Ngjeshmëria e dherave

Hyrje

Në ndërtimin e objekteve inxhinierike me mbushje dheu, si për shembull diga, argjinatura rrugore etj,

kriteret projektuese përcaktojnë një shkallë të caktuar ngjeshmërie të materialit që do të përdoret, ҫka

lidhet direkt me parametrat e tij fiziko-mekanikë. Nga pikëpamja ekonomike konsiderohet efiҫent një

vendburim i shfrytëzueshëm në afërsi rreth 1 km nga sheshi i ndërtimit. Nga një vendburim i tillë merret

materiali që përdoret si mbushje inxhinierike. Një mbushje inxhinierike është një material dheu i

përzgjedhur për një funksion të caktuar inxhinierik, i depozituar dhe ngjeshur sipas një standardi teknik

projektimi, me qëllim arritjen e një performance specifike të veprës inxhinierike (argjinatura, diga etj.)

bazuar në parametrat fiziko-mekanikë që janë përftuar nëpërmjet proҫesit të ngjeshjes.

Që materiali i vendburimit (zhavorr, rërë, argjilë, pluhur etj) t’i përshtatet parametrave të projektimit ai

duhet t’i nënshtrohet proҫesit të ngjeshjes në terren nëpërmjet rulave, ҫka ndikon në rritjen e dendësisë

së dheut (parametrit të tij) nëpërmjet ripozicionimit të grimcave në mënyrë më kompakte duke

zvogëluar vëllimin e ajrit që ndodhet në pore. Ndryshimi që pëson vëllimi i ujit në pore gjatë proҫesit të

ngjeshjes është i papërfillshëm. Përmasat e ҫdo grimce të dheut ngelen të pandryshuara.

Shkalla e ngjeshmërisë shprehet nëpërmjet parametrit të peshës vëllimore të skeletit (peshës së thatë)

dhe varet nga prania e ujit në pore (lagështia) si dhe nga energjia dhe intesiteti i kryerjes se proҫesit

të ngjeshjes. Për provën në laborator: pesha e ҫekiҫit dhe numri i goditjeve; në terren: pesha/lloji i

makinerive me rula dhe numri i kalimeve mbi shtresë. Vlera maksimale e parametrit të peshës së thatë

max në kushtet kur arrihet ngjeshja maksimale e dheut, i korrespondon një vlere të lagështisë së dheut

që emërtohet lagështi optimale optw . Kjo marrëdhënie shprehet nga relacioni i mëposhtëm:

w

1

Qëllimi i proҫedurës së ngjeshjes

Me kryerjen e proҫedurës së ngjeshjes së dheut, synohet të arrihen efektet e mëposhtme:

Rritja e rezistencës në prerje (parametri ) dhe për rrjedhojë edhe e aftësisë mbajtëse.

Rritja e fortësisë (ngjeshmërisë) për të mënjanuar uljet në të ardhmen.

Zvogëlimi i treguesit të porozitetit dhe për rrjedhojë e përshkueshmërisë (keofiҫentit të filtrimit)

në diga me mbushje, duke mënjanuar depërtimin e ujit si dhe zhvillimin e ҫarjeve në shtresë që

shkaktohen si pasojë e ngrirjes së ujit që ndodhet në pore .

Kjo nënkupton se proҫesi i ngjeshjes ndikon në rritjen e aftësisë mbajtëse të shtresës dhe të qendrueshmërisë së pjerrësive (skarpatave), duke minimizuar në të njëjtën kohë uljet dhe deformimet e padëshirueshme. Ulja (zhytja) e bazamentit të objektit si pasojë e ngjeshjes së shtresës mbi të cilën mbështet, mund të vijë si pasojë e ngarkesës vetjake të objektit inxhinierik, vibrimeve të shkaktuara nga trafiku nëpër autostrada, ngulja e pilotave në një proҫes ndërtimi etj.

