком Г.4.2 та таблицями Г.4.1, Г.4.2 на призначену висоту. Підставка, на яку встановлюють випробовуваний циліндр, повинна бути масою не менше ніж 50 кг. Таблиця Г.4.2 - Визначення модифікованої щільності за Проктором modpPr Розміри випробувального циліндра (рисунок Г.4.1) Розміри та падаючий вантаж ущільнювача (рисунок Г.4.2) Умови випробування сУі, мм /?1, мм а, мм мм форма d2,мм /7*\ мм Падаючий вантаж т^,кг Кількість ударів на шар Кількість шарів 100 120 11 А 50 450 4,5 25 5 150 125 >9,0 14 В 75 450 4,5 59 5 250 200 > 14,0 20 С 125 600 15,0 98 3 Граничний відхил: ± 0,004 • /і2 або ± 0,004 • т Сторінка 4 Сторінок 19 Ущільнювальний прист рій (сталь) з пружиною Виконання Постійна пружини, кН/м Довжина пружини без напруження Маса, кг А 0,125 35 0,60 В ’ 0,125 35 0,95 С 0,200 45 4,45 Рисунок Г.4.2 - Ущільнювач, що приводиться в дію вручну Г.4.3 Перелік засобів випробування: - ваги з границею похибки 0,001 кількості проби, що ущільнюється; - ванна для змішування (розміри залежно від кількості проби); - шпатель, кельма тощо; - ручна лопатка; - сита з листами з квадратною перфорацією згідно з DIN4187-2, ширина отворів 20 мм; 31,5 мм; 63 мм; -дерев'яний штамп; - сталева плита із знімною ручкою (рисунок Г.4.3); ........ ............................. ' " "" ! Випробуваний циліндр мм і s2l мм 100 10 150 250 20 - сталева лінійка з фаскою або ніж із прямим лезом; - качалка; - калібр глибини; - мірний циліндр обсягом 250 см3; - прилади для визначення вологості згідно з DIN18121-1. Г.5 Умови випробування Ущільнення проби ґрунту виконують у випробувальному циліндрі зі сталі, розміри якого підбирають залежно від максимального розміру зерна проби ґрунту (рисунок Г.6). При застосуванні ущільнювача з приводом від електродвигуна випробувальний циліндр повинен розташовуватися на жорстко встановленій сталевій плиті, завтовшки не менше ніж ЗО мм, а при ущільненні за допомогою ущільнювача з ручним приводом - на бетонне тіло (т > 50 кг), які мають бути закріплені, щоб запобігти зміщенню та підйому. Г.6 Кількість проби для окремого випробування та допустимий максимальний розмір зерна Необхідна кількість проби залежить від максимального розміру зерна досліджуваного ґрунту та випробувального циліндра, вибраного залежно від цього розміру. В ущільненому стані вона повинна складати не менше двох, а за можливості, чотирьох місткостей випробувального циліндра. Крім того, необхідно ураховувати тип визначення вологості відповідно до Г.7.2 при встановленні кількості проби. Для ґрунтів, схильних до подрібнення зерна, необхідні більші кількості, з тим щоб для кожного окремого випробування лишалася б у розпорядженні невикористана кількість проби. У таблиці Г.6.1 наведені мінімальні кількості проби, необхідні для кожного випробування, та допустимий максимальний розмір зерна, залежно від діаметра випробувального циліндра (рисунок Г.7.1.2). Відповідно до допустимого максимального розміру зерна, вказаного у таблиці Г.6.1, застосовують якомога менший випробувальний циліндр. Відокремлення частини ґрунту, що не пройшла крізь сито згідно з Г.7.1.2, допустиме тільки‘при застосуванні випробувальних циліндрів із d-\ > 150 мм. Таблиця Г.6.1 - Кількість проби для окремого випробування та допустимий максимальний розмір зерна Випробувальний циліндр с/і, мм Кількість проби мінімальна, кг Допустимий максимальний розмір зерна, мм 100 3 20,0 150 6 31,5 250 ЗО 63,0 Сторінка 6 Сторінок 19 Г.7 Проведення випробування Г.7.1 Підготовка проби Г.7.1.1 Крупнозернисті