Violetablaga73@yahoo.com 501 Pdf24 Merged (1) Text

Lucrare de disertație 2021 CUPRINS INTRODUCERE …………………………………………………………………………… …1 1. PĂMÂNTURI ……………………………………………………………………………………………………… .4 1.1. Notiuni introductive ………………………………………………………………………. ……………….. 4 1.2. Identificarea pământurilor. Caracteristici principale ale acestora ………………………. ….5 1.3. Clasificarea pământurilor ………………………………………………………….. …………………… .11 2. DETERMINARE A CARACTERISTICILOR FIZIC O-MECANICE ALE PĂMÂNTURILOR …….. …………………………………………………………………… …………………. 20 2.1. Prelevarea probelor de pământ ……………………………………………………… ……………. ……20 2.2. Umiditatea ………………………………………………………………………………………………… …..23 2.3. Determinarea granulozității ……………………………………………………………. ………….. …..25 2.4. Coeficientul de neuniformitate ……………………………………………………………………… …31 2.5. Plasticitatea ………………………………………………………………………………………………… …32 2.6. Determinarea indicelui de plasticitate, a indicelui de consistență și a indicelui de lichiditate …………………………………. ………………………………………………………………. …..36 2.7. Determinarea umflării libere ………………………………………………………………………… ….37 2.8. Determinarea conținutului de humus ……………….. …………………………………………… ….39 2.9. Determinarea caracteristicilor de compactare. Încercarea Proctor …………. ………….. …41 2.10. Determinări pe pământuri pentru verificarea compactării terasamentelor…. ………. ….47 2.11. Metode directe de verificare a compactării ……………………………………………………. ….49 2.12. Metode indirecte de verificare a compactării …………………………………………………. ….51 2.13. Determinarea capacității portante ………………………………………………………………… ….60 3. TERASAMENTE – CONDIȚII TEHNICE DE CALITATE ……………….. …………………….68 3.1. Cerințe generale de execuție a terasamentelor …………………………………………………. …68 3.2. Cerințe specifice privind stabilitatea terasamentelor ………………………………………… …70 3.3. Cerințe specifice pentru lucrările de compactare …………………… ………………………… …74 3.4. Cerințe specifice privind verificarea calității terasamentelor …………………………….. …77 3.5. Cerințe generale privind șanțurile și rigolele pentru scurgerea apelor ………………… …79 3.6. Cerințe specifice privind recepția lucrărilor …………………………. ………………………… …80 4. STRATURI RUTIERE DE FUNDAȚIE DIN BALAST NATURAL 0 -63 mm …………. …81 Lucrare de disertație 2021 4.1. Noțiun i generale ………………………………………………………………. ………………………… ….83 4.2. Cerințe generale privind caracteristicile de calitate ale balastului ………………………. …84 4.3. Cerințe generale privind punerea în operă a balastului …………… ………………………… …87 4.4. Condiții tehnice, reguli și metode de verificare a punerii în operă a balastului …….. …89 5. STRAT DE BAZĂ DIN PIATRĂ SPARTĂ AMESTEC OPTIMAL 0 -63 mm …………… .91 5.1. Noțiuni generale …………………………………………………………………………………………… ..91 5.2. Cerințe generale privind caracteristicile de calitate ale pietrei sparte amestec optimal 0-63 mm……………………………………………………………………………………………………… ..92 5.3. Cerințe generale privind punerea în operă a pietrei sparte amestec optimal 0-63 mm…………………………………….. ……………………………………………. ……………………….. ..95 5.4. Condiții tehnice, reguli și metode de verificare a punerii în operă a pietrei sparte amestec optimal 0-63 mm……………………………………………………. ……………………….. ..96 6. STUDIU DE CAZ. ,, MODERNIZARE DJ 173C, KM. 3+062 -6+023 , BISTRIȚA – BUDACU DE JOS, JUDEȚUL BISTRIȚA – NĂSĂUD” …………………………………………..98 6.1. Determinări asupra pământurilor ………………………………………….. ………………………..102 6.2. Determinări asupra lucrărilor de terasamente …………………………. ………………………. .108 6.3. Determinări asupra straturilor de umplutură din balast în consol idările de drum ….116 6.4. Determinări asupra stratului de baza din piatra sparta amestec optimal 0-63 mm ….126 6.5. Neconform ități în lucrările de terasamente …………………………… ……………………….. .128 7. IMPORTANȚA TESTELOR ÎN LUCRĂRILE DE TERASAMENTE ………………….. …134 8. CONCLUZII ………………………………………………………………………………… ………… ……….. .137 9. ANEXE…. ……………………………………………………………………………………………………….. ..144 9.1. Anexa 1 Natura teren +Proctor Sistem rutier……………………………… ……………………….. ..144 9.2. Anexa 2.Natura teren zid sprijin………………………………………………………………………… ..150 9.3. Anexa 3.Analiză sursă balast 0 -63 mm……………………………………………………………….. ..154 9.4. Anexa 4. Analiză sursă Piatră Spartă Amestec Optimal 0 -63 mm…………………………….15 7 9.5. Anexa 5.Grade de compactare…………………………………………. ……… ………………………. …160 9.6. Anexa 6.Capacitate portantă……………………………………………………. ……………………….. ..163 9.7. Anexa 7.Teste Zorn………… ……………………………………………………. …………………………. ..167 10. BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………….. ………………… .168 Lucrare de disertație 2021 1 INTRODUCERE O construcție rutieră trebuie să fie utilă, frumoasă, confortabilă, sigură și mai ales durabilă. De regulă, drumurile ar trebui construite pentru o îndelungată perioadă de exploatare, de aceea ele trebuie să fie realizate din materiale performante, prin aplicarea unor tehnologii care să asigure structuri de mare rezistență la solicitările traficului și la condițiile climaterice. În lumea de astăzi, ca și în cea viitoare, calitatea produselor joacă un rol importa nt în strategia de evoluție economică, definind decisiv eficiența și competitivitatea, capacitatea economică de valorificare a resurselor materiale și umane de care se dispune, calitatea fiind ridicată la rang de știință, aceasta având ca obiect măsurarea și estimarea caracteristicilor de calitate. Proiectarea și construcția lucrărilor rutiere trebuie realizată astfel încât, cu cheltuieli minime s ă se obțină lucrări durabile și ușor de întreținut. În paralel cu dezvoltările tehnice, drumurile cunosc deja ș i dezvoltări estetice importante, prin perfec ționarea metodelor de proiectare a drumurilor și podurilor, luându -se în considerare efectul acestora asupra peisajului gene ral și urmărindu -se încadrarea cât mai armonioasă a acestora în configurația naturală a terenului. Odată cu dezvoltările tehnice și estetice ale drumurilor și meseria de drumar, care prin specificul ei este o profesiune creatoare, cunoaște o evoluție pozitivă importantă. Reușita lucrărilor, performanța acestora, durabilitatea lor depinde î n mare măsură de preiceperea și mai ales de răspunderea profesională a „oamneilor calității” și a executanților. În consecință, este necesar să se cunoască exhaustiv proprietățile materialelor ce se utilizează în construcția drumului, tehnologiile pe care le aplicăm în realizarea lor, precum și „sectoarele sensibile” din punct de vedere al reușitei calitative a lucrării. Calitatea lucrărilor rutiere este influiențată de conștiinciozitatea și implicarea specialiștilor. Controlul de calit ate al materialelor, a proceselor tehnologice, a tuturor fazelor de proiectare și de execuție trebuie realizat în timpul lucrărilor și nu după terminarea acestora. Se impune realizarea unui control riguros și continuu al proprietăților materialelor întrebuințate, al procesului tehnologic pe toate fazele, pornind de la execuția terasamentelor și până la îmbrăcămințile rutiere. Ținând seama de cele menționate șantierel e de drumuri nu pot obține lucrări de calitate fără sprijinul unor laboratoare de specialitate, care efectueaz ă diverse încercări asupra materialelor folosite curent la lucrările de drumuri, stabilirea dozajelor pentru mixtur i asfaltice Lucrare de disertație 2021 2 și betoane de cimen t, verificarea caracteristicilor fizico -mecanice ale pământurilor, a terenului de fundare, ale îmbr ăcăminților rutiere etc. Controlul efectuat de laboratorul de drumuri trebuie să fie operativ, puțin costisitor și să contribuie permanent la îmbunătățirea c alității lucrărilor, sesizând imediat deficiențele care apar, astfel încât specialiștii care conduc diverse procese tehnologice, pe baza datelor furnizate de laborator, să poată lua imediat măsuri corespunzătoare. Laboratorul de drumuri trebuie să execute toate încercările în conformitate cu standardele și normativele în vigoare, în anumite condiții bine determinate, pe probe reprezentative. Pentru a răspunde sarcinilor ce îi revin, în cadrul laboratorului de drumuri trebuie să lucreze personal de specialit ate, calificat, care să cunoască aparatura și modul de funcționare, precum și modul de efectuare a încercărilor de laborator, ceea ce duce la o interpretare corespunzătoare a rezultatelor, în așa fel încât rapoartele elaborate de către laborat or, interpret ate cu competență, să constituie elementul de bază pentru luarea deciziei privind realizarea unor straturi rutiere de bună calitate. Calitatea lucrărilor de drumuri este apreciată de utilizatori și de către organele de specialitate, ținând seama în primul rând de starea suprafeței de rulare. O bună suprafață de rulare, exprimată prin uniformitate și rugozitate, completat ă cu o semnalizare corespunzătoare și aspect civilizat, satisfac în general pretențiile justificate de confort și siguranță în circulație ale utilizatorilor. Drumul este definit ca fiind un complex rutier format din sistemul rutier și zona activă a terasamentelor (infrastructura drumului). Constructiv, orice drum este alcătuit din : – infrastructur ă, cuprinde totalitatea lucrărilor care susțin suprastructura, asigurând legătura cu terenul și transmiterea către acesta a eforturilor statice și dinamice. Infrastructura include: terasamentele sau lucrările de pământ și lucrările de artă (poduri, viaducte, tunele, etc.). – suprastructur ă, cuprinde mai multe componente care alcătuiesc corpul propriu -zis al drumului. Suprastructura este alcătuită din mai multe straturi diferite, a căror compoziție și tehnologie de execuție depind de impor tanța și de destinația drumului. Astfel, în funcție de configurația reliefului și de caracteristicile solului, se adoptă diferite structuri ale fundației și îmbrăcăminții carosabilului. Construcția unui drum comportă executarea unui mare volum de terasamente, materialul predominat pentru execuția a cestora fiind pământul . Rezistența, stabilitatea și Lucrare de disertație 2021 3 durabilitatea terasamentelor în exploatare depind de calitatea pământurilor din care sunt realizate, de tehnologia aplicată și de întreținerea acestora. Modul cum se pot realiza sistemele rutiere pentru m odernizări și drumuri noi este dat prin combinarea diferitelor tipuri de straturi de fundație și straturi de bază cu diferitele tipuri de îmbrăcăminți, aplicate la drumuri publice de diverse clase. Controlul de calitate al materialelor și al proceselor teh nologice, al tuturor fazelor de proiectare și de execuție trebuie realizat în timpul lucrărilor și nu după terminarea acestora. Controlul posterior nu este eficient și în general nu corectează mulțumitor ceea ce s -a greșit. Personalul care are în sarcină u rmărirea calității lucrărilor, trebuie să fie pregătit din punct de vedere profesional. Inginerul, coordonator direct al lucrărilor, trebuie să poarte răspunderea în primul rând pentru calitatea execuției. În consecință, este necesar ca inginerul să cunoa scă proprietățile materialelor ce le utilizează, tehnologiile pe care le aplică, precum și sectoarele cu posibile sensibilități din punct de vedere a reușitei calitative a lucrărilor. În acest scop, laboratoarele de specialitate, stau la dispoziția inginer ului de șantier, în scopul de a -i furniza informații, elementele de bază necesare luării deciziilor tehnice potrivite. Încercările de laborator și in situ, pentru controlul lucrărilor rutiere trebuie executate în timp real și oferă informațiile necesare pentru utilizarea materialelor și luarea unor decizii asupra selectării furnizorilor de materii prime și materiale, în urma analizelor efectuate. Pentru a putea lua cele mai bune decizii, pe baza rezultatelor testelor de laborator, inginerul trebuie să cunoască metodologia de efectuare a acestora. Numai cunoscând această metodologie, inginerul va putea să acorde în mod creator cota de încredere pe care o merită fiecare rezultat înscris în raportul de încercare. Straturile de funda ție sunt lucrări realizate la nivelul infrastructurii drumurilor. Lucrare de disertație 2021 4 1. PĂMÂNTURI 1.1. NOȚIUNI INTRODUCTIVE Pământul este o acumulare de particule solide minerale, produse prin degradarea fizică sau chimică a rocilor, care pot conține sau nu materii organice. Pământurile, în general sunt compuse din trei faze: • Faza solidă, alcătuită din scheletul mineral; • Faza lichidă (ap ă), care umple total sau parțial golurile dintre granule; • Faza gazoasă, formată în primul rând din aer, c are umple golurile neocupate de faza lichidă. Una din ultimele faze poate să lipsească. Dacă lipsește faza lichidă, pământul este uscat, iar dacă toate golurile dintre granule sunt umplute cu apă, pământul este saturat. În funcție de proporția în care int ră cele trei faze (solidă, lichidă, gazoasă) în compoziția unui pământ, de mărimea granulelor și de modul de asociere a elementelor componente , rezultă diversele tipuri de pământuri, precum și caracteristicele fizico -mecanice ale acestora. Scopul cercetări lor este să furnizeze date cu privire la distribuția și calitatea pământurilor și a altor roci, precum și a apei subterane și de suprafață din lungul traseelor de căi ferate, drumuri și autostrăzi, în vederea: • Stabilirii naturii terenului de bază și a mate rialelor care vor alcătui corpul terasamentelor; • Stabilirea zonelor dificile cum sunt: o Pământuri sensibile la umezire, turboase, roci stâncoase fisurate , fragmentate, etc; o Deblee adânci (h≥5m) și ramblee înalte (h≥5m); o Lucrări amplasate pe versanți natural i instabili; o Săpături mari în roci stâncoase; • Determinării celei mai favorabile variante în funcție de caracteristicile și stabilitatea terenului de bază, de numărul și mărimea lucrărilor de artă, de volumul terasamentelor și stabilitatea acestora; • Furniză rii de date în timpul execuției construcțiilor respective, dacă aceste a vor fi necesare. Lucrare de disertație 2021 5 Studiile și cercetările geotehnice în care , prin cercetări necesare traseelor de căi ferate, drumuri și autostrăzi, se programează și se execută în următoarelor etape de: • Proiectare: o Preliminare (studii de fezabilitate), în care prin cercetări se urmărește să se obțină de pe teren elementele necesare pentru stabilirea variantelor și pentru evaluarea lucrărilor; o Definitivă (proiect de execuție) în care prin cercetări se urmărește să se obțină de pe teren , toate datele necesare pentru stabilirea soluțiilor definitive ; o De detaliere (detalii de execuție) în care se urmărește co mpletarea studiilor cu elemente de detaliu , ce nu au fost stabilite în faza anterioară ; • Execuție; • Expertiz ă, dacă este cazu l! 1.2. IDENTIFICAREA PĂMÂNTURILOR. CARACTERISTICI PRINCIPALE ALE ACESTORA Principiile fundamentale privind identificarea și descrierea unui pământ sunt stabilite după SR EN ISO 14688 -1:2018 – Cercetări și încercări geotehnice. Identificarea și clasificarea pământurilor. Partea 1: Identificare și descriere . Termeni și definiții Pământ – Ansamblu de particule de natură minerală și/sau organică, sub formă de depozit, car e pot să fie separate printr -o acțiune mecanică ușoară și care conțin cantități de apă și aer (și uneori alte gaze). Identificarea și descrierea unui pământ – Operațiuni care constau în a denumi un pământ, în funcție de granulozitate, natura sa, caracteris ticile particulelor minerale și/sau organice și de plasticitate. Materii organice – Materii organice de origine vegetală sau/și animală și produși de transformare ale acestor materiale, de exemplu