Εργαστήριο Εδαφομηχανικής Ενότητα 4η: Όρια Atterberg

Πλαστήρα Βιολέττα

Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Άδειες Χρήσης

• Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.

• Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

2

Χρηματοδότηση • Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια

του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

• Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού.

• Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

3

Σκοπός Ενότητας

• Η εισαγωγή στην έννοια της πλαστικότητας των συνεκτικών εδαφών και στην επίδραση της περιεχόμενης υγρασίας στις μηχανικές τους ιδιότητες

4

Περιεχόμενα Ενότητας

• Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών • Δοκιμή ορίου υδαρότητας • Δοκιμή ορίου πλαστικότητας

5

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 1

• Τα συνεκτικά εδάφη (όπου επικρατούν οι ιλύες και οι άργιλοι), ανάλογα με την περιεχόμενη υγρασία αλλάζουν κατάσταση δραματικά

• Ο λόγος είναι οτι τα συνεκτικά εδάφη κρατάνε το νερό στο εσωτερικό τους, δεν στραγγίζουνε όπως τα χοντρόκοκκα

• Γι΄αυτό θεωρούνται πρακτικά αδιαπέρατα

6

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 2 • Οι μικροσκοπικοί κόκκοι τους, που σχηματίζουν

κυψελοειδείς δομές, είναι ηλεκτροστατικά φορτισμένοι

• Τα δίπολα του νερού έρχονται και ‘κολλάνε’ πάνω στους κόκκους και το νερό δύσκολα απομακρύνεται

• Αποτέλεσμα είναι οι μεταβολές όγκου

7

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 3

• Με αφαίρεση υγρασίας μπορούν να περιέλθουν από μία ρευστή κατάσταση, σε μία κατάσταση σκληρού στερεού με μεγάλη αντοχή

• Ενδιάμεσα μπορούν να είναι σε μία πλαστική κατάσταση, να μπορούν δηλαδή να παραμορφώνονται μόνιμα (να πλάθονται), χωρίς να θραύονται

• Επίσης μπορούν να περιέλθουν σε ημιστερεή κατάσταση, που μοιάζει με την πλαστική, αλλά σε αυτή ενώ πλάθονται παρουσιάζουν ρωγμές

8

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 4

9

Ρευστή κατάσταση Πλαστική κατάσταση

Ημιστερεή κατάσταση Στερεή κατάσταση

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 5

• Συνεπώς η περιεχόμενη υγρασία στα συνεκτικά εδάφη καθορίζει και τις μηχανικές τους ιδιότητες

• Δεν ισχύει το ίδιο για τα μη συνεκτικά εδάφη ( όπου επικρατούν οι άμμοι και τα χαλίκια)

• Η περιεχόμενη υγρασία στα μη συνεκτικά εδάφη δεν επηρεάζει σχεδόν καθόλου τις μηχανικές τους ιδιότητες

10

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 6

• Οι υγρασίες που αποτελούν τα όρια ανάμεσα στις καταστάσεις αυτές είναι τα όρια Atterberg

• Συγκεκριμένα το όριο υδαρότητας είναι η περιεχόμενη υγρασία κατά την οποία το έδαφος, αφού χάσει νερό, μεταφέρεται από την υδαρή κατάσταση στην πλαστική

• Όριο πλαστικότητας είναι η πιο χαμηλή περιεχόμενη υγρασία για την οποία το έδαφος παραμένει πλαστικό

11

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 7 • Οι υγρασίες που αποτελούν τα όρια ανάμεσα στις

καταστάσεις αυτές είναι τα όρια Atterberg

• Η διαφορά IP = LL – LP αποτελεί το δείκτη πλαστικότητας

12

Ιδιότητες συνεκτικών εδαφών - 8

• Ο δείκτης πλαστικότητας IP εκφράζει το φάσμα των υγρασιών, για τις οποίες το έδαφος παραμένει σε πλαστική κατάσταση

• Όσο μεγαλύτερος είναι, τόσο πιό πλαστικό θεωρείται ένα έδαφος

• Δηλαδή τόσο πιό πολύ νερό κρατάει η άργιλος, συνεπώς έχουμε μεγάλες μεταβολές όγκου

• Οι μεταβολές όγκου είναι ανεπιθύμητος παράγοντας στα τεχνικά έργα

13

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 1

• Για τη εύρεση του ορίου υδαρότητας χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων η συσκευή Casagrande

14

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 2

• Παίρνουμε 100 γρ. ξηρού εδάφους τριμμένου και περασμένου από το κόσκινο Νο 40.