ґрунти, що не мають пластичних властивостей, висушують у сушильній шафі за температури 105 °С до постійної маси. Ґрунти з пластичними властивостями та органічні ґрунти висушують до вологості між границею усадки та границею пластичності. Це той випадок, коли ґрунт може бути порушений кельмою. Проба не повинна бути при цьому гарячіше ніж 60 °С. Під час сушіння її періодично перемішують. Після сушіння її подрібнюють відповідними інструментами (качалкою, кельмою, дозатором, подрібнювачем тощо) на дрібні частки. З крупнозернистими ґрунтами, що мають пластичні властивості, перед сушінням необхідно діяти спочатку згідно з Г.7.1.2. Г.7.1.2 У крупнозернистих і неоднорідних ґрунтах зерна, що більші ніж 31,5 мм або 63 мм, відокремлюють від проби. Для ґрунтів, що не мають пластичних властивостей, розподіл виконують після сушіння проби згідно з Г.7.1.1 шляхом просівання. Для ґрунтів із пластичними властивостями частки, що; не пройшли крізь сито, видаляють після сушіння та подрібнення проби за допомогою розподільного сита вручну, а для визначення маси його промивають та висушують. Для визначення частини ґрунту, що не пройшла крізь сито, маса просіяних зерен перераховується на масу в сухому стані всієї проби, що була визначена через оцінену вологість. 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 Aw=2-3 %. Можна додавати воду, яка в порівнянні з повітрям має поверхневий натяг сто більший ніж 6-Ю'2 Н/м. Примітка 2. Чиста вода за 20 °С має поверхневий натяг а0, який дорівнює 7,28-Ю'2 Н/м. У забрудненій •річній та ґрунтовій воді, а також у деякій водопровідній воді необхідне мінімальне значення для ст0 може бути нижчим. Перед початком кожного окремого випробування пробу ґрунту необхідно рівномірно зволожити. Для ґрунтів, що не мають пластичних властивостей, достатньо, щоб ґрунт був покритий водою після її додавання протягом Юхв, 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 додають кількість води, яка приблизно дорівнює вологості, передбаченій для першого окремого випробування. Після приготу вання згідно з 7.1.2 всю вологу пробу ґрунту т зважують безпосередньо перед ущільненням і розраховують кількість води, що утримується в пробі mw= т- 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 Awповинні складати менше ніж ± 0,05 w. 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 т для всієї проби безпосередньо після кожного окремого випробування, після закінчення всіх випробувань просушити всю пробу й встановити її масу в сухому стані т^. Різниця мас у вологому стані т у порівнянні з масою в сухому стані тщо визначена наприкінці, надає відповідну кількість води /неокремих випробувань, за допомогою яких визначається вологість wзгідно з Г.8.1. ' Граничні відхили визначення вологості Awповинні складати менше ніж± 0,05 w. 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 DIN18121-1. 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 DIN18121-1 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 DIN18121-2. 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 ущільню- Сторінка 8 Сторінок 19 вачем 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). Рисунок Г.7.1 - Схематичне уявлення про розташування ударів у випробувальному циліндрі 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 /?2 300 мм і 450 мм та з періодичністю від 2 с до 2,5 с при висоті падіння /?2 600 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. 