BADANIA PARAMETRÓW ZAGĉSZCZALNOĝCI GRUNTÓW NIESPOISTYCH METODĄ PROCTORA

(1)

Acta Sci. Pol. Architectura 15 (3) 2016, 43–54

BADANIA PARAMETRÓW ZAGĉSZCZALNOĝCI GRUNTÓW NIESPOISTYCH METODĄ PROCTORA

Dariusz Tymosiak, Maria J. Sulewska

Politechnika Biaáostocka, Biaáystok

Streszczenie. Celem pracy jest analiza wyników badaĔ porównawczych parametrów za- gĊszczalnoĞci – maksymalnej gĊstoĞci objĊtoĞciowej szkieletu gruntowego (ȡ_ds) i wilgotno- Ğci optymalnej (wopt), wedáug polskich norm: „starej” PN-88/B-04481:1988 oraz „nowej”

PN-EN 13286-2:2010. Badania wykonano na dwóch gruntach niespoistych, równo- ziarnistych (pospóáka Po i piasek Ğredni Ps) czterema metodami (I, II, III, IV) wedáug PN-88/B-04481:1988 oraz czterema metodami (A+A, A+B, B+A, B+B) wedáug PN-EN 13286-2:2010. WartoĞci maksymalnej gĊstoĞci objĊtoĞciowej szkieletu gruntowego (ȡ_ds) uzyskane wedáug obu norm niewiele róĪnią siĊ od siebie: dla Po okoáo 1,9–4,0%, a dla Ps okoáo 1,6–2,1%. RóĪnice wartoĞci wilgotnoĞci optymalnej (w_opt) nie podlegają wyraĨnym prawidáowoĞciom.

Sáowa kluczowe: zagĊszczalnoĞü gruntów, badania porównawcze, maksymalna gĊstoĞü objĊtoĞciowa szkieletu gruntowego, wilgotnoĞü optymalna

WSTĉP

ZagĊszczanie gruntu jest procesem, w którego wyniku nastĊpuje przemieszczanie siĊ cząstek gruntu wskutek przyáoĪonej siáy pokonującej siáy tarcia pomiĊdzy ziarnami i cząstkami. Efektem jest moĪliwie szczelne uáoĪenie ziaren. Na efektywnoĞü procesu za- gĊszczenia wpáywają: wilgotnoĞü gruntu [Proctor 1933a, b], uziarnienie i rodzaj gruntu [Pi- sarczyk 2004, Sulewska 2005, 2009, Majer 2009], cechy ksztaátu ziaren [Pisarczyk 1977], nakáad energii oraz sposób jej przekazywania [Gurtug i Sridharan 2004, Sivrikaya i in.

2008, Dąbska i Pisarczyk 2011]. Dany grunt charakteryzuje siĊ okreĞlonymi parametrami zagĊszczalnoĞci, oznaczonymi jako: ȡ_ds i w_opt. WilgotnoĞü optymalna (w_opt) jest najbardziej korzystna przy zagĊszczaniu danej mieszanki, poniewaĪ przy takiej wilgotnoĞci uzyskuje siĊ maksymalną gĊstoĞü objĊtoĞciową szkieletu gruntowego (ȡ_ds), przy okreĞlonej energii

Adres do korespondencji – Corresponding author: Dariusz Tymosiak, Politechnika Biaáostocka, Wydziaá Budownictwa i InĪynierii ĝrodowiska, Zakáad Geotechniki, ul. Wiejska 45A,

15-351 Biaáystok, e-mail: d.tymosiak@pb.edu.pl

(2)

44 D. Tymosiak, M.J. Sulewska

Acta Sci. Pol.

i w danych warunkach zagĊszczania. Gdy wilgotnoĞü gruntu jest zbyt maáa, obserwuje siĊ niewystarczająco szczelne uáoĪenie cząstek. Z kolei zbyt duĪa wilgotnoĞü powoduje zamkniĊcie dróg ucieczki powietrza z masy gruntowej na zewnątrz [Pisarczyk 2004].

Odpowiednie zagĊszczenie nasypów ma istotny wpáyw na dobrą statecznoĞü korpu- sów ziemnych oraz zwiĊksza noĞnoĞü gruntów pod nawierzchniami komunikacyjnymi.

