Kemeny tomorsegi vizsgalatta: dinamikus tömörségmérés és átszámítási lehetőségek a Proctor-vizsgálatok tükrében
A BC dinamikus tömörségmérés és kapcsolódó teherbírásvizsgálatok keretében kidolgoztunk egy olyan módszert, mellyel a B&C dinamikus SP-LFWD mérőberendezéssel mért módosított Proctor tömörségi fokból az egyszerűsített Proctor szerinti tömörségi fok is mérhető. Ennek egyik lehetősége az átszámítás, a másik a kevesebb ejtésszám, és a két módszer vizsgálata szerint előnyösebb annak választása, hogy a hagyományosan, a módosított Proctor szerinti munkavégzéssel maghatározott mérési eredményt átszámítjuk az egyszerűsített Proctorra, a ß tényező alkalmazásával. A tömörség a legfontosabb minőségi jellemző a teherbírás mellett a mélyépítésben.
Az alkalmazott viszonyítási sűrűség meghatározására (ρdmax) Magyarországon a módosított Proctor vizsgálat, de Németországban több előírásban az egyszerűsített Proctor vizsgálat szerepel. Az alkalmazott tömörségmérések általában közvetett módon, a sűrűség mérésén alapulnak, mint a homok-kitöltéses, víztérfogat-méréses vagy izotópos sűrűségmérés. Újabban más viszonyítási sűrűségek is ismeretesek és szabványosak lettek, mint a vibrosajtolásos, vibrokalapácsos vagy vibroasztalos módszerek. A dinamikus tömörségmérés elmélete nem a viszonyítási sűrűséget használja fel, hanem a Proctor-görbe normalizált alakját alkalmazza nedvességkorrekciós együtthatóként.
A dinamikus tömörségmérés 10-18 ejtés süllyedési amplitúdójával jellemzett vizsgálati módszer, mely a térfogatváltozás mérésén alapuló eljárás: a Proctor-tömörítési munka és a helyszíni víztartalom alapján hajtjuk végre a tömörítést. Magyarországon a hatályos ÚT 2-1.222 szabályozza a földművek minőség-ellenőrzését. Az alkalmazható tömörségmérési módszerek között szerepel a kiszúró-hengeres, üregkitöltéses, izotópos mérés, a B&C dinamikus ejtősúlyos mérés, a penetrométeres, a statikus tárcsás dinamikus modulus, valamint a FDVK vagy CCC teljes felületű gyorsulásmérős módszerek. Ezek közül összefüggések alapján lehet következtetni a tömörségi fokra.
A laboratóriumi viszonyítási térfogatsűrűség meghatározásának és víztartalom vizsgálatának módszerei közé tartozik az EN 13286-2 módosított Proctor vizsgálat és az egyszerűsített Proctor vizsgálat; az EN 13286-3, -4, -5 részek pedig a vibrosajtolás és vibrokalapácsos vizsgálatok részleteit adják meg. A Proctor munka elvégzésének mennyiségét a döngölő felületének figyelembevételével számoljuk, és a Proctor-görbék alapján meghatározzuk a legnagyobb száraz térfogatsűrűséget (ρdmax) és az optimális víztartalmat (wopt).
Javasolt a telítési vonalak figyelembevétele is, hogy a helyszíni víztartalmat és a réteg telítettségét e szempontból is értékelhessük. Az egyszerűsített Proctor vizsgálatnál (EN 13286-2, 7.3.) 10 cm átmérőjű és 12 cm magasságú hengerbe 3 rétegben 25-25 ütést alkalmazunk, 2,5 kg tömegű döngölővel. A feltétgyűrűt levéve a felületet késsel lehúzzuk, majd a nedves térfogatsűrűséget számítjuk, és a kiszáradás utáni víztartalom alapján meghatározzuk a száraz térfogatsűrűségeket. Az opt-s jelöléssel ellátott adatok a standard Proctor szerint kerülnek kiértékelésre, és a tömörítés száma átlagosan 18,75 ütés/cilinder a kokilla terület/döngölő terület arányának figyelembevételével.
Az EN 13286-3/4/5 részek és a Vibrosajtolás, Vibrokalapács vizsgálatok a viszonyítási térfogatsűrűség és víztartalom meghatározásának újabb lehetőségeit adják Európában. Tanulmányunk egy korábban vizsgált iszapos homokliszt talaj vizsgálati eredményeire támaszkodik: mind a módosított, mind az egyszerűsített Proctor vizsgálat egy időben készült el a Széchényi István Egyetem Geotechnikai laboratóriumában, így megbízhatósága különösen magas. A munkavégzés nagyságának hatása jól látható a Proctor-görbék elhelyezkedéséből: a száraz ágak párhuzamosak, a nedves ágak pedig a telítési vonalba illeszkednek.
A jelenlegi megközelítés két szintet támogat: az egyszerűsített és a módosított Proctor vizsgálati eredményének továbbítását a β tényező segítségével. A B&C dinamikus mérőberendezés lehetővé teszi mindkét tömörségi fok szerinti eredmény megadását, azonban a szükséges ejtés-számok figyelmeztetnek a két módszer közötti jelentős eltérésre. A módosított Proctor vizsgálat helyszíni relatív tömörsége alapján kiszámítjuk a helyszíni relatív tömörséget, és az annak megfelelő tömörségi fokot a dinamikus mérésből származó adatokkal transzformáljuk át.