humus. Granulozitate – Măsurarea dimensiunilor particulelor unui pământ și repartiția lor. Fracțiune granulară – Parte a unui pământ, care poate fi distinsă pe baza dimensiunilor definite ale particulelor. Lucrare de disertație 2021 6 Plasticitate – Proprietatea unui pământ coeziv de a-și schimba comportarea mecanică în funcție de umiditate. Structură geologică – Variația compoziției, inclusiv stratificația și discontinuitățile. Pe lângă identificarea și descrierea pământurilor, se recomandă să se indice condițiile în care este pre levat un pământ, eventualii componenți secundari ai pământului, precum conținutul în carbonați, rugozitatea suprafeței particulelor, mirosul, orice nume curent și clasificare geologică. Identificarea și descrierea unui pământ Procedura de identificare a p ământurilor urmează acești pași: • clasificarea pământului în subcategorii: pământ foarte grosier, pământ grosier și pământ fin; • identificarea fracțiilor primare, secundare și terțiare; • denumirea pământului conform procedurilor; • identificarea originii z ăcământului în ceea ce privește mediul de depozitare și vârsta geologică. Pământurile minerale pot conține o anumită materie organică, dar acest conținut organic nu domină proprietățile tehnice ale pământului. Astfel de pământuri sunt clasificate ca pământuri minerale cu constituenți organici secundari. Un pământ se identific ă în funcție de rezultatele anumitor analize specifice care se fac pe acel pământ, și anume : 1.2.1. Granulozitate Granulozitatea reprezintă baza fundamentală pentr u identificarea pământurilor minerale folosind fracțiuni granulare, cu scopul de a distinge comportarea mecanică a pământului. Pământurile de bază sunt pământuri care prezintă o granulozitate uniformă (adică compuse din particule ale căror dimensiuni corespund unui singur interval) după cum sunt specificate în tabelul 1 .1 (de exemplu pietriș Gr, nisip fin FSa, praf grosier C Si [31]. Prima literă care corespunde desemnării prescurtate a fracțiunii granulare este în majuscule. Lucrare de disertație 2021 7 Tabelul 1 .1 -Fracțiuni granulare Fracțiuni ale pământului Subdiviziuni Simboluri Mărimea particulelor ,mm Pământ foarte grosier Blocuri mari LBo >630 Blocuri Bo >200 până la 630 Bolovăniș Co >63 până la200 Pământ grosier Pietriș Gr >2,0 până la 63 Pietriș mare CGr >20 până la 63 Pietriș mijlociu MGr >6,3 până la 20 Pietriș mic FGr >2,0 până la 6,3 Nisip Sa >0,063 până la 2,0 Nisip mare CSa >0,63 până la 2,0 Nisip mijlociu MSa >0,2 până la 0,63 Nisip fin FSa >0,063 până la 0,2 Pământ fin Praf Si >0,002 până la 0,063 Praf mare CSi >0,02 până la 0,063 Praf mijlociu MSI >0,0063 până la 0,020 Praf fin FSi >0,002 până la 0,0063 Argilă Cl ≤0,002 Pământuri compozite Cele mai multe pământuri sunt compozite, alcătuite dintr -o fracțiune granulară principală și din fracțiuni granulare secundare. Ele sunt denumite cu un termen principal, care corespunde fracțiunii principale și cu unul sau mai mulți termeni de c lasificare, care descriu fracțiunile secundare (de exemplu pietriș nisipos SaGr, argilă cu pietriș GrCl). Tabel 1.2 – Clasificarea pământurilor foarte grosiere Fracțiunea granulară Procentaj din masă Termen calitativ Blocuri <5 De la 5 până la 20 >20 Procentaj de blocuri redus Procentaj de blocuri mediu Procentaj de blocuri mare Bolovăniș <10 De la 10 până la 20 >20 Procentaj de bolovani redus Procentaj de bolovani mediu Procentaj de bolovani mare Lucrare de disertație 2021 8 Fracțiuni granulare Un pământ este un amestec de materiale ale căror dimensiuni ale particulelor sunt diferite și sunt grupate în fracțiuni granulare. Clasificarea pământurilor grosiere și foarte grosiere trebuie să se bazeze numai pe analiza granulometrică conform tabelului 1.2. [ 31] Fracțiune granulară principală Fracțiunea granulară masică principală determină proprietățile geotehnice ale pământului. Ea poate fi indicată cu majuscule, pentru claritate. În cazul pământurilor grosiere, fracțiunea granulară principală este fracțiunea masică predominantă a acestui pământ, iar în cazul pământuri lor fine, fracțiunea granulară principală, este aceea care determină proprietățile geotehnice ale pământului. În cazul pământurilor fine compozite, pământul trebuie denumit argilă sau praf, în funcție de plasticitatea fracțiunii granulare a părților fine ș i nu de granulozitate. Fracțiuni granulare secundare Fracțiunile granulare secundare și cele următoare nu determină proprietățile geotehnice ale pământului, dar le influențează. Fracțiunile granulare secundare, trebuie să fie menționate în ordinea lor de importanță, împreună cu termenul care descrie fracțiunea granulară principală, după cum se arată în exemplele următoare : -pietri ș nisipos ( SaGR), -pietriș fin cu nisip mare ( CSaFGr), -praf cu nisip mijlociu ( MSaSi), -nisip fin prăfos ( SaFSa), -praf cu n isip mare și pietriș mic ( FGrCSaSi), -argilă cu nisip mijlociu ( MSaCl). Dacă fracțiunile granulare secundare grosiere sunt prezentate într -o proporție foarte mică sau foarte mare, termenul ”slab” sau ”foarte” trebuie să preceadă calificativul. Dacă în cazu l unui pământ grosier, două fracțiuni granulare de pămant sunt aproximativ în proporții egale, trebuie pusă o bară oblică între termenii corespunzători, de exemplu pietriș/nisip (Gr/Sa) sau nisip fin/ nisip mediu (FSa/MSa). Lucrare de disertație 2021 9 Determinarea granulozității Pentru a determina granulozitatea, proba de pămât trebuie să fie întinsă pe o suprafață plană sau pe palma mâinii. Dimensiunile particulelor din probă trebuie comparate cu cele ale unei scări standardizate, cuprinzând intervalele care conți n materiale cu particule de dimensiuni diferite, conform tabelului 1.1. Cum particulele de praf și argilă nu sunt vizibile cu ochiul liber, pentru a determina caracteristicile acestor pământuri, trebuie folosite metode specifice. Determinarea conținutulu i în părți fine Pentru a identifica pământurile compozite, fracțiun ile în părți fine ale unei cantități mici de probă trebuie spălat e, iar reziduurile grosiere trebuie descrise pe baza dimensiunilor și form ei particulelor, tipul ui de material și a oricărui component specific. Durata și intensitatea procesului de spălare, precum și examinarea produsului, indică natura și proporția de părți fine. 1.2.2. Plasticitate a Pământurile fine care conțin praf sau argilă sunt identificate în funcție de plasticitatea lor. Aceste tipuri de pământuri sunt denumite și pământuri coezive. Evaluarea plasticității și identificarea unui pământ ca praf sau argilă trebuie să se facă prin încercările: determinarea culorii pământului; determinarea rezistenței pământului uscat; determinarea dilataței; determinarea plasticității și determinarea conținutului de nisip, praf și argilă a pământurilor. În funcție de aceste determinări pămînturile s e clasifică ca fiind: • Cu plasticitate redusă; • Cu plasticitate ridicată. O determinare exactă a plasticitățíi se poate face numai prin încercări de laborator, care urmăresc să stabilească limita superioară de plasticitate W L și limita inferioară WP. Determinarea plasticității Pentru a determina plasticitatea, se rulează o probă de pământ umezit pe o suprafață netedă , cu scopul de a produce rulouri fasonate cu diametrul de aproximativ 3 mm, apoi se continuă rularea până ce acest lucru nu mai este posib il datorită pierderii de apă, rulourile rămânând însă modelate. Limita de plasticitate este atinsă. a) Plasticitate redusă: eșantion coeziv, care nu poate fi rulat în rulouri cu diametrul de aproximativ 3 mm; Lucrare de disertație 2021 10 b) Plasticitate ridicată: eșantion care poate fi rula t în rulouri subțiri.1 1.2.3. Conținut de materii organice Cantități mici de materie organică dispersată într -un pămînt, produc un miros distinct și culori diferite. Intensitatea mirosului și a culorii , indică proporția de materii organice care trebuie descrise. Aceste păm ânturi se pot împărți în dou ă categorii : a) Turbă și alte pământuri organice – aceste pământuri prezintă în general o densitate redusă și miros caracteristic. Tabelul 1.3 – Identificarea și descrierea pământuilor organice [31] Termen Descriere Turbă fibroasă Structură fibroasă, structură de plante ușor de recunoscut, care păstrează o anumită rezistentă Turbă pseudo -fibroasă Structură de plante care se recunoaște, fără rezistență Turbă amorfă Fără structură de plante vizibilă, consistență de pastă Turbă mâloasă Resturi de plante sau de animale descompuse; prezen ța posibilă a constituenților fosili Humus Resturi de plante, organisme vii și excrețiile lor, împreună cu constituenți anorganici, care formează pământul vegetal. b) Pământuri vulcanice – particulele de pământuri vulcanice sunt vacuolare, iar densitatea acestor pământuri este relativ redusă. Au o culoare caracteristică care depinde de proprietățile rocii din care provin. Tabelul 1.4 – Identificarea și descrierea pământuilor vulcanice [31] Termen Dimensiune particulelor mm Descriere Bolovăniș vulcanic >63 – Lapilli – >2,0<63 - Ponce Particulele sunt vacuolare și albe Scorii Particulele sunt vacuolare și negre 1O plasticitate redusă caracterizează un conținut ridicat de praf, în ti mp ce plasticitatea ridicată corespunde unui conținut ridicat de argilă. Lucrare de disertație 2021 11 Cenușă vulcanică Nisip vulcanic ≤2,0 Pământurile prezintă caracteristici geotehnice specifice în fiecare zonă Cenușă vulcanică În cele mai multe cazuri, pământul are o denumire locală Metode pentru identificarea și descrierea unui pământ organic Mirosul unui pământ dă o indicație asupra naturii sale organice sau anorganice. Proaspete , pământurile organice umede au în general miros de mucegai care poate fi intensificat prin încălzirea unei prob e umede. Componentele organice putrezite sau în putrefacție din pământ, pot fi recunoscute prin mirosul lor specific de hidrogen sulfurat care poate fi intensificat prin turnare de acid clorhidric diluat pe probă. Argilele anorganice uscate au un miros de p ământ după ce au fost umezite . Determinarea culorii pământurilor Culoarea unui pământ, caracterizează adesea compoziția materialului și repartiția componentelor. Culoarea ușurează distincția dintre pământurilor minerale și cele organice. Referirea privi nd culoarea pământurilor organice și turbei se face la tabelul 1.3 [31] Este foarte important să se observe în lumină naturală culoarea unei probe de pământ proaspăt prelevată, deoarece anumite pământuri își schimbă foarte repede culoarea în aer. De exemp lu un pământ fin, care conține componenți de oxizi de fier, în stare saturată cu apă dulce are adesea o culoare verde -oliv dar se oxidează rapid și devine roșu după expunere la aer. Schimbările de culoare precum cele datorate oxidării sau deshidratării, tr ebuie să fie înregistrate. 1.3. CLASIFICAREA PĂMÂNTURILOR La execuția terasamentelor, natura pământului are un rol deosebit de important atât în ceea ce privește asigurarea calității lucrărilor cât și în stabilirea procesului tehnologic de execuție ca: alegerea utilajului, a metodelor de lucru și în general a regimului de compactare. Clasificarea pământurilor poate fi făcută în funcție de variația forțelor permanente , de atracție dintre fracțiunile solide, în funcție de consistență și de rez istența opusă la săpare precum și în funcție de valoarea indicelui de grupă. Lucrare de disertație 2021 12 Principiile de clasificare a pământurilor sunt stabilite după SR EN ISO 14688 -2: 2018, care permit să fie grupate în clase cu compoziție și proprietăți geotehnice asemănătoare și în funcție de aptitudinea lor pentru proiectele de geotehnică precum: terasamente, fundații, îmbunătățirea terenurilor, baraje și sisteme de drenaj. Clasificarea pământurilor se face în funcție de principalele caracteristici fizice și mecanice ale acestor a. 1.3.1. Termeni și definiții Clasificarea pământurilor - încadrarea pământurilor în grupe de pământuri pe baza anumit or caracteristici, criterii și a originii pământului. Grupă de pământuri - regruparea specială a pământurilor care prezintă proprietăți geotehnice și compoziții asemănătoare. Coeficient de neuniformitate ( UN) - indice care caracterizează forma curbei granulometrice în zona de la d 10 până la d 60: UN = d 60/d10 2 Umiditate (W) - masa apei care poate fi extrasă din pământ în general prin uscare, exprimată în procente față de masa în stare uscată. Limită de lichiditate (W L) - umiditatea la care un pământ fin trece din stare lichidă în stare plastică, obținută la încercarea de determinare a limitei de lichiditate. Limi tă de plasticitate (W P) - umiditatea la care un pământ fin devine prea uscat pentru a fi în stare plastică, obținută la încercarea de determinare a limitei de plasticitate. Indice de plasticitate (I P) - diferența numerică dintre limita de lichiditate și li mita de plasticitate a unui pământ fin. IP=W L-WP Indice de lichiditate (I L) - diferența numerică dintre umiditatea naturală și limita de plasticitate , raportată la indicele de plasticitate. IL=(W-WP)/IP Indice de consistență (IC) - diferența numerică dintre limita de lichiditate și umiditatea naturală , raportată la indicele de plasticitate. IC=(W L-W)/I P 2 d10 și d 60 reprezintă dimensiunea particulelor care corespund conținutului de 10% și 60% din masa procentuală care trece. Lucrare de disertație 2021 13 1.3.2. Principii de clasificare a pământurilor Pământurile trebuie să fie clasificate în grupe de pământuri în funcție de natura lor, care depinde în exclusivitate de compoziție, independent de umiditate sau compactitate, ținând seama de următoarele caracteristici: compozițe granulometrică, plasticitat e, conținut ul în materii organice, origine . 1.3.2.1. Analiza granulometrică Dimensiunile particulelor și repartiția lor într -un pământ sunt determinate prin analize mecanice, după cum urmează: • separarea celor mai grosiere fracțiuni granulare prin cernere , efectuată cu o serie de ciururi și site, standardizate conform ISO 3310 -1 și ISO 3310 -2; • determinarea celor mai fine fracțiuni granulare printr -un procedeu recunoscut (de exemplu sedimentare, metode optice). • rezultatele proceselor de cernere și de sedimentare sunt reprezentate grafic sub forma unei curbe granulometrice. a) Pământurile necoezive Se clasifică după granulozitate, în funcție de predominația anumitor fracțiuni granulare conform tabelului 1.5 [32] și tabelului 1.6.