Miarą zagĊszczenia gruntów nasypowych (spoistych i niespoistych) jest wskaĨnik za- gĊszczenia (I_S). SáuĪy on do kontroli jakoĞci wykonywania robót ziemnych i obliczany jest ze wzoru:

[ ]

S d ds

I U

U (1)

gdzie: ȡd – gĊstoĞü objĊtoĞciowa szkieletu gruntowego wyznaczona w nasypie [g·cm^–3], ȡds – maksymalna gĊstoĞü objĊtoĞciowa szkieletu gruntowego przy wilgotnoĞci

optymalnej, wyznaczona w laboratorium w okreĞlonych warunkach zagĊsz- czenia na próbce pobranej z nasypu [g·cm^–3].

SpoĞród polowych i laboratoryjnych metod badania parametrów zagĊszczalnoĞci gruntów spoistych i niespoistych [Pisarczyk 1977, 2004] najbardziej popularna w Polsce jest metoda Proctora zalecana w „starej” normie PN-88/B-04481:1988 oraz w „nowej”

normie PN-EN 13286-2:2010 wdraĪanej obecnie do praktyki budowlanej.

Kontrola jakoĞci zagĊszczenia gruntu polega na sprawdzeniu, czy osiągniĊta wartoĞü wskaĨnika zagĊszczenia w nasypie jest co najmniej równa jego minimalnej wartoĞci wy- maganej przy wáaĞciwym zagĊszczeniu warstw wbudowanych w dany rodzaj budowli ziemnej, okreĞlonej w nastĊpujących dokumentach:

w nasypach w budownictwie drogowym w PN-S-02205 [1998], w nasypach w budownictwie ogólnym w PN-B-06050 [1999], w nasypach urządzeĔ wodno-melioracyjnych w PN-B-12095 [1997],

w nasypach w budownictwie hydrotechnicznym w dokumencie Roboty ziemne...

[1994],

w nasypach tramwajowych w PN-K-92011 [1998],

w nasypach kolejowych w Warunkach technicznych... [2009].

Celem pracy jest analiza wyników badaĔ porównawczych parametrów zagĊszczal- noĞci wybranych gruntów niespoistych – maksymalnej gĊstoĞci objĊtoĞciowej szkieletu gruntowego (ȡ_ds) i wilgotnoĞci optymalnej (w_opt) wedáug polskich norm: „starej” PN-88/

/B-04481:1988 oraz „nowej” PN-EN 13286-2:2010.

RYS HISTORYCZNY METODY PROCTORA

Pierwszą opublikowaną procedurą kontroli sztucznego zagĊszczenia gruntów byáy wy- tyczne California Impact Test (California State Impact Method), które opracowaá w 1929 roku O. James Porter w California Division of Highways w Sakramento, USA. Jest ona znana pod nazwą California Test 216 [2006] i uĪywana do dziĞ, po mody¿ kacjach (ostatnie mody¿ kacje nastąpiáy w latach: 2000, 2006, 2011) [Rogers 2014]. Metoda polega na zbadaniu in-situ gĊstoĞci objĊtoĞciowej gruntu za pomocą objĊtoĞciomierza piaskowego

–

(3)

i porównaniu z maksymalną moĪliwą do uzyskania wartoĞcią gĊstoĞci objĊtoĞciowej gruntu przy okreĞlonej energii i warunkach zagĊszczenia, odczytaną z wykresu wilgot- noĞü-gĊstoĞü objĊtoĞciowa, sporządzonego na podstawie wyników badaĔ przy uĪyciu specjalnego cylindra i ubijaka (podobnie jak w metodzie Proctora).

Istnienie zaleĪnoĞci miĊdzy gĊstoĞcią objĊtoĞciową szkieletu gruntowego a wilgot- noĞcią gruntów drobnoziarnistych przy tej samej energii zagĊszczającej stwierdzili nie- zaleĪnie od siebie Kelso w Australii w 1926 roku oraz Proctor w 1933 roku [Pisarczyk 2004]. Ralph Roscoe Proctor opublikowaá w 1933 roku w cyklu czterech publikacji [Proctor 1933a, b, c, d] zasady i opis swojej metody okreĞlania wilgotnoĞci optymalnej (w_opt), przy której uzyskuje siĊ najwiĊksze zagĊszczenie gruntu przy okreĞlonej energii i danych warunkach zagĊszczenia. Standardowa metoda Proctora zostaáa znormali- zowana w 1950 roku przez American Society for Testing and Materials [ASTM 2007]