Proҫedura në laborator Proҫedura e ngjeshjes në laborator të një kampioni dheu kryhet me qëllim përcaktimin e vlerës

maksimale të mundshme të peshës vëllimore të dheut (peshës së thatë ) për mbushjen inxhinierike që do përdoret në terren. Në këtë mënyrë përcaktohet edhe shkalla maksimale e ngjeshmërisë që duhet aplikuar për këtë mbushje, ҫka arrihet kur dheu ka një vlerë korresponduese të lagështisë optimale. Prova më e përdorur për këtë qëllim në laborator kryhet nëpërmjet aparatit Proctor. Ai përbëhet nga një cilindër metalik me përmasa standarde në të cilën hidhet dheu që do ngjishet dhe nga një tokmak (ҫekiҫ) standard i cili kryen ngjeshjen e dheut.

Figura 1: Aparati Proctor

Prova kryhet për një material rreth 25kg në total nga i cili hiqen fraksionet me diametër më të madh se

20mm. Masa e dheut thahet paraprakisht në furrë deri sa lagështia e tij bëhet zero. Ajo veçohet më pas

në 5-6 pjesë tek të cilat shtohen sasi të ndryshme uji duke përftuar kampionë me lagështi të ndryshme,

që llogaritet si:

S

U

P

Pw .

Sipas specifikimit në standardin ASTM D698 – D1557 numri i goditjeve të tokmakut varion nga 25-56

goditje, i lëshuar nga lartësi prej 300, 305, 450 ose 457mm. Dheu për ҫdo vlerë të lagështisë në cilindrin

metalik ngjishet nëpër shtresa prej 2-3cm secila derisa dheu i ngjeshur e mbush vëllimin e cilindrit.

Figura 2: Përgatitja e materialit për lagështi të ndryshme dhe ngjeshja në cilindër

Duke peshuar kampionët e ngjeshur për ҫdo lagështi dhe duke njohur vëllimin e dheut brenda cilindrit

mund të llogaritet pesha vëllimore:

V

P

dhe prej relacionit të mëposhtëm, vlera e peshës së thatë:

w

1

Grafiku i vlerave të përftuara w për dhera argjilorë ka formën e treguar në figurë:

Figura 3: Grafiku i relacionit mes

parametrit të peshës vëllimore dhe

lagështisë së kampionit të dheut nga

ku mund të përcaktohen δmax dhe ëopt

Nga grafiku i përftuar mund të nxirret vlera maksimale e parametrit të peshës së thatë max . Kësaj vlere i

korrespondon në grafik lagështia optimale optw . Nga forma e kurbës mund të nxirren konkluzionet e

mëposhtme:

Në të majtë tëvlerës optw kurba vjen në rritje me rritjen e vlerës së lagështisë. Kjo tregon se

prania e ujit në pore zvogëlon forcën e fërkimit ndërmjet grimcave duke lejuar zhvendosjen e

grimcave kundrejt njëra-tjetrës dhe kompaktësimin e materialit. Për pasojë vlera e përftuar e

vjen duke u rritur. Vihet re se për lagështi %0w shkalla e ngjeshjes është thuajse zero => Materiali i thatë nuk ngjishet.

Në të djathtë të vlerës optw kurba pëson rënie me rritjen e mëtejshme të lagështisë. Uji i

pranishëm në sasi më të mëdha sesa optw në pore e humbet rolin e lubrifikantit të grimcave

duke zënë vëllimin që do mund të zihej nga grimcat e dheut. Për pasojë, një pjesë e madhe e energjisë së ngjeshjes nuk shkon për kompaktësimin e grimcave por përthithet nga uji në pore

duke përftuar vlera më të ulta të parametrit . => Materilali i ngopur me ujë nuk ngjishet.