[11] Pentru descrierea fracțiunilor granulare grosiere se face distincția într e repartițiile granulometrice ( forma curbei granulometrice). Factorul de curb ă granulometric ă Cc și factorul de uniformitate granulometrică UN furnizează mijloace cantitative , care permit să se aprecieze forma curbei granulometrice. Dacă anumite dimensiuni ale particulelor lipsesc, se folosește termenul de curbă discontinuă. Valoare mediană d 50 de pe curba granulometrică împreună cu UN și C c, pot să fie de asemenea folosite pentru a caracteri za curba granulometrică. Tabelul 1.5 –Forma curbei granulometrice - pământuri necoezive Forma curbei granulometrice UN Cc Bine gradată - granulozitate neuniformă > 15 1 < C C < 3 Mediu gradată - granulozitate uniformă de la 6 până la 10 < 1 Rău gradată - Granulozitate foarte uniformă < 6 < 1 Discontinuă În general ridicat Variabil (în general< 0,5) Lucrare de disertație 2021 14 Tabelul 1.6 – Clasificarea pământurilor necoezive, după coeficientul de neuniformitate Denumirea pământului necoeziv Mărimea fracțiunii granulare predominante( peste 50%), mm Nisip fin Peste 0,5 la max. 0,25 Nisip mijlociu Peste 0,25 la max. 0,5 Nisip mare Peste 0,5 la max. 2 Pietriș mic Peste 2 la max.20 Pietriș mare Peste 20 la max. 70 Bolovăniș Peste 70 la max. 200 Blocuri Peste 200 b) Pământurile coezive sunt formate din particule fine cu dimensiuni sub 0,05 mm, legate între ele prin forțe de atracție de natură electromoleculară. Pământurile coezive cu permeabilitate mică se înmoaie greu, dar o dată înmuiate nu cedează ap a ușor, se usucă încet, sunt lipicioase. Pământurile coezive se clasifică în funcție de plasticitate și granulozitate, conform tabelului 1.7 [11]. Tabelul 1.7 – Clasificare pământurilor coezive în funcție de plasticitate și granulozitate Nr. Crt. Pământuri coezive Indice de plasticitate, IP Fracțiune granulară Argilă Praf Nisip sub 0,005 mm 0,005…0,05 mm 0,05…2 mm Conținut procentual,% 1 Argilă grasă peste 35 peste 60 variabil Variabil 2 Argilă 25…50 35…60 mai puțin decât argilă mai puțin de 30 3 Argilă prăfoasă 15…35 30…50 mai mult decât argilă mai puțin decât praf 4 Argilă nisipoasă 15…35 30…60 mai puțin decât argilă peste 30 5 Argilă prăfoasă nisipoasă 15..25 30…35 mai mult decât argilă peste 30 6 Praf argilos 10…25 15…30 mai mult decât nisip mai puțin de 30 7 Praf nisipos 5…20 15…30 mai mult decât peste 30 Lucrare de disertație 2021 15 argilos nisip 8 Praf 5…15 0…15 mai mult decât argilă mai puțin de 30 9 Praf nisipos 0…10 0…15 mai mult decât nisip peste 30 10 Nisip argilos 5…20 15…30 mai puțin decât nisip mai mult decât praf 11 Nisip prăfos 0…10 0…15 mai puțin decât nisip mai mult decât praf 1.3.2.2. Plasticitate a Fracțiunile fine ale pământului reprezentate prin argilă și praf și conținând minerale argiloase, singure sau cu materiale mai grosiere, sunt clasificate în general în funcție de caracteristicile lor de plasticitate. Clasificarea în funcție de plasticitate este următoarea; • După indicele de plasticitate, I P - pământurile se clasifică conform tabelului 1.8 [11]. Formula de calcul este: IP = W L – WP , în care : W L - limita superioară de plasticitate WP – limita inferioară de plasticitate Tabelul 1.8 –Clasificare după indicele de plasticitate Starea de plasticitate a pământurilor IP Neplastic 0 Cu plasticitate redusă <10 Cu plasticitate mijlocie 11…20 Cu plasticitate mare 21…35 Cu plasticitate foarte mare >35 • După indicele de consistență I C, respectiv după indicele de lichiditate I L, pământurile se clasifică conform tabelului 1.9 [11]. Formulele de calcul sunt: IC = W L – W / I P și Lucrare de disertație 2021 16 IL = 1 – IC , în care: W L – limita de curgere W – umiditatea naturală IP – indice de plasticitate. Tabelul 1.9 – Clasificare după indicele de consistență și indicele de lichiditate Starea de consistență a pământurilor Ic IL Curgătoare 0 ≤ 1 Plastic curgătoare ≤ 0,25 0,76…0,99 Plastic moale 0,26…0,50 0,51…0,75 Plastic consistentă 0,51…0,75 0,26…0,50 Plastic vârtoasă 0,76…0,99 ≤ 0,25 Tare > 1 0 1.3.2 .3. Conț inut de materii organice Când pământurile cu compuși organici sunt clasificate în funcție de conținutul organic, conform tabelului 1.10 [32], trebuie făcută o distincție între pământurile organice și pământurile minerale care conțin materii organice. Clasificarea pământur ilor organice granulare și compozite acumulate in situ se bazează pe felul de materie organică și pe felul pământurilor organice, pe originea genetică și pe gradul de descompunere a compușilor organici. Tabelul 1.10 – Clasificarea pământurilor cu compuși o rganici Pământ Conținut în materii organice – % din masa uscată (particule ≤ 2 mm) Slab organic de la 2 până la 6 Mediu organic de la 6 până la 20 Foarte organic > 20 1.3.2.4. Alți parametri adecvați În scopuri specifice, alți parametri folosiți pentru clasificarea pământurilor [ 11] sunt: • greutatea volumetrică în stare îndesată; • activitatea argilei; • natura mineralogică; • gradul de umiditate; Lucrare de disertație 2021 17 • permeabilitatea; • indicele de compresibilitate, C C; • indicele de umflare; • conținutul în car bonat. 1.3.3 Alte categorii de pământuri În afara categoriilor precizate la subcapitolul 1.3.2, se mai deosebesc următoarele pământuri [ 32]: • mărnoase; • macroporice; • sensibile la umezire; • susceptibile la lich efiere; • cu umflări și contracții mari; • gelive (sensibile la îngheț); • cu conținut de materii organice slab (mâluri, nămoluri ) sau ridicat (pământuri turboase, turbe). Pământurile m ărnoase sunt pământuri argiloase , conținând carbonat de calciu mai mult de 5% din greutate. După procentul de carbonat de calciu, pământurile m ărnoase se clasifică conform tabelului 1.11 [11]. Tabelul .1.11 Clasificarea pământurilor m ărnoase după procentul de carbonat de calciu3 Pământuri mărnoase Conținut în carbonat de calciu în % din greutate Argilă m ărnoasă 5…20 Marn ă argiloasă 21…35 Marn ă 36…65 Marn ă calcaroasă 66…75 Pământurile macroporice [11] sunt pământuri care prezintă pori mari (macropori) vizibili cu ochiul liber. Tipurile cele mai răspândite sunt loessul și pământurile loessoide. 3 Când conținutul în carbonat de calciu este mai mare de 75 % sunt considerate calcare. Lucrare de disertație 2021 18 Loessul este un pământ nestratificat sau slab stratificat, în general de culoare gălbui – deschisă, uneori mai în chisă (ruginie) sau cenușie -gălbuie, cu porozitate mare 40…60%, datorită unor pori vizibili precum și datorită unor canale și canalicule verticale. Are în compoziția granulometrică aproximativ 25% nisip fin, peste 60% praf și restul argilă; conține dese c oncrețiuni de calcar, prezintă o greutate volumetrică mică, între 1,2…1,6 Mg/m3, se dezagregă rapid în apă și prezintă tasare mare sub sarcină. Pământurile loessoide sunt asemănătoare loessului , diferind în special prin granulozitate . Există astfel: argile, luturi, și chiar nisipuri loessoide. Pământurile sensibile la umezire [11] sunt pământurile care sub acțiunea încărcărilor transmise de fundații sau numai sub greutate a proprie , se tasează suplimentar odată cu creșterea umidității. Î n această categorie se includ loessurile și pământurile loessoide care au: grad de umiditate S r ≤ 0,8; indice le I, inferior valorilor indicelui de plasticitate. Pământurile susceptibile de lichefiere [11] sunt acele pământuri care submersate și supuse un or acțiuni dinamice (seisme, explozii etc.) își pierd capacitatea de a suporta sarcini ca urmare a creșterii presiunii apei din pori , ce are drept consecință anularea frecării dintre granulele masei de nisip. Sunt susceptibile de lichefiere : • nisipuri uniforme, în special nisipurile fine având d 50 = 0,075…0,20 mm ; • nisipurile având I P = 50…70%; • nisipurile care au o permeabilitate mică; • nisipurile saturate sau chiar cele aflate deasupra nivelului apei subterane, dacă zona inferioară se poate lichefia. Pământurile cu umflări și contracții mari [11] sunt pământuri argiloase foarte active, care prezintă proprietatea de a -și modifica sensibil volumul, atunci când variază umiditatea lor. În funcție de procen tul particulelor de argilă cu diametrul mai mic de 0,002 mm, indicele de plasticitate, indicele de activitate, umflarea liberă, contracți a volumetrică, umiditatea corespunzătoare sucțiunii la 15 bari și presiunea de umflare, se deosebesc trei categorii de pământuri și anume: • pământuri foarte active; • pământuri active; • pământuri puțin active. Lucrare de disertație 2021 19 Pământurile gelive (sensibile la îngheț) sunt pământuri care în urma fenomenelor de îngheț -dezgheț își modifică esențial structura și proprietățile lor. După gradul de sensibilitate la îngheț stabilit pe baza indicelui de plasticitate I P, a coeficientului de umflare la îngheț C U și a alcătuirii granulometrice, pământurile se clasifică conform tabelului 1.12 [11]. Tabelul 1.12 – Clasificarea pământurilor, după indicele de plasticitate I P , coeficientul de umflare la îngheț C U și granulozitate Gradul de sensibilitate la îngheț Categoria pământurilor (conform subcapitolul 2.2) Indice de plasticitate, IP Granulozitate Diametrul particulelor, mm Procentul din masa totală a probei Sensibile Necoezive, cu liant argilos ≤ 10 sub 0.002 sub 0,02 sub 0,1 max.6 max. 20 max. 10 Argilă și argilă grasă > 35 – – Foarte sensibile Coezive 10…35 sub 0,002 sub 0,02 sub 0,1 max. 6 max.20 max. 10 Pământurile cu conținut de materii organice [11] sunt pământuri de formație relativ recentă (câteva mii de ani) care cuprind materii organice în mai mică sau mai mare proporție, în funcție de care se clasifică astfel: • Mâlurile – pământuri cu un conținut d e materii organice sub 5%, alcătuite din particule argiloase foarte fine, afânate, puțin consolidate, prezentând în general limite de curgere W L între 60…120, indici de plasticitate I P = 30…80, umiditatea naturală fiind apropiată de limita de curgere. • Nămo lurile – pământuri asemănătoare mâlurilor, cu un conținut de materii organice între 5…10%, putând conține resturi de plante carbonizate. • Pământuri turboase – pământuri cu un conținut de materii organice între 10…60% , formate în urma descompunerii incomplet e a resturilor vegetale într -un mediu saturat de apă, dar neoxigenat. • Turba – pământ cu un conținut în materii organice de peste 60%, format într -un mediu similar pământurilor turboase . Reprezintă o îngrămădire de resturi vegetale cu un grad de descompunere variabil, de culoare brună -neagră, cu o structură fibroasă, în amestec cu o cantitate importantă de substanțe minerale (nisip, argile, calcar), putând reține cantități mari de a pă: 100…1000% și chiar mai mult. Lucrare de disertație 2021 20 2. DETERMINAREA CARACTERISTICILOR FIZICO – MECANICE ALE PĂMÂNTURILOR Determinările cele mai importante pentru a putea identifica calitatea unui pământ sunt: • umiditatea naturală; • determinarea granulozității prin metoda cernerii și sedimentării (metoda combinată); • determinarea coeficientului de neuniformitate (la pământurile necoezive); • determinarea plasticit ății: limita superioară și inferioară de plasticitate; • determinarea indi celui de plasticitate I p, de consistență I c și de lichiditate I L, • determinarea coeficientului de neuniformitate UN și determinarea indicelui de curbură C c (la pământurile necoezive); • determinarea umflării libere U L; • determinarea conținutului de humus. 2.1. PRELEVAREA PROBELOR DE PĂMÂNT Încercările se efectuează pe probe netulburate și tulburate, conform standardelor în vigoare. 2.1.1. Documente de referință: STAS 2914 : 84 – Terasamente. Condiții tehnice generale de calitate. STAS 1242/2 : 83 – Teren de fundare. Cercetări geologico -tehnice și geotehnice specifice traseelor de căi ferate, drumuri și autostrăzi STAS 1242/3 : 87 – Teren de fundare. Cercetări prin sondaje deschise STAS 1242/4 : 85 – Teren de fundare. Cercetări geotehnice prin foraje executate în pământuri 2.1.2. Termeni specifici și definiții Proba netulburată : proba de pământ extrasă cu toate precauțiile, în vederea tulburării minime a acesteia pentru a păstra în mare măsură structura naturală . Proba tulburată : proba de pământ care și -a modificat structura naturală prin manipulare . Lucrare de disertație 2021 21 2.1.3. Principiul metodei de încercare Metoda constă în extragerea probelor de pământ din terasamentele lucrărilor de drumuri, căi ferate, etc. în vederea stabilirii caracteristicilor acestuia. 2.1.4. Aparatură și materiale utilizate În funcție de tipul și scopul investigației pe care o facem se utilizează un utilaj de excavare/forare, iar pe lângă utilaj și următoarele echipamente: – daltă, ciocan , ștuț metalic , cuțit, spatulă , pensulă , lopată, târnăcop. Materiale consumabile la încercare: – parafină, etichete, cutii , recipiente , saci de rafie, saci sau pungi din folie de polietilenă. 2.1.5. Mod de lucru Pregătirea încercării / Forma și dimensiunile epruvetelor Recoltarea probelor se face din fiecare tip de pământ întâlnit , prin sondaje deschise pe probe netulburate (monoliți, cu dimensiuni de minim 20x20x20 cm și ștuțuri) și probe tulburate. 2.1.6. Confec ționarea epruvetelor / Număr de epruvete Numărul și mărimea eșantioanelor se stabilește în funcție de particularitățile materialului (natură, mărimea lotului, dimensiunea maximă, densitate, etc) cât și de numărul încercărilor ce urmează a fi executate pe materialul în cauză. Probele se etichetează imediat după extragerea din strat, identificându -se toate elementele necesare pentru a ști cu exactitate toate detaliile despre: • denumirea lucrării; • poziția km; • locul prelevării; • cota de unde s -a făcut recoltarea; • elementul; • etc. 2.1.7. Procedura de încercare Excavațiile pentru recoltarea probelor se execută sub formă de șanț, tranșee, decopertă, puț sau galerie. Lucrare de disertație 2021 22 Șanțul are secțiunea în plan orizontal de forma unui paralelogram și adâncimea de max. 5 m. În cazul unei adâncimi mai mari de 2 m, șanțul se va executa în trepte. Pământul rezultat din săpătură se depozitează în jurul șanțulu i, la o distanță de min 0,5 m și pe o înălțime de max. 0,5 m. Tranșeea este un șanț executat pe un teren în pantă. Dimensiunile în plan și adâncimea se stabilesc în funcție de scopul urmărit. Pe terenuri cu înclinare mai mare de 30° , fundul săpăturii se execută în trepte cu în ălțimi de 0,5…1,0 m, iar pământul excavat nu se depozitează în amonte. Decoperta se execută pentru înlăturarea pământului vegetal care acoperă formațiunea ce constituie obiectul cercetării. Dimensiunile în plan și adâncimea decopertei se stabilesc în funcție de suprafața necesară pentru a fi dezvelită și de grosimea stratului ce se înlătură. Puțul are adâncimea în funcție de scopul urmărit. Secțiunea puțului se stabilește în funcție de adâncime, gabaritul utilajelor de săpătură și încercările in situ programate. Galeria se execută subteran, în plan orizontal sau ușor înclinat . Secțiunea și lungimea galeriei se stabilesc în funcție de natura rocii și scopul urmărit. După ter minarea cercetărilor propuse, so ndajul deschis se ramblează. În cazul în care se consideră necesară păstrarea lucrării de exploatare deschisă un timp mai în delungat, săpătura se conservă. Proba de pământ prelevată se etichetează, se ambalează și se etanșează imediat la prelevare. Proba monolit se ambalează în cutie . Interspațiile din cutie se umplu cu un material capabil să preia șocurile, sau cu pământ fărâm ițat. Proba tulburată se ambalează în pungi de plastic, saci, recipienți etc, care se închid etanș pentru a păstra toate proprietățile pământului la prelevare, în mod special umiditatea naturală. Masa maxim ă a pământului astfel pregătit nu trebuie să depășească 50 kg, pentru a putea fi manipulat. La primirea în laborator , probele se recep ționează, recepția vizând atât verificarea cantității de material, a modului de ambalare, a etanșeității și integrității am balajului și verificarea documentelor ce însoțesc probele privind corectitudinea și completitudinea înregistrărilor. Până la efectuarea încercărilor, probele se păstrează în ambalajul în care au fost aduse în laborator. Dacă pe aceeași probă de material s e efectuează mai multe încercări, din proba medie primită în laborator se pregătesc probe parțiale ale aceleiași probe medii, folosind Lucrare de disertație 2021 23 metoda sferturilor. Trebuie să se acorde o deosebită importanță formării probelor parțiale, omogenitatea și identitatea accestora având un rol important în reprezentativitatea probei medii și în corelarea rezultatelor obținute la diversele încercări efectuate. Este recomandabil pe cât posibil, ca din fiecare probă primită în laborator să se păstreze o cantitate de material în eventualitatea necesității repetării unei încercări. Aceast ă contraprobă se etichetează, inscripționându -se toate datele de pe eticheta care a însoțit proba la primirea în laborator. Probele primite în laborator trebuie să fie minim în cantitățile neces are efectuării încercărilor solicitate, să fie ambalate corespunzător și ambalajul să nu fie degradat pe perioada transportului sau din cauza manipulării neglijente. 