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 ґрунту 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 таблею Г.4.2. Далі діють відповідно до Г.7.3. Г.8 Оцінювання Г.8.1 Розрахунок вологості За кількістю води тту грамах, що визначена згідно з Г.8.2, та масою проби ґрунту в сухому стані ггісі у грамах, обчислюють вологість іу у відсотках для кожного окремого випробування за формулою: = (Г.8.1) тд Г.8.2 Розрахунок щільності сухого ґрунту Для кожного окремого випробування за масою ущільненої проби ґрунту т у грамах, що встановлена згідно з Г.7.3, а також за об'ємом випробувального циліндра або проби ґрунту Vу кубічних сантиметрах, визначеного шляхом вимірювання з точністю до Д\/ = ±0,001 -V, розраховують щільність проби р у грамах на кубічний сантиметр за формулою: Р = ^ (Г.8.2) та щільність сухого ґрунту, у грамах на кубічний сантиметр за формулою: Рч=Т~ = 1Т- (Г.8.3) 1+ и/ V Г.8.3 Корегування впливу частини ґрунту, що лишилася на ситі Проби, в яких частина ґрунту до и = 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 и у відсотках, визначається за формулою: и = ^ , (Г.8.4) тд потім шляхом наступного перерахунку враховують вплив частини ґрунту, що лишилася на ситі, за формулами: w'= w■{^-u) + w0-іі, (Г.8.5) • р'ь =рй-(1-і/)+ 0,9-і/-Рай , (Г.8.6) де іу' - скорегована вологість проби, %; иі - вологість проби без частини ґрунту, що лишилася на ситі, %; та - маса всієї проби в сухому стані, включаючи частину ґрунту, що лишилася на ситі, г; и - частина ґрунту, що лишилася на ситі, %; 1 тй - маса частини ґрунту, що лишилася на ситі, в сухому стані, г; \м0 - вологість у частині ґрунту, що лишилася на ситі, %; р'д - скорегована щільність сухого ґрунту за пробою, г/см3; - щільність сухого ґрунту за пробою без частини ґрунту, що лишилася на ситі, г/см3; рзіі - щільність часток ґрунту в частині ґрунту, що лишилася на ситі, г/см3. Як показує досвід, вологість частини ґрунту, що лишилася на ситі \л/й, 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 Прокгора. Сторінка 10 Сторінок 19 Г.8.4 Представлення результатів Щільність сухого ґрунту та р'д й відповідну вологість IV та \л/' 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 рс/= Діл/) для проби ґрунту, що випробовувався. На цьому графіку крива піднімається до максимуму, а потім іде вниз, проходячи приблизно паралельно кривій графіка повного водонаси- чення. Щільність сухого ґрунту, що відповідає найвищій точці цієї кривої, називають щільністю за Проктором ррг, а вологість, відповідну цій точці, - оптимальною вологістю іУрг. 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 р5 проби та обчислюється з урахуванням коефіцієнта водонасичення 5Г= 1 та щільності води рм, у грамах на кубічний сантиметр за формулою: . Рс/ =--- • (Г .8.7) 1+ "’Р- Pw'$г Горизонтальна відстань кривої насичення від кривої Прокгора - є показником відповідного об'єму пор за окремими пробами. Відстань показує частку порового об'єму в загальному об'ємі проби па: Ргі=—-Па)'р5 ■ (Г.8.8) Pw г1 W — + --- yPs Ps w-Ps Г.8.5 Розрахунок ступеня ущільнення При розрахунку ступеня ущільнення Dprза формулою (Г.2.1) повинні визначатися щільність сухого ґрунту pdта щільність за Проктором ррг на однаковому максимальному розмірі зерен та на пробах однакового ґрунту з приблизно однаковим гранулометричним складом. За наявності частини ґрунту, що лишилася на ситҐ, ррг 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 ррг та модифікована щільність за Проктором modppr; в)оптимальна вологість Wprта modwpr; ; г)познака DIN; д)вид ґрунту відповідно