GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 234.DETERMINAREA DENSITATII PAMNTURILOR 4.1.Introducere Determinarea densitatii pamnturilor n stare naturala, notata cu ?, se face n functie de natura, umiditatea si consistenta acestuia, prin una din metodele urmatoare: -metoda cu stanta, -metoda prin imersare n mercur, -metoda prin cntarire hidrostatica, dupa parafinare. Metoda prin stantare se utilizeaza la pamnturile cu coeziune, de consistenta plastic-consistent-vrtos, ce nu contin fragmente solide mai mari de 2 mm (exemplu: argile, prafuri argiloase, nisipuri prafoase argiloase, nisipuri slab cimentate ori cu coeziune aparenta). Metoda prin imersare n mercur si cea prin cntarire hidrostatica, dupa parafinare, se utilizeaza n cazul acelorasi pamnturi argiloase care au o consistenta plastic-vrtos-tare ori o cimentare mai puternica, n cazul pamnturilor nisipoase, din care cauze sunt sfarmicioase si se rup n bucati (bulgari) de forma neregulata. Pentru calculele ingineresti referitoare la terenul de fundare se foloseste notiunea de greutate volumica n stare naturala a pamntului, notata cu ?. Aceasta se obtine cu ajutorul relatiei urmatoare: ? ? ? ? 10 [kN/m3] (4-1) unde 10 m/s2 reprezinta valoarea aproximativa a acceleratiei gravitationale. Metodele pentru determinarea densitatii pamnturilor, enumerate mai sus, se aplica pamnturilor care nu contin materii organice. n cazul n care pamnturile contin materii organice (turba, humus, etc.,) ce depasesc 5%, determinate conform normativelor n vigoare, valorile sunt orientative si se vor specifica n buletinul de analiza. 4.2.Metoda cu stanta 4.2.1.Principiul metodei Metoda descrisa n continuare consta n determinarea masei pamntului si volumul unei epruvete de pamnt n stare uscata, umeda sau saturata si calcularea densitatii cu ajutorul relatiei: VM? ? [g/cm3] (4-2) undeM este masa probei de pamnt n grame V este volumul probei n cm3. 4.2.2.Pregatirea epruvetelor Stanta, prevazuta cu guler si cutit, se nfige n proba netulburata (monolit, stut, start in situ, cu structura si umiditatea nemodificate) a carei suprafata superioara a fost n prealabil netezita. Pentru netezire se poate folosi baza pistonului stantei care se aseaza peste aceasta si care se apasa n mod egal, cu mna sau la presa. Daca pamntul este vrtos-tare se usureaza naintarea stantei razuind pamntul naintea cutitului pna la un diametru apropiat de al acesteia. 4.2.3.Aparatura necesara Pentru determinarea greutatii volumice n stare naturala cu ajutorul metodei cu stanta sunt necesare urmatoarele: -stante cilindrice din material inoxidabil avnd urmatoarele dimensiuni (Figura 4-1): -diametrul interior Di: -mai mare de 40 mm, pentru pamnturi coezive, -mai mare de 70 mm, pentru pamnturi semi-coezive, -mai mare de 100 mm, pentru pamnturi fara coeziune si pentru determinari in situ. -naltimea hi= 0,5Di?1,3Di, -grosimea peretelui 1,5?3mm. DETERMINAREA DENSITATII PAMNTURILOR 24Pentru fiecare stanta folosita se vor determina n prealabil volumul V si masa m2 ale inelului propriu-zis. Nu se vor folosi stante cu inel avnd volumul mai mic de 50 cm3. Stantele, pe lnga inelul propriu-zis, trebuiesc prevazute cu un cutit la partea inferioara si cu un inel prelungitor la partea superioara, ambele demontabile. De asemeni stanta trebuie prevazuta si cu un piston din lemn de esenta tare sau din metal, pentru scoaterea epruvetei de pamnt din stanta. -cutite cu muchii drepte, -mistrie mica, -placi de sticla patrate, toate de dimensiuni putin mai mari dect diametrul stantei, -balanta tehnica cu precizia de cntarire de 0,01 g si cu capacitatea de cntarire de 2000g.4.2.4.Mod de lucru Stanta umpluta cu pamnt se desprinde din proba cu grija si fara a forta. Se scoate pe rnd cutitul stantei si apoi inelul prelungitor. Dupa aceasta stanta se aseaza pe o placa de sticla si se niveleaza cele doua fete de baza. Epruveta astfel fasonata se cntareste, fara a o scoate din inel, obtinndu-se masa m1. Pentru aflarea densitatii n stare uscata ?d, dupa cntarire se scoate epruvetadin inel, cu ajutorul pistonului si se pune la uscat n etuva. Dupa uscare si racire n exsicator, epruveta se cntareste din nou obtinndu-se masa neta a epruvetei de pamnt uscat md. Umiditatea pamntului nu trebuie sa varieze n timpul cntaririlor care trebuie facute cu precizia de 0,01 g. 4.2.5.Prelucrarea rezultatelor experimentale Densitatea pamntului se calculeaza cu relatia: ] [g/cm3 2 1V m mVM ?? ? ? (4-3) n care: m2 este masa inelului, n grame, m1 este masa inelului cu pamnt, n grame, V este volumul interior al inelului stantei, n cm3, egal cu volumul probei de pamnt. Densitatea n stare uscata se calculeaza cu relatia: ] [g/cm3Vmd? ? (4-4) n care: md este masa pamntului n stare uscata, adica dupa uscare n etuva conform metodologiei descrise la determinarea umiditatii. Din fiecare proba de pamnt se fac cel putin trei determinari. Valorile extreme ale acestora nu trebuie sa difere cu mai mult de 1% din valoarea cea mai mica; n caz contrar, se face si o a patra determinare. Se considera grupul de trei valori din cele patru efectuate, care satisfac conditia de mai sus si li se fac media aritmetica. Pentru nregistrarea datelor experimentale si calculul densitatii pamntului n stare naturala se foloseste tabelul din ANEXA 4.1. GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 25 Figura 4-1 Stanta cilindrica a) 1 guler de prelungire; 2 inel; 3 cutit; b) piston pentru scos epruveta de pamnt din stanta DETERMINAREA DENSITATII PAMNTURILOR 264.3.ANEXA 4.1 - DETERMINAREA DENSITATII PAMNTURILOR, N STARE NATURALA, PRIN METODA CU STANTA Epruveta nr. Elemente de calculU.M. 1234 Observatii Masa ineluluim2g Masa inelului + epruveta de pamnt m1 g Volumul interior al inelului (respectiv volumul epruvetei) V cm3 Densitatea pamntului V m mVM2 1 ?? ? ? g/cm3 Densitatea medie?medg/cm3