Parametrat e nxjerra nga prova laboratorike, max dhe optw , përfshihen në projektin që do zbatohet në

terren për ndërtimin e objektit inxhinierik. Duke u nisur nga premisa teorike se pas proҫesit të ngjeshjes dheu do të arrinte ngjeshmërinë maksimale kur vëllimi i ajrit në pore të bëhej zero (vëllimi i ujit nuk ndryshon), atëherë pas ҫdo prove për lagështi të ndryshme, vlera e gradës së lagështisë do ishte G=1, pasi vëllimi i poreve të dheut do të zihej tërësisht nga uji i pranishëm në to:

1P

U

V

VG

Duke ditur se:

e

1 dhe

UUng G

we

e

w

w

wG

dhe duke marrë G=1, atëherë mund të përftohet relacioni për zero ajër në pore:

U

za w

1

Duke ditur se parametri i peshës vëllimore specifike qëndron konstant pasi nuk varet nga sasia e ujit

në pore apo nga shkalla e ngjesmërisë (Δ=PS/VS) dhe që dendësia e ujit ka një vlerë fikse 1U g/cm3,

nga relacioni vihet re se pesha e thatë është në përpjestim të zhdrejtë me lagështinë w , nga ku mund të përftohet kurba teorike për G=1, siҫ tregohet në figurë.

Praktikisht një relacion i tillë është i pamundur pasi proҫesi i ngjeshjes, sado intesiv qoftë, nuk mund të rezultojë në asnjë rast në një kampion dheu, vëllimi i ajrit në pore të të cilit të jetë bërë zero. Por

megjithatë, kurba teorike për G=1 shërben si një kufi orientues, pasiqë grafiku w i përftuar në laborator nuk mund të ndërpritet në ashnjë rast me këtë kurbë por do duhet të ndodhet gjithmonë në

të djathtë të kurbës për G=1 (me zero ajër në pore). Kjo pasi për çdo vlerë të lagështisë, vlera reale e

do të jetë gjithmonë më e vogël sesa vlera teorike për zero ajër za që i korrespondon të njejtës vlerë

lagështie (shih figurën 3).

Faktorët që ndikojnë në proҫesin e ngjeshjes Përveç ndikimit që ka vlera e lagështisë siç u trajtua më sipër, një numër faktorësh të tjerë ndikojnë në

shkallën e aftësinë e ngjeshjes së dherave:

Lloji dhe sjellja e dheut

Këtu merret parasysh përbërja granulometrike, sortimi, plasticiteti, forma dhe dendësia e grimcave

(parametri Δ), sasia dhe lloji i mineraleve argjilore të pranishme etj.

Përsa i përket formës së lakores së ngjeshjes në varësi të llojeve të ndryshme të dherave, figura 4 tregon

katër lakore të përftuara nga prova Proctor për 35 kampionëve dheu (Lee dhe Suedkamp, 1972). Lloji A i

kurbës me një maksimum të vetëm është karakteristik për dhera me kufij rrjedhshmërie 30<LL<70.

Kurba B me një maksimum e gjysmë dhe kurba C me dy maksimume jaë tipike për dhera me kufij

rrjedhshmërie LL<30. Dherat e llojit për të cilat përftohet kurba D nuk kanë një maksimum të caktuar.

Këto lloj dherash janë të pazakonshëm dhe i korrespondojnë zakonisht vlerave të kufirit të

rrjedhshmërisë LL>70.

Figura 4: Forma e lakoreve të ngjeshjes për

lloje të ndryshme dherash

Nga sa vihet re në figurën 5, përgjithësisht dherat kokërrtrashë arrijnë një shkallë më të lartë

ngjeshmërie sesa ato kokërrimët. Për më tepër, vlerat e parametrit max për dherat kokërrtrashë

arrihen për vlera më të vogla të optw sesa për ato kokerrimët. Disa vlera karakteristike të këtij relacioni

jepen më poshtë:

- max < 1.7 g/cm3 per argjila (CH-CL)

- max < 2.1 g/cm3 per zhavorre (GW)

Intesiteti i ngjeshjes

Energjia e ngjeshjes për njësi vëllimi shprehet nga relacioni i mëposhtëm:

(

) (

) (

) (

)

Për shembull:

( ) ( ) (

) ( )

Figura 5: Shkalla e ngjeshmërisë për lloje

të ndryshme dherash

Ku intesiteti i provës për njësi vëllimi shprehet nga Nr. i goditjeve / shtresë.