до DIN4022-1 з діаметром максимального розміру зерна в мм та група ґрунту згідно з DIN18196; 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): or 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 де аг - стандартний відхил для результатів при повторному випробуванні (проведення випробування в тій самій лабораторії, тими самими лаборантами); с/? - стандартний відхил для результатів за аналогічних умов (проведення випробування в різних лабораторіях, різними лаборантами). Примітка. Похибки випробування визначались круговим методом досліджень для фунтів груп ЄУ\/, БЕ, Би та ІА. Вони розповсюджуються на ці ґрунти, а також на ґрунти з подібними властивостями. Похибки базуються на "проведенні фугових методів випробувань для визначення варіантів повторюваності та відтворюваності при визначенні щільності за Проктором й оптимальної вологості", науково-дослідна доповідь 05.038 С 76 С федерального міністра сполучення, звіт: "Дослідна лабораторія з шляхового будівництва Технічної вищої школи в Дармштадті, заключна оцінка: Робочий комітет із випробувань Науково-дослідного співтовариства з шляхового будівництва". Г.10 Приклади застосування Приклад 1 (рисунок Г.10.1 і таблиці Г.10.1, Г. 10.2, Г.10.3, Г.10.4) Визначення щільності за Проктором крупнозернистих ґрунтів із визначенням вологості згідно з Г.7.2.1 (розрахунок вологості за результатами зважування кожного окремого випробування) і розрахунком частини ґрунту, що лишилася на ситі згідно з Г.8.3. Випробування DIN18127-Р 150 X Вид ґрунту: пісок гравійний, мулистий Частина ґрунту, що лишилася на ситі: и = 0,12 \л/й = 0,015 (за оцінкою) psii= 2,65 г/см3 Випробувальний циліндр di= 150 мм hi= 125 мм Падаючий вантаж: 4,5 кг Висота падіння: h2 = 450 мм Кількість шарів: З Кількість ударів на кожен шар: 22 Допустимий максимальний розмір зерна: 31,5 мм ps = 2,65 г/см3 : Результат: рРг = 2,65 г/см3 Ррг = 2,14 г/см3 и/рг = 0,065 w'Pr = 0,059 Рисунок Г.10.1 - Крива за Проктором та скорегована крива за Проктором для крупнозернистих ґрунтів із частиною ґрунту, що лишилася на ситі згідно з прикладом 1 Сторінка 12 Сторінок 19 • Таблиця Г.10.1 - Визначення вологості \л/ Номер випробування 1 2 3 4 5 Маса вологої проби з контейнером т + тв,г 6710 6840 6930 6985 7000 Маса сухої проби з контейнером т^ + тв,г 6600 6620 6600 бвоК 6560 Маса контейнера тв,г 1100 1120 1100 1100 1060 Маса порової води тт,г 110 220 330 440 Маса сухої проби т&г 5500 5500 5500 5500 5500 ВОЛОГІСТЬ Г^~ =IV, % 0,020 0,040 0,060 0,070 0,080 Таблиця Г.10.2 - Визначення щільності ґрунту р Номер випробування 1 2 3 4 5 Маса вологої проби з циліндром т + тг,г 15047 15155 15311 15352 15338 Маса циліндра т2,г 10380 10380 10380 10380 10380 Маса вологої проби т, г 4667 4931 4972 4958 Місткість циліндра V,см3 2209 2209 2209 2209 2209 Щільність у вологому стані ^ = р, г/см3 2,113 2,162 2,232 2,251 2,244 Таблиця Г.10.3 - Визначення щільності сухого ґрунту Номер випробування 1 2 3 4 5 Щільність сухого ґрунту —= ргі, г/см3 ■ 1 + і/и 2,071 2,078 2,106 2,104 2,078 Таблиця Г.10.4 - Коректування впливу частини ґрунту, що лишилася на ситі іі Номер випробування 1 2 3 4 5 Скорегована вологість \а/ ■(1 - іі) + ч/й - іі =іу', % 0,019 0,037 0,055 0,063 0,072 Скорегована щільність сухого ґрунту Ргі •('1-і/) + 0,9-и-р,-і =р'„, г/см3 2,109 2,115 2,139 2,138 2,115 Приклад 2 (рисунок Г. 10.2, таблиці Г.10.5, Г.10.6, Г.10.7, Г.10.8) Визначення щільності за Проктором дрібнозернистих ґрунтів із визначенням вологості згідно з Г.7.2.2 (розрахунок вологості після закінчення всіх випробувань на ущільнення). Випробування DIN18127 - Р 100 Y Вид ґрунту: глина Частина ґрунту, що лишилася на ситі: й = 0 випробувальний циліндр: сГі = 100 мм І-Н = 120 мм Падаючий вантаж: 2,5 кг Висота падіння: h2 = 300 мм Кількість шарів: З Кількість ударів на кожен шар: 25 Допустимий максимальний розмір зерна: 20 мм ps = 2,71 г/см3 Результат: рРг = 1,50 г/см3 iVpr~ 0,260 Рисунок Г.10.2 - Крива за Проктором для дрібнозернистих ґрунтів без частини ґрунту, що лишилася на ситі згідно з прикладом 2 Таблиця Г.10.5 - Визначення вологості \м Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Маса вологої проби з контейнером т + тв, г 5956 6052 6131 6232 6357 6517 Маса сухої проби з контейнером т^ + тв,г 5223 5223 5223 5223 5223 5223 Маса контейнера тв,г 1587 1587 1587 1587 1587 1587 Маса порової води ттг 733 829 908 1009 1134 1294 Маса сухої проби т^г 3636 3636 3636 3636 3636 3636 Вологість — = \л/,% та 0,202 0,228 0,250 0,278 0,312 0,356 Таблиця Г.10.6 - Визначення щільності ґрунту р Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Маса вологої проби з циліндром т + т2,г 7501 7595 7666 7692 7664 7633 Маса циліндра т2,г 5905 5905 5905 5905 5905 5905 Маса вологої проби т,г 1596 1690 1761 1787 1759 1728 Місткість циліндра V,см3 942 942 942 942 942 942 Щільність у вологому стані ^ = р, г/см3 1,694 1,794 1,869 1,897 1,867 1,834 Таблиця Г.10.7 - Визначення щільності сухого ґрунту pd Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Щільність сухого ґрунту —2— = pd,г/см3 1 + W 1,410 1,461 1,496 1,485 1,423 1,353 Сторінка 14 Сторінок 19 Приклад 3 (рисунок Г. 10.3 і таблиці Г. 10.8, Г. 10.9 Г.10.10, Г.10.11) Визначення щільності за Проктором дрібнозернистих ґрунтів із визначенням вологості згідно з Г.7.2.3 (визначення вологості на часткових пробах дрібнозернистих ґрунтів методом висушування). Випробування DIN 18127-Р 150 Y Вид ґрунту: мулистий, гравійний Частина ґрунту, що лишилася на ситі: її =0 Випробувальний циліндр: di=150 мм 1,85 /7! = 125 мм Падаючий вантаж: 4,5 кг , Висота падіння: h2= 450 мм J Кількість шарів: 3 „ Кількість ударів на кожен шар: 22 J Допустимий максимальний розмір зерна: ї 31,5 мм £ ps= 2,68 г/см3 . І Результат: g рРг = 1,84 г/см3 £ wPr = 0,142 І =г 175 Вологість W--------------- Рисунок Г.10.3 - Крива за Проктором для дрібнозернистих ґрунтів без частини ґрунту, що лишилася на ситі згідно з прикладом З Таблиця Г.10.8 - Визначення вологості и/ - Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Номер контейнера 3 4 5 7 11 9 Маса вологої проби з контейнером т + тв,г 203,96 222,23 198,99 205,54 232,80 222,03 Маса сухої проби з контейнером т^+ тв,г 194,49 210,35 187,38 192,44 216,51 205,38 Маса контейнера тв,г : 114,23 118,22 102,67 103,32 115,36 109,16 Маса порової води ттг 9,47 11,88 11,61 13,10 16,29 16,65 Маса сухої проби тгі, г 80,26 92,13 84,71 89,12 101,15 96,22 Вологість — = IV, % ; т<і 0,118 0,129 0,137 0,147 0,161 0,173 Таблиця Г.10.9 - Визначення щільності ґрунту р Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Маса вологої проби з циліндром т + т2,г 14771 14871 14992 15026 15015 14942 Маса циліндра тг,г 10375 10375 10375 10375 10375 10375 Маса вологої проби т,г 4399 4496 4617 4651 4640 4567 Місткість циліндра V,см3 2209 2209 2209 2209 2209 2209 Щільність у вологому стані ^ = р, г/см3 1,991 2,035 2,090 2,105 2,100 2,067 Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Щільність сухого ґрунту —= pd, г/см3 1 +W 1,781 1,803 