Тест на уплотнение по Проктору - Proctor compaction test

В Тест на уплотнение по Проктору лабораторный метод экспериментального определения оптимального содержание влаги при котором данный почва шрифт станет максимально плотным и достигнет максимального высыхания плотность. Тест назван в честь Ральф Роско Проктор [де ], который в 1933 году показал, что сухая плотность почвы для данного уплотняющего усилия зависит от количества воды, содержащейся в почве во время уплотнение почвы.^[1] Его первоначальный тест чаще всего называют стандартным тестом на уплотнение Проктора; позже его тест был обновлен для создания модифицированного теста на уплотнение Проктора.

Эти лабораторные испытания обычно состоят из уплотнения грунта при известной влажности в цилиндрическую форму с воротником стандартных размеров по высоте и диаметру с использованием уплотняющего усилия контролируемой величины. Грунт обычно уплотняется в форму до определенного количества равных слоев, каждый из которых получает определенное количество ударов стандартным утяжеленным молотком на определенной высоте. Затем этот процесс повторяется для различного содержания влаги, и для каждого определяется сухая плотность. Затем строят график зависимости плотности в сухом состоянии от содержания влаги для построения кривой уплотнения. В конечном итоге максимальная плотность в сухом состоянии получается из точки пика кривой уплотнения и соответствующего содержания влаги, также известного как оптимальное содержание влаги.

Описанное тестирование в целом соответствует Американское общество испытаний и материалов (ASTM) и аналогичны Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) стандарты. В настоящее время процедуры и детали оборудования для стандартного испытания на уплотнение Проктора обозначены ASTM D698 и AASHTO T99. Кроме того, модифицированный тест на уплотнение Проктора обозначен ASTM D1557 и AASHTO T180-D.

История

Очарование Проктора геотехническая инженерия начал, когда учился на бакалавриате в Калифорнийском университете в Беркли. Его интересовали публикации сэра Алек Скемптон и его идеи о поведении природных глин in situ. Скемптон сформулировал концепции и коэффициенты пористой воды, которые до сих пор широко используются. Идея Проктора заключалась в том, чтобы сделать шаг вперед в этой концепции и сформулировать свои собственные экспериментальные выводы для определения решения проблемы поведения глинистых и грунтовых почв in situ, из-за которых они становятся непригодными для строительства. Его идея, которая позже была принята и изложена Скемптоном, заключалась в уплотнении почвы для установления максимальной практически достижимой плотности почв и агрегатов («практически» подчеркивает, как значение определяется экспериментально, а не теоретически).

В начале 1930-х годов он наконец создал решение для определения максимальной плотности почв. Гайтта обнаружил, что в контролируемой среде (или в пределах контрольного объема) почва может быть уплотнена до точки, при которой воздух может быть полностью удален, имитируя воздействие почвы на месте. Исходя из этого, плотность в сухом состоянии может быть определена путем простого измерения веса почвы до и после уплотнения, расчета содержания влаги и, кроме того, расчета плотности в сухом состоянии. Ральф Р. Проктор продолжал преподавать в Университете Арканзаса.

В 1958 году модифицированный тест на уплотнение Проктора был разработан в качестве стандарта ASTM. Требовался более высокий и более соответствующий стандарт уплотнения. Были крупнее и тяжелее уплотнительное оборудование, как большие вибрационные катки и тяжелее стальные ролики. Это оборудование может обеспечить более высокую сухую плотность почвы при большей стабильности. Эти улучшенные характеристики позволили транспортировать гораздо более тяжелые грузовые автомобили по дорогам и шоссе. В 1970-х и начале 1980-х модифицированный тест Проктора стал более широко использоваться в качестве современной замены стандартного теста Проктора.^[2]

Теория уплотнения грунта

Уплотнение можно в целом определить как уплотнение почвы за счет удаления воздуха и перегруппировки частиц почвы за счет добавления механической энергии. Энергия уплотнения заставляет почву заполнять имеющиеся пустоты, а дополнительные силы трения между частицами почвы улучшают механические свойства почвы. Поскольку для заполнения всех имеющихся пустот необходим широкий спектр частиц, хорошо сортированные почвы имеют тенденцию уплотняться лучше, чем плохо сортированные почвы.

Степень уплотнения почвы можно измерить ее сухой массой, γ_d. Когда вода добавляется в почву, она действует как смягчающий агент для частиц почвы, заставляя их легче скользить между собой. Вначале вес сухой единицы после уплотнения увеличивается по мере увеличения влажности (ω) увеличивается, но после достижения оптимальной влажности (ω_{выбрать}) процентное содержание превышено, любая добавленная вода приведет к снижению веса сухой единицы, поскольку поровое давление воды (давление воды между каждой частицей почвы) будет раздвигать частицы почвы, уменьшая трение между ними.

Сравнение тестов

В исходном тесте Проктора, ASTM D698 / AASHTO T99, используется форма диаметром 4 дюйма (100 мм), которая удерживает 1/30 кубических футов почвы, и предусматривается уплотнение трех отдельных подъемов почвы с использованием 25 ударов на 5,5 фунта. молот падает на 12 дюймов, обеспечивая уплотняющее усилие 12 375 фунт-сила / фут³.^[3]^[4] В тесте «Модифицированный Проктор», ASTM D1557 / AASHTO T180, используется та же форма, но используется молот весом 10 фунтов, падающий на 18 дюймов, с 25 ударами на каждом из пяти подъемов, для уплотняющего усилия около 56 250 фут-фунт-сила / фут3. . Оба теста позволяют использовать более крупную форму, диаметром 6 дюймов и выдержкой 1 / 13,333 фт³, если грунт или заполнитель содержит слишком большую долю частиц размером с гравий, чтобы обеспечить повторяемость с 4-дюймовой формой. Чтобы обеспечить примерно такое же теоретическое усилие уплотнения (12 320 фут-фунт-сила / фут³ для стандартного Проктора и 56 000 фут-фунт-сила / фут³ для модифицированного Проктора), количество ударов на подъем увеличено до 56.^[5]^[6]

Альтернативные испытания на уплотнение

В Департамент транспорта Калифорнии разработал аналогичный тест California Test 216, который измеряет максимальную влажную плотность и контролирует уплотняющее усилие на основе длины (фактически высоты) испытуемого образца, а не его объема. Основное преимущество этого теста заключается в том, что результаты теста на максимальную плотность доступны раньше, так как испарение уплотненного образца не требуется.

Смотрите также

[Day2001-1] День, Роберт В. (2001). Руководство по тестированию почвы: процедуры, классификационные данные и практика отбора проб. Нью-Йорк: McGraw Hill, Inc., стр. 293–312.

[2] Дэвис, Тим (2008). Геотехнические испытания, наблюдения и документация. 2-е издание. Рестон, Вирджиния: Американское общество инженеров-строителей, 25–26.

[3] Стандарт ASTM D698, (2007), Стандартные методы испытаний для лабораторных характеристик уплотнения почвы с использованием стандартных усилий, ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсильвания, DOI: 10.1520 / D0698-07E01

[4] IHS, отраслевые стандарты и правила. (2010). Извлекаются из http://engineers.ihs.com/document/abstract/CEDGIBAAAAAAAAAA

[5] Стандарт ASTM D1557, (2009), Стандартные методы испытаний для лабораторных характеристик уплотнения почвы с использованием модифицированных усилий, ASTM International, West Conshohocken, PA, DOI: 10.1520 / D1557-09

[6] IHS, отраслевые стандарты и правила. (2010). Извлекаются из http://engineers.ihs.com/document/abstract/ZIDGIBAAAAAAAAAA

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]