Лабораторная работа №4

Определение оптимальной влажности грунта

1. Цель работы

При использовании в дорожном строительстве сыпучих строительных материалов важно знать их влажность. В лабораторных условиях ее можно определить с помощью прибора стандартного уплотнения СОЮЗДОРНИИ.

2. Техническая характеристика прибора

Размеры рабочего цилиндра

Высота 127 1 мм

Диаметр 100 1 мм

Емкость 1000 см

Параметры уплотнителя

Масса гири 2,5 0,05 кг

Высота падения гири 300 3 мм

4.3 Устройство прибора

Прибор стандартного уплотнения состоит из следующих основных элементов: поддона, разрезного цилиндра, кольца и насадки (см. рис 3.1).

Ударник состоит из гири, направляющего стержня с наковальней и ручкой-ограничителем

Подготовка грунта к испытаниям состоит из следующих операций:

-обработка пробы грунта массой 10 кг;

-выделение и подготовка отдельных проб грунта массой 2,5 кг к испытанию.

Обработка пробы грунта массой 10 кг должна производиться следующим порядке:

-высушивание в помещение при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния, при котором можно производить размельчение и просеивание грунта;

-размельчение (без дробления зерен) в ступке пестиком с резиновым наконечником или в растирочной машине (лабораторными бегунами);

-взвешивание (масса m );

-просеивание сквозь сито с отверстиями размером 10 мм;

-отбор проб массой не менее 30 г из грунта, прошедшего сквозь сито, для определения влажности (W ) по ГОСТ 5180-75;

-взвешивание зерен размером крупнее 10 мм (масса m ) и отбор из них проб для определения влажности (W ) и плотности зерен ( ) по ГОСТ 8269-76.

Рисунок 4.1 Схема устройства прибора

1-поддон; 2-разъемный цилиндр емкостью 1000 см³; 3-кольцо; 4-насадка; 5-наковальня; 6-груз массой 2,5 кг; 7-напрвляющий стержень;

8-ограничительное кольцо; 9-зажимные винты

4.4 Подготовка к испытаниям

Содержание в грунте зерен крупнее 10 мм (Х) в процентах устанавливают по формуле:

(4.1)

Выделение отдельных проб массой 2,5 кг и подготовка их к испытанию должны производиться в следующем порядке:

-перемешивают грунт, прошедший сквозь сито, и распределяют его ровным слоем на листе картона, фанеры и плотной бумаги;

-выделяют не менее двух отдельных проб массой 2,5 кг каждая (m ) методом квартования и отбирают их в металлические чашки для испытания;

-отобранные отдельные пробы грунта доувлажняют до исходной влажности (W ), принимаемой равной 4% для песчаных, гравийных грунтов и 8% для глинистых грунтов. Необходимое для доувлажнения пробы грунта количество воды (Q) определяют по формуле:

(4.2)

-вводят в пробы грунта рассчитанное количество воды и одновременно перемешивают грунт лопаточкой-мастерком;

-переносят пробы грунта из чашек в эксикаторы и выдерживают их не менее 2 ч при закрытых крышках эксикаторов.

4.5 Подготовка прибора к работе

Подготовка прибора к испытанию должна осуществляться в следующей последовательности:

-устанавливают цилиндр в поддон, не зажимая его винтами;

-устанавливают кольцо на бортик цилиндра;

-зажимают цилиндр попеременно винтами поддона и кольца;

-проверяют размеры цилиндра штангенциркулем: при этом внутренний диаметр и глубина должны быть равны соответственно 100 и 127 мм;

-определяют массу (m ) собранного контейнера (цилиндр с поддоном и кольцом) с погрешностью до 1 г и заносят данные в журнал;

-устанавливают собранный контейнер прибора на жесткое неподвижное основание массой не менее 50 кг. Требования по технике безопасности содержатся в приложении 1.

4.6 Проведение испытаний.

Испытание грунта проводят последовательно с отдельными пробами грунта. Влажность пробы при первом испытании должна равняться исходной, установленной ранее, т.е. (W ). При каждом последующем испытании влажность следует увеличивать на 1-2% для песчаных, гравийных грунтов и 2- 3% для глинистых грунтов. Количество воды для доувлажнения пробы определяют по формуле (3.2), принимая в ней за m -массу грунта, оставшегося от предыдущего испытания, а за W и W - соответственно влажности, задаваемые при предыдущем и очередном испытаниях.

Каждую отдельную пробу следует испытывать не более трех раз. При испытании грунтов, содержащих зерна, легко разрушающиеся при трамбовании, каждую пробу испытывают только один раз.

Уплотнение грунта каждой пробы должно выполняться путем последовательного трамбования трех слоев.

