6.DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE 6.1.Scopul determinarii. Definitii Lucrarea de fata are rolul de a arata metodele de determinare n laborator a limitelor de plasticitate si anume: limita inferioara de plasticitate, wp sau limita de framntare respectiv limita superioara de plasticitate, wL sau limita de curgere. Metodele prezentate mai jos se aplica pamnturilor alcatuite din fragmente solide cu dimensiuni sub 2 mm si care contin materii organice (turba, humus etc.) pna la 5% din masa n stare uscata. Ele pot fi aplicate si n cazul pamnturilor care contin materii organice ntre 5 ... 10%, cu conditia sa se specifice aceasta n buletinul de ncercare. Limita inferioara de plasticitate wP se determina cu urmatoarele metode: -metoda cilindrilor de pamnt; -metoda mediilor absorbante. Limita superioara de plasticitate wL se determina cu urmatoarele metode: -metoda cu cupa; -metoda ntr-un singur punct, care se foloseste pentru determinari rapide, cu caracter orientativ; -metoda cu conul. DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE 6.2.Determinarea limitei inferioare de plasticitate 6.2.1.Metoda cilindrilor de pamnt 6.2.1.1.Principiul metodei Metoda consta n determinarea umiditatii minime la care un pamnt poate fi modelat sub forma de cilindrii, adica umiditatea la care pamntul nca se mai comporta ca un corp plastic. Din pamntul de cercetat se ia o cantitate de aproximativ 100 g care se trece prin razatoare, se omogenizeaza si apoi se framnta. n cazul n care pamntul este prea uscat, se adauga apa pna se obtine o pasta consistenta. 6.2.1.2.Aparatura si materiale necesare Pentru determinarea experimentala a limitei inferioare de plasticitate cu ajutorul metodei cilindrilor de pamnt sunt necesare urmatoarele: -placa de sticla mata cu dimensiunile de 200 x 200 x 8 mm, sau placa de marmura cu dimensiunile de 200 x 200 x 20 mm; -razatoare din tabla galvanizata; -cutite de laborator, spatule; -sticle de ceas cu diametrul de 80 mm, tarate si numerotate; -cleme. 6.2.1.3.Mod de lucru Din pasta de ncercat se ia o cantitate care se ruleaza cu palma pe placa de sticla sau marmura (Figura 6-1), pna se obtine un cilindru cu diametrul de 3 ... 4 mm si lungimea de 30 ... 50 mm. Daca suprafata cilindrului nu este fisurata, se ruleaza pasta de ncercat, pentru a pierde apa prin capilaritate n porii placii de sticla sau marmura, pna cnd, facnd din ea sapte asemenea cilindri, acestia ncep sa prezinte fisuri n lungul generatoarei. n acest moment se determina umiditatea cilindrilor de pamnt deoarece pamntul nu se mai comporta plastic. OBSERVATIE: - Daca cilindrul de pamnt ncepe sa se sfarme nainte de a atinge diametrul de 4 mm, se fac nca sase asemenea cilindri si daca toti sesfarmaseconsideracapamntulrespectivnuarelimitainferioarade plasticitate. Pentru un pamnt de cercetat se fac trei determinari pe cte sapte cilindri. Figura 6-1 Formarea prin rulare a cilindrilor de pamnt 6.2.1.4.Exprimarea rezultatelor Limita inferioara de plasticitate wP se exprima prin media aritmetica a umiditatilor determinate din toate ncercarile efectuate. 6.2.2.Metoda mediilor absorbante 6.2.2.1.Principiul metodei Metoda consta n determinarea umiditatii maxime a unei paste de pamnt comprimata ntre medii filtrante absorbante, pna n momentul n care aceasta crapa la apasarea cu mna. 6.2.3.Aparatura si materiale necesare Pentru determinarea experimentala a limitei inferioare de plasticitate cu ajutorul metodei mediilor absorbante sunt necesare urmatoarele: -inel cu diametrul de 50 mm, confectionat din tabla de alama sau aluminiu, cu naltimea de 2 mm; -presa pentru determinarea plasticitatii ntre medii absorbante. -discuri metalice cu diametrul de 100 mm; -hrtie de filtru cu dimensiuni de 100 x 100 mm; -razatoare din tabla galvanizata; DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE -sticle de ceas cu diametrul de 80 mm, tarate si numerotate; -cleme. 