1916

ляющее производить вибрационный рассев грунта при приготовлении навески и перемешивание грунта с водой. Для равномерного распределения воды по поверхности грунта рекомендуется использовать распрыскиватель.

3.ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОБЫ ГРУНТА

ИПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ

Для приготовления навески запрещается использовать грунт, ранее уплотненный в лаборатории (п. 10.1.1 стандартов ASTM D 698 12 [5] и ASTM D 1557 12 [6]). Это требование обусловлено тем, что повторное уплотнение приводит к более высоким значениям веса сухого грунта. Пробу грунта готовят одним из двух способов: влажным или сухим. Наиболее предпочтительным является влажный способ приготовления [5, 6].

При применении влажного способа грунт без сушки просеивается через одно или два сита, регламентируемые для выполняемого теста (см. табл. 1). Сухой способ требует предварительную сушку грунта на воздухе или в сушильном шкафу, в котором поддерживают температуру грунта, не превышающую 60 С. После сушки агрегаты грунта аккуратно измельчаются, а проба просеивается через сита, соответствующие типу теста. На рис. 7 – 10 представлены процессы рассева грунта при выполнении теста В стандартным методом.

После рассева пробы на лабораторных весах выполняется взвешивание каждой ее части. При этом измеряются массы части пробы, оставшейся на сите, и другой ее части, прошедшей сквозь сито. Измеренное значение масс округляется до 1 г и записывается в журнал испытаний.

Часть пробы, взятой влажным способом, не прошедшая сквозь сито, высушивается в сушильном шкафу. После чего эта часть пробы взвешивается с определением массы сухих частиц и округлением результата измерения до 1 г. По результатам взвешиваний влажных и сухих негабаритных (крупных) частиц определяют их влажность. Остаток на сите пробы, взятой сухим способом, сушки не требует, эти частицы взвешиваются сразу после рассева.

Такие же процедуры выполняются с тестируемыми частями пробы, т.е. грунтом, прошедшим сквозь сито. Результаты взвешиваний позволяют определить содержание негабаритных и тестируемых частиц грунта.

10

Из тестируемых фракций выполняется отбор четырех или пяти (более предпочтительное количество) навесок грунта, которые будут использованы для изготовления образцов, испытываемых стандартным или модифицированным методом. Для этого тестируемый грунт тщательно перемешивают при помощи совка. Из перемешанной массы грунта выполняется отбор навесок массой 2,3 кг для тестов А и В и массой 5,9 кг для теста С.

Отбор навесок грунта выполняют на весах, постепенно подсыпая грунт в металлическую чашку. Процедура подготовки навески грунта для выполнения тестов А и В приведена на рис. 11 и 12.

Для увлажнения навесок используют специальную методику определения количества воды. При этом предварительными дополнительными испытаниями определяют предел пластичности грунта (влажность на границе раскатывания). Оптимальная влажность, как правило, немного меньше предела пластичности, определяемого в соответствии с требованиями ASTM D4318 10 [9].

Установленное значение предела пластичности принимается для определения оптимальной влажности. В первую навеску вводят количество воды, необходимое для увлажнения грунта до оптимальной влажности. В две другие навески добавляют количество воды таким образом, чтобы влажность грунта в одной навеске была на 2 % меньше оптимальной, а во второй, наоборот, на 2 % больше оптимальной. В оставшиеся две навески вводят количество воды из расчета, чтобы

12

влажность грунта была соответственно на 4 % больше и на 4 % меньше оптимального содержания воды.

Количество воды, необходимой для увлажнения отобранной пробы до влажности испытания, можно определить по формуле стандарта РФ [2]:

где Мdtf − масса отобранной пробы в воздушно-сухом состоянии, г;

W1 − влажность грунта для испытания, %; Wg − влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, %.

Воду в образец рекомендуется вводить через специальные распылители. Причем добавление требуемого количества воды может быть выполнено непосредственно на весах. В этом случае дозирование воды выполняют, следя за изменением массы чашки с грунтом. Добавка воды прекращается при увеличении массы чашки с грунтом на требуемую массу воды. После введения воды выполняется тщательное перемешивание грунта шпателем. На рис. 13 и 14 приведены операции увлажнения навески грунта и перемешивания.

Пробу переносят в эксикатор и накрывают крышкой. Пробы выдерживают в течение определенного времени, которое указано в табл. 2.

