Zhutňování
Co je zhutňování? Jednoduchý způsob zlepšení vlastností zeminy, kdy se pomocí působením vnější hutnící síly zemina stlačuje ( lisuje ) Hutnící síly + voda =
Zatřídění zemin podle zhutnitelnosti
Technologické kroky
Hmotnost vysušené zeminy (ρd) ρ d, max Křivka zhutnění Zrna zeminy hustě napěchovaná - Dobrá pevnost a tuhost - Malá propustnost Optimální vlhkost Vlhkost
Křivka zhutnění Vliv dodání vody do zeminy na relativní zastoupení fází Hmotnost vysušené zeminy (ρ d ) Hmotnost vysušené zeminy (ρd) Vzduch Voda Zrna Je obtížné vytlačit všechen vzduch Vlhkost Nízké číslo pórovitosti a vysoká objemová hmotnost vysušené zeminy při optímální vlhkosti
Hmotnost vysušené zeminy (ρd) Sr<1 Křivka 100% saturace Křivka 100% nasycení zeminy ρ d G + s ρ w = 1 Sr>1 (není možné) wg s Všechny body hutnění musí ležet nalevo od křivky 100% nasycení zeminy Vlhkost
Hmotnost vysušené zeminy (ρd) E 2 (>E 1 ) Vliv hutnících účinků Vliv zvětšování hutnících účinků vede k: Snížení optimální vlhkosti Větší objemové hmotnosti vysušené zeminy E 1 Vlhkost
Hmotnost vysušené zeminy (ρd) Copyright 2001 Zhutňování a jílové částice Větší rozptýlení částic Vyšší obsah vody či větší hutnící účinek vede k většímu rozptýlení částic Větší rozptýlení částic Vlhkost
Hmotnost vysušené zeminy (ρd) Křivka optimálního zhutnění Křivky zhutnění pro různé hutnící síly Křivka optimálního zhutnění Vlhkost
Laboratorní zkouška hutnění - pro získání křivky zhutnění a určení optimální vlhkosti a maximální objemové hmotnosti suché zeminy rd se požívají Proctorovy zkoušky (dle AASHO): Standardní Proctorova zk.: Modifikovaná Proctorova zk.:
Standardní Proctorova zkouška 3 vrstvy 25 úderů na vrstvu 2.7 kg pěch 300 mm pád
Modifikovaná Proctorova zkouška 5 vrstev 25 úderů na vrstvu 4.9 kg pěch 450 mm pád
Kontrola zhutnění ρ d w Předpis hutnění ρ d,field =? w field =? Porovnání Hutněná zemina
Kontrola zhutnění - Systémové zkoušky v pravidelných intervalech kdy se kontroluje zhutnění norem (předpisů). Např. 1 zkouška na 1000 m 3 zhutněné zeminy minimální ρ d vlhkost
Metody kontroly zhutnění Zkouška rukou odběrem neporušených vzorků s následnou laboratorní kontrolou objemové hmotnosti a vlhkosti u hrubozrných zemin jamkovou metodou stanovením objemové hmotnosti membránovým objemoměrem radiometrické sondy statickou penetrací
Zkouška rukou Rychlá metoda určující vlhkost zeminy. V hrsti zmáčkneme zeminu a ruku otevřeme. Suchá zemina nedrží zformovaný tvar a rozpadá se na prach a na prstech zanechá prachové stopy. Pokud se zemina rozdrobí, je také suchá. Pokud se zemina tvaruje podle sevření a při upuštění se odlomí jen malá část na malé kousky má správnou vlhkost pro hutnění. Pkud je zemina plastická a zanechává stopy vlhkosti na prstech a při upuštění se neodlomí jediný kousek zeminy, je zemina pro hutnění moc vlhká.
Jamková metoda Do zkoušené zeminy je vyhloubena malá jamka (cca 15 x15 cm). Odebraná zemina je zvážena v přirozeném a vysušeném stavu a je určena vlhkost zeminy. Objem jamky je určen určen vyplněním Specifická hmotnost odebrané zeminy je dělena objemem písku potřebného pro vyplnění jamky. Tím určíme objemovou hmotnost zhutněné zeminy a můžeme ji porovnat s předpsanou podle zkošky Proctor.