6.2.3.1.Mod de lucru Cu ajutorul inelului metalic si discurilor metalice, se executa trei discuri de pasta avnd diametrul de 50mm si grosimea de 2 mm. Fiecare din aceste discuri de pasta se aseaza ntre 20 hrtii de filtru. Pachetul astfel format, se aseaza pe platanul inferior al presei si se supune la o presiune de 6420 kPa, timp de 30 minute. Se pune apoi discul de pamnt pe sticla de ceas si se apasa cu mna. Daca discul crapa, timpul de eliminare a apei a fost suficient si se determina umiditatea. Daca discul nu crapa, se continua operatia de presare cu presa pna ce, la apasarea cu mna, se produce craparea acestuia, dupa care se determina umiditatea. Pentru fiecare pamnt de cercetat se fac trei determinari pe cele trei discuri. 6.2.3.2.Exprimarea rezultatelor Limita inferioara de plasticitate wP se exprima prin media aritmetica a umiditatilor determinate. Toate datele obtinute n urma determinarii se centralizeaza ntr-un tabel ca cel din ANEXA6-1. 6.3.Determinarea limitei superioare de plasticitate 6.3.1.Metoda cu cupa 6.3.1.1.Principiul metodei Metoda consta n determinarea umiditatii la care o fanta facuta n pasta de pamnt din cupa aparatului (Figura 6-2), se nchide pe o lungime de 12 mm, dupa 25 caderi ale cupei de la naltimea de 10 mm. Din pamntul de cercetat, se ia o cantitate de aproximativ 200 g care se trece prin razatoare, se adauga apa si se omogenizeaza, prin amestecare prelungita, pna se obtine o pasta plastic moale, omogena. Pamnturile uscate sau prea putin umede se umezesc si se lasa 24 h naintea efectuarii determinarii. Pamnturile prea umede se lasa sa se usuce n aer timp de 24 h naintea efectuarii determinarii. n cazul pamnturilor la care predomina fractiunile mai mari de 0,5 mm, se procedeaza astfel: din pamntul de cercetat se ia o cantitate de aproximativ 200 g care se usuca n etuva la temperatura de 105 ? 2?C, dupa care se mojareaza si se trece prin sita de 0,5 mentionndu-se aceasta n buletinul de analiza. Din pamntul care trece prin sita de 0,5 se realizeaza pasta pe care se efectueaza n continuare, determinarea. 6.3.1.2.Aparatura si materiale necesare Pentru determinarea experimentala a limitei superioare de plasticitate cu ajutorul metodei cu cupa Cassagrande sunt necesare urmatoarele: -aparat pentru determinarea plasticitatii pamnturilor (Figura 6-2) alcatuit dintr-un postament de cauciuc (1), o cupa (2) avnd greutatea de 200?10 g, un numarator (3) si o manivela (6), care ridica cupa la naltimea de 10 mm fata de postament, dupa care aceasta cade liber; -etuva termoreglabila, cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ? 2?C, cu dispozitiv de aerisire libera; -spatula de trasat cu dimensiunile conform Figura 6-3; -razatoare din tabla galvanizata; -cutit de laborator si spatula; -sticle de ceas cu diametrul de 80 mm, tarate si numerotate; -cleme. Figura 6-2 Cupa Cassagrande DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE 1postamentdecauciuc;2cupa;3numarator;4ax;5 suport cupa; 6 - manivela Figura 6-3 Spatula cupei Cassagrande 6.3.1.3.Mod de lucru Se verifica daca aparatul este curat, uscat si n stare buna de functionare, astfel nct cupa sa cada liber si sa nu aiba joc lateral n cadere. Se verifica daca spatula de trasat este curata si uscata. Se verifica naltimea de cadere a cupei de 10 mm astfel nct spatula, asezata cu partea de 10 mm ntre suport si cupa, sa treaca usor ntre 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 adnca pna la fundul cupei. Se nvrteste manivela lasnd cupa sa cada pe postamentul aparatului de la naltimea constanta de 10 mm, la intervale regulate de timp: 2 caderi pe secunda. Operatia se repeta pna cnd fanta se nchide 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 nregistreaza 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, adaugndu-se pasta si apa, pna cnd se obtin doua umiditati la ncercari pentru mai mult de 25 caderi ale cupei si doua umiditati la ncercari pentru mai putin de 25 caderi ale cupei. 