(ostatnie wydanie w 2012 roku) oraz przez American Association of State Highway and Transportation Of¿ cials [AASHTO 1986] (ostatnie wydanie w 2015 roku). W związku ze wzrostem obciąĪenia korpusów drogowych coraz ciĊĪszymi Ğrodkami transportu zwiĊk- szaáy siĊ wymagania dotyczące lepszego zagĊszczenia nasypów. Wywoáaáo to równieĪ rozwój ciĊĪkiego sprzĊtu zagĊszczającego. KoniecznoĞü zwiĊkszenia wartoĞci wyma- ganych parametrów zagĊszczalnoĞci gruntów w nasypach uwzglĊdniono w 1958 roku we wprowadzonej zmody¿ kowanej metodzie Proctora [ASTM 2009] (ostatnie wydanie w 2012 roku) oraz [AASHTO 2001] (ostatnie wydanie w 2015 roku). Mody¿ kacja metody polegaáa na okoáo piĊciokrotnym zwiĊkszeniu energii zagĊszczania na 1 dm³ objĊtoĞci gruntu w cylindrze normowym.

Metoda Proctora zostaáa z niewielkimi zmianami przyjĊta takĪe w Polsce, w kolejnych normach: PN-59/B-04491, PN-75/B-04481 oraz PN-88/B-04481:1988. W 2005 roku zo- staáa opublikowana w Polsce nowa norma europejska, której kolejne wydania jako normy polskiej róĪniáy siĊ wersją jĊzykową: PN-EN 13286-2:2005-03E (w jĊzyku angielskim) i PN-EN 13286-2:2007-08P (w jĊzyku polskim). Aktualnie obowiązująca norma i poprawka do niej zostaáy wydane w jĊzyku angielskim: PN-EN 13286-2:2010-11E:2010 i poprawka PN-EN 13286-2:2010/AC:2014. Norma ta odnosi siĊ tylko do niezwiąza- nych lub związanych hydraulicznie mieszanek wykorzystywanych w budownictwie drogowym lub w inĪynierii lądowej. Nie odnosi siĊ ona do gruntów wykorzystywanych w robotach ziemnych.

Charakterystyki metod wyznaczania parametrów zagĊszczalnoĞci wedáug norm ame- rykaĔskich i polskich: AASHTO, ASTM, PN oraz PN-EN zamieszczono w tabeli 1.

Metoda standardowa we wszystkich procedurach polega na przekazaniu podczas ubijania energii równej okoáo 0,60 kN·m·dm^–3 (od 0,589 do 0,596 kN·m·dm^–3, czyli energia przekazywana w róĪnych metodach moĪe maksymalnie róĪniü siĊ Ğrednio o 1,2%). W metodzie zmody¿ kowanej przekazuje siĊ energiĊ zagĊszczenia równą okoáo 2,7 kN·m·dm^–3 (od 2,645 do 2,698 kN·m·dm^–3, a ich maksymalna róĪnica wzglĊdna wynosi okoáo 2,0%). Wymiary i objĊtoĞci cylindrów są we wszystkich normach podobne, z wyjątkiem cylindra C w normie PN-EN 13286-2:2010-11E:2010 przy wprowadzonej tu innej niĪ w pozostaáych normach masie i wysokoĞci spadania ubijaka C.

Wedáug PN-88/B-04481:1988 próbkĊ gruntu naleĪy wymieszaü z wodą i umieĞciü w szczelnie zamkniĊtym naczyniu na co najmniej 15 h. MoĪna najwyĪej piĊciokrotnie

(4)

Tabela 1. Zestawienie charakterystyk zagĊszczenia wedáug norm amerykaĔskich i polskich Table 1. Summary of characteristics of compactibility according to polish and american standards Norma StandardMetoda Method ĝrednica cylindra Diameter of mould WysokoĞü cylindra Height of mould ObjĊtoĞü cylindra Volume of mould Masa ubijaka; ĝrednica ubijaka Mass; Diam- eter of rammer

Wyso- koĞü spadania ubijaka Height of fall

Liczba warstw Number of lay- ers

Liczba uderzeĔ na warstwĊ Number of blowsper layer Energia zagĊszczania Compaction energy

Warunki stosowania: Ğrednica ziaren (D) Terms of use: sieve (D) size [mm][mm][m3][kg]; [mm][mm][–][–][kN·m·dm–3][mm] AASHTO T 99 [1986]

A (standard.)102,0116,50,000943 2,50; 50,0305,03

250,595D 4,75 B (standard.)152,0116,50,002124560,592D 4,75 C (standard.)102,0116,50,000943250,595D 19,00 D (standard.)152,0116,50,002124560,592D 19,00 AASHTO T 180 [2001]

A (zmodyf.)101,6116,50,000943 4,54; 50,0457,05

252,698D 4,75 B (zmodyf.)152,4116,50,002124562,683D 4,75 C (zmodyf.)101,6116,50,000943252,698D 19,00 D (zmodyf.)152,4116,50,002124562,683D 19,00 ASTM D698 [2007]