1,838 1,836 \Ь09 1,762 Приклад 4 (рисунок Г.10.4 і таблиці Г10.11, Г. 10.12, Г.10.13, Г.10.14) Визначення щільності за Проктором неоднорідних ґрунтів із визначенням вологості згідно з Г.7.2.1 (розрахунок вологості за результатами зважування перед кожним окремим випробуванням). Випробування DIN18127-Р 250 Y Вид ґрунту: гравій, мулистий Частина ґрунту, що лишилася на ситі: й = 0 Випробувальний циліндр: с/і = 250 мм hi= 200 мм Падаючий вантаж: 15 кг Висота падіння: h2 = 600 мм Кількість шарів: З Кількість ударів на кожен шар: 22 Допустимий максимальний розмір зерна: 63 мм ps= 2,67 г/см3 Результат: рРг = 2,12 г/см3 Wpr= 0,070 Рисунок Г.10.4 - Крива за Проктором для неоднорідних ґрунтів згідно з прикладом 4 Таблиця Г.10.11 - Визначення вологості \л/ - Номер випробування 1 2 3 4 5 Маса вологої проби з контейнером т +тв,г 23440 23880 24320 24890 25200 Маса сухої проби з контейнером + тв,г 23000 23000 23000 23000 23000 Маса контейнера тв,г 1000 1000 1000 1000 1000 Маса порової води ттг 440 880 1320 1890 2200 Маса сухої проби та,г 22000 22000 22000 22000 22000 Вологість = \м, % тб 0,020 0,040 0,060 0,086 0,100 Сторінка 16 Сторінок 19 Таблиця Г.10.12 - Визначення щільності ґрунту р Номер випробування 1 2 3 4 5 Маса вологої проби з циліндром т+ т2, г 70250 70600 71400 72640 72000 Маса циліндра тг,г 48000 48000 48000 48000 48000 Маса вологої проби т,г 22250 22600 28400 24640 24000 Виміряна середня висота проби після ущільнення /іт, см 21,6 21,2 21,2 22,0 21,7 Об'єм проби V, см3 10600 10410 40*10 10800 10650 Щільність у вологому стані ^ = р, г/см3 2,098 2,172 2,249 2,282 2,253 Таблиця Г.10.13 - Визначення щільності сухого ґрунту pd Номер випробування 1 2 3 4 5 Щільність сухого ґрунту —— = pd,г/см3 1 + W 2,057 2,088 2,121 2,101 2,048 Приклад 5 а)Визначення щільності за Проктором із визначенням вологості відповідно до Г.7.2.4 (визначення вологості висушуванням всієї проби, що ущільнена у випробувальному циліндрі) (рисунок Г.10.5 і таблиці Г.10.14, Г.10.15, Г.10.16) Випробування DIN18127-Р 150 Y Вид ґрунту: суміш гравійного мулистого піску з глиною Частина ґрунту, що лишилася на ситі: й = 0 Випробувальний циліндр: d\= 150 мм = 125 мій Падаючий вантаж: 4,5 кг Висота падіння: h2= 450 мм Кількість шарів: З Кількість ударів на кожен шар:-22 Допустимий максимальний розмір зерна: 31,5 мм ps= 2,68 г/см3 Результат: Ррг = 1,95 г/см3 Wpr= 0,120 Рисунок Г.10.5 - Крива за Проктором згідно з прикладом Г.10.5 а) та прикладом Г.10.5 б) Номер випробування 1 2 3 4 \§\ 6 Маса вологої проби з контейнером т + тв,г 5394 5562 5719 6175 5942 5755 Маса сухої проби з контейнером + тв,г 5091 5201 5305 5658 5349 5131 Маса контейнера тв,г 1150 1100 1080 1350 1200 1100 Маса порової води т№, г 303 361 414 517 593 621 Маса сухої проби та,г 3941 4101 4225 4308 4149 4034 Вологість = \м,% 0,077 0,088 0,098 0,143 0,154 Таблиця Г.10.15 - Визначення щільності ґрунту р Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Маса вологої проби з циліндром т + тг,г 14619 14837 15014 15200 15117 15030 Маса циліндра тг,г 10375 10375 10375 10375 10375 10375- Маса вологої проби т,г 4244 4462 4639 4825 4742 4655 Місткість циліндра V,см3 2209 2209 2209 2209 2209 Щільність у вологому стані ^ = Р. г/см3 1,921 2,020 2,100 2,184 2,147 2,107 Таблиця Г.10.16 - Визначення щільності сухого ґрунту pd Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Щільність сухого ґрунту —= pd, г/см3 1 + IV 1,784 1,856 1,913 1,950 1,878 1,826 б)Визначення модифікованої щільності за