6.3.1.4.Exprimarea rezultatelor Datele nregistrate se nscriu ntr-un grafic asemanator cu cel din Figura 6-4. n ordonata se trec numerele de caderi N ale cupei, iar n abscisa umiditatile corespunzatoare. Se obtin astfel patru puncte. ncercarea se considera corecta daca cel putin trei puncte sunt coliniare; n caz contrar, ncercarea se repeta. Limita superioara de plasticitate wL este umiditatea corespunzatoare ncercarii la care s-au nregistrat 25 caderi ale cupei pentru nchiderea fantei pe 12 mm lungime si se determina prin interpolare grafica pe dreapta respectiva. Figura6-4Determinareaprininterpolarealimiteisuperioarede plasticitate 6.3.2.Metoda cu conul 6.3.2.1.Principiul metodei Metoda consta n determinarea umiditatii unei paste de pamnt n care un con avnd vrful pe suprafata pastei, lasat liber, patrunde n pasta 10 mm (Figura 6-5). OBSERVATIE: - prezenta metoda se aplica pamnturilor care sub actiunea dinamica a cupei, elibereaza apa la suprafata pastei. Pregatirea probelor se face ca la punctele anterioare. DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE 6.3.2.2.Aparatura si materiale necesare Pentru determinarea limitei superioare de plasticitate cu ajutorul metodei cu conul lui Vasiliev sunt necesare urmatoarele: -dispozitiv (Figura 6-5) compus din: -con (1) confectionat din material inoxidabil, care are unghiul la vrf de 30? si care este prevazut cu un sistem de echilibrare (2) compus din doua greutati legate printr-o srma groasa. Masa totala a conului si a sistemului de echilibrare este de 76 g; -suport (3); -pahar pentru pasta de pamnt (4); -razatoare din tabla galvanizata; -cutit de laborator; -sticle de ceas cu diametrul de 80 mm, tarate si numerotate; -cleme. Figura 6-5 Conul lui Vasiliev 1con;2sistemdeechilibrare;3suport;4paharpentru pasta de pamnt 6.3.2.3.Mod de lucru Se umple paharul (4) cu pasta, avnd grija sa nu existe goluri. Se niveleaza pasta cu cutitul de laborator, dupa care se aseaza paharul pe suportul (3). Se aduce conul (1) cu vrful pe suprafata pastei, apoi se lasa sa cada liber n pasta si se masoara patrunderea conului. Pentru fiecare pamnt de cercetat se fac trei determinari pe paste cu umiditati diferite. Se masoara patrunderile conului S1, S2, S3 si se determina umiditatile pastei w1, w2, w3. Datele obtinute se nregistreaza. 6.3.2.4.Exprimarea rezultatelor Datele nregistrate se nscriu ntr-un tabel ca cel din ANEXA6-1 dupa care se traseaza graficul conform cu cel din ANEXA6-1. n ordonata se trec patrunderile conului, iar n abscisa umiditatile corespunzatoare. Se obtin n felul acesta trei puncte prin care se traseaza o dreapta. Limita superioara de plasticitate wL este abscisa corespunzatoare punctului de pe dreapta trasata n modul aratat mai sus, pentru patrunderea conului S=10 mm. 6.4.Determinarea indicelui de plasticitate, a indicelui de consistenta si a indicelui de lichiditate Pe baza rezultatelor obtinute pentru limitele de plasticitate (inferioara si superioara), se determina indicele de plasticitate IP, indicele de consistenta Ic si indicele de lichiditate IL prin calcul, conform relatiilor (6.1), (6.2) si (6.3). P L Pw w I ? ?(6-1) PLcIw wI??(6-2) cPPLIIw wI ? ??? 1(6-3) n care w este umiditatea n stare naturala. Pe baza rezultatelor obtinute pamntul se clasifica ca n ANEXA6-1. n Error! Reference source not found. se prezinta diagrama ternara utilizata conform standardului romnesc pentru identificarea pamnturilor tinnd seama de granulometrie si plasticitate. DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE 6.5.ANEXA6-1 - LIMITE DE PLASTICITATE Descrierea materialului ................................................................. Metoda de determinare .................................................................. Umiditatea naturala w [%] Limitainferioara de plasticitate wP [%] Limita superioara de plasticitate wL [%] Mersul determinarilor.M. Sticla de ceas nr. Proba umeda + taraA Proba uscata + taraB Tara C ???C BB Aw Numarul de caderi ale cupei (N) sau adncimea de patrundere a conului (S) Valori medii w(%)NNumar de lovituri DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE 52 Calculul indicilor de plasticitate si consistenta: wP = %; wL = ..% P L Pw w I ? ?= .%PLcIw wI??= % Clasificarea pamntului analizat din punct de vedere al plasticitatii si consistentei: Stareadeplasticitatea pamnturilor P Neplastice Cu plasticitate redusa 10 Cu plasticitate medie 1?20 Cu plasticitate mare 1?35 Cu plasticitate foarte mare 35 Stareadeconsistentaa pamnturilor IC Curgatoare0 Plastic curgatoare 0,01?0,25 Plastic moale0,DETERMINAREA LIMITELOR DE PLASTICITATE53 26?0,50 Plastic consistenta 0,51?0,75 Plastic vrtoasa 0,76?0,99 Tare1 Rezulta ca pamntul analizat este .. din punct de vedere al plasticitatii si . din punct de vedere al consistentei. GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 27