1916
.pdfОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ СТАНДАРТНЫМ И МОДИФИЦИРОВАННЫМ МЕТОДАМИ ПРОКТОРА
Методические указания
Омск • 2014
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра строительства и эксплуатации дорог
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ
ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ СТАНДАРТНЫМ
И МОДИФИЦИРОВАННЫМ МЕТОДАМИ
ПРОКТОРА
Методические указания
Составители: А.С. Александров, Т.В. Семенова, Г.В. Долгих
Омск
СибАДИ
2014
УДК 625.74 ББК 39.31
Рецензент д-р техн. наук, проф. В.Б. Пермяков (СибАДИ)
Работа одобрена научно-методическим советом направления «Строительство» факультета «Автомобильные дороги и мосты» СибАДИ в качестве методических указаний.
Определение максимальной плотности грунтов стандартным и модифицированным методами Проктора : методические указания /
сост. : А.С. Александров, Т.В. Семенова, Г.В. Долгих. – Омск : СибАДИ,
2014. – 35 с.
ISBN 978-5-93204-735-4
В данных методических указаниях к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Технология и организация работ по строительству земляного полотна» рассмотрено определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунтов стандартным и модифицированным методами Проктора с применением ручных и полуавтоматических приборов для уплотнения. Соответствуют нормативным документам США и содержат коэффициенты, позволяющие выполнить пересчет максимальной плотности и оптимальной влажности грунта, определяемых методами Проктора, на аналогичные параметры грунта, устанавливаемые согласно стандарту РФ ГОСТ 22733 2002.
Предназначены для студентов всех форм обучения направления «Строительство» дорожно-строительных профилей и магистерских программ дорожной отрасли, а также для специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» дорожной специализации.
УДК 625.74 ББК 39.31
ISBN 978-5-93204-735-4 |
© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2014 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………....... 4
1.Термины и определения………………………………………….. 6
2.Приборы, оборудование и средства измерений…..…………….. 7
3.Приготовление пробы грунта и подготовка оборудования......... 10
4.Формовка образцов и определение их плотности….…………... 16
5.Обработка результатов……………………………….…………... 29
Контрольные вопросы и задания...…………………………………. 33
Библиографический список………………………………………… 34
3
ВВЕДЕНИЕ
Методы стандартного уплотнения, рассматриваемые в настоящих методических указаниях, называют стандартным и модифицированным методами Р.Р. Проктора. Эта терминология удобна, так как само название методов подчеркивает как их отличие друг от друга, так и отличие от российского метода стандартного уплотнения.
Суть этих методов заключается в построении кривой уплотнения, отображающей зависимость плотности сухого грунта от его влажности при уплотнении трамбованием.
Отметим, что в США действуют две группы стандартов. К первой группе относят нормативные документы ASTM (Американское общество по испытаниям материалов), ко второй – AASHTO (Американская ассоциация служащих государственных автодорог и та1). В настоящих методических указаниях авторы придерживаются стандартов группы ASTM. Стандартный и модифицированный методы Проктора реализуются при помощи трех разных тестов: А, В и С. Каждый из этих тестов выполняется при строгом соблюдении условий, представленных в табл. 1.
Таблица 1. Требования к тестам А, В и С при выполнении лабораторных работ стандартным и модифицированным методами Проктора
Характери- |
Стандартный метод Проктора |
Модифицированный метод |
||||||
ASTM D 698 [5] |
Проктора ASTM D 1557 [6] |
|||||||
стика |
|
|||||||
|
Тест А |
Тест В |
Тест С |
Тест А |
Тест В |
Тест С |
||
|
|
|||||||
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Сито |
для |
№ 4 |
3/8 дюй- |
3/4 дюй- |
№ 4 |
4,75 и |
9,5 и |
|
просеивания |
ма |
ма (19 |
||||||
(4,75 мм) |
(4,75 мм) |
9,5 мм |
19 мм |
|||||
грунта |
|
(9,5 мм) |
мм) |
|||||
|
|
|
|
|
||||
Остаток |
на |
|
Нет тре- |
Нет тре- |
|
|
Нет тре- |
|
сите 4,75 мм, |
25 |
20 |
>20 |
|||||
бований |
бований |
бований |
||||||
% по массе |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1 Использован один из вариантов перевода названия ассоциации, используемый в термино-
логии строителей (оригинальное название American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO)).