2.1.8. Înregistrarea rezultatelor La prelevarea probelor se întocmește ʺRaport de eșantionare ʺ. 2.2.UMIDITATEA Metoda se aplică în laborator pentru determinarea umidității pământurilor ce alcătuiesc terasamentele, terenul de fundare etc. și se determină conform STAS 1913/1 -1982. 2.2.1. Documente de referință STAS 1913/1:1982 Teren de fundare. Determinarea umidității 2.2.2. Termeni specifici și definiții Umiditatea (W%) , reprezintă masa de apă pierdută de o proba de pământ prin uscare la 105 ± 2°C raportată la masă uscată a acestuia. Rezultatul se exprimă în procente . 2.2.3. Principiul metodei de încercare Metoda constă în determinarea masei de apă ce o pierde o cantitate cunoscută de pământ prin uscare în etuvă termoreglabilă până la masă constantă, la temperatura de 105 ± 2°C. Pentru pământurile care conțin frecvente impregnații de gips sau mai mult de 5% substanțe organice, uscarea se face la 80°C. 2.2.4. Aparatură și materiale utilizate – etuvă termoreglabilă, cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ± 2°C; Lucrare de disertație 2021 24 – balanță tehnică cu precizia de cântărire de 0,01g; – recipiente metalice; -recipiente de sticlă. -materiale – pământ supus încercării 2.2.5. Mod de lucru Pregătirea încercării / Forma și dimensiunile epruvetelor Recipientele sunt uscate și tarate . Cantitatea de material necesară pentru o determinare depinde de natura acestuia și de precizia balanței folosite, conform tabelului 2.1. Tabelul 2.1 – Cantitatea de material în funcție de precizia balanței Precizia balantei Cantitatea de material 0.01 g 20…100 g 0.1 g 100…500 g 1 g >500 g Probele mai mari de 25 g se vor fărâmița înainte de a fi puse la uscat în etuvă. 2.2.6. Confec ționarea epruvetelor / Număr de epruvete Probele de pămănt pregătite conform tabeului 2.1 se a șază în recipientele pregătite pentru încercare. Determinarea umidității se va face pe o proba sau pe trei probe a căror masă totală va fi de: • pentru pământ coez iv, aprox. 75 g; • pentru nisip fin, aprox. 100 g; • pentru nisip mare, mijlociu, aprox. 200 g; • pentru pietriș cu nisip, aprox. 500 g; • pentru pietriș, aprox. 1 kg; • pentru bolovăniș, între 2…6 kg. 2.2.7. Procedura de încercare Recipientele se numerotează, se usucă, se răcesc și se tarează, masa lor notându -se cu mc. Lucrare de disertație 2021 25 Se introduc probele de pământ și se cântăresc, masa not ându-se cu ma, apoi se introduc la uscat în etuvă la o temperatură de 105 C±2oC. În timpul uscării, dispozitivul de aerisire al etuvei va fi menținut deschis. Materialul va fi uscat în etuvă până la masă constantă. După uscare, recipientul se lasă la răcit apoi se determină masa cu md. 2.2.8. Înregistrarea rezultatelor Înregistrările primare se notează într -un formular de lucru. 2.2.9. Calculul rezultatelor W % = m a – md / m d – mc x 100, în care : m a = masa materialului umed + tara recipientului (g) md = masa materialului uscat + tara recipientului (g) mc = tara recipientului (g) 2.3. DETERMINAREA GRANULOZITĂȚII Determinarea granulozității – metoda cernerii și metoda sedimentării (metoda combinată) se aplică în laborator pentru determinarea caracteristicilor fizice ale pământurilor în vederea identificării naturii lor. Granulozitatea (distribuția granulometrică) reprezintă repartiția procentuală după mărimi a granulelor (particulelor) componente ale fazei solide a pământurilor. Se realizează în conformitate cu STAS 1913/5 -85. 2.3.1. Documente de referință STAS 1913/5: 85 – Teren de fundare. Determinarea granulozității. 2.3.2. Principiul metodei de încercare Metoda constă în determinarea prin cernere și prin sedimentare a granulozității (distribuției granulometrice) a pământurilor ce alcătuiesc terasamentul și/sau terenul de fundare. Sedimentarea reprezintă separarea granulometr ică pe fracțiuni granulare a pământurilor cu granule mai mici de 0,063 mm, prin măsurarea densității suspensiei unui pămănt diluat în apă cu areometrul, la intervale diferite de timp. Lucrare de disertație 2021 26 2.3.3. Aparatură și materiale utilizate: • etuvă termoreglabilă, cu posi bilitatea de reglare a temperaturii la 105 ± 2°C; • balanță tehnică cu precizia de cântărire de 0,01g; • termometru digital sau cu mercur, cu interval de citiri 0…40șC și precizie 0,5șC; • areometru tip Cassagrande , etalonat la 20șC, cu intervalul de citiri 0,995…1,030, cu precizia 0,0005; • set site; Figura 2.1 – Areometru Figura 2. 2 – Cilindru gradat 1000 cm3 Figura 2.3 – Set site • termometru de cameră ; • cilindrii gradați de sticlă de 1000 cm3 și ø 60 mm; • cilindru gradat de capacitate 250 cm3; Lucrare de disertație 2021 27 • cronometru; • capsule de por țelan cu ø 120 mm; • pâlnie cu coad ă scurtă; • agitator manual sau electric; • spatulă, cuțit, răzătoare, pensulă; • pahar Berzelius de 500 cm3; • pipetă gradată de 20 cm3. Materiale folosite: pământ; carbonat de litiu chimic pur sau pentru analiză; soluție diluată de silicat de sodiu 4,4%, densitatea 1,04 g/cm3. 2.3.4. Mod de lucru Pregătirea încercării / operații pregătitoare Metoda cernerii Granulozitatea se determină pe o probă a carei masă este dată în tabelul 2.2 [16]. Tabelul 2.2 – Greutatea minimă a probei în funcție de tipul pământului Tipul de pământ Masa minimă a probei, kg Bolovăniș min. 5 kg Pietriș min. 2 kg Pietriș cu nisip min. 1 kg Nisip mare și mijlociu 0,4…0,5 kg Nisip fin 0,1…0,2 kg Nisip argilos 0,07…0,1 kg Argilă nisipoasă 0,07 kg Proba de pământ se introduce într -o capsulă tarată, după care se usucă în etuvă la temperatura de 105°C până la masă constantă. După uscare, capsula cu proba de pământ se lasă să se răcească, după care se determină masa acestora, m: m = m d + m c , unde: md = masa probei de analizat, în grame, mc = masa capsulei, în grame. Valoarea m se înregistrează în formularul de lucru. Lucrare de disertație 2021 28 Dacă pământul de analizat prezintă o coeziune cât de mică datorită prezenței unui liant, proba uscată pusă î n capsulă se acoperă cu apă potabilă la care s -a adăugat 0,5 g de carbonat de litiu, se păstrează 24 h, după care pământul din capsulă se antrenează cu apă pe o sită cu țesătură de sârmă de 0,063 mm și se separă liantul cu un curent de apă potabilă până la îndepărtarea sa. Pământul rămas pe sită se antrenează cu apă într -o capsulă, se usucă în etuvă la temperatura de 105°C până la masă constantă, după care se lasă să se răcească și apoi se cântărește împreună cu capsula. Valoarea obținută se înregistrează î n formularul de lucru. Dacă masa liantului rezultat prin spălare depășește 10% din masa probei de analizat md, aceasta se analizează în continuare prin metoda sedimentării, caz în care cantitatea de apă de spălare a liantului nu trebuie să fie mai mare de 1000 cm3. Metoda sedimentării Granulozitatea se determină pe o probă a cărei masă este de 75…100 g. Din materialul uscat , se ia o cantitate de material care se cântărește. Această masă constituie masa inițială a probei m d, a cărei valoare se notează în formularul de lucru. Se recomandă utilizarea unei cantități de 50 g. În cazul pământurilor cu un conținut mai mare de 5% mat erii organice, proba de analizat se oxidează prin adăugarea a 150 ml apă oxigenată, se încălzește la 50…60°C, se fierbe și se usucă în etuvă. 2.3.5. Condiții de încercare și de măsurare Se recomandă ca încercarea să se efectueze într -un mediu ambiant în care se păstrează temperatura de 20±3oC, caz în care corecțiile de temperatură sunt neglijabile. Verificări obligatorii ale aparaturii: a) periodice: termometru, balanța, areometru; b) înainte de efectuarea încercării: se verifică dacă aparatura utilizată este curată, uscată, nedeteriorată, nedereglată și verificată metrologic. Condiții de măsurare: Temperatura mediului ambiant: (21.2 – 23.5)oC; 2.3.6. Procedura de încercare Lucrare de disertație 2021 29 Metoda cernerii Se montează seturile de site și ciururi astfel: se așază mai întâi cutia, apoi peste ea se pune sita cu ochiuri de dimensiuni minime, după care se pun sitele și ciururile cu ochiuri de dimensiuni din ce în ce mai mari și se așază capacul. Dimensiunile ochi urilor ciururilor și sitelor din componența seturilor se aleg astfel încât în timpul cernerii, pământul să se separe pe diametrele urmărite. Se recomandă ca valoarea dimensiunilor ochiurilor la ciururi și site să crească în progresie geometrică cu rația 2. Proba uscată și cântărită se toarnă pe ciurul sau sită cu ochiurile cele mai mari din setul utilizat. Cernerea se face până la separarea frac țiunilor granulare, orientativ 10 minute când cernerea se face cu ajutorul unei mașini de cernut. Cernerea se cons ideră terminată dacă scuturând fiecare sită sau ciur deasupra unei hârtii, ceea ce mai trece timp de un minut , reprezintă mai puțin de 1% din materialul de pe ciurul sau sita respectivă. Ceea ce trece , se adaugă la ciurul sau sită ce urmează. Se determin ă masa fiecărei fracțiuni granulare și se notează în formularul de lucru. Dacă suma maselor frac țiunilor granulare (inclusiv restul din cutie) diferă cu mai mult de 1% față de masa probei de analizat m d, determinarea se repetă. Dacă restul din cutie reprezintă mai mult de 10% din masă probei de analizat m d, acest rest se analizează în continuare prin metodă sedimentării. Metoda sedimentării În funcție de indicele de plasticitate, proba se tratează cu ca rbonat de litiu anhidru având rolul de agent dispersant, se adaugă apă, apoi se lasă în repaus 24 ore până la înmuierea completă a materialului. Se supune apoi unei agitări viguroase cu agitatorul electric sau manual, după care se trece prin sita de 0,063 mm folosind pentru antrenarea materialului apă potabilă. Ceea ce rămâne pe sita de 0,063 mm se usucă până la masă constantă în etuvă, se c ântărește și dacă este cazul se supune cernerii prin setul de ciururi. Ceea ce trece prin sit a de 0,063 mm se introduce într -un cilindru gradat de 1000 cm3 evitându -se orice pierdere; se adaugă 5 cm3 de soluție diluată de silicat de sodiu numai în cazul în care pământul a fost tratat cu carbonat de litiu, lăsându -se cilindrul cu proba de analizat până ce ating e temperatura camerei. Suspensia se agită manual timp de 15…30 s. După terminarea agitării, cilindrul nu se mai mișcă și se începe cronometrarea sedimentării. Lucrare de disertație 2021 30 Se introduce areometrul în cilindru cu multă atenție pentru a nu se produce tulburarea accidentală a suspensiei; se efectuează citirea pe areometru la partea superioară a meniscului , după care acesta se scoate cu aceeași atenție ca la introducere. În intervalul dintre citiri, areometrul se păstrează într -un cilindru cu apă potabil ă care se schimbă de câte ori e necesar pentru a fi mereu curată. Se efectuează citiri pe areometru la următoarele intervale de timp cumulat de la începerea determinării: 0,5 min., 1 min., 2 min., 4 min., 8 min., 15 min., 30 min., 1 h, 2 h, 4 h, și 12…16 h. După fiecare citire cu areometrul , se măsoară temperatura suspensiei . Se recomandă ca încercarea să se efectueze într -un mediu ambiant în care se păstrează temperatura de 20 ± 3°C, caz în care corecțiile de temperatur ă sunt neglijabile. Citirile pe are ometru și temperaturile măsurate se înregistrează formularul de lucru. 2.3.7. Înregistrarea rezultatelor Înregistrările primare se notează într -un formular de lucru. 2.3.8. Calculul rezultatelor Metoda cernerii În ultima coloană a tabelului, se înscriu procentele restului fracțiunilor de granule cu dimensiuni mai mici decât dimensiunea sitei sau ciurului respectiv, calculat față de masa probei de analizat m d, care pentru primul rând se obține scăzând din 100 valoarea indicată în penultima coloan ă; pentru celelalte rânduri această valoare se obține scăzând din rândul precedent al ultimei coloane, valoarea penultimei coloane. Distribuția procentuală pe fracțiuni a granulelor se reprezintă grafic pe o diagramă semilogaritmică. Metod a sedimentării Pe baza datelor obținute se determină diametrele granulelor și conținutul procentual de granule. Datele ob ținute se înscriu în formularul de lucru. Densitățile efective citite pe areometru (ρ), se înscriu sub formă de densități reduse R, obținute cu relația: R = (ρ – 1) 103 Densitățile reduse R se corectează cu o valoare de corecție ΔR reprezentând corecția de menisc determinată la etalonarea areometrului. Lucrare de disertație 2021 31 Determinarea diametrului corespunzător unei citiri cu areometrul se face utilizând relațiile de calcul și nomogramă sau programul de calcul echivalent nomogramei. Conținutul de granule m p având dimensiuni mai mici sau cel puțin egale cu diametrul granulei determinat în procente, pentru citirea respectivă cu areometrul a unui anumit timp raportat la masă m d se calculează cu relația: ) `(100 t d w ss p CRxmx m +−= ,% în care: md – masă inițială a probei uscate, în g; ρs – densitatea scheletului, în g/cm3; ρw – densitatea apei egală cu 1 g/cm3; R’ – densitatea redusă corectată R’ = R + ΔR Distribuția procentuală pe fracțiuni a granulelor se reprezintă grafic pe o diagramă semiloga ritmică. 2.4. COEFICIENTUL DE NEUNIFORMITATE Cunoscându -se curba de granulozitate, se poate aprecia cât de uniform sau neuniform este un pământ, cu ajutorul coeficientului de neuniformitate, cu relația următoare [ 11]: UN = d 60 / 610; în care: – d60, este diametrul ochiului ciurului sau latura ochiului sitei prin care trec 60% dintre granulele din masa probei analizate pentru verificarea granulozității, determinat de pe curba de granulozitate, în mm; – d10, este diametrul ochiului ciurului sau l atura ochiului sitei prin care trec 10% dintre granulele din masa probei analizate pentru verificarea granulozității, determinat de pe curba de granulozitate, în mm; Este recomandat ca pământurile bune pentru terasamente s ă aibă un coeficient de neuniformi tate, UN > 7. Coeficientul de neuniformitate, U N , astfel calculat se trece în raportul de încercare. Lucrare de disertație 2021 32 2.5. PLASTICITATEA Plasticitatea este proprietatea pământurilor coezive de a se deforma ireversibil sub acțiunea forțelor exterioare, fără variația volumului și fără apariția unor discontinuități în masa lor. Se determină limitele de plasticitate la pământurilor alcătuite din particule cu dimensiuni sub 2 mm și care conțin ma terii organice pînă la 5% din masă în stare uscată. Această determinare se realizează conform STAS 1913/4 -86. Metoda se aplică în laborator. 