A (standard.)101,6116,40,000943 2,50; 50,8305,03

250,595D 4,75 B (standard.)101,6116,40,000943250,595D 9,50 C (standard.)152,4116,40,002124560,592D 19,00 ASTM D1557 [2009]

A (zmodyf.)101,6116,40,000943 4,53; 50,8457,25252,696D 4,75 B (zmodyf.)101,6116,40,000943252,696D 9,50 C (zmodyf.)152,4116,40,002124562,681D 19,00 PN-EN 13286-2 [2010] ubijak + cylinder rammer + mould A+A (standard.)100,0120,00,000942 2,50; 50,0305,0 3

250,596D < 16,00 A+B (standard.)150,0120,00,002120560,593D < 16,00; 31,50; 63,00 C+C (standard.)250,0200,00,00981315,00; 125,0600,0220,594D < 31,50; 63,00 B+A (zmodyf.)100,0120,00,000942 4,50; 50,0457,0 5252,677D < 16,00 B+B (zmodyf.)150,0120,00,002120562,665D < 16,00; 31,50; 63,00 C+C (zmodyf.)250,0200,00,00981315,00; 125,0600,0982,645D < 31,50; 63,00 PN-88/B-04481 [1988]

I (standard.)112,8100,00,00102,50; 50,8 320,03250,589D < 6,00 II (standard.)152,4120,60,00222,50; 76,8550,589D < 10,00 III (zmodyf.)112,8100,00,00104,50; 50,8 480,05252,649D < 6,00 IV (zmodyf.)152,4120,60,00224,50; 76,8552,649D < 10,00

(5)

zagĊszczaü tĊ samą próbkĊ, zwiĊkszając wilgotnoĞü gruntu przy kolejnym zagĊszczeniu Ğrednio o 2%.

Wedáug procedury zgodnej z PN-EN 13286-2:2010 i poprawki PN-EN 13286-2:2010/

/AC:2014 do badania naleĪy przygotowaü kilka oddzielnych próbek mieszanki o wilgot- noĞci wzrastającej o 1–2%. Jedna próbka mieszanki moĪe byü zagĊszczana tylko jeden raz. JeĞli wáaĞciwoĞci mieszanki są dobrze znane, to moĪna wykonaü tylko trzy oznacze- nia ȡ_d i w. Norma dokáadnie opisuje sposób zagĊszczania ubijakiem warstw gruntowych w cylindrze, np. w metodzie A+A i B+A naleĪy przyáoĪyü trzy serie po osiem uderzeĔ:

siedem uderzeĔ rozmieszczonych równomiernie na powierzchni warstwy z koĔcowym uderzeniem na Ğrodku.

WYNIKI BADAē I ICH ANALIZA

Badania wykonano na dwóch gruntach niespoistych: piasku Ğrednim (Ps) i pospóáce (Po) zgodnie z klasy¿ kacją wedáug PN-86/B-02480:1986 (na piasku ze Īwirem drobnym fgrSa i na piasku ze Īwirem Ğrednim i Īwirem drobnym fgrmgrSa wedáug PN-EN ISO 14688- -2:2006 oraz poprawki PN-EN ISO 14688-2:2006/Ap2:2012). Wyniki badaĔ uziarnienia gruntów wykonanych metodą sitową wedáug PN-88/B-04481:1988 przedstawiono w po- staci krzywych uziarnienia na rysunku 1. Zgodnie z wartoĞciami wskaĨników uziarnienia, pokazanymi w tabeli 2, byáy to grunty równoziarniste (lub jednofrakcyjne).

Parametry zagĊszczalnoĞci ȡ_ds i w_opt wyznaczano czterema metodami (I, II, III, IV) wedáug PN-88/B-04481:1988 oraz czterema metodami (A+A, A+B, B+A, B+B) wedáug PN-EN 13286-2:2010 i poprawki PN-EN 13286-2:2010/AC:2014. Do badaĔ uĪyto me- chanicznego aparatu Proctora wedáug PN-88/B-04481:1988 (rys. 2a) oraz rĊcznego ubijaka Proctora wedáug PN-EN 13286-2:2010 (rys. 2b).

Rys. 1. Krzywe uziarnienia pospóáki i piasku Ğredniego

Fig. 1. Grain-size distribution curves of sand and gravel mix and medium sand

(6)

Acta Sci. Pol.