Membránový objemoměr Obdobná zkouška jamkové metodě, pro určení objemu se požívá voda v gumové membráně.
Statická penetrace
Radiometrická sonda Radiometrická sonda je rychlá a přesná metoda. Je založena na vyzařováníiszotopu Cesia 137 do zemin (z povrchu či ze sondy). Izotop je zdrojem gamma záření, které se odráží zpět do čidla v přístroji. Hutná zemina absorbuje více izotopu než kyprá a tak je měření přesné. Přístroj také vyhodnocuje vlhkost zeminy..
Stanovení únosnosti zemin pomocí CBR (Kalifornský poměr únosnosti) Poměr únosnosti zemin CBR se definuje jako poměr síly, kterou je třeba vyvodit k zatlačení penetračního válce do zeminy danou rychlostí (1,27 mm.min-1) ku síle, kterou je třeba vyvodit k zatlačení téhož válce do normovaného materiálu. Vyjadřuje se v procentech CBR
Využití výsledk zkoušky CBR stanovení modulu pružnosti podloží při návrhu a posouzení netuhé vozovky i provozního zpevnění laboratorní testování směsí mechanicky zpevněného kameniva pro zřizování podkladových a krytových vrstev vozovky zlepšování soudržných zemin v podloží vozovek chemickými pojivy
Zhutňování zemin
Stroje pro hutnění
vibrační válce ručně vedené s řídícím ojem, převážně pro hutnění asfaltů a podkladů
Vibrační válec tahačový Standardní provedení pro hutnění s hladkým válcem, provozní hmotnost 7000 kg
vibrační válce ježkové válce s vysokým hutnícím výkonem, ježkové běhouny jsou vhodné pro hutnění jílových zemin, hlinitých zemin a směsných zemin
vibrační desky obousměrné s posuvem vpřed a vzad, převážně pro hutnění silné zámkové dlažby a větších vrstev zemin s jednostranným posuvem nejsou vhodné pro zeminy
vibrační pěchy úzké stroje určené do výkopů s vysokým hutnícím efektem, váží 65 85 kg
Dusadla Hutní až do hloubky 2 3 m
Kompaktor
Metody zhutnění Dynamické Vibrační
Vibrační hrubozrnné zeminy Zhutňování postupuje zdola nahoru směrem k povrchu. Zhutňovaná zemina má tvar válce o průměru až 5m. Nárůst zhutnění, zvýšení ulehlosti zeminy, se projevuje stoupajícím odběrem elektrického proudu motoru vibrátoru. Kolem vibrátoru se tvoří trychtýřovitá prohlubeň, která se zahrne dovezeným (A) nebo místním (B) materiálem. K tomu je zapotřebí až 10 % objemu zhutňované zeminy. Po ukončení zhutňování se upraví terén a dodatečně se povrchově zhutní vibračním zařízením.
Hloubkové vibrační zhutňování Hloubkový vibrátor válcovitého tvaru je zhruba 3 až 5 m dlouhý a cca 2 t těžký. Podstatnou součástí je elektricky poháněný excentr, který jej uvádí do kmitání v horizontálním směru. Aby se dostal do potřebné hloubky, nastaví se prodlužovacími trubkami. Je nesen jeřábem, rypadlem nebo obzvlášť k tomu vyvinutým nosičem (např. pásovým). Kmitající vibrátor se spustí do plánované hloubky, kde se má základová půda zlepšit. Pak od spodu nahoru podle zvolené metody buď proběhne zhutnění zeminy
Vibroflotace Vhodný pro písky a štěky Používán v několika variantách: vibro compaction vibační zhutňování štěrkové pilíře Vibrační záměna zeminy Vibrátor Délka = 2 3 m Průměr = 0.3 0.5 m MHmotnost = 2 t
Dynamické zhutňování Při této metodě je zemina zhutněna několika sériemi pečlivě navržených úderů břemenem 15-25 t, volným pádem z výšky 20-30 m. Okamžité výsledky jsou dosaženy redukcí sedání v relaci 3-6 %, snížení objemu zeminy a zlepšení E - modulu násobkem 4 až 6. Hloubka zlepšení dosahuje 10-12 m. Lze použít pro většinu typů základových půd.
Účinky dynamického zhutňování
Princip dynamického hutnění