View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Filtratsioonimooduli määramise katsemetoodika muudatused ja tulemuste võrreldavus
Ott Talvik
Teedeinstituut
Teede ja liikluse teadus- ja katselabor
Teemad
• Näiteid elust
• Filtratsioonimoodulist üldiselt
• Dreenkiht katendis ja muldkeha veerežiimi mõjutavad tegurid
• MA käskkiri 16.02.2012 nr 0065
• Muutused võrreldes varasema metoodikaga
• Lühidalt filtratsiooniuuringu katsetulemustest
• Alternatiivsed meetodid
• Materjalivajadus ja kättesaadavus?
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 2
Filtratsioonimoodul ja hüdrauliline gradient
• Laminaarse voolamise korral saab läbi pinnaühiku ajaühikus filtreeruva vee hulga leida empiirilise Darcy valemiga:
kus I on hüdrauliline gradient ja k on võrdetegur mida nimetatakse filtratsioonimooduliks, q ühikuks on kiirus ja seda nimetatakse ka filtratsioonikiiruseks.
• Hüdrauliline gradient i on veesamba kõrguste vahena väljendatud rõhkude vahe pikkuse ühiku kohta.
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 3
Tegurid, mis mõjutavad katendi ja muldkeha veerežiimi
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 4
Tegurid, mis mõjutavad vee infiltreerumist
1. Kapillaartõus
2. Külgsuunaline veeliikumine
3. Infiltreerumine sademetest
4. Külma mõju
Tegurid, mis võimaldavad niiskusel eralduda
5. Aurustumine
6. Drenaaž (külgkraav)
Mahuline veesisaldus (m3/m3), pärast veesisalduse suurenemist teepeenras
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 5
2 h
4 h
48 h
24 h
Pikaajaline mahulise veesisaldus (m3/m3) keskväärtus, minimaalne ja maksimaalne
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 6
Võimalused filtratsioonimooduli määramiseks
• Laboratoorsed
Püsiva rõhuga permeameeter
Alaneva (langeva) rõhuga permeameeter
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 7
Standardid ja juhendid
• Sojuzdornii „esialgne“
• ГОСТ 25584-90, МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 5, ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ , ПРИМЕНЯ ЕМЫХ В ДОРОЖНОМ И АЭРОДРОМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
• ГОСТ 22733-77, ГОСТ 22733-2002, Метод лабораторного определения максимальной плотности
• CEN ISO/TS 17892-11:2004, Geotechnical investigation and testing, … Determination of permeability by constant and falling head
• EVS-EN ISO 22282-5:2012, … Infiltrometer tests
• … uus Eesti Vabariigi standard?
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 8
Võimalused filtratsioonimooduli määramiseks
• Sojuzdornii katsemeetod kui alaneva rõhuga permeameetri meetod
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 9
MA käskkiri 16.02.12 nr 0065
• Teede projekteerimise ja teetööde hangete korraldamisel ning võimalusel lepingute täitmisel Maanteeametis juhinduda järgmisest nõudest:
Teetöödel kasutatavate pinnaste filtratsioonimoodulid tuleb määrata maksimaalse standardtiheduse (EVS-EN 13286-2 järgselt) ning optimaalse niiskuse juures GOST 25584-90 lisa 5 kohaselt kuni vastavasisulise rahvusliku standardi jõustumiseni. EVS-EN 13286-2 järgsed katseandmed tuleb esitada filtratsioonimooduliga ühes ja samas laboriprotokollis.
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 10
Maanteede projekteerimisnormid. Ptk 3. Muldkeha
• Maanteede projekteerimisnormides nimetatakse pinnase dreenivuse näitajana filtratsioonimoodulit, mis määratakse standardse Proctorteimiga saavutatava maksimaalse tiheduse juures.
• Muldkeha tihendatust iseloomustatakse tihendusteguriga (Kt) mis on pinnaseskeleti tegeliku mahumassi (γ) ja sama pinnase optimaalse niiskuse juures määratud maksimaalse mahumassi (δo) suhe:
Kt= γ/ δo
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 11
Muutused võrreldes varasema metoodikaga
• Veesisalduse protsent peab olema täpselt optimaalne.
• Seejuures saavutatakse pinnase maksimaalne tihedus.
• Tihendamisel kasutatakse 3 x 25 löögi asemel 3 x 40 lööki.
• Eraldi nõuded kehva veejuhtivusega siduspinnastele (gradient 2) ja hea veejuhtivusega jämedateralisematele pinnastele (gradient 1).