Другие варианты перевода [http://universal_ru_en.academic.ru/]:
Общая лексика: Американская ассоциация служащих автомобильных дорог штатов.
Дорожное дело: Американская ассоциация руководителей дорожных и транспортных служб штатов.
Автодорожное право: Американская ассоциация дорожных и транспортных должностных лиц штатов.
4
Окончание табл. 1
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Остаток |
на |
Нет тре- |
|
Нет тре- |
Нет тре- |
|
|
||
сите |
9,5 |
мм, |
25 |
20 |
>20 |
||||
бований |
бований |
бований |
|||||||
% по массе |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Остаток |
на |
Нет тре- |
Нет тре- |
|
Нет тре- |
Нет тре- |
|
||
сите |
19 |
мм, |
30 |
<30 |
|||||
бований |
бований |
бований |
бований |
||||||
% по массе |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Масса |
|
|
|
|
|
|
|
||
трамбующего |
2,495 |
2,495 |
2,495 |
4,54 |
4,54 |
4,54 |
|||
груза, кг |
|
|
|
|
|
|
|
||
Высота па- |
|
|
|
|
|
|
|||
дения |
груза, |
304,8 |
304,8 |
304,8 |
457,2 |
457,2 |
457,2 |
||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
уп- |
|
|
|
|
|
|
||
лотняемых |
3 |
3 |
3 |
5 |
5 |
5 |
|||
слоев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число уда- |
25 |
25 |
56 |
25 |
25 |
56 |
|||
ров по слою |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Диаметр |
|
|
|
|
|
|
|||
пресс-формы, |
101,6 |
101,6 |
152,4 |
101,6 |
101,6 |
152,4 |
|||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота |
|
|
|
|
|
|
|
||
пресс-формы, |
116,4 |
116,4 |
116,4 |
116,4 |
116,4 |
116,4 |
|||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объем |
|
|
|
|
|
|
|
||
пресс-формы, |
943,7 |
943,7 |
2123,3 |
943,7 |
943,7 |
2123,3 |
|||
см3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. С учетом допусков для испытаний применяют формы диамет-
ром 101,6 0,4 и 152,4 0,7 мм, высотой 116,4 0,5 мм.
Лабораторные работы включают в себя:
1) приготовление пробы в виде навески путем рассева исходного грунта;
2) подготовку приборов, оборудования и средств измерений;
3)увлажнение навески грунта и ее выдерживание в течение необходимого времени;
4)изготовление образцов при помощи ручных трамбовок или машин с механическим приводом;
5)обработку результатов испытаний.
5
1.ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Вданном разделе приведены термины и определения, используе-
мые в стандартах ASTM D 698 12 [5] и ASTM D 1557 12 [6], а также общепринятая терминология стандарта ASTM D 653 11 [4]. При этом авторы принимали во внимание стандарты РФ и применяли для аналогичных характеристик терминологию ГОСТ 22733 2002 [2] и
ГОСТ 5180 84 [1].
Влажность грунта Wе − отношение массы воды в объеме грунта
кмассе этого грунта, высушенного до постоянной массы [1, 4]. Оптимальная влажность Wо − значение влажности грунта, при
котором он может быть уплотнен до максимального веса сухого грунта [4], или влажность, соответствующая максимальной плотности сухого грунта [2].
Плотность грунта − масса единицы объема грунта [1, 4]. Плотность сухого грунта d − отношение массы грунта за выче-
том массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему [1, 4].
Плотность частиц грунта s − масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта [1, 4].
Максимальная плотность (стандартная плотность) − наи-
большая плотность сухого грунта, которая достигается при испытании грунта стандартным уплотнением [2, 4].