2.5.1. Documente de referință STAS 1913/4 -86 Teren de fundare. Determinarea limitelor de plasticitate STAS 1913/1 -82 Teren de fundare. Determinarea umidit ății. 2.5.2. Termeni specifici și definiții Limita inferioară de plasticitate Wp, (%) – metoda cilindrilor de pământ, determină umiditatea minimă la care un pământ poate fi modelat sub formă de cilindrii. Limita superioară de plasticitate WL, (%) – este umiditatea la care o fantă făcută în pasta de pământ din cupa aparatului se închide pe o lungime de 12 mm după 25 de căderi de la înălțimea de 10 mm. 2.5.3. Aparatură și materiale util izate: – etuvă termoreglabilă, cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ± 2°C; – balanță tehnică cu precizia de cântărire de 0,01g; – cupa Cassagrande; – spatula de trasat; Figura 2.4 – Cupa Cassagrande cu spatula de trasat Lucrare de disertație 2021 33 – sită de 0,5 mm; – sticle ceas cu diametrul de 30 mm, tarate și numerotate; Figura 2.5 – Sticle de ceas – cuțit de laborator; – răzătoare; – pensulă; – materiale – pământ ; apă. 2.5.4. Mod de lucru Pregătirea încercării / operații pregătitoare Limita inferioară de plasticitate – metoda cilindrilor de pământ. Din pământul de cercetat se ia o cantitate de aproximativ 100 g care se trece prin răzătoare, se omogenizează și apoi se frământă. În cazul în care pământul este prea uscat se adaugă apă pân ă se obține o pastă consistentă. Limita superioară de plasticitate – metoda cu cupa Cassagrande. Din pământul de cercetat se ia o cantitate de aproximativ 200 g care se trece prin răzătoare, se adaugă apă și se omogenizează prin amestecare prelungită, pâ nă se obține o pastă moale, omogenă. Pământurile uscate sau prea puțin umede se umezesc și se lasă 24 ore înaintea efectuării determinării. Pământurile prea umede se lasă să se usuce în aer timp de 24 ore înaintea efectuării determinării. În cazul pământurilor la care predomină fracțiunile mai mari de 0,5 mm, se procedează astfel: din pământul de cercetat se ia o cantitate de aproximativ 200 g care se usucă în etuvă la o temperatur ă de 105oC ± 2oC, după care se trece prin sită de 0,5 mm, menționându -se aceast a Lucrare de disertație 2021 34 în raportul de încercare. Din pământul care trece prin sit a de 0,5 mm se realizează o pastă pe care se efectuează determinarea. 2.5.5. Confecționarea epruvetelor /Număr de epruvete pentru în cercare Limita inferioară de plasticitate – metoda cilindrilor de pământ. Din pasta de încercat se fac 3 determinări pe câte 7 cilindri i cu diametrul de 3 -4 mm și lungime de 30 -50 mm, rulați până prezintă fisuri. Limita superioară de plasticitate – metoda cu cupa. Din pasta de pământ introdusă în cupa aparatului se fac încercări până se obțin două umidități pentru mai mult de 25 căderi ale cupei și două umidități pentru mai puțin de 25 căderi ale cupei. 2.5.6. Pro cedura de încercare Limita inferioară de plasticitate – metoda cilindrilor de pământ. Din pasta de încercat se ia o cantitate care se rulează cu palma pe placa de sticlă sau marmură, până se obține un cilindru cu diametrul de 3 -4 mm și lungimea de 30-50 mm. Dacă suprafa ța cilindrului nu este fisurată, se rulează pasta de încercat pentru a pierde apă, până când f ăcând din ea șapte asemenea cilindri i, aceștia încep s ă prezinte fisuri. În acest moment se determină umiditatea cilindrilor de pământ confo rm STAS 1913/1 -82. Dacă cilindrul de pământ începe să se sfărâme înainte de a atinge diametrul de 4 mm, se fac înc ă șase asemenea cilindri și dacă aceștia se sfărâmă, pământul respectiv nu are limita inferioar ă de plasticitate. Pentru un pământ de cercetat se fac 3 determinari pe câte 7 cilindri. Limita superioară de plasticitate – metoda cu cupa Cassagrande. Se verifică dacă aparatul este curat, uscat și în stare bună de funcționare, astfel încât cupa să cadă liber și să nu aibă joc lateral în cădere. Se verifică dacă spatula de trasat este curată și uscată. Se verifică înălțimea de cădere a cupei de 10 mm astfel încât spatula așezată cu partea de 10 mm între suport și cupă, să treacă ușor între cupa ridicată la maximum și postamentul aparatului. Lucrare de disertație 2021 35 Se umple 2/3 din cupa aparatului cu pastă omogenizată, se nivelează suprafața acesteia cu un cuțit și apoi se trasează la mijlocul cupei cu spatula de trasat, o fantă adâncă până la fundul cupei. Se învârtește manivela lăsând cupa să cadă pe postamentul aparatului , de la înălțimea constan tă de 10 mm la intervale regulate de timp: 2 căderi/secundă. Operația se repetă până când fanta se închide pe o lungime de 12 mm; fanta se măsoară cu partea de 12 mm a spatulei de trasat. Se determină umiditatea conform STAS 1913/1 -82 pe past a din cupă, luată din imediata apropiere a fantei. Se înregistrează numărul de căderi N al cupei și umiditatea. Se scoate proba din cup ă și se adaugă pastă și apă. Cupa și spatula se spală și se usucă. Acest ciclu se repetă de mai multe ori, adăugându -se pastă și apă până când se obțin două umidități la încercări pentru mai mult de 25 căderi ale cupei și două umidități la încercări pentru mai puțin de 25 căderi. 2.5.7. Înregistrarea rezultatelor Datele înregistrate se înscriu în graficu l din formularul de lucru. În ordonată se trec numerele de căderi N ale cupei, iar în abscisă, umiditățile corespunzătoare. Se obțin astfel 4 puncte. Încercarea se consideră bună dacă cel puțin 3 puncte sunt coliniare, în caz contrar se repetă analiz a. 2.5.8. Calculul rezultatelor Limita inferioară de plasticitate – metoda cilindrilor de pământ. Limita inferioară de plasticitate WP , se exprimă prin media aritmetică a umidităților determinate. Rezultatul este media aritmetică a 3 determinări. Limita superioară de plasticitate – metoda cu cupa Cassagrande. Datele înregistrate se înscriu în graficul din formularul de lucru. În ordonată se trec numărul de căderi N ale cupei, iar în abscisă, umiditățile corespunzătoare. Se obțin astfel 4 puncte. Î ncercarea se consideră bună dacă cel puțin 3 puncte sunt coliniare, în caz contrar se repetă analiz a. Limita superioară de plasticitate W L este umiditatea corespunzătoare încercării la care au loc 25 de căderi ale cupei și se determină prin interpolare gra fică pe dreapta respectivă. Lucrare de disertație 2021 36 Figura 2.6- Diagrama limitelor de plasticitate 2.6. DETERMINAREA INDICELUI DE PLASTICITATE, A INDICELUI DE CONSISTENȚĂ ȘI A INDICELUI DE LICHIDITATE Pe baza rezultatelor obținute pentru limitele de plasticitate (inferioară și superioară), s e determină indicele de plasticitate I P, indicele de consistență I C și indicele de lichiditate I L, prin calcul, conform relațiilor (1), (2), (3). IP = W L – WP (1) IC = W L – W / I P (2) IL = W – WP / IP = 1 – IC (3) , în care: W este umiditatea naturală a pământului. Aceste caracteristici se trec în formularul d e lucru. Lucrare de disertație 2021 37 2.7. DETERMINAREA UMFLĂRII LIBERE, UL Această metodă se efectuează în laborator pentru toate tipurile de pământ clasificate și identificate conform SR EN 14688/1 -2004, pentru determinarea caracteristicilor fizice și mecanice ale acestora. 2.7.1. Documente de referință STAS 1913/12 – 88 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor fizice și mecanice ale pământurilor cu umflări și contracții mari. 2.7.2. Termeni specifici și definiții Pământurile cu umflări și contracții mari, simbolizate PUCM, sunt pământuri argiloase mai mult sau mai puțin active, care prezintă proprietatea de a -și modifica volumul atunci când variază umiditatea lor. 2.7.3. Principiul metodei de încercare Metoda constă în determinarea volumu lui sedimentului rezultat prin depunerea în ap ă distilată a unui pământ uscat și mojarat în prealabil, cu volum inițial de 10 cm3. 2.7.4. Aparatură și materiale utilizate – etuvă termoreglabilă, cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ± 2°C; – balanță tehnică cu precizia de cântărire de 0,01g; – sită de 0,2 mm; – răzătoare de tablă; mojar; – capsulă de porțelan cu diametrul de 120 mm; – cilindrii gradați de 100 cm3; – materiale: apă distilată; soluție de CaCl 2 cristalizată, 300 g/l, filtrată. 2.7.5. Mod de lucru Pregătirea încercării / operații pregătitoare Din pământul de încercat se ia o cantitate de aproximativ 100 g care se trece prin răzătoare, se usucă în etuvă la temperatura de 105°C după care se mojare ază astfel încât întreagă cantitate să treacă prin sită de 0,2 mm. Lucrare de disertație 2021 38 Pământul mojarat se pune într -o capsulă de porțelan și se usucă din nou. 2.7.6. Confecționarea epruvetelor/ Număr de epruvete Se așază cilindrii gradați de 100 cm3 pe un suport orizontal. În fiecare cilindru se introduce apă distilată în volum aproximativ de 50 cm3 după care se introduc 12 g (volum 10 cm3) din pământul pregătit și cântărit. Încercarea se face pe minimum două probe de câte 12 g pământ. 2.7.7. Proce dura de încercare Se agită conținutul cilindrului. Se lasă în repaus aproximativ 4 ore, după care se reagită conținutul cilindrului, se spală interiorul acestuia cu stropitorul cu apă distilată până la antrenarea completă a materialului de pe pereți, ap oi se completează cu apă distilată până la 100 cm3 și se lasă să se sedimenteze 24 ore, după care se citește volumul final al sedimentului. În cazul în care sedimentarea pământului este incompletă, încercarea se repetă adăugându -se înainte de agitarea fina lă 1 cm3 de soluție de clorură de calciu. Citirea volumului final se face cu precizie de 0,5 cm3. Figura 2.6 – Cilindrii gradați de 100 cm3 2.7.8. Înregistrarea rezultatelor Înregistrările primare de la încercare se realizează în formularul de lucru. 2.7.9. Calculul rezultatelor Umflarea liberă U L se calculează cu relația: 100ViViVUf L−= în care: Lucrare de disertație 2021 39 – Vf, volumul final al sedimentului, în cm3; – Vi, volumul inițial al pământului, egal cu 10 cm3; Având în vedere că V i = 10 cm3, relația devine: UL = 10 (V f – 10), [%] Se calculează valorile U L, pentru cele trei valori V f determinate. Aceste valori nu trebuie să difere între ele cu mai mult de 10 procente în valoare absolută. În cazul în care unul din rezultate nu îndeplinește această condiție, încercarea se repetă. Rezultatul încercării este media aritmetică a valorilor U L, calculate. 2.8. DETERMINAREA CONȚINUTULUI DE HUMUS Această metodă se efectuează în laborator pentru toate tipurile de pământ clasificate și identificate conform SR EN 14688/1 -2004, pentru stabilirea modului de determinare a conținutului de materii organice aflate în probele de p ământ. 2.8.1. Documente de referință STAS 7107/1 -76 Teren de fundare. Determinarea materiilor organice . 2.8.2 Termeni specifici și definiții Identificarea conținutului de humus în proba de p ământ constă în dizolvarea humusului într -o solu ție de hidroxid de sodiu și observarea culorii lichidului. 2.8.3 Principiul metodei de încercare Metoda constă în dizolvarea humusului într -o soluție de hidroxid de sodiu, identificându -se prezența humusului după culoarea lichidului. 2.8.4 Aparatură și materiale utilizate – etuvă termoreglabilă, cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ± 2°C; – balanță tehnică cu precizia de cântărire de 0,01g; – răzătoare cu latura ochiului de circa 2 mm; -cilindrii de sticlă gradați, de 100 cm3; – materiale : pământ; soluție de hidroxid de sodiu 5%; Lucrare de disertație 2021 40 2.8.5 Mod de lucru Pregătirea încercării / operații pregătitoare Circa 50 g pământ mărunțit și omogenizat se usucă în etuvă la (105 +2)0C, până la masă constantă. 2.8.6. Confecționarea epruvetelor /Număr de epruvete Se așează cilindri gradați de 100 ml pe un suport orizontal. În fiecare cilindru se introduce 10±0,25 g pământ uscat și se adaugă circa 50 ml soluție de NaOH 5%. Încercarea se face pe două probe de câte 10±0,25 g pământ. 2.8.7. Procedura de încercare Circa 50 g pământ mărunțit și omogenizat se usucă în etuvă la 1050C, până la masă constantă. În cilindru gradat de 100 ml se introduc 10±0,25 g pământ uscat și se adaugă 50 ml soluție de NaOH de concentrație 5%. După 1 – 2 ore se agită bine cilindrul și se completează cu soluție de NaOH până la 100 ml. Se agită din nou cilindrul și se lasă în repaus 24 ore, după care se verifică culoarea lichidului aflat deasupra sedimentului. Figura 2.7 – Cilindru gradat 100 ml 2.8.8. Înregistrarea rezultatelor Înregistrările primare de la încercare se realizează în formularul de lucru. 2.8.9. Calculul rezultatelor În cazul în care soluția se colorează de la slab gălbui la cafeniu închis înseamnă că în pământul analizat este prezent humusul. Lucrare de disertație 2021 41 Funcție de culoarea lichidului decantat se indică conținutul de humus conform tabelului. Tabelul 2.3 – Conținut de humus în funcție de culoare Culoarea lichidului Conținut de humus Incolor 0 – 1% Slab g ălbui 1 – 2% Galben – cafeniu deschis 2 – 5% Cafeniu închis >5% 2.9. DETERMINAREA CARACTERISTICILOR DE COMPACTARE. ÎNCERCAREA PROCTOR Determinarea caracteristicilor de compactare a pământurilor din terasamentul drumului prin încercarea Proctor, se efectuează în laborator și se aplică tuturor pământurilor clasificate și identificate conform SR EN 14688/1 -2004; STAS 2914 -84 “Lucrări de dru muri. Terasamente. Condiții tehnice generale de calitate ʺ. Încercarea Proctor în care lucrul mecanic L=0,6 J/cm3, se folosește pentru stabilirea caracteristicilor de compactare ale terasamentelor de drumuri, inclusiv stratul de formă, precum și pentru tera samente la aeroporturi, locuri de parcare, platforme auto, îmbunătățirea terenului de fundare. 2.9.1. Documente de referință STAS 1913/13 – 88- Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor de compactare. 2.9.2. Termeni specifici și definiții Curba Proctor reprezintă curba ρd = f(w) (densitate în stare uscată funcție de umiditate) obținută prin raportarea în abscisă a valorilor umidității, iar în ordonată a valorilor densității în stare uscată corespunzătoare fiecărei încercări de compactare efectuate pe un anumit material granular. Umiditate critică de compactare (w cr) reprezintă abscisa punctului de minim din curba Proctor și împarte intervalul de umiditate în domeniul uscat (w < w cr) și în domeniul umed (w > w cr). Lucrare de disertație 2021 42 Umiditatea op timă de compactare (w opt) este umiditatea care permite realizarea densității uscate maxime a materialului granular prin aplicarea unui lucru mecanic minim și reprezintă abscisa punctului de maxim din domeniul umed de pe curba Proctor. 2.9.3. Principiul metodei de încercare Metoda consta în compactarea cu același lucru mecanic specific de compactare , a unor probe de pământ cu diferite umidități, în vederea stabilirii valorilor maxime ale densității în stare uscată sau ale greutății volumice în stare uscată, corespunzatoare umidității optime în domeniile uscat și umed. 2.9.4. Aparatură și materiale utilizate – etuvă termoreglabilă; – balanță tehnică 12 kg ; – balanță tehnică 60 kg; – mașină de cernut; – set site cu diametrul ochiului sitei de 200 mm și 300 mm; – aparat Proctor compus din: tipare (cilindrii) și compactor (mai); – cilindru gradat; – scafă; stropitoare; perie de sârmă; -materiale: pământ; apă. Figura 2.8 – Aparat Proctor 2.9.5. Mod de lucru Pregătirea încercării / operații pregătitoare În funcție de dimensiunea maximă a particulei de pământ se folosesc mai multe dimensiuni de cilindri, conform tabelului 2.4.