Tabela 2. WskaĨniki uziarnienia badanych gruntów Table 2. Graining coef¿ cients of tested soils

Charakterystyka wedáug Characteristics according

Rodzaj gruntu (symbol) Soil (symbol)

ĝrednica ziaren Sieve (D) size

WskaĨniki uziarnienia Graining coef¿ cients

JednorodnoĞü uziarnienia

Graining uniformity CzyĪewski i in.

[1973]

piasek Ğredni (Ps)

D₁₀= 0,21 mm D₃₀= 0,35 mm D60 = 0,62 mm

U = 2,95 wskaĨnik róĪnoziarnistoĞci

CC = 0,94 wskaĨnik krzywizny

grunt równoziarnisty PN-EN ISO

14688-2:2006 i poprawka PN-EN ISO 14688-2:2006/

/Ap2:2012

piasek ze Īwi- rem drobnym

(fgrSa)

CU = 2,95 wskaĨnik jednorodnoĞci

uziarnienia

grunt jednofrakcyjny

CzyĪewski i in.

[1973]

pospóáka (Po)

D10 = 0,25 mm D₃₀= 0,43 mm D₆₀= 1,00 mm

U = 4,00 wskaĨnik róĪnoziarnistoĞci

grunt równoziarnisty PN-EN ISO

14688-2:2006 i poprawka PN-EN ISO 14688-2:2006/

/Ap2:2012

piasek ze Īwi- rem Ğrednim i Īwirem drobnym (fgrmgrSa)

C_U = 4,00 wskaĨnik jednorodnoĞci

uziarnienia

grunt jednofrakcyjny

Rys. 2. Ubijaki Proctora: a – mechaniczny wedáug PN-88/B-04481:1988, b – rĊczny wedáug PN-EN 13286-2:2010 (ubijak A + cylinder A)

Fig. 2. Proctor rammers: a – automatic according to PN-88/B-04481:1988, b – manual according to PN-EN 13286-2:2010 (rammer A + mould A)

a b

(7)

Na podstawie wyników badaĔ gruntów czterema metodami (I, II, III, IV) wedáug PN- -88/B-04481:1988 sporządzono krzywe zagĊszczalnoĞci pospóáki (rys. 3a) i piasku Ğred- niego (rys. 3b). Na podstawie wyników badaĔ gruntów czterema metodami (A+A, A+B, B+A, B+B) wedáug PN-EN 13286-2:2010 i poprawki PN-EN 13286-2:2010/AC:2014 sporządzono krzywe zagĊszczalnoĞci pospóáki (rys. 4a) i piasku Ğredniego (rys. 4b).

Z wykresów zagĊszczalnoĞci odczytano wartoĞci parametrów ȡ_ds i w_opt badanych grun- tów (tab. 3).

Na rysunkach 3–4 widaü potwierdzenie znanego zjawiska, Īe wiĊksze wartoĞci ȡds

uzyskuje siĊ, stosując metody o wiĊkszej energii zagĊszczania (III i IV oraz B+A i B+B).

I tak na postawie tabeli 3 dla pospóáki moĪna zaobserwowaü maksymalną róĪnicĊ wzglĊd- ną miĊdzy wynikami badaĔ metodami B+B i A+B: [(2,02 – 1,90)/2,02] · 100 = 5,9%

(Ğrednia róĪnica miĊdzy wynikami badaĔ metodami zmody¿ kowanymi i standardowymi wynosi 4,7%), a dla piasku Ğredniego róĪnica wzglĊdna miĊdzy wynikami badaĔ metoda-

pospóáka sand and gravel mix a

b

piasek Ğredni medium sand

Rys. 3. Krzywe zagĊszczalnoĞci wedáug PN-88/B-04481:1988: a – pospóáki, b – piasku Ğredniego Fig. 3. Compaction curves according PN-88/B-04481:1988 for: a – sand and gravel mix, b – me-

dium sand

(8)

Acta Sci. Pol.

mi IV i II wynosi: [(1,97 – 1,86)/1,97] · 100 = 5,6% (Ğrednio 3,8%). WartoĞci wskaĨników zagĊszczenia zmniejszają siĊ wtedy do IS (przy ȡds zmod.) = 1/1,047 = 0,955 (dla pospóá- ki) i 0,963 (dla piasku Ğredniego), przy zaáoĪeniu, Īe IS (przy ȡds stand.) = 1,000. Niewiel- kie zwiĊkszenie siĊ wartoĞci parametrów zagĊszczalnoĞci przy zagĊszczeniu metodami zmody¿ kowanymi táumaczy siĊ jednorodnoĞcią uziarnienia badanych gruntów. Na podstawie wartoĞci wskaĨników uziarnienia (tab. 2) moĪna byáo przewidzieü, Īe grunty bĊdą siĊ sáabo zagĊszczaü, poniewaĪ są Ĩle uziarnione.