Кривая уплотнения (кривая Проктора) – кривая, описывающая зависимость удельного веса или плотности сухого грунта от его влажности при испытании стандартным или модифицированным методом [4]. Российским аналогом является термин график стандарт-
ного уплотнения [2].
Уплотнение – уплотнение грунта с помощью механических воздействий [4].
6
2.ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Для приготовления навесок используются грунты, просеянные сквозь сита, указанные в табл. 1. Сита выбираются в зависимости от метода испытания (стандартный или модифицированный), а также от типа теста: А, В или С. Сита должны отвечать требованиям стандарта ASTM E11 13 [10], а для исключения потерь грунта рассев выполняется в поддон. Применяемые в данном методе сита приведены на рис.
1 − 4.
Рис. 1. Сито № 4 с ячейкой 4,75 мм |
Рис. 2. Сито № 3/8-in. с ячейкой 9,5 мм |
Рис. 3. Сито № 3/4-in. с ячейкой 19 мм |
Рис. 4. Дно набора сит для сбора пробы |
Приборы для уплотнения грунтов состоят из пресс-формы и трамбовки. Общий вид приборов показан на рис. 5.
7
Пресс-форма включает в себя:
–квадратную опорную пластину, снабженную углублением для установки цилиндрической части формы. Для цилиндрической формы диаметром 101,6 мм применяется квадратное основание с длиной стороны 152,4 мм. Для формы диаметром 152,4 мм используют основание со стороной 203,2 мм;
–цилиндрическую часть, которая обычно выполняется литой не-
разъемной, но стандарты ASTM D 698 12 [5] и ASTM D 1557 12 [6]
допускают применение форм, состоящих из двух полукруглых секций, подобных российским частям цилиндрической формы, используемой в приборе стандартного уплотнения [2];
–верхнюю съемную насадку, которая должна надежно крепиться
илегко отделяться. Насадка выполняется в виде литого неразъемного цилиндра или конуса.
Рис. 5. Приборы Проктора с ручными трамбовками для выполнения тестов А, В и С стандартным и модифицированным методами
8
Трамбовка управляется вручную или механическим приводом. Трамбовка состоит из:
–груза, масса которого должна составлять 2,495 0,023 кг для стандартного метода и 4,54 0,01 кг для модифицированного метода; поверхность груза, ударяющая по грунту, должна быть ровной и гладкой;
–направляющей гильзы, снабженной зазором, обеспечивающим свободное падение груза; гильза должна иметь по меньшей мере 4 вентиляционных отверстия на каждой полуокружности.
Таким образом, общее число отверстий в гильзе должно быть не
менее восьми. Минимальный диаметр каждого отверстия должен со-
ставлять 9,5 мм. Стандарты ASTM D 698 12 [5] и ASTM D 1557 12
[6]выдвигают строгие требования к размещению этих отверстий. Для извлечения уплотнен-
ного образца из цилиндрической |
|
|
части пресс-формы целесооб- |
|
|
разно применять выталкиватели |
|
|
(рис. 6). Весы класса точности |
|
|
GP-5 применяются для опреде- |
|
|
ления масс пустой цилиндриче- |
|
|
ской формы и этой же формы с |
|
|
грунтом. Такие весы позволяют |
|
|
измерять массу с точностью до |
|
|
1 г. Для определения влажности |
|
|
грунта нужно использовать весы |
|
|
класса точности GP-2, позво- |
|
|
ляющие измерять массу с точно- |
|
|
стью до 0,1 г. |
Рис. 6. Гидравлический выталкиватель |
|
Для сушки грунта приме- |
||
|
няют сушильный шкаф, позволяющий поддерживать температуру
110 5 С.
Для перемешивания грунта с водой и загрузки грунта в прессформу необходимо подготовить совок и шпатель, а для резки грунта – грунтовый нож или специальную линейку, снабженную скоблящей кромкой (при толщине линейки более 3 мм эта кромка должна иметь скос). Желательным является механическое оборудование, позво-
9