Limite de plasticitate : Wl, Wp Denumim”PLASTICITATE“ proprietatea specifică pământurilor coezive, alcătuite din particule fine,de a putea fi modelate păstrându-şi volumul, fără să-şi piardă continuitatea masei. Limita de plasticitate pentru cele mai multe pământuri se situează într-un interval relativ restrâns de umidităţi, între 20 şi 40%, deşi ocazional poate fi chiar 100%. Valori mari ale limitei de plasticitate indic ă prezenţa unor carbonaţi sau materii organice în pământ Trecerea pământurilor argiloase prin stări fizice diferite(solidă, semisolidă, plastică şi curgătoare) odată cu modificarea umidităţii, permite stabilirea valorilor umidităţilor pentru care se poate defini domeniul în care pământul se comportă ca un corp plastic. Aceste umidităţi se numesc limite de plasticitate. plasticitate.
Limitele de plasticitate sunt reprezentate în diagrama lui Atterberg.
unde: Ws este limita de contracţie şi reprezintă umiditatea sub care nu mai are loc micşorarea volumului pământului. W P este limita inferioară de plasticitate şi reprezintă umiditatea de la care pământul devine plastic. W L este limita superioară de plasticitate (limita de curgere) şi reprezintă umiditatea de la care pământul devine fluid. Indicele de plasticitate – Ip şi indicele de consistenţă - Ic Indicele de plasticitate se calculează cu relaţia: Ip= WL-WP.
Nr. crt. 1 2 3 4 5
Caracterizare d.pv. plasticităţii Neplastice Plasticitate redusă Plasticitate mijlocie Plasticitate ridicată Plasticitate foarte mare
al Denumire pământ Nisipuri Nisipuri prăfoase Praf argilos, nisipoase Argile Argile grase
Indicele plasticitate 0 0 I 10 argile 10 I 25 p 25 Ip 50 50 I
Clasificarea pământurilor .
de
Limita superioară de plasticitate( limita de curgere) wL este umiditatea maximă la care pământul se mai comportă ca un corp plastic, evidenţiind trecerea pământului din stare plastică în stare curgătore. Peste această umiditate pământul curge sub greutatea proprie. Limita inferioară de plasticitate (limita de frământare) w p este umiditatea minimă la care pământul se mai comportă ca un corp plastic, marcând trecerea pământului din stare semisolidă în stare plastică. Peste această umiditate se înregistrează deformaţii mari. Limita de contracţie wc reprezintă umiditatea corespunzătoare trecerii pământului din starea solidă în stare semisolidă. Sub această limită micşorarea conţinutului de apă nu mai este însoţită de reducerea volumului. Limitele de plasticitate se determină în laborator pe paste confecţionate din pământul de analizat. De aceea, determinarea lor nu comportă folosirea unei probe netulburate de pământ, sunt suficiente probe tulburate
Determinarea limitei superioare de plasticitate: Pentru determinarea acestei limite se pot utiliza metode: metoda cu cupa. metoda într-un singur punct. Metoda cu conul Vasiliev. Documente de referinta: STAS 1913/4-86 Teren de fundare. Determinarea limitelor de plasticitate. Metoda cu cupa:
Utilizând pentru determinare această metodă, se poate defini limita superioară de plasticitate ca fiind umiditatea la care o fantă realizată în pasta de pământ, din cupa aparatului se închide pe o lungime de 12cm, după 25 căderi ale cupei, de la o înălţime de 10mm, cu o frecvenţă de 120 căderi pe minut
Pregatirea probelor Din pamintul de cercetat, se ia o cantitate de aproximativ 200 g care se trece prin razatoare, se adauga apa si se omogenizeaza, prin amestecare prelungita, pina se obtine o pasta plastic moale, omogena. Paminturile uscate sau prea putin umede se umezesc si se lasa 24 ore inainte de efectuarea determinarii. Paminturile prea umede se lasa sa se usuce in aer lber timp de 24 ore inaintea efectuarii determinarii.
Aparatura necesară: Aparatul tip Cassagrande prezintă următoarele componente: - postament de cauciuc; - cupă având greutatea de 200 10g ; - manivelă; - spatulă pentru trasat fanta; - răzătoare din tablă galvanizată; - cuţit de laborator; - sticle de ceas 80 mm, tarate şi numerotate ; - cleme; - pânză pentru şters aparatura; - etuvă termoreglabilă, cu dispozitiv de aerisire liberă;
Mod de lucru Se verifica daca aparatul este curat, uscat si in stare buna de functionare, astfel incit cupa sa cada liber si sa nu aiba joc lateral in cadere. Se verifica daca spatula de trasat este curata si uscata. Se verifica inaltimea de cadere a cupei de 10 mm astfel incit spatula, asezata cu partea de 10 mm intre suport si cupa, sa treaca usor intre cupa ridicata la maximum si postamentul aparatului. Se umple 2/3 din cupa aparatului cu pasta omogenizata, se niveleaza suprafata acesteia cu un cutit si apoi se traseaza la mijlocul cupei cu spatula de trasat, o fanta adinca pina la fundul cupei. Se invirteste manivela lasind cupa sa cada pe postamentul aparatului de la inaltimea constanta de 10 mm, la intervale regulate de timp: 2 caderi pe secunda. Operatia se repeta pina cind fanta se inchide pe o lungime de 12 mm; fanta se masoara cu partea de 12 mm a spatulei de trasat. Se determina umiditatea pe o proba de pasta din cupa, luata din imediata apropiere a fantei.