Испытание грунта надлежит проводить в следующем порядке:

-подготовительную пробу грунта переносят из эксикатора в металлическую чашку, а затем слоями загружают в цилиндр прибора, прижимая грунт трамбовкой. Каждый слой должен иметь высоту 5-6 см и уплотнять 40 ударами груза; при этом стержень трамбовки необходимо удерживать в вертикальном положении. Перед загрузкой второго и третьего слоев поверхность предыдущего слоя взрыхляют ножом на глубину 1-2 мм. Перед укладкой третьего слоя на цилиндр надевают насадку;

-после уплотнения третьего слоя насадку снимают и срезают выступающую часть образца заподлицо с торцом цилиндра. Толщина слоя срезаемого грунта не должна быть более 10 мм. При большей толщине необходимо провести повторное испытание с уменьшенными толщинами слоев уплотняемого грунта;

-определяют массу контейнера с грунтом m с погрешностью до 1 г и рассчитывают плотность влажного образца грунта ( ) с погрешностью до 0,01 г/см по формуле.

, (4.3)

где V – емкость цилиндра, равная 1000 см ;

-снимают поддон и кольцо, раскрывают цилиндр и извлекают уплотненный образец грунта. Из верхней, средней и нижней частей образца отбирают по одной пробе массой не менее 30 г для определения влажности грунта (W) по ГОСТ 5180-75;

-извлеченный из цилиндра грунт присоединяют к оставшейся в чашке части пробы, растирают, перемешивают и взвешивают. Затем повышают влажность пробы на 1-2% для песчаных, гравийных грунтов и 2- 3% для глинистых грунтов. После добавления воды грунт перемешивают, накрывают влажной тканью и выдерживают не менее 15 мин.

Второе и последующие испытания грунта на уплотнение должны проводиться в соответствие с вышеуказанными рекомендациями.

Испытания следует считать законченными тогда, когда с повышением влажности пробы при последующих двух, трех испытаниях на уплотнение происходит последовательное уменьшение значения плотности уплотненных образцов грунта или когда грунт перестает уплотняться и начинает при ударах груза выжиматься из прибора.

4.7 Обработка результатов.

По полученным в результате испытаний значениям плотности и влажности, уплотненных образцов определяют плотность скелета грунта ( ) с погрешностью до 0,01 г/ см по формуле:

(4.4)

Затем строится график зависимости плотности скелета от влажности грунта (см. рис. 4.2), откладывая по оси абсцисс влажность уплотненных образцов в масштабе 1 см – 2%, а по оси ординат – плотность скелета грунта в масштабе 1 см – 0,05 г/ см .

Следующим этапом является нахождение максимума полученной зависимости и соответствующие ему величины максимальной плотности скелета грунта ( ) на оси ординат и оптимальной влажности (W ) на оси абсцисс. Точность считывания значений должна быть для - 0,01 г/ см , а для W - 0,1%.

Если при построение графика кривая зависимости получается без заметно выраженного пика, что может иметь место для песчаных и гравийных грунтов, за следует принимать достигнутую максимальную плотность скелета грунта, а за W - наименьшее значение влажности, при которой достигается максимальная плотность скелета грунта.

Если в грунте содержались зерна крупнее 10 мм, которые перед испытанием были удалены из пробы грунта, то для учета влияния таких зерен на величину максимальной плотности грунта необходимо полученные значения и W для части пробы, прошедшей сквозь сито с отверстиями размером 10 мм, пересчитать на значения и W для исследуемого грунта в целом (с включением зерен крупнее 10 мм) по формулам:

; (4.5)

(4.6)

Рисунок 4.2 Пример построения графика зависимости плотности скелета грунта от влажности при стандартном уплотнение

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение понятию план дороги.

2. Что такое домер?

3. Дайте определение понятию трасса.

4. Что такое румб?

5. Что такое угол поворота дороги?

Критерии оценки.

Таблица 5

№	Виды контрольных мероприятий	Баллы	№ недели
1	2	3	4
1	Защита лабораторной работы №1.	10	3
Продолжение табл. 5
1	2	3	4
2	Устный опрос по теме: «Основные элементы автомобильных дорог».	15	5
3	Защита лабораторной работы №2.	15	7
	ИТОГО	30
4	Защита лабораторной работы №3.	5	10
5	Устный опрос по теме: «Типы дорожных одежд».	10	12
6	Защита лабораторной работы №4.	5	11
7	Устный опрос по теме: «Транспортно-эксплуатационные показатели дорог».	10	14
	ИТОГО	30
8	Итоговый тест	40	17
	ИТОГО	40
	ВСЕГО	100