[18]. Lucrare de disertație 2021 43 Tabelul 2.4 –Cilindrii Proctor în funcție de dimensiunea maximă a particulei de pământ Dimensiunea maximă a particulei de pă mânt, Dmax, mm Diametrul interior al cilindrului, D, mm Înălțimea cilindrului, h, mm Volumul cilindrului,V 0, cm 7,1 100 115 904 20,0 150 150 2649 31,5 250 275 13492 Maiul de compactare, care în funcție de lucrul mecanic specific L și de mărimea cilindrului are următoarele dimensiuni, conform tabelului 2.5.[18]. Tabelul 2.5 – Caracteristicile maiurilor Proctor Tipul încercării Proctor și diametrul cilindrului H, mm h, mm h1, mm h2, mm D, mm D1, mm d, mm d1, mm m, kg Proctor normal 100 și 150 500 400 300 100 57 50 20 28 2,5 În cazul materialului cu fracțiuni cu dimensiuni peste cea corespunzătoare mărimii cilindrului stabilit pentru încercări, acesta se elimin ă prin cernere după uscarea completă a materialului în etuvă la temperatura maximă de 50șC în cazul materialelor coezive și de 105șC în cazul celor necoezive. Se calculează raportul r, dintre cantitatea de material cu dimensiuni peste dimensiunea maximă și cantitatea totală de material, care nu trebuie să depășească 0,25. Forma și dimensiunile epruvetelor/ Număr de epruvete La prelevarea probelor de pământ se va avea în vedere recoltarea unei cantități suficiente de material, funcție de dimensiunea maximă a particulei și de calitatea materialului. Cantitatea de material necesară pentru o probă și cantitatea totală de material se stabilesc în funcție de dimensiunea maximă a particulei și lucrul mecanic specific de compactare L, conform tabelului 2.6.[18]. Tabelul 2.6– Cantități de materiale utilizate pentru efectuarea încercării Proctor Diame -Dimensiune Numărul Numărul de lovituri Cantitatea de material Lucrare de disertație 2021 44 În cazul pământurilor coezive trebuie să se cunoască natura pământului pentru stabilirea umidității minime și maxime de compactare prevăzută de STAS. Fiecare probă de pământ se umectează cu cantități diferite de apă în vederea compactării, se asigură omogenizarea amestecului (manual sau mecanizat) apoi proba se lasă în repaus, funcție de natura pământului (coeziv sau necoeziv) într -un recipient închis. Dacă materialul prelevat conține piatră friabilă care prin compactare își modifică granulozitatea prin spargere se va preleva o cantitate de material suficientă pentru 9÷10 probe. Dacă materialul este de tip loessoid sau dacă conține o cantitate mare de fracțiune argiloasă se va preleva material pentru 6÷7 probe. 2.9.6. Proced ura de încercare Se alege mărimea cilindrului, greutatea maiului, numărul de straturi pe cilindru cât și numărul de lovituri pe fiecare strat, în funcție de dim ensiunea maximă a particulelor de pământ, conform tabelului 2.6 de mai sus. Proba de material se introduce în cilindru în straturi cu grosimi aproximativ egale, fiecare strat compact ându-se în mod uniform cu maiul Proctor. Înainte de introducerea materialului necesar unui nou strat , se scarifică cu un cuțit suprafaț a stratului compactat pe ntru realizarea legăturii între straturi. Nivelul superior a l ultimului strat după compactare trebuie să depășească marginea cilindrului, dar nu cu mai mult de 5 mm. După ce se scoate inelul prelungitor, se taie materialul la nivelul cilindrului cu ajutoru l cuțitului și se nivelează cu rigla metalică. Se perie materialul căzut pe plac a de baz ă și se cântărește cilindrul cu material, obținându -se masa m 1. Se scoate materialul din cilindru. Pentru determinarea umidității medii a materialului, se iau minim tre i probe (de la partea inferioară, mijlocie și superioară a cilindrului). trul cilin- drului d, mm particulă de pământ, Dmax, mm de straturi pentru: pe fiecare strat n și masa maiului m, în kg, pentru: necesară, in kg: L=0,6 pentru o probă totală L=0,6 L=0,6 L=0,6 n m 100 7,1 3 25 2,5 3 10 150 20,0 3 70 2,5 7 21 Lucrare de disertație 2021 45 În cazul pământurilor necoezive masă probei de material pentru determinarea umidității trebuie să fie de minimum 100 g în cazul nisipurilor și minimum 500 g în cazul pietrișurilor. Pe o prob ă de material se efectuează minim trei compactări. Dacă materialul conține piatră friabilă, pe o probă se efectuează o singură compactare. Determinarea umiditățíi se face conform descrierii de la capitolul 2, subcapitolul 2.2. În cazul refolosirii materialului scos din cilindru la o nouă încercare de compactare, acesta se fărâmițează dacă este cazul, se amestecă cu materialul rămas din proba respectivă și se adaugă o nouă cantitate de apă corespunzătoare următoarei încercări de compactar e. Cantitățile de apă care se adaugă probelor de material pentru încercările succesive de compactare sunt corespunzătoare unei creșteri a umidității cu 1…2% pentru pământuri necoezive și cu circa 2…3% pentru pământuri coezive. Încercarea de compactare se e fectuează de 6 -10 ori, umiditatea materialului variind într-un interval de 10 -24% pentru materiale coezive și 0 -15% la materiale necoezive. Determinarea se termină după 2 …3 încercări de compactare de la încercarea la care masă totală a cilindrului cu mat erial compactat a început să scadă, în domeniul umed. La fiecare încercare de compactare se determină umiditatea medie a materialului compactat, calculându -se densitatea în stare umedă și uscată a probei. 2.9.7. Calculul rezultatelor Pentru fiecare încercare de compactare se calculează densitatea ρ și densitatea în stare uscată a materialului ρ d a materialului, cu relațiile: ρ=m m/V 100 1001wd += mm= m 1 – m2 în care: – ρ – densitatea materialului, în g/cm3; – ρd – densitatea în stare uscată a materialului în g/cm3; – mm, masa materialului, în g; Lucrare de disertație 2021 46 – m1, masa cilindrului cu placa de bază, umplut cu material, în g; – m2, masa cilindrului cu placa de bază, în g; – V, volumul materialului compactat, în cm3; – w, umiditatea medie a materialului, în %. În diagramă se raportează în abscisă valorile umidității, iar în ordonată valorile densității în stare uscată corespunzătoare fiecă rei încercări de compactare. Punctele raportate se unesc printr -o curbă denumită curbă Proctor ρd = f(w), de variație a densității în stare uscată în funcție de umiditatea de compactare. Abscisa și ordonata punctului de maxim în domeniul umed reprezintă um iditatea optimă și respectiv densitatea în stare uscată maximă a materialului, în domeniul umed. Pentru controlul alurii curbei de compactare Proctor se trasează curbă de saturație, cu ajutorul relației: 100 1001 swsd  +=, în care: – ρs , densitatea scheletului, în g/cm3, – w, umiditatea materialului, %. Densitatea scheletului se ia prin apreciere, în funcție de natur a pământului încercat, între 2,6…2,7 g/cm3. Pentru trasarea curbei de saturație se iau valori arbitrare ale umidității corespunzătoare încercărilor de compactare. Dacă materialul conține fracțiuni mai mari de Dmax, care au fost eliminate înainte de efectuarea încercării, în domeniul umed se corectează cu ajutorul formulelor de mai jos, în funcție de r, valabile numai pentru r ≤ 0,25. w` opt. = w opt. (1 – r) , % ) („ . max. max . max d s ss d dr −−= , g/cm3. În tabelul 2.7 sunt date cu titlu orientativ, umidități optime presupuse pentru unele pământuri. [18] Tabelul 2.7 – Umidități optime pentru diferite tipuri de pământ Denumirea pământului Umiditatea optimă Proctor normal, % Argilă grasă 20…25 Argilă 16…23 Lucrare de disertație 2021 47 Argilă prăfoasă 16…22 Argilă nisipoasă 14…20 Argilă prăfoasă nisipoasă 16…18 Praf argilos 14…18 Praf argilos nisipos 12…16 Praf 13…16 Praf nisipos 11…16 Nisip argilos 13…16 Nisip prăfos 11…14 Pietriș 4…8 Nisip 8…11 2.10. DETERMINĂRI PE PĂMÂNTURI PENTRU VERIFICAREA COMPACTĂRII TERASAMENTELOR Comportarea în exploatare a complexelor rutiere depinde în mare măsură de modul de realizare a calității terasamentelor. Calitatea terasamentelor este la rândul ei condiționată de natura materialului din corpul terasamentului precum și de tehnologia de realizare adoptată. Pentru a obține o capacitate corespunzătoare a terasament elor în conformitate cu cea prevăzută în proiecte , este necesar: • Să se stabilească grosimea straturilor elementare și numărul necesar de treceri cu cilindrul compactor; • Să se facă verificarea calității compactării asupra fiecărui strat, în perioada de realizare a acest uia. Compactarea pământului este un proces fizico -mecanic prin care se caută să se mărească numărul de contacte dintre granule, în urma distribuirii și pătrunderii granulelor mai mici în spațiile dintre granulele mai mari, prin reducerea golurilor la minimum posibil și eliminarea unei anumite cantități de apă liberă. Această operație se produce sub acțiunea unor forțe exterioare aplicate pământului și are ca rezultat creșterea densității acestuia. Lucrul mecanic folosit pentru compactare se consumă, în cea mai mare parte, pentru învingerea coeziunii și frecării dintre granule. Lucrare de disertație 2021 48 Prin compactare, pământurile își îmbunătățesc proprietățile fizico -mecanice. Astfel, micșorarea volumului de goluri duce la creșterea densității și reducerea permeabilității și a absorției de apă, la sporirea punctelor de contact dintre granule și prin aceasta, la sporirea stabilității și la ceșterea capacității portante a pământului respectiv. Un pământ saturat având porii umpluți cu apă nu se poate compacta decât după eliminarea cantității de apă care există în plus față de cea necesară compactării, iar un pământ având porii umpluți parțial cu apă și par țial cu aer , nu se poate compacta decât în măsura în care permite volumul de aer rămas închis în porii săi. Cercetările au arătat că prin compactare nu se poate elimina în întregime aerul din pământ, rămânând în final 1…6% goluri umplute cu aer. De asemenea, se menționeaz ă că umiditatea terasamentelor în exploatare este foarte apropiată de limita inferioară de plasticitate W p la pământuri coezive și de aproximativ 60% din limita superioară de plasticitate W L la pământuri necoezive. Prin compactare, pământul trebuie să prim ească o anumită deformație de natură remanentă, ireversibilă. O compactare insuficientă duce sub acțiunea combinată a traficului și a factorilor climatici la degradarea terasamentelor prin tasări ulterioare neun iforme . O compactare exagerată este de asem enea dăunătore deoarece sub acțiunea ulterioară a umidității de exploatare este urmată de creșterea neregulată a volumului pământului, ceea ce poate conduce apoi la degradarea terasamentelor. Capacitatea portantă și stabilitatea terasamentelor sunt strâns legate de calitatea compactării, exprimată prin gradul de compactare . Verificarea compactării terasamentelor se poate face atât prin metodele directe cât și prin metode indirecte. Termeni și definiții Pământ – Ansamblu de particule de natură minerală și/sau organică, sub formă de depozit, care pot să fie separate printr -o acțiune mecanică ușoară și care conțin cantități de apă și aer (și uneori alte gaze). Masă volumică Proctor – Masă volumică de referință determinată în labortor din raportul de masă volumică în stare uscată/conținut de apă, obținut prin încercarea Proctor cu o energie specifică de aproximativ 0,6 MJ/m3. Lucrare de disertație 2021 49 Greutatea volumetrică  – Raportul dintre masa pământului umed și volumul acestuia. Când pământul este saturat cu apă, obține m densitatea pământului în stare naturală, 𝜌 nat, iar când pământul este uscat, avem densitatea pământului în stare uscată, 𝜌d. Densitatea scheletului 𝝆S, reprezintă raportul dintre masa particulelor solide dintr -o cantitate de pământ și volumul propriu al acestor particule (fără goluri). Valori ale scheletului pentru diferite tipuri de pământuri sunt prezentate în tabelul 2. 8. Tabelul 2. 8 – Valori ale densității scheletului, 𝜌S Felul pământului Densitatea [g/cm3] Felul pământului Densitatea [g/cm3] Nisipuri 2,65 Argile nisipoase 2,69 Nisipuri argiloase 2,68 Loess 2,67 Prafuri 2,67 Marna 2,83 Argile 2,80 Pământuri cu humus 2,60 Controlul compactării – pământurilor din corpul terasamentelor de drum se verifică prin gradul de compactare prescris și prezintă o importanță deosebită în asigurarea capacității portante a terasamentelor. Gradul de compactare – reprezintă raportul dintre densitatea în stare uscată a pământului d și densitatea în stare uscată maximă d max, stabilită pentru pământul respectiv în laborator, prin procedura de determinare a caracteristicilor de compactare , încercarea Proctor . 2.11. METODE DIRECTE DE VERIFICARE A COMPACTĂRII Metodele directe folosite în mod curent permit o apreciere globală a gradului de compactare . Cele mai utilizate metode directe sunt: 2.11.1. Metoda penetrării statice cu con Se bazează pe folosirea acului Proctor sau a penetrometrului static cu con. Metoda cu penetrometru static (acul Proctor) constă în presarea pe teren, în mod lent și continuu, a unei tije cu un dorn standardizat. Se înregistrează forța de apăsare și se determină rezisten ța pământului ca raport între forța de apăsare, F și suprafața dornului, S: 𝑅𝑝=𝐹 𝑆 Lucrare de disertație 2021 50 Unde: Rp- rezistenta pământului; F- forța de apăsare; S- suprafața dornului. Metoda cu penetrometrul static se recomandă pentru pământurile cu granulație fină. [39] 2.11.2. Metoda penetrării dinamice cu con În metoda cu penetrometru dinamic se calculează rezistența pământului la penetrarea cu o tij ă metalic ă standardizată pe care culisează un ciocan, prin acțiune dinamică. Gradul de compactare se verifică în funcție de numărul de lovituri necesar pătrunderii tijei în pământ pe grosimea stratului care se compactează , cu numărul de lovituri luat ca etalon pentru gradul de compactare dorit. Dacă tija pătrunde pe un a lt strat pentru același număr de lovituri, atunci straturile au același grad de compactare. Dacă pătrunderea se face pentru un număr mai mic de lovituri atunci stratul controlat este insuficient compactat. Metoda cu penetrometru dinamic se recomandă ca pă mânturile să fie nisipoase, puțin sensibile la umezire și a căror umiditate variază puțin. [35] 2.11.3. Metoda radiometric ă Metoda constă în măsurarea intensității de pătrundere a radiațiilor (radiații gamma sau cu neutroni) emise de izotopi radioactivi, în stratul de pământ. Se măsoara direct densitatea aparentă și umiditatea pamântului . [39] 2.11.4. Metoda de penetrare cu ajutorul sondei dinamice Cu ajutorul sondei dinamice pot fi depistate în mod foa rte expeditiv, în timpul execuției, zonele insuficient compactate, urmând a se lua măsuri le ce se impun. Metoda constă în aprecierea capacității unui terasament prin compararea valorilor de penetrare (forța de pătrundere, număr de lovituri) cu valorile obținute într -o zon ă a aceluiași terasament unde gradul de compactare a fost verificat prin metode indirecte, cu prelevări de probe și terasamentul a fost apreciat ca fiind bine compactat. Metoda aceasta și în general metodele ce se bazează pe penetrare, nu permit evaluarea cantitativă a compactării, sunt însă extrem de rapide și dau indicații destul de precise asupra porțiunilor insuficient compactate și asupra cărora trebuie să se continue compactarea. [37] Lucrare de disertație 2021 51 2.12. METODE INDIRECTE DE VERIFICARE A COMPACTĂRII Metodele indirecte folosite pe șantier au drept scop determinarea densității pământului în stare uscată ρd care se utilizează apoi pentru calculul gradului de compactare. În acest scop se face în prealabil determinar ea densității pământului ρ și umiditatea w, pe probe de pământ compactat a căror masă m și volum V se cunosc. Relațiile de calcul sunt: 𝜌𝑑=𝜌 1+𝑤 100 [𝑔/𝑐𝑚3] 𝜌=𝑚 𝑉 [𝑔/𝑐𝑚3] Unde: ρd – densitatea pământului în stare uscată, w- umiditatea pământului, m – masa pământului, V- volumul gropii. Majoritatea metodelor se bazează pe principiul înlocuirii volumului extras din terasament și constau în extragerea din corpul terasamentului prin săp are a unei probe de pământ și înlocuirea ei cu un alt material al cărui volum V poate fi u șor determinat, ca nisip monogranular, apă, etc. Pentru determinarea densității pământului în stare naturală ρ, proba se cântărește imediat după extragere, determinând masa m și apoi se determină umiditatea w. Cele mai utilizate procedee pentru aplicarea acestei metode care se folosesc pe șantiere sunt: • Determinarea greutății volumice pe teren: – Metoda d eterminării volumului cu apă și cu folie cu material plastic; – Determinarea densită ții straturilor rutiere cu dispozitivul cu con și nisip; • Determinarea densită ții stratului rutier prin metoda ștanței; • Metoda de determinare prin încercări directe a modulului dinamic de deformație liniară cu aparatul de solicităre dinamică prin șoc ZORN. 2.12.1. Metoda determinarii volumului cu apă și folie de material plastic Principul metodei constă în determinarea densității, prin raportarea masei unei cantități de material prelevat din stratul rutier, la volumul acestuia, volum determinat prin înlocuirea pământului prelevat cu o anumită cantitate de apă. Lucrare de disertație 2021 52 Aceasta metodă de determinare a greutății volumetrice se efectuează pe teren, la pământurile care alcătuiesc t erenul de fundare și la terasamente (din materiale locale) ale platformelor, digurilor, barajelor, etc. Volumul gropii se calculează cu relația: 𝑉=𝑉1+𝑉2 [𝑐𝑚3] în care: V1 – volumul de apă până la nivelul feței superioare a inelului (ramei). V2 – volumul interior al inelului (ramei). 