Az átszámítási módszer lényege, hogy a módosított Proctor mérésből származó relatív tömörségi fokot a β tényezővel konvertáljuk az egyszerűsített Proctor tömörségi fokára. A példában az egyszerűsített Proctor szerinti 100% tömörség csak 94,3%-ot jelent a módosított Proctor skálán. Ha a 100%-os módosított Proctor tömörítéshez tartozó egyszerűsített Proctor görbével dolgozunk, a legnagyobb tömörség akár 102,0%-ot is elérhet az egyszerűsített skálán. A helyszíni dinamikus mérés során a Dm értéket az 10-18 ejtéses görbékből származó deformációs mutató alapján számítjuk, és a teljes alakváltozás a rugalmast és maradót is figyelembe véve adódik, míg a rugalmas rész ki van vonva a számításból.
A helyszíni állapot meghatározásához a mérés menete a következő: 10-18 ejtés között tömörítési görbét készítünk, majd deformációs mutatót képezünk. A mérés során a helyszíni relatív tömörséget úgy kapjuk meg, hogy a módosított Proctor mérés alapján meghatározott relatív tömörséget transzformáljuk a β tényezővel a standard Proctor relációba. A helyszíni ejtés-számok azonban felhívják a figyelmet a különbség mértékére a két módszer között. “ξ = 2000 / Dm” kifejezés grafikus feldolgozásra is alkalmas, amely a tömörség és a deformáció viszonyát szemlélteti.
A tömörség méréseknél a viszonyítási sűrűségként a módosított Proctor vizsgálattal meghatározott legnagyobb száraz sűrűséget (ρdmax) használjuk, de Németországban továbbra is alkalmazzák az egyszerűsített Proctorhoz történő viszonyítást. A kétféle munkavégzés közti különbség jellegzetességei jól olvashatók a Proctor-görbékből: a száraz ágak párhuzamosak, a nedves ágak pedig a telítési vonalba illeszkednek. Kidolgoztuk azt a módszert, amellyel a B&C dinamikus SP-LFWD mérőberendezéssel az egyszerűsített Proctor szerinti helyszíni relatív tömörségi fok is mérhető; ennek egyik módja az átszámítás, a másik a kevesebb ejtésszám.
A méréshez kapcsolódó elméleti háttérben a dinamikus tömörség-tömörségi fok összefüggéseit a Gszáráz modell és a meredekséget meghatározó Φ értékek alapján értelmezzük. Módosított Proctor esetén Φm = 0,366, egyszerűsített Proctor esetén Φs = 0,364 adódott. A legnagyobb száraz sűrűségnél a tömörségi fokot kifejező Td m értékek 100%-os módosított Proctorhoz viszonyítva 94,3% körül mozognak, amelytől a helyszínen tovább lehet tömöríteni. A helyszíni állapotnál a 100%-os módosított Proctor tömörítési munkához tartozó egyszerűsített Proctor görbe 100%-nál nagyobb tömörséget is adhat, amelyet a β tényezővel átszámítva és a helyszíni relatív tömörséget figyelembe véve kalkulálhatunk.
Az adott talaj, szemcsés réteg anyagából mindkét Proctor vizsgálatot elvégezték az alkalmassági vizsgálat során. A szokásos jellemzőket és a nedvességkorrekciós görbét ebből mindkettőre meghatározzuk. A dinamikus tömörség mérésének újabb elméleti alapja a Proctor-vizsgálatokból levezethető. A mérések eredményei lehetővé teszik a helyszínen a dinamikus tömörség és teherbírás értelmezését, és a mérési folyamatot kiegészítik olyan paraméterek, mint a süllyedés becslése és a rugalmas/deformációs összefüggések értelmezése.
Az ismertetett módszertan elérhető a hazai tömörség- és teherbírás mérés területén: a B&C dinamikus SP-LFWD berendezéssel mindkét tömörségi fok szerint ki lehet huezitni az eredményeket, és a szükséges ejtés-számok alapján figyelembe lehet venni a helyszín sajátosságait. EN 13 286-2, EN 13 286-3, EN 13 286-4 és EN 13 286-5 szabványok a laboratóriumi viszonyítási térfogat-sűrűség és víztartalom vizsgálati módszereit rögzítik, amelyeket a magyar földműépítésben szintén alkalmaznak. A gyakorlati eljárások és a mérnöki standardok összhangja biztosítja, hogy a dinamikus tömörség- és teherbírásmérés megbízható legyen a közúti és mélyépítési projektekben.
- Ismert összefüggések alapján a módosított Proctor mérésből származó tömörségi fok átszámítható az egyszerűsített Proctorra a β tényezővel.
- A helyszíni relatív tömörséget 10-18 ejtés görbéből számítjuk deformációs mutatóval.
- A méréshez tartozó süllyedés becslése numerikus deriváltaként értelmezhető minden ütésnél.
- A betonozás vagy aszfaltos réteg aláhajlását figyelembe véve a mérés végén adatszolgáltatás és digitális jegyzőkönyv készül.
tags: #kemeny #tomorsegi #vizsgalatta