Se inregistreaza numarul de caderi N ale cupei si umiditatea. Se scoate proba din cupa si se adauga pasta si apa. Cupa si spatula se spala si se usuca. Se repeta acest ciclu de mai multe ori, adaugindu-se pasta si apa, pina cind se obtin doua umiditati la incercari pentru mai mult de 25 caderi ale cupei si doua umiditati la incercari pentru mai putin de 25 caderi ale cupei. Exprimarea rezultatelor: Datele inregistrate se inscriu intr-un grafic. In ordonata se trec numerele de caderi N ale cupei, iar in abscisa umiditatile corespunzatoare. Se obtin astfel patru puncte. Incercarea se considera corecta daca cel putin trei puncte sint coliniare; in caz contrar, incercarea se repeta. Limita superioara de plasticitate WL este umiditatea corespunzatoare incercarii la care au loc 25 caderi ale cupei si se determina prin interpolare grafica pe dreapta respectiva. Metoda intr-un singur punct:
Efectuarea determinării Se ia o cantitate de aproximativ 200g din pământul de cercetat , se trece prin răzătoare, se adaugă apă şi se omogenizează. Pământul se amestecă până se obţine o pastă plastic moale omogenă. Pământurile uscate se umezesc şi se lasă 24 ore înaintea efectuării determinării. Pământurile prea umede se vor lăsa să se usuce timp de 24 ore înaintea efectuării determinării. Se umple 2/3 din cupa aparatului cu pastă omogenizată, se nivelează suprafata acesteia cu un cuţit şi apoi se trasează la mijlocul cupei, cu spatula de trasat, o fantă adâncă până la fundul cupei. Se învârteşte manivela lăsând cupa să cadă pe postamentul aparatului de la înălţimea constantă de 10mm, la intervale de timp regulate: 2 căderi pe secundă. Operaţia se repetă până când fanta se inchide pe o lungime de 12 mm; fanta se măsoară cu partea de 12 mm a spatulei de trasat. Se inregistrează numărul de căderi N ale cupei şi umiditatea probei. Se scoate proba din cupa. Cupa şi spatula se spală şi se usucă. Se repetă încercarea folosind pastă cu aceeaşi umiditate. La repetarea încercării, numărul de căderi ale cupei poate diferi de cel obţinut anterior cu cel mult o cădere, iar umiditatea poate diferi cu cel mult un procent. În cazul în care nu se îndeplinesc aceste condiţii, se repetă încercările.
Exprimarea rezultatelor: Limita superioară de plasticitate wL se calculează cu relaţia: wL
wN
K
unde : wN -umiditatea probei de pământ, in procente K -corecţie dată în tabel, în funcţie de numărul de căderi ale cupei.
Metoda cu conul Vasiliev
Metoda constă în determinarea umidităţii unei paste de pământ, în care un con, având vârful pe suprafaţa pastei, lăsat liber, pătrunde în pastă 10 mm. Această metodă se aplică pământurilor care, sub acţiunea dinamică a cupei eliberează apă la suprafaţă. Aparatura necesară
Dispozitivul este compus din: conul lui Vasiliev, care împreună cu cele două contragreutăţi pentru echilibrare are masa totală 76g; suportul conului lui Vasiliev; pahar pentru pasta de pământ; răzătoare din tablă galvanizată; sticlă de ceas şi cleme numerotate; cuţit de laborator
Desfăşurarea lucrării
Din materialul pregătit pentru determinări, se introduce o cantitate în paharul având grijă să nu existe goluri, se nivelează cu ajutorul cuţitului şi se aşează pe suport. Se fixează conul cu vârful pe suprafaţa pastei, apoi se lasă să cadă liber în pastă şi se citeşte pătrunderea pe suprafaţa laterală a conului. Dacă conul are o pătrundere de 10mm în pasta de pământ – înseamnă că umiditatea acestuia este tocmai limita superioară de plasticitate. Pentru obţinerea unei pătrunderi a conului de 10 mm se fac mai multe încercări prin adăugarea de apă distilată sau material, după caz. Pentru fiecare probă se fac trei determinări la umidităţi diferite şi se citesc pătrunderile conului. La fiecare din încercări se determină umiditatea pastei. Rezultatele obţinute se reprezintă la scară logaritmică, trecând pe ordonată pătrunderile conului, iar în abscisă umidităţile corespunzătoare. În acest fel se obţin trei puncte prin care se trasează o dreaptă. Limita superioară de plasticitate se stabileşte prin interpolare grafică, pentru o pătrundere
a conului de 10 mm.