2.12.2. Determinarea densității straturilor rutiere cu dispozitivul cu con și nisip Fig. 2. 9 Dispozitivul con cu nisip Principul metodei constă în determinarea densității, prin raportarea masei unei cantități de material prelevat la volumul acestuia, volum determinat prin intermediul unei cantit ăți de nisip (sort 0,2 -2,0 mm), cu ajutorul dispozitivului cu con și nisip. 1. Se determin ă densitatea în grămadă în stare afânată a nisipului ρga, 2. Se determină masa mc a nisipului care ocupă volumul conului, astfel : Se umple vasul dispozitivului asamblat având robinetul închis până la aproximativ 2/3 din înălțimea sa cu nisipul preparat. Se cântărește dispozitivul fără placă și se notează masa m i. Se așterne o folie de polietilenă sau hârtie cu dimens iunea de cca 50x 50 cm pe o suprafață plană orizontală și se așează placa cu dispozitivul cu con astfel ca marginea conului să rezeme pe con turul găurii centrale a plăcii. Lucrare de disertație 2021 53 Se deschide robinetul și apoi se închide după ce nisipul din vas a umplut complet conul . Se ridică dispozitivul de pe placă și se lasă nisipul din con să se scur gă pe folie. Se cântărește dispozitivul cu nisipul rămas și se notează masa mf. Diferența dintre mi și mf reprezintă masa nisipului mc care a rămas pe folie și care a ocupat volumul d elimitat de suprafața foliei și con. Volumul gropii se calculează cu relația: 𝑉=𝑚2−(𝑚3+𝑚𝑐) 𝜌𝑔𝑎 [𝑑𝑚3] în care: m2 – masa dispozitivului cu nisip cu granulozitatea 0,2…2 mm, înainte de ef ectuarea încercării, în kg; m3 – masa dispozitivului cu nisip, după ef ectuarea încercării, în kg; mc – masa nisipului cu granulozitatea 0,2…2 mm din con, determinată înainte de ef ectuarea încercării, în kg; ρga – densitatea în grămadă, în stare afânată a nisipului , în kg/dc3. Metoda se poate aplic ă nu numai pe patul drumului (pământuri) ci și pe straturile de formă din funda ție și de bază ale sistemului rutier, straturi alcătuite din pământuri stabilizate cu lian ți hidraulici (inclusiv cei puzzolanici), balast, amestec optimal. Determinarea greutății volumice pe teren – Metoda de lucru Metoda de verificare se efectuează pe teren și determină gradul de compactare a terasamentelor și fundațiilor executate din pământuri coezive și necoezive, din cadrul lucrărilor de drumuri. Capacitatea portantă și stabilitatea terasamentelor sunt strâns legate d e calitatea compactării, exprimată prin gradul de compactare. Documente de referință STAS 1913/ 1:1982 Teren de fundare.Determinarea umidității STAS 1913/13 :1988 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor de compactare. STAS 1913/15: 1975 Teren de fundare . Determinarea greutății volumetrice pe teren. STAS 9850: 1989 Lucrări de îmbunătățiri funciare.Verificarea compactării terasamentelor Lucrare de disertație 2021 54 Principiul metodei de încercare Criteriile de verificare a calității terasamentelor compactate executat e din pământuri coezive și necoezive, sunt umiditatea pământului compactat în lucrare și gradul de compactare D realizat în lucrare . Aparatură și materiale utilizate – etuvă termoreglabil ă; – balanță tehnică 12 kg ; – balanță tehnică 60 kg; – inel (coroană circulară), cu diametrul interior 60…100 cm sau ram ă pătrată cu latura interioară de 60…100 cm, ambele cu grosimea de 2…4 cm; – bidon de 20 litri; – vase calibrate de 5 și 10 litri; – cilindru gradat de 1000 ml; – placă metalică; – lingură de laborator; – ciocan; daltă; nivelă; saci din material plastic; cuțit; perie; scafă; pensulă; – materiale: pământ; apă, nisip . Mod de lucru Pregătirea încercării / Forma și dimensiunile epruvetelor Pe teren se determin ă greutatea volumetrică în stare uscată d ef, a pământului din terasamentul compactat sau fundația drumului. Se nivelează prin săpare o suprafață circulară orizontală cu diamet rul de 150 mm. Se verifică cu nivela și cu lata, orizontalitatea și planeitatea. În laborator se determină densitatea în stare uscată maximă d max, a pământului utilizat din terasament sau fundație . Confec ționarea epruvetelor / Număr de epruvete Operațuinea se execută în două puncte diferite, apropiate. Lucrare de disertație 2021 55 Procedura de încercare Se nivelează prin săpare o suprafață circulară orizontală cu diamentrul minim de 150 cm, corectându -i-se orizontalitatea și planeit atea cu lata și nivela. Se așează cercul metalic, neadmi țându -se goluri la suprafața de contact. În interiorul lui se sapă o groapă cu diametrul egal cu diametrul interior al cercului la o adâncime de 40 – 60 cm sau egală cu grosimea stratului compactat. Materialul rezultat din săpătură se câ ntărește imediat înainte ca acesta s ă-și modifice umiditatea și se determină greutatea G. Se determină volumul gropii în funcție de metoda utilizată (metoda cu folie de plastic și apă sau metoda cu con și nisip). Înregistrarea rezultatelor Înregistrările primare se notează într -un formular de lucru. Calculul rezultatelor Pentru fiecare încercare se determină volumul gropii cu relația: V = V 1 – V2, în cm3, în care: V1 este volumul de apă până la nivelul feței superioare a inelului (ramei) V2 este volumul interior al inelului (ramei). Pentru fiecare încercare se determină greutatea volumetrică, cu relația: = m/V [g/cm3]. Valoarea fi nală a greutății volumetrice reprezintă media celor două determinări. Gradul de compactare D, realizat în lucrare, se determin ă cu relația: D = (d ef. / d max.) x 100 (%) în care: d ef = densitatea pământului compactat în lucrare în stare uscată, determinată în laborator sau pe teren; d max.= densitatea maximă a pământului în stare uscată, determinată în laborator pe probe din pământul utilizat în lucrare sau în domeniul umed (determinată prin metodă Proctor). Determinarea densității , a pământului compactat se face după caz : în laborator prin ștanțare sau pe teren prin metod a determinării volumului cu apă și folie din material plastic. Lucrare de disertație 2021 56 Densitatea în stare uscată d ef, a pământului compactat într -un punct de v erificare, se determin ă cu relația: d ef =  / (1+w) (KN/m3), în care:  – densitatea materialului compactat, în KN/m3; w – umiditatea pământului compactat. Densitatea pământului în stare uscată maximă d max, se obține numai pentru o anumită stare de umiditate a pământului, denumită umiditate optimă de compactare W opt și se determină în laborator prin încercarea Proctor. Perechea de valori d max și Wopt reprezintă caracteristicele de compactare ale pământului cercetat prin metoda Proctor. 2.12.3. Determinarea densității stratului rutier prin metoda ștanței Metoda constă în determinarea masei pământului și volumul unei epruvete de pământ în stare uscată, umedă sau saturată și calcularea densității. Ștanța asamblată cu guler și inel se bate în strat ul compactat. Aceasta se desprinde apoi cu grijă din prob ă fără a forța , cu ajutorul cuțitului și a mistriei. Se scot apoi pe rând gulerul și cuțitul ștanței, după care se nivelează cele două fețe de bază . Planeitatea fețelor se verifică prin aceea că m uchia dreaptă a cuțitului sprijinită pe ștanță după două direcții perpendiculare nu trebuie sa lase urme pe suprafața epruvetei. Se cântărește epruveta fasonată și se notează masa cu m 1. Pentru aflarea densității în stare uscată ρ d după cântărire se scoa te epruveta din inel cu ajutorul pistonului și se usucă în etuvă. După uscare și răcire , epruveta se cântărește din nou obținându -se masa netă a epruvetei de pământ uscat m d . Densitatea pământului se calculează cu relația : Vm m Vm0 1−== [g/cm3] în care: m0 – masa inelului, în g; m1 – masa inelului cu pământ, în g; V0 – volumul interior al inelului ștanței. Lucrare de disertație 2021 57 Densitatea în stare uscată se calculează cu relația: Vmd d= în care: md – masa p ământului în stare uscat ă. Gradul de compactare se determină cu formula : 100max= ddD în care : D – gradul de compactare, exprimat în procente ; ρd – densitatea în stare uscată a materialului din strat, în kg/dm3 ; ρdmax – densitatea în stare uscată maximă a materialului, stabilită conform STAS 1913/13 – 83, în kg/dm3. [18] 2.12.4. Metoda de determinare prin încercări directe a modulului dinamic de deformație liniară cu aparatul de solicităre dinamică ZORN Modulul dinamic de deformație liniară Evd, este raportul între efortul unitar de compresiune aplicat pe stratul de încercat (s au teren fundare) și cu aparatul de solicitare dinamică prin șoc Zorn și deformația specifică corespunzătoare. Metoda de investigare cu placa dinamică este procedeul de testare în care solul primește un impact cu o forță maxima F, transmisă prin căderea unei greutati de 10 kg pe o placa circulară cu raza r = 15 cm. Se determin ă astfel modulul dinamic de deflec ție Evd, care este un parametru ce descrie deformabilitatea solului sub acțiunea unui impact de durat ă t. Încercarea cu plac a se efectuează la nivelul patului drumului, terenului de fundare sau straturilor de formă/bază, realizate din materiale granulare stabilizate mecanic sau tratate. Punctele la care se execută fiecare încercare se aleg astfel încât să se asigure sub n ivelul plăcii un strat omogen. Suprafața pe care se execută încercarea se alege astfel încât să aibă dimensiunile în plan de minimum trei ori diametrul plăcii de încărcare. Pe aceasta suprafață nu se admit nici un fel de încărcări în afara plăcii. Valorile de corela ție între valoarea E vd și valoarea E v2 din tabel ul 2. 9 , sau corela ția între valoarea lui E vd și gradul de compactare D pr Proctor, se pot lua în consi derare pentru orice num ăr de încerc ări cu aparatul de testare ZORN. [33] Lucrare de disertație 2021 58 Tab.2.9.- Relația dintre gradul de compactare D pr și modulul dinamic de deforma ție E vd Tip material Grad de compactare DPr [%] Modulul dinamic de deformatie Evd (MN/m2) Balast sau Material necoeziv >100 >50 >99 >45 >98 >40 >97 >35 Pamant sau Material coeziv >100 >35.0 >99 >31.6 >98 >28.3 >97 >25.0 >96 >22.5 >95 >20.0 Documente de referință ZTVE – STB 94 Determinarea modulului dinamic de deformație liniară cu placa ZORN. Principiul metodei de încercare Metoda constă în determinarea modulului dinamic de deformație liniară prin încercări directe pe teren. Aparatură utilizat ă placa Zorn ZFG 02. Mod de lucru / Pregătirea încercării Punctele la care se execută fiecare încercare se aleg astfel încat să se asigure sub nivelul plăcii un strat omogen. Suprafața pe care se execută încercarea se alege astfel încât să aibă dimensiunile în plan de minimum trei ori diametrul plăcii de încărcare (d=300 mm). Pe această suprafață nu se admit nici un fel de încărcări în afara plăcii. Placa se așează orizontal pe suprafața stratului de studiat, (pământ, strat de fundare, etc. ) astfel încât să se asigure contactul cu acesta pe întreaga suprafață a plăcii. În cazul în care acest lucru nu este posibil se folosește nisip fin monogranular, pentru a obține o suprafață uniformă sub placa de încărcare . Procedura de încercare Se așează tija de ghidare cu greutatea de căder e pe sfera de centrare de pe placă. Lucrare de disertație 2021 59 Încărcarea plăcii se realizează prin impactul dintre aceasta cu greutatea de cădere care culisează pe tija de ghidaj ținută vertical de către operator. Înaintea începerii încărcării propriu -zise, pe placă se aplică trei lovituri succesive de preîncărcare. În continuare se pornește înregistratorul electronic și se trece la încarcarea propriu -zisă prin aplicarea a trei lovituri succesive pe placă ș i înregistrarea automată a modulului de deformație liniar. La sediul laboratorului se descarcă memoria înregistratorului electronic într -un fișier pe calculator și se efectuează prelucrarea automată a datelor cu ajutorul programului de calcul. Fig. 2.10. Placa ZORN Înregistrarea rezultatelor Înregistrările primare se notează într -un formular de lucru. Calculul rezultatelor La terasamente normativul ZTVE -StB 94 permite executarea încerc ării dinamice cu placa conform “Specifica țiilor tehnice pentru încerc ările pe p ământuri și roci în construc țiile de drumuri” TP BF -StB partea B 8.3 ca metod ă indirect ă de încercare pentru determinarea gradului de compactare Proctor sau ca metod ă alternativ ă pentru determinarea modulului de deforma ție E v2 al materialului. Rezultatul încerc ării dinamice cu placa este modulul dinamic de deforma ție E vd. Valorile de referin ță dintre modulul static de deforma ție E v2 și modulul dinamic de deforma ție E vd este conform tabelului de mai jos: Lucrare de disertație 2021 60 Pentru verificarea și validarea rezultatelor , au fost efectuate de către organismul de inspecție a echipamentelor tehnologice pentru construc ții și gospodărirea apelor comunale ICECON București, corelări între Gradul de compactare cu modulul de deformare dinamică, în funcție de tipul de pământuri. Tab.2.10 . Corelare gradul de compactare D pr cu modulul dinamic de deforma ție E vd, ICECON 2.13. DETERMINAREA CAPACITĂȚII PORTANTE Capacitatea portantă și stabilitatea terasamentelor sunt strâns legate de calitatea compactării, exprimată prin gradul de compactare. Scopul încercării este acela de a determina capacitatea portant ă a drumurilor pământurilor sau straturilor din componen ța drumurilor , prin m ăsurarea deflexiunii. Lucrare de disertație 2021 61 Capacitatea portantă sau rezistența structurală reprezintă capacitatea unei structuri rutiere de a rezista fără degra dări majore (deformații, fisuri, crăpături, faianțări, cedări) la diferitele solicitări la care este supusă (trafic, factori atmosferici). 