Wiáun [2005] dla Īwirów i piasków przytacza orientacyjne wartoĞci ȡds i wopt od- powiednio w granicach: wedáug metody standardowej ȡds = 2,00–1,80 g·cm^–3 i wopt =

= 8–12% oraz wedáug metody zmody¿ kowanej ȡds = 2,10–1,90 g·cm^–3 i wopt = 6–8%.

RóĪnice wartoĞci ȡds uzyskanych metodą standardowąi metodą zmody¿ kowaną wyno- szą dla obu gruntów ¨ȡds = 0,10 g·cm^–3, czyli 5,6% i 4,8%, co powoduje zmniejszenie siĊ wartoĞci Ğrednich IS (przy ȡds zmod.) = 1/1,056 = 0,947 (dla Īwirów) i 0,954 (dla piasków), przy zaáoĪeniu IS (przy ȡds stand.) = 1,000.

Generalnie z badaĔ wedáug normy PN-88/B-04481:1988 otrzymuje siĊ wartoĞci ȡds nie- wielewiĊksze niĪ wedáug normy PN-EN 13286-2:2010. Obliczone na podstawie Ğrednich

pospóáka sand and gravel mix a

b

piasek Ğredni medium sand

Rys. 4. Krzywe zagĊszczalnoĞci wedáug PN-EN 13286-2:2010: a – pospóáki, b – piasku Ğredniego Fig. 4. Compaction curves according PN-EN 13286-2:2010 for: a – sand and gravel mix, b – me-

dium sand

(9)

wartoĞci ȡds z tabeli 3 wzglĊdne róĪnice wynoszą: dla Po okoáo 1,9–4,0%, a dla Ps okoáo 1,6–2,1%. WartoĞci wilgotnoĞci optymalnej (wopt) badanych gruntów nie podlegają wy- raĨnym prawidáowoĞciom (rys. 3–4); generalnie moĪna zauwaĪyü, Īe przy uĪyciu metod zmody¿ kowanych otrzymuje siĊ przewaĪnie wartoĞci wopt nieco mniejsze niĪ przy uĪy- ciu metod standardowych.

WNIOSKI

Na podstawie wyników przeprowadzonych badaĔ moĪna stwierdziü, Īe:

1. W gruntach Ĩle uziarnionych, równoziarnistych otrzymuje siĊ nieco wiĊksze war- toĞci parametrów zagĊszczalnoĞci ȡ_ds i w_opt przy zagĊszczaniu metodami zmody¿ kowa- nymiw porównaniu z metodami standardowymi: dla Po Ğrednio o 4,7%, dla Ps Ğrednio o 3,8%.

2. Generalnie z badaĔ wedáug normy PN-88/B-04481:1988 otrzymuje siĊ wartoĞci ȡ_ds nieco wiĊksze niĪ z badaĔ wedáug normy PN-EN 13286-2:2010. Dla badanych gruntów równoziarnistych (pospóáki i piasku Ğredniego) wzglĊdne róĪnice wyniosáy: dla Po 2,0–

–4,0%, a dla Ps 1,6–2,1%. RóĪnice wartoĞci wilgotnoĞci optymalnej w_opt tych gruntów nie podlegaáy wyraĨnym prawidáowoĞciom.

3. Wobec niewielkich róĪnic miĊdzy wartoĞciami parametrów otrzymywanych dwie- ma metodami moĪna uznaü, Īe w przypadku gruntów Ĩle uziarnionych wyniki badaĔ parametrów zagĊszczalnoĞci wykonane wedáug „nowej” normy PN-EN 13286-2:2010 odpowiadają wynikom badaĔ wedáug „starej” normy PN-88/B-04481:1988.

4. RozpoczĊto wykonywanie badaĔ porównawczych wedáug obu norm na gruntach dobrze uziarnionych (róĪnoziarnistych i bardzo róĪnoziarnistych, speániających wymagania techniczne mieszanek niezwiązanych wedáug WT-4 [2010]), gdzie przypuszczalnie uwidocznią siĊ wyraĨniej prawidáowoĞci i ewentualne róĪnice wartoĞci parametrów za- gĊszczalnoĞci w zaleĪnoĞci od zastosowanej metody badania.