13

Таблица 2. Время выдержки увлажненной пробы в закрытом эксикаторе, регламентируемое стандартами ASTM D 698 12 [5] и ASTM D 1557 12 [6]

Примечание. Классификация гравелистых G (gravel) и песчаных S (sand) грунтов выполняется определением содержания фракций по граничным размерам частиц: 300; 76,2; 19,0; 4,75; 0,425 и 0,075 мм. Классификация этих грунтов на хорошо фракционированный W (well graded) и плохо фракционированный Р (poorly graded) выполняется по степени фракционированности (по коэффициенту однородности) Cu (coeffıcient of uniformity) и коэффициенту кривизны Cc (coeffıcient of curvature).

Отметим, что действующий стандарт РФ ГОСТ 25100 11 [3, прил. Е] содержит гармонизацию требований классификаций [8] и [3].

В зависимости от выполняемого теста A, B или C выбирается нужная пресс-форма, включающая опорную пластину, цилиндрическую часть и верхнюю насадку. Опорная пластина осматривается на предмет наличия вмятин, зазубрин и других дефектов. При отсутствии этих дефектов выполняется проверка соответствия размеров основания и цилиндрической части пресс-формы путем их сборки и оценки надежности контакта. Затем производят измерение геометрических размеров цилиндрической части формы и определение ее внутреннего объема. Проверяют соответствие отклонений геометрических размеров допускам стандартов [5, 6]. На цилиндрическую часть крепят верхнюю насадку и оценивают надежность контакта. Операции по оценке пригодности пресс-формы для испытаний приведены на рис. 15 – 18.

Объем цилиндрической части (см3) определяют по формуле [1]

где К3 – коэффициент, корректирующий размерность, К3=10-3; havg – среднее значение измеренных глубин цилиндрической части формы, мм; davg – среднее значение измеренных диаметров цилиндрической части формы, мм.

14

Выбирают нужную для реализации выполняемого стандартного или модифицированного метода трамбовку. Ручную или механическую трамбовку осматривают и убеждаются в ее полной комплектности и рабочем состоянии. При этом проверяют состояние трамбующего груза (рис. 19) и контрольными сбросами оценивают свободный ход трамбовки внутри направляющей гильзы (рис. 20).

При обнаружении дефектов использовать приборы Проктора не допускается до полного устранения неисправностей. В случае выполненного ремонта прибор нуждается в повторной поверке.

4.ФОРМОВКА ОБРАЗЦОВ

ИОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПЛОТНОСТИ

Увлажненный и выдержанный в течение времени, указанного в табл. 2, грунт перемещается из эксикатора в чашку или металлический поддон. Для влажных или, наоборот, сухих грунтов цилиндрическая часть формы соединяется с опорной пластиной (рис. 21) и в скрепленном свободном от грунта состоянии взвешивается на весах (рис. 22) для измерения массы М0 [6].

Во всех остальных случаях взвешивается только цилиндрическая часть формы (рис. 23). После этого ее прикрепляют к основанию, установленному на полуавтоматической трамбовке (рис. 24).

16

случае в цилиндрическую часть формы подают первую порцию грунта (рис. 27). В случае применения верхней насадки обычно вначале ее закрепляют на цилиндрической части формы (рис. 28), а затем подают порцию грунта.

Порцию грунта распределяют ровным слоем, применяя различные приспособления, например нож или ложку, при помощи которой подавался грунт. До трамбования рыхлый грунт слегка уплотняется. Эта операция может быть выполнена при помощи груза от ручной трамбовки [5] или другого цилиндрического инструмента диаметром 5 мм [1]. При применении ручной трамбовки приложения нагрузок выполняют, перемещая груз вдоль окружности пресс-формы (рис. 29 и 30), имитируя очередность выполнения ударов при основной формовке образца.

При выполнении испытания стандартным методом формовку образца выполняют в три слоя [5], а при испытании по модифицированному методу производят уплотнение пяти слоев [6]. В тестах А и В по каждому слою выполняется по 25 ударов, а в тесте С производят 56 ударов по слою. Требования, регламентирующие количество ударов по слою, одинаковые для стандартного и модифицированного методов.

При применении ручной трамбовки необходимо избегать ее отбоя от образца вверх. Для этого работы [5, 6] рекомендуют держать направляющую втулку под углом к вертикали 5 и более. Удары следу-

18

ет наносить со скоростью 25 ударов/мин. Для обеспечения равномерного уплотнения слоя трамбующие удары необходимо наносить в определенной последовательности.

При выполнении тестов А и В, в которых применяют прессформу диаметром 101,6 мм, с помощью ручной трамбовки уплотнение ведут в последовательности, указанной на рис. 31 и 32. Следуя схеме рис. 31, наносят первые 4, а последующие удары ведут по схеме, представленной на рис. 32.

19