2.13.1. Determinarea capacității portante cu parghia Benkelman Cea mai cunoscută și utilizată metodă de verificare a capacității portante este metoda cu deflectometrul cu pârghie tip Benkelman. Încărcarea dată de roata unui autovehicul aplicată pe suprafața de rulare dezvoltă: • Tensiuni și deformații orizontale (la nivelul stratului superior); • Tensiuni și d eformații verticale (la nivelul fundației, pat drum); • Tensiuni și deformații tangențiale (la nivelul stratului, suprafaț ă); La nivelul fundației se dezvoltă tensiunea de compresiune, a c ărei valoare trebuie să fie inferioară capacității de preluare a terenului suport pentru a nu se produce deformații permanente (tasări). Măsurătorile se fac în profil e transversale amplasate la distanțe cât mai mici (max 20m), astfel încăt să redea imaginea cît mai fidelă a variației capacității portante a dr umului, pe întreaga sa suprafață, puțin înainte de execuția stratului imediat superior. Se recomandă ca atunci când există condiții tehnice, măsurătorile să se facă pe c âte 2 fire de măsurare (sub ambele perechi de roți duble ale osiei din spate), amplasat e pe benzi longitudinale cu lățimea de 4,0 m, iar firele laterale de măsurare să fie situate la distanța de cca.1,00 m de marginea părții carosabile. În cazul drumurilor cu profil transversal mixt, măsurătorile se efectuează pe partea în care drumul se af lă în debleu. Interpretarea rezultatelor măsurătorilor se efectuează pe sectoare de maxim 500 m lungime, cu condiția să fie caracterizate de același tip de pământ, același mod de alcătuire și aceeași grosime a stratului de formă și a stratului de fundație și de bază. La nivelul terenului de fundare, la nivelul superior al terasamentului când nu este prevăzut strat de formă sau la nivelul inferior al stratului de formă, se consideră realizată capacitatea portantă necesară dacă deflexiunea are valori mai mari decât cea admisibilă în cel mult 10% din numărul punctelor măsurate. Valorile admisibile ale deflexiunii la nivelul terenului de fundare, la nivelul superior al terasamentului (fară strat de formă), sau la nivelul inferior al stratului de formă sunt în fu ncție de tipul de pământ, conform tabelului 2.11. Lucrare de disertație 2021 62 Tabelul 2. 11. –Valori admisibile ale deflexiunii Tipul de pământ conform STAS 1243 Valoarea admisibilă a deflexiunii d adm 0,01 mm Nisip prăfos, nisip argilos 350 Praf nisipos, praf argilos – nisipos, praf argilos, praf 400 Argilă nisipoasă, argilă prăfoasă, argilă prăfoasă – nisipoasă, argilă 450 La nivelul superior al stratului de formă valoarea admisibilă a deflexiunii este de 200 [0,01 mm ], Conform STAS 12253:84. Uniformitatea execuției se consideră satisfăcătoare dacă valoarea coeficientului de variație este sub 40%. [1] Documente de referință CD 31: 2002 Normativ pentru determinarea prin deflectografie și deflectometrie a capacității portante a drumurilor cu structure rutiere suple și semirigide cu deflectograful Lacroix și deflectometrul cu pârghie tip Benkelman. Termen specificii ș i definiții Deflexiune – deformație verticală elastică a complexelor rutiere sub acțiunea roților unui vehicul, măsurată la diferite niveluri ale sistemului rutier sau pe patul drumului. Deflectometria – constituie metoda de determinare a capacității portante prin măsurarea deflexiunilor cu ajutorul deflectometrelor cu p ârghie. Fir de măsurare – linia imaginară care unește punctele de măsurare sub aceeași pereche de roți duble ale osiei din spate a vehiculului de măsurare. Principiul metod ei de încercare Metoda const ă în măsurarea față de un sistem de referință a deplasării pe verticală a suprafeței complexului rutier, deformată sub solicitarea roților duble ale osiei din spate a vehiculului de măsurare, după îndepărtarea acestuia (revenirea elastic ă a suprafeței compl exului rutier). P ârghia basculantă, componenta principală a deflectometrului cu p ârghie, permite transmiterea deplasării verticale a vârfului de contact amplasat între roț ile duble, la celălalt capăt al p ârghiei, unde aceasta este citită cu ajutorul unui microcomparator. Lucrare de disertație 2021 63 În cazul deflectometrelor cu parghie Benkelman, durata de solicitare a complexlui rutier în timpul măsurării este de maxim 1 minut, fiind corespunzătoare unei viteze de deplasare a vehicul ului de măsurare de max 0.5 km/h. Aparatură utilizată – Parghie Benkelman; -Vehicul de măsurare. Fig. 2.11- Pârghia Benkelman Mod de lucru Pregătirea încercării Pentru determinarea capacității portante cu deflectometrul cu p ârghie este necesar un vehicul de măsurare care trebuie să îndeplinească următoarele condiții : • Să fie cu osie simplă cu roți duble ; • presiunea de umflare a pneurilor pe osia din spate să fie egală cu presiunea normală (6.25…6.75 atm.) și să nu varieze cu mai mult de ± 0.5 atm. • Se încarcă vehiculul de măsurare pentru realizarea sarcinii necesare de 65…115 kN pe osia din spate cu unele elemente metalice sau din beton de ciment, a căror masă să fie cunoscută. Încărcătura se repartizeaz ă uniform pe fiecare din roțile duble ale osiei din spate și se dorește a fi spre limita maximă de 115 kN. Lucrare de disertație 2021 64 Măsurările cu deflectometrul cu p ârghie se efectuează pe firele de măsurare, situate la distanța de cca. 1.00 m de marginea părții carosabile. Pe fie care fir de măsurare, măsurările se efectuează în puncte situate la distanțe egale astfel încât pe un fir de măsurare să fie cel puțin 20 puncte de m ăsurare. Prin fir de m ăsurare se înțelege linia imaginar ă care une ște punctele de m ăsurare sub acelea și perechi de ro ți duble ale osiei din spate a vehiculului de m ăsurare. Măsurările se efectueaz ă în profil e transversale amplasate la distan țe cât mai mici (max. 20 m), astfel încât să redea imaginea c ât mai fidel ă a varia ției capacit ății portante a drumului pe întreaga sa suprafa ță, putin înainte de execu ția stratului imediat superior. Se recomand ă ca atunci c ând exist ă condi ții tehnice, m ăsurările s ă se efectueze pe c âte două fire de m ăsurare (sub ambele perechi de ro ți duble ale osiei din spate) amplasate pe benzi longitudinale cu l ățimea de 4,0 m. Deflecometrul se asamblează în vederea efectuării măsurătorii. [1] Procedura de încercare Se instalează vehiculul de măsurare cu una din roțile duble din spate deasupra punctului în care urmează a se face măsurarea. Vehiculul se menține pe punct prin frânare sau prin frâna mecanică de mană. Se introduce vârful de contact al deflectometrului între pneurile roților duble din spatele autovehiculului, astfel încât acesta să fie plasat în cen trul suprafeței de contact dintre pneuri și suprafața îmbrăcămi nții. Se așează suportul anterior în poziția orizontală manevrând cele două șuruburi în sensul cerut de aducerea bulei de aer între repere. Se aduce partea posterioară a p ârghiei basculante î n contact cu acul microcomparatorului astfel ca distanța de la nivelul tălpii p ârghiei , la nivelul opritorului aflat la dispozitivul de prindere al microcomparatorului să fie sub 1.0 mm. Se pun indicatoarele microcomparatorului la zero și se verifică stabi litatea aparatului. Timpul total de staționare a vehicului pe punctul de măsurare nu trebuie să depășească 1 min. Se îndepărtează autocamionul de pe punct și se face citirea pe microcomparator în momentul în care axa roților duble se află în trecere la d istanța de 2.4m , și apoi la cel puțin 5m după 1 min de la îndepărtarea autovehiculului de pe punctul de măsurare. Lucrare de disertație 2021 65 Îndepărtarea autovehiculului se face prin deblocarea frânei de mână de pe loc cu viteza 1, cât mai lin posibil pentru a nu produce șocuri ce ar putea cauza deformații sau deplasări suplimentare. Măsurătorile trebuie să se facă în cel puțin 20 de puncte de măsurare. După efectuarea măsurării autocamionul se instalează într -un nou punct de măsurare. [1] Înregistrarea rezultatelor Citirile pe microcomparator la 2,4 m respectiv la 5 m se notează într -un formular privind înregistrarea pe teren a măsurătorilor. Calculul rezultatelor Rezultatele măsurătorilor de capacitate portantă efectuate cu deflectometrul cu p ârghie tip Benkelman pot fi prelucrate automat cu ajutorul unui program tabelar. Relațiile de calcul sunt următoarele: Valoarea deflexiunilor corelate în funcție de linia de influență; 𝑑=2𝑑5−𝑑2,4 , î𝑛 0,01 𝑚𝑚, Unde: d2,4- valoarea citirii comparatorului la distanța de 2,4 m față de punctul de măsurare, în 0,01 mm; d5- valoarea citirii comparatorului la distanța de 5 m față de punctul de măsurare, în 0,01 mm; d, valoarea deflexiunii corelate, în 0,01 mm. Dacă sarcina osiei din spate a vehiculului de măsurare diferă de sarcina vehiculului etalon (115 kn) valoarea deflexiunii se calculează cu relația: 𝑑𝑖=115d/P, în 0,01 mm, Unde: di- valorile individuale ale deflexiunii; P – sarcina osiei din spate a vehiculului de măsurare, în kN. Deflexiune medie se calculează cu relația: 𝑑𝐵𝑀=∑ 𝑑𝑖𝑛⁄𝑛 𝑖=1 î𝑛 0,01 𝑚𝑚, Unde: dBM, -media aritmetică a valorilor deflexiunii, în 0,01 mm; n -numărul valorilor individuale luate în calcul. Lucrare de disertație 2021 66 Abaterea medie p ătratic ă a șirului de valori, se calculează cu relația: 𝑆𝐵=√∑𝑑𝑖2−𝑛𝑑𝐵𝑀2 𝑛 î𝑛 0,01 𝑚𝑚 unde : SB – abaterea medie p ătratic ă, în 0.01mm; Coeficientul de variație se calculează cu relația: 𝐶𝑣=100 𝑆𝐵 𝑑𝐵𝑀, î𝑛 0,01 𝑚𝑚 2.13.2. Determinarea modulului de deformație liniară cu placa Luc as Modulul de deformație liniară reprezintă raportul dintre presiunea specifică transpusă uniform pe teren de placa de încărcare și tasarea relativă a suprafeței încărcate, multiplicat cu un coeficient în funcție de forma în plan, rigiditatea plăcii de încărcare și natura terenului încercat. Modulul de deforma ție liniară echivalent se determină pentru mediile neomogene, stratificate, sau complexele rutiere și reprezintă modulul de deformație liniară al unui material ideal, omogen și izotrop care sub aceeași încărcare, are aceeași tasare ca și sistemul stratificat. Testul de încărcare a plăcilor este un test în care unei monstre de pământ i se aplică treptat o greutate folosind o placă de încărcare circulară și un dispozitiv de încărcare, atenuate treptat, iar întregul proces se repetă. Media normală de presiune de sub placă φ 0, este împărțită pe zona coborâtă s, pentru fiecare creștere a greutății , astfel încât să se obțină o curbură. Coeficientul de deformare Ev, este un parametru care exprim ă deformarea caracteristicilor solului și se calculeaz ă luând valorile cu rburii sub aplicarea greut ății obținute în primul și al doilea ciclu de încărcare, de la gradientul secantei dintre punctele 0.3*Ø 0 max. și 0.7*Ø 0 max. Testul poate fi efectuat pe soluri aspre -zgrun țuroase și soluri mixte precum și pe soluri rigide sau cu o componen ță mai fin ă. Trebuie avut grij ă ca placa de încărcare s ă nu fie a șezată pe particule mai mari dec ât aproximativ un sfert din diametrul s ău. În cazul unui sol cu uscare rapid ă, nisip echigranular sau sol pe care s -a format o crust ă la suprafa ță sau sol , care a fost înmuiat la suprafa ță sau a c ărui compozi ție a fost modificat ă la suprafa ță, testul trebuie f ăcut numai dup ă ce acest sol modificat a fost înlăturat. Densitatea solului pe care se testeaz ă trebuie s ă fie pe cât posibil egal ă. Lucrare de disertație 2021 67 Determinarea se efectuează în trei etape, astfel: ➢ Preîncărcarea: Înaintea începerii testului, manometrul pompei hidraulice și microcomparatorul trebuie setate la “0“ iar placa trebuie pre âncărcată pentru 30 sec. Încărcătura aplicat ă trebuie s ă corespund ă unei presiuni normale de 0.01 MN/m2 când se folose ște placa cu diametrul de 300 mm. ➢ Încărcarea și desc ărcarea: greutatea maxim ă necesar ă sau cobor ârea maxim ă este determinat ă de obiectivele testului, precum și de caracteristicile de duritate și deformare a solului și de m ărimea pl ăcii de încărcare. ➢ Determinarea coeficientului de deformare; pentru a determina coeficientul de deformare Ev, greutatea trebuie aplicat ă în cel puțin șase faze, în propor ții egale, p ână când presiunea normal ă maxim ă este atins ă. Fiecare cre ștere a greut ății (de la faz ă la faz ă) trebuie făcută la distan ța de un minut. Greutatea trebuie înlăturată treptat, la 50% și 25% din greutatea maxim ă și apoi la greutatea care corespunde citirii zero. În continuare, un al doilea ciclu trebuie urmat, în care încărcătura trebuie m ărită până la penultima faz ă din ciclu. Pentru fiecare treapt ă de încărcare se cite ște tasarea terenului înregistrat ă pe microc omparatoare . Calcularea coeficien ților de deformare al primului ciclu și al celui de -al doilea ciclu de încărcare se efectueaz ă trasând graficul de presiune -tasare cu ajutorul unui program de calcul. Graficul trebuie s ă conțină curba primului ciclu de încărcare, curba de desc ărcare și curba celui de -al doilea ciclu de încărcare. La valorile impuse ale presiunii de 0.15 MPa și 0.35 MPa se ob țin pe grafic valorile tas ărilor corespunz ătoare, intersect ând curbele presiune -tasare ale primului ciclu de încărcare și curba celui de -al doilea ciclu de încărcare . [2] Fig. 2.1 2 Placa Luc as Lucrare de disertație 2021 68 3. TERASAMENTE -CONDIȚII TEHNICE DE CALITATE Terenul pe care se execută terasamentele este considerat teren de funda re, iar pământul sau alte roci folosite pentru realizarea platformei drumului sunt denumite materiale pentru terasamente. Terasamentele se execută pe terenuri care să le asigure portanța, să fie durabile, stabile și ușor de întreținut în expolatare. Necesitatea compactării pământur ilor din terenul de fundare al terasamentelor și a celor puse în operă în corpul construcțiilor executate din pământ, a apărut datorită posibilității de realizare , prin procesul de compactare, a unor caracteristici fizico -mecanice superioare, care în cazul terenurilor de fundare măresc capacitatea portantă și reduc tasările, iar în cazul lucrărilor de terasamente reduc volumele de pământ datorită posibilit ății adoptării unor pante ale taluzelor mai abrupte. Cercetarea mecanismului de modificare a caracteristicilor geotehnice ale pământurilor prin procedeul compactării și a perfecționării echipamentelor tehnologice de compactare, a condus la reduceri importa nte ale investițiilor și totodată la creșterea siguranței în exploatare a lucrărilor. Pentru a atinge scopul pentru care se face compactarea și atingerea parametrilor prevăzuți în proiectul de execuție/caietul de sarcini și a obține o calitate corespunzătoare a terasamentelor , trebuie realizate următoarele activități: − alegerea pământurilor pentru execuție și cunoașterea caracteristicilor (studiu geotehnic) legate în principal de posibilitatea de realizare a gradului de compactare prevăzut în proiect/caiet de sarcini; − alegerea tehnologiei de compactare – stabilirea criteriilor de compactare în funcție de fiecare strat de pământ în conformitate cu scopul lucrării și cerințele de comportare în timp; − alegerea echipamentelor tehnologice d e compactare și clasificarea acestora în funcție de metoda de compactare utilizată, cât și de parametri tehnici și tehnologici. 3.1. CERINȚE GENERALE DE EXECUȚIE A TERASAMENTELOR Terasamentele trebuie să fie executate în conformitatea cu reglement ările tehnice în vigoare. Lucrare de disertație 2021 69 Lucr ările de terasamente trebuie să fie