Tabela 3. WartoĞci parametrów zagĊszczalnoĞci gruntów w zaleĪnoĞci od metody badania Table 3. Compactibility parameters of soils in dependence on compaction method

Grunt Soil

Metoda standardowa Proctora Standard

Proctor ȡ_ds [g·cm^–3]

ĝrednia Average ȡ_ds [g·cm^–3]

wopt

[%]

ĝrednia Average wopt

[%]

Metoda zmody¿ - kowana Proctora Modi¿ ed

Proctor ȡ_ds [g·cm^–3]

ĝrednia Average ȡ_ds [g·cm^–3]

wopt

[%]

ĝrednia Average wopt

[%]

Pospóáka Sand and gravel mix

I 1,98

1,99 7,88

8,51 III 2,03

2,06 10,46

II 1,99 9,13 IV 2,09 8,21 9,33

A+A 1,91

1,91 10,48

10,56 B+A 2,01

2,02 6,77

A+B 1,90 10,64 B+B 2,02 8,50 7,63

Piasek Ğredni Medium sand

I 1,86

1,86 10,03

10,25 III 1,91

1,94 9,64 10,01

II 1,86 10,47 IV 1,97 10,37

A+A 1,84

1,83 11,08

10,98 B+A 1,94

1,90 8,46

A+B 1,82 10,87 B+B 1,85 8,68 8,57

(10)

Acta Sci. Pol.

PIĝMIENNICTWO

AASHTO Standard T 99-86 (1986). Standard Method of Test for The Moisture-Density Relations of Soils Using a 5.5-lb [2.5 kg] Rammer and a 12-in. [305 mm] Drop.

AASHTO Standard T 180-01 (2001). Standard Method of Test for Moisture-Density Relations of Soils Using a 4.54-kg (10-lb) Rammer and a 457-mm (18-in.) Drop.

ASTM Standard D698-07 (2007). Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using standard Effort (12 400 ft-Ibf/ft³ (600 kN-m/m³)). ASTM International, West Conshohocken, PA.

ASTM Standard D1557-09 (2009). Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using modi¿ ed effort (56,000 ft-Ibf/ft³ (2,700 kN-m/m³)). ASTM International, West Conshohocken, PA.

California Test 216 (2006). Method of Test for Relative Compaction of Untreated and Treated So- ils and Aggregates. State of California – Business, Transportation and Housing Agency;

http://www.dot.ca.gov/hq/esc/ctms/pdf/CT_216oct06.pdf, data wejĞcia: 1.04.2016.

CzyĪewski, K., Wolski, W., Wójcicki, S., ĩbikowski, A. (1973). Zapory ziemne. Wydawnictwo Arkady, Warszawa.

Dąbska, A., Pisarczyk, S. (2011). Wpáyw energii zagĊszczania na zagĊszczenie gruntów i parametry zagĊszczalnoĞci. InĪynieria i Budownictwo, 1, 21–23.

Gurtug, Y., Sridharan, A. (2004). Compaction behaviour and prediction of its characteristics of ¿ ne grained soils with particular reference to compaction energy. Soils and Foundations, 44, 5, 27–36.

Majer, S. (2009). ZagĊszczalnoĞü gruntów niespoistych a wskaĨnik jednorodnoĞci uziarnienia. Ma- teriaáy IV MiĊdzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej „Nowoczesne technolo- gie w budownictwie drogowym”, PoznaĔ, 446–455.

Pisarczyk, S. (1977). ZagĊszczalnoĞü gruntów gruboziarnistych i kamienistych. Praca habilitacyj- na. Politechnika Warszawska, Warszawa.

Pisarczyk, S. (2004). Grunty nasypowe. WáaĞciwoĞci geotechniczne i metody ich badania. O¿ cyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

PN-59/B-04491. Grunty budowlane. Oznaczenie wilgotnoĞci optymalnej i maksymalnego ciĊĪaru objĊtoĞciowego szkieletu gruntowego.

PN-75/B-04481. Grunty budowlane. Badania laboratoryjne.

PN-86/B-02480:1986. Grunty budowlane. OkreĞlenia, symbole, podziaá i opis gruntów.

PN-88/B-04481:1988. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.

PN-B-06050:1999. Geotechnika. Roboty ziemne. Wymagania ogólne.

PN-B-12095:1997. Urządzenia wodno-melioracyjne. Nasypy. Wymagania i badania przy odbiorze.

PN-EN 13286-2:2005-03E. Unbound and hydraulically bound mixtures. Part 2: Test methods for the determination of the laboratory reference density and water content. Proctor compaction.

PN-EN 13286-2:2007-08P. Mieszanki niezwiązane i związane spoiwem hydraulicznym. CzĊĞü 2:

Metody okreĞlania gĊstoĞci i zawartoĞci wody. ZagĊszczenie metodą Proctora.