• Αναμιγνύεται το έδαφος με απεσταγμένο νερό μέχρι να έρθει στην πλαστική κατάσταση

15

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 3

• Απλώνεται στη συσκευή και χαράζεται με το ειδικό εργαλείο, όπως φαίνεται παρακάτω :

16

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 4 • Ο στρόφαλος της συσκευής στρέφεται με δύο

στροφές το δευτερόλεπτο

• Οι στροφές καταμετρούνται μέχρι που τα δύο τμήματα του εδάφους έρθουν σε επαφή σε μήκος 1,27 cm. Ο αριθμός των στροφών που πραγματοποιήθηκε καταγράφεται

17

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 5

• Η εργασία αυτή επαναλαμβάνεται σε δύο ακόμα τμήματα του εδάφους μας προσθέτοντας κάθε φορά μικρή ποσότητα νερού (1 – 3 ml). Γίνεται προσπάθεια ώστε σε κάθε μία από τις δοκιμές να ενώνονται κατά 1,27 cm σε αριθμό κτύπων, που ανήκουν στις παρακάτω περιοχές :

• 1η δοκιμή : 25 – 35 κτύπους

• 2η δοκιμή : 20 – 30 κτύπους

• 3η δοκιμή : 15 – 25 κτύπους

18

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 6

• Η υγρασία που έχει το έδαφος όταν ενώνεται κατά μήκος 1,27 cm στη συσκευή Casagrande, είναι το όριο υδαρότητας.

• Σε ένα ημιλογαριθμικό χαρτί, απεικονίζουμε τα ζεύγη των τιμών των κτύπων με τις αντίστοιχες περιεχόμενες υγρασίες.

• Στον άξονα των τετμημένων τοποθετούμε τον αριθμό των κτύπων και στον άξονα των τεταγμένων τις τιμές των υγρασιών

19

Δοκιμή ορίου υδαρότητας - 7

• Το όριο υδαρότητας LL αντιστοιχεί στους 25 κτύπους

20

Δοκιμή ορίου πλαστικότητας - 1

• Παίρνουμε 20 γρ. ξηρού εδάφους τριμμένου και περασμένου από το κόσκινο Νο 40

• Αναμιγνύεται το έδαφος με απεσταγμένο νερό μέχρι να έρθει στην πλαστική κατάσταση

• Δείγμα 8 gr κυλινδρώνεται ανάμεσα στα δάχτυλα και σε γυάλινη πλάκα, με πίεση ώστε να σχηματιστεί ραβδίσκος (μακαρόνι) με ίδια διάμετρο σε όλο το μήκος του

21

Δοκιμή ορίου πλαστικότητας - 2

• Δείγμα 8 gr κυλινδρώνεται ανάμεσα στα δάχτυλα και σε χαρτί , με πίεση ώστε να σχηματιστεί ραβδίσκος (μακαρόνι) με ίδια διάμετρο σε όλο το μήκος του

22

Δοκιμή ορίου πλαστικότητας - 3

• Όταν, κάποτε, ο ραβδίσκος θρυμματιστεί σε διάμετρο μεγαλύτερη ή ίση με 3 mm, η διαδικασία σταματάει

• Η υγρασία που έχει εκείνη τη στιγμή το έδαφος είναι το όριο πλαστικότητας

23

Βιβλιογραφία

• ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, Έκδοση διεύθυνσης ερευνών εδαφών,Γενική Γραμματεία Δημοσίων Έργων.

• ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, Β. Χρηστάρας, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας

• ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ – Ασκήσεις και προβλήματα, Γ. Γραμματικόπουλος, Ν. Μάνου, Θ. Χατζηγώγος, Εκδόσεις Αφ. Κυριακίδη

24

Τέλος Ενότητας