Determinarea limitei inferioare de plasticitate: Limita inferioară de plasticitate se poate determina cu: metoda cilindrilor de pământ; metoda mediilor absorbante; Metoda cilindrilor de pământ:
Conform acestei metode limita de frământare se defineşte ca fiind umiditatea minimă la care pământul poate fi modelat sub forma unor cilindri de cu diametrul de 3 – 4 mm , prin rulare cu palma pe o suprafaţă plană (STAS 1913/4-86) . Aparatura necesară:
- Plăci de sticlă cu dimensiunile de 200 x 200 x 8 mm sau plăci de marmură cu dimensiunile de 200 x 200 x 20 mm. - Răzătoare din tablă galvanizată - Cuţite de laborator. - Sticlă de ceas cu = 80 mm şi cleme tarate şi numerotate. - Pânză pentru şters aparatura . Efectuarea lucrării: Pământul supus analizei se trece prin răzătoare şi se omogenizează bine prin frământare . Din pământul astfel pregătit se ia o cantitate şi se rulează cu palma pe sticlă sau marmură , până se obţine un cilindru cu diametrul de 3-4 mm şi lungime de 30-50 mm Dacă la această grosime grosime cilindrii rămân bine legaţi, înseamnă că umiditatea depăşeşte limita de frământare, fiind necesară frământarea materialului în continuare până când prin evaporarea apei cilindrii încep să se fisureze . În cazul în care pământul este prea uscat se adaugă apă distilată pentru a obţine o pastă consistentă. Pentru fiecare pământ cercetat se vor face două determinări, iar pentru fiecare determinare se vor lua 7 cilindri. Cilindrii rulaţi se păstrează între două sticle de ceas, evitându-se în felul acesta pierderea apei prin evaporare în timpul completării celor 7 cilindri. După completare completare se procedează la determinarea umidităţii. Limita inferioară de plasticitate w p va fi media aritmetică a rezultatelor obţinute, care nu diferă între ele cu mai mult mai mult de 1% pentru nisipuri argiloase şi 2% pentru argile nisipoase şi argile . Dacă cilindrii, indiferent de umiditatea pe care o au, încep să se fărâme înainte de a se atinge grosimea de 4mm, se consideră că pământul respectiv nu are limită inferioară de plasticitate. Rezultatele determinărilor se înregistrează într -un -un formular tipizat.
Interpretarea rezultatelor: Pe baza rezultatelor obţinute în laborator se poate determina prin calcul indicele de plasticitate Ip şi indicele de consistenţă Ic. În raport cu indicele de plasticitate pământurile se clasifică: Ip = 0 neplastic 0 < Ip < 10 cu plasticitate redusă 10 < Ip < 20 cu plasticitate mijlocie 20 < Ip < 35 cu plasticitate mare Ip > 35 cu plasticitate foarte mare
Indicele de plasticitate exprimă cantitativ plasticitatea pământului şi se calculează cu relaţia:
Ip = wL - wP Indicele de consistenţă exprimă starea fizică a unui pământ coeziv care depinde de umiditate, relaţia cu ajutorul căreia se determină valoarea acestui indice este:
I C
w L w L
w
wP
Metoda mediilor absorbante .
Într-un inel metalic, cu diametrul interior de 50 mm şi grosimea de 2 mm, se aşează o pastă omogenă din pământul analizat. Se confecţionează astfel trei discuri de pastă. Fiecare disc este pus între două benzi de tifon şi apoi între 20 hârtii de filtru. Pachetul format din cele trei discuri cu hârtiile de filtru (mediile absorbante) se aşează într-o presă sub o sarcină de 1.300 daN, echivalentă unei presiuni de 65,5 daN/cm2, timp de 30 minute. Se consideră că timpul de eliminare a apei a fost suficient dacă, punând discul de pământ pe o sticlă de ceas şi apăsând cu mâna, discul crapă. În acest caz, se determină umiditatea discului care se ia drept limită de plasticitate. În caz contrar, operaţia de presare continuă până când, la apăsare, se produce crăparea discurilor. Pentru fiecare pământ se fac trei determinăr i paralele pe câte trei discuri, luându-se ca limită de plasticitate media aritmetică a rezultatelor.