PN-EN 13286-2:2010-11E. Mieszanki niezwiązane i związane hydraulicznie. CzĊĞü 2: Metody ba- daĔ laboratoryjnych gĊstoĞci na sucho i zawartoĞci wody. ZagĊszczanie metodą Proctora + poprawka PN-EN 13286-2:2010/AC:2014-07E.

PN-EN ISO 14688-2:2006. Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasy¿ kowanie gruntów. CzĊĞü 2:

Zasady klasy¿ kowania + poprawka PN-EN ISO 14688-2:2006/Ap2:2012.

PN-K-92011:1998. Torowiska tramwajowe. Wymagania i badania.

PN-S-02205:1998. Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania.

Proctor, R.R. (1933a). Fundamental principles of soil compaction. Engineering News-Record 111, 9, August 31, 245–248.

(11)

Proctor, R.R. (1933b). Description of ¿ eld and laboratory methods. Engineering News-Record, 111, 10, September 7, 286–289.

Proctor, R.R. (1933c). Field and laboratory veri¿ cation of soil suitability. Engineering News- -Record, 111, 12, September 21, 348–351.

Proctor, R.R. (1933d). New principles applied to actual dam building. Engineering News-Record, 111, 13, September 28, 372–376.

Roboty ziemne. Warunki techniczne wykonania i odbioru (1994) Ministerstwo Ochrony ĝrodowi- ska, Zasobów Naturalnych i LeĞnictwa, Warszawa.

Rogers, J.D. (2014). GE 441 Geotechnical Construction Practice, Part 1: Origins of mechanical compaction; http://web.mst.edu/~rogersda/umrcourses/ge441/online_lectures/compacti onn/GE441-Lecture2-1.pdf, data wejĞcia 27.03.2016.

Sivrikaya, O., Togrol, E., Kayadelen, C. (2008). Estimating compaction behavior of ¿ ne-grained soils based on compaction energy. Canadian Geotechnical Journal, 45, 6, 877–887.

Sulewska, M.J. (2005). Modelowanie statystyczne w ocenie zagĊszczenia gruntów niespoistych.

Materiaáy 51. Konferencji Naukowej KILiW PAN i KN PZiTB, 4, GdaĔsk – Krynica.

Sulewska, M.J. (2009). Sztuczne sieci neuronowe w ocenie parametrów zagĊszczenia gruntów niespoistych. IPPT PAN, Studia z Zakresu InĪynierii, 64, Warszawa – Biaáystok.

Warunki techniczne utrzymania podtorza kolejowego (2009). Id-3, PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa.

Wiáun, Z. (2005). Zarys geotechniki. Wydawnictwa Komunikacji i àącznoĞci, Warszawa.

WT-4 (2010). Wymagania techniczne. Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych. Zaáącz- nik Nr 3 do Zarządzenia nr 102 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 19 listopada 2010 r., Warszawa.

ADNOTACJA

Badania zostaáy zrealizowane w ramach pracy nr S/WBiIĝ/6/2013 i s¿ nansowane ze Ğrodków na naukĊ MNiSW.

THE STUDY OF COMPACTIBILITY PARAMETERS IN NON-COHESIVE SOILS BY PROCTOR COMPACTION TEST

Abstract. The aim of this study was to analyse the results of comparative tests on compac- tion parameters – maximum bulk density of dry soil (ȡ_ds) and optimum moisture (w_opt), by Polish standards of previous edition: PN-88/B-04481:1988 and a new edition: PN-EN 13286-2:2010. The study was performed on two non-cohesive, uniform soils sandy gravel Po (fgrSa) and medium sand Ps (fgrmgrSa) with the use of four methods (I, II, III, IV) in compliance with PN-88/B-04481:1988 and four other methods (A+A, A+B, B+A, B+B) in compliance with EN 13286-2:2010. The maximum volume of the bulk density of dry soil (ȡ_ds) obtained by the procedures under both standards differ little from each other: by about 2.0–4.0% in sandy gravel and about 1.6–2.1% in medium sand. The values of optimum moisture (w_opt) are not subject to any clear patterns.

Key words: compactibility of soil, comparative tests, maximum dry density, optimum moisture content

(12)

Acta Sci. Pol.

Zaakceptowano do druku – Accepted for print: 26.07.2016

Cytowanie: Tymosiak, D., Sulewska, M.J. (2016). Badania parametrów zagĊszczalnoĞci gruntów niespoistych metodą Proctora. Acta Sci. Pol. Architectura, 15 (3), 43–53.