• Paralleelkatsete arv vähemalt 3, iga osaproov 4 x.
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 12
Filtratsioonimooduli määramine kolmeteljelises surveaparaadis
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 13
Laborikatseteks konstrueeritud püsiva rõhuga permeameeter
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 14
Võimalused pinnase veejuhtivuse määramiseks
• Välikatsed Infiltromeetrid (tavaliselt rõngasinfiltromeeter)
Kaudsed meetodid veesisalduse määramiseks
• Õhujuhtivusel põhinevad seadmed
(Air Permeameter Test Device)
• Impedantsil põhinevad seadmed veesisalduse mahuliseks määramiseks
(Time Domanin Reflectometry)
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 15
VÄLIKATSED Topelt-rõngastega infiltromeeter
Infiltratsiooni saab määrata, kas ühe või kahe (topelt) rõngaga infiltromeetriga.
Eelistatud on topelt-rõngastega infiltromeetri kasutamine, sest välimine rõngas aitab vähendada külgsuunalisest voolust tekitatud mõõtevigasid.
Filtratsioonikiirus määratakse veekoguse järgi, mis infiltreerib läbi etteantud pinna ühikulise aja jooksul.
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 16
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 17
VÄLIKATSED – Õhujuhtivuse teel määramine
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 18
Pinnase külmakerkelisuse hindamine terastikulise koostise alusel (Mnt. pr. normide korrektuur, 2005)
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 19
TEE-EHITUSES KASUTATAVATE FILTRATSIOONIMOODULI ERINEVATE MÄÄRAMISMEETODITE TEADUSLIK VÕRDLUSUURING …
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 20
Filtratsioonimooduli määramine kolme erineva metoodikaga + filtratsioonitorus tihendatud materjali mahumassi võrdlemiseks maksimaalse tihedusega
GOST 25584 lisa 5 kasutades EVS-EN järgset
veesisaldust
10 proovi (igas 3 paralleeli)
GOST 25584 lisa 5 kasutades GOST järgset
veesisaldust
10 proovi (igas 3 paralleeli)
Sojuzdornii metoodika - kindla veesisalduse juures
3 x 10 proovi
Optimaalse veesisalduse ja maksimaalse kuivtiheduse määramine - (PROCTOR-teim)
EVS-EN 13286-2 järgi 3 x 10 proovi GOST 22733 järgi 3 x 10 proovi
Pinnaste valik - 10 proovi. Eesmärk katta ära olulisemad pinnased teedeehituslikus mõttes.
GOST 25100-95 (või SNIP) klassifikatsioon
EVS-EN ISO 14688 klassifikatsioon
Proctorteimiga määratav maksimaalne kuiv tihedus ja optimaalne veesisaldus (1)
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 21
1,700
1,720
1,740
1,760
1,780
1,800
1,820
1,840
1,860
1,880
4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0
Kuiv
tih
edus,
Mg/m
3
Veesisaldus, %
0/16 mm
0/8 mm
0/4 mm
Proctorteimiga määratav maksimaalne kuiv tihedus ja optimaalne veesisaldus (2)
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 22
1,49
1,50
1,51
1,52
1,53
1,54
1,55
1,56
1,57
6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0
Ku
iv m
ahu
mas
s, M
g/m
3
Veesisaldus, %
EURO PROCTOR Ropka Aardlapalu , peenliiv
Katse 1
Katse 2
Katse 3
Proctorteimiga määratav maksimaalne kuiv tihedus ja optimaalne veesisaldus (3)
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 23
1,66
1,67
1,68
1,69
1,70
1,71
1,72
1,73
7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0
Ku
iv m
ahu
mas
s, M
g/m
3
Veesisaldus, %
EURO PROCTOR Männiku karjäär, AS Kiirkandur
Katse 1
Katse 2
Katse 3
Proctorteimiga määratav maksimaalne kuiv tihedus ja optimaalne veesisaldus (4)
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 24
1,73
1,74
1,75
1,76
1,77
1,78
1,79
1,80
1,81
1,82
6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0
Ku
iv m
ahu
mas
s, M
g/m
3
Veesisaldus, %
EURO PROCTOR Kolleri karjäär
Katse 1
Katse 2
Katse 3