Figura 6: Lakoret e ngjeshmërisë për intesitete të ndryshme ngjeshjeje

Në varësi të intesitet të ngjeshjes vihet re dallimi mes vlerave të përftuara të max - optw nga ku mund të

përftohet edhe “vija e optimumit” të vlerave të lagështisë për secilin intensitet të provës. Rezultatet

tregojnë qartë dy veçori që janë të vërteta për të gjitha llojet e dherave:

1. Me rritjen e intensitetit të provës rritet edhe vlera e max

2. Me rritjen e intensitetit të provës zvogëlohet vlera e optw

Një situatë e ngjashme paraqitet edhe kur përdoren tokmakë me pesha të ndryshme.

Gjithashtu mund të vërehet se me rritjen e shkallës së intensitetit të ngjeshjes (nr. goditje / shtresë),

shkalla e ngjeshjes (parametri ) nuk rritet në raport përpjestimor të dretë me të parën:

20 goditje / shtresë -> 16.9 kN/m3

25 goditje / shtresë -> 17.5 kN/m3

30 goditje / shtresë -> 18.1 kN/m3

50 goditje / shtresë -> 18.5 kN/m3

Ngjeshja në terrenin e ndërtimit Proçedura e ngjeshjes aplikohet në ndërtimin e bazamenteve rrugore, të autostradave, digave me mbushje dhe argjinaturave. Në disa raste, proçesi i ngjeshjes kryhet në sheshet e ndërtimit ku do të ndërtohen objekte shumekatëshe. Në praktikën e inxhinierisë së rrugëve materiali i dheut përhapet në shtresa me trashësi nga 75 deri në 450mm. Çdo shtresë i nënshtrohet ngjeshjes nëpërmjet makinerive me rula. Makineritë ngjeshëse që do të përdoren specifikohet në kodet e projektimit sipas tonazhit dhe llojit të rulave që do të përdoren në varësi të tipit të dheut.

Figura 7: Makineritë e ngjeshjes të tonazhit dhe llojit të rulave të ndryshme

Lagështia optimale e përcaktuar në laborator përftohet në terren duke spërkatur shtresën e dheut me autobote. Intesiteti i kërkuar i proçedurës sigurohet nëpërmjet numrit të kalimeve të makinerive të tonazhit

specifik mbi shtresën që po ngjishet. Nga rezultatet empirike në terren vihet re se max arrihet pas rreth

10-15 kalimesh të rulit. Më pas, vlera e saj ngelet relativisht konstante:

Në rastet kur dheu i nxjerrë në vendburim nuk arrin parametrat e kërkuara në projekt (të përcaktuara në laborator), atëherë mund të përdoret teknika e përzierjes së materialeve, si për shembull argjila me zhavorr. Rast studimi: Hidrocentrali i Fierzës

- Argjilat në afërsi të hidrocentralit nuk ngjisheshin mbi vlerën 3

max /3.1 cmg

- Projekti kërkonte3

max /75.1 cmg pasi me vlerën ekzistente koefiçenti i filtrimit ishte tepër i lartë dhe deformimi nga kalimi i automjeteve ishte i konsiderueshëm.

- Për të rritur aftësinë ngjeshëse dhe për të zvogëluar koefiçentin e filtrimit, argjilat u përzien me zhavorr më masën 33%.

- Parametrat që u arritën pas përzierjes: 3

max /9.1 cmg dhe sekcmk /10 7

Figura 8: Shkalla e ngjeshmërisë në varësi

të numrit të kalimit të rulave sipër shtresës