Проктором із визначенням вологості згідно з Г.7.2.4 (визначення вологості висушуванням всієї проби, що ущільнена в випробувальному циліндрі (рисунок Г.10.5 і таблиці Г.10.17, Г.10.18, Г.10.19) Випробування DIN18127 - Р 150 Y Вид ґрунту: суміш гравійного мулистого піску з глиною Частина ґрунту, що лишилася на ситі: й = 0 Випробувальний циліндр: cfi= 150 мм Лі = 125 мм Падаючий вантаж: 4,5 кг Висота падіння: Лг = 450 мм і Кількість шарів: З Кількість ударів на кожен шар: 59 Допустимий максимальний розмір зерна: 31,5 мм ps= 2,68 г/см3 Результат: ррг = 2,10 г/см3 wPr= 0,085 Сторінка 18 Сторінок 19 Таблиця Г.10.17 - Визначення вологості \л/ Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Маса вологої проби з контейнером т + тв,г 5801 5938 6074 6406 6198 6002 Маса сухої проби з контейнером т+ тв,г 5542 5626 5708 5959 5699 5485 Маса контейнера тв,г 1150 1100 1080 1350 1200 1100 Маса порової води тш,г 259 312 366 447 499 517 Маса сухої проби т&г 4392 4526 4628 4609 4499 4385 Вологість — = \л/,% 0,059 0,069 0,079 0,097 0,111 0,118 Таблиця Г.10.18 - Визначення щільності ґрунту р Номер випробування 1 2 \з\ 4 5 6 Маса вологої проби з циліндром т + т2,г 15026 15213 15369 15461 15373 15277 Маса Циліндра тг,г 10375 10375 10375 10375 10375 10375 Маса вологої проби т, г 4651 4838 4994 5056 4998 4902 Місткість циліндра V, см3 2209 2209 2209 2209 2209 2209 /7? о Щільність у вологому стані — = р, г/см-3 2,105 2,190 2,261 2,289 2,263 2,219 Таблиця Г.10.19 - Визначення щільності сухого ґрунту р<* Номер випробування 1 2 3 4 5 6 Щільність сухого ґрунту —= ргі, г/см3 , '\ + ш 1,988 2,049 2,095 2,086 2,037 1,985 "БІБЛІОГРАФІЯ 1 DIN4022 Teil 1 Baugrund und Grundwasser; Benennen und Beschreiben von Boden und Fels; Schichtenverzeichnis Ніг Bohrungen ohne durchgehende Gewinnung von gekernten Proben im Boden und im Fels (Ґрунти будівельні та ґрунтові води. Найменування й описання фунтів та скельних порід, складання показника шарів при бурінні без суцільної виїмки керна) 2 DIN 4187 Teil 2 Siebböden - Lochplatten für Prütsiebe, Quadratiochung (Листи з квадратними перфораціями для контрольних сит) 3 DIN18121 Teil 1 Baugrund - Untersuchung von Bodenproben - Wassergehalt, Bestimmung durch Ofentrocknung (Ґрунти будівельні. Дослідження та випробування. Визначення вологості методом висушування в печі) 4 DIN 18125 Teil 1 Baugrund - Versuche und Versuchsgeräte - Bestimmung der Dichte des Bodens, Laborversuche (Ґрунти будівельні. Дослідження та випробування. Визначення щільності лабораторними методами) 5 DIN 18125 ТбІІ 2 Baugrund - Versuche und Versuchsgeräte - Bestimmung der Dichte des Bodens, Feldversuche (Ґрунти будівельні. Дослідження та випробування. Визначення щільності польовими методами) 6 DIN 18196 Erd- und Grundbau; Bodenklassifikation Ніг bautechnische Zwecke (Ґрунти. Класифікація за придатністю щодо будівельних робіт) 7 DIN ISO 3310 Teil 2 Analysensiebe - Anforderungen und Prüfung, Analysensiebe mit Lochblechen; Identisch mit ISO 3310-2:1990 (Сита контрольні. Технічні вимоги та випробування. Контрольні сита з металічних перфорованих листів: Ідентичний до ISO 3310-2:1990)" Редактор - А.І. Луценко Комп'ютерна верстка - І.С. Дмитрук Формат 60х841/в. Папір офсетний. Гарнітура "Arial". ' Друк офсетний. Державне підприємство "Укрархбудінформ". вул. М. Кривоноса, 2А, корп. З, м. Київ - 37, 03037, Україна. Тел. 249 - 36 - 62 Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до державного реєстру видавців ДК№690від 27.11.2001 р.