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 25
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
0
5
10
15
20
25
veesis
ald
us,
%
filt
rats
ioo
nim
oo
du
l, m
/ö
öp
Filtratsioonimoodulite võrdlus
EURO Proctor-teimi veesisaldusel
GOSTi max. tiheduse veesisaldusel
Sojuzdornii kindlal veesisaldusel
EURO veesisaldus %
GOSTI veesisaldus %
Sojuzdornii veesisaldus %
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 26
11,5
2,4
0,50 0,80
1,3
3,5
1,0
2,8
0,02 0,07
10,8
3,2
0,25
0,91 1,4
2,7
0,48
2,8
0,02 0,03
23,3
6,2
2,2
6,5
4,1 4,9 5,1
6,8
3,1
1,6
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
m/ö
öp
Filtratsioonimoodulite võrdlus
EURO Proctor-teimi veesisaldusel
GOSTi max. tiheduse veesisaldusel
Sojuzdornii kindlal veesisaldusel
Filtratsioonimoodulite võrdlus
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 27
y = 4,3606x0,1916 R² = 0,4443
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Soju
zdo
rnii
[m/ö
öp
]
EN-Proctor + GOST 25584-90 [m/ööp]
Filtratsioonimoodul m/ööp
Liiva päritolu EURO Proctor-teimi veesisaldusel
Sojuzdornii kindlal veesisaldusel
Kalda karjäär 0,5 2,2
Luige liiklussõlm 0,8 6,5
Ropka Aardlapalu II 1,3 4,1
Kolleri karjäär 3,1 17,2
Jaani-Hansi karjäär 1,0 5,1
Kalda karjäär (Krüüdner) 2,8 6,8
Nogopalu I karjäär 0,0 3,1
Nogopalu II karjäär 0,1 1,6
EHITUSMAAVARADE KASUTAMISE RIIKLIK ARENGUKAVA 2011–2020 (KKMIN)
• Keskkonnaministeerium tellis 2008. a uurimistöö “”Looduslike ehitusmaterjalide kasutamise riikliku arengukava 2010–2020“ koostamiseks”.
• Riigihanke seaduse alusel korraldatud konkursi tulemusena valiti uurimistöö tegijaks OÜ Inseneribüroo STEIGER.
• Maanteeamet esitas Ehitusmaavarade arengukava jaoks ehitusmaavarade vajaduse prognoosi suurte tee-ehitusobjektide rajamiseks ja teede hoolduseks ning remondiks aastatel 2010–2020 maakondade kaupa.
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 28
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 29
Kruusa-, liiva- ja
savimaardlad
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 30
Kruusa ressurss
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 31
Liiva ressurss
Mineraalsete täitematerjalide vajaduse prognoos maakonniti suuremate objektide kaupa 2010-2020 (MA 2009)
Materjali ligikaudne vajadus, m3
Filtratsiooni-
moodul k>0,5
m/ööp
Filtratsiooni-
moodul k>2,0
m/ööp
Lubjakivi-
killustik
Graniit-
killustik
Kruus
Harjumaa 7 677 000 1 457 000 889 000 754 500 45 000
Jõgevamaa 2 850 000 527 000 315 000 260 000 17 000
Järvamaa 3 632 000 650 000 377 000 322 000 21 500
I-Virumaa 797 000 181 000 210 000 40 200 14 000
L-Virumaa 538 000 240 000 134 000 128 000 6 000
Pärnumaa 757 000 140 000 116 500 49 200 9 500
Raplamaa 1 800 000 270 000 150 000 140 000 12 000
Tartumaa 3 730 000 663 000 410 000 355 000 25 000
Kõik kokku 21 781 000 4 128 000 2 601 500 2 048 900 150 000
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 32
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 33
Maardla (varu
31.12.2008
seisuga)
Tarbevaru
(aktiivne)
[tuh m3]
Reservvaru
(aktiivne)
[tuh m3]
Karjaküla 99
Tallinn-Saku 39 316 5 570
Huntaugu 7 452
Kuusalu 26 618 7 258
Kalevi 2 907 3 415
Ropka-
Aardlapalu
1 415
Krüüdneri 1 798
Kolleri-
Saverna
3
Materjalide tugevuskarakteristikutest ja terakoostise ühtlusest
Materjali nimetus E-moodul, MPa
F° C, MPa
Opt. ter.k. kruusliiv 180 45 0,03
Kruus 150 43 0,01
Kruusliiv, jämeliiv 130 42 0,007
Keskliiv 120 40 0,006
Peenliiv 100 38 0,005
Ühtlase terastikuga liiv 75 33 0,005
Jäme kerge saviliiv 65 40 0,005
2.12.2012 Ott Talvik - filtratsioonimooduli määramisest 34
100
125,025,05,012 pM
Jämeliiv Keskliiv Peenliiv
Mp>2,5 Mp=2,0…2,5 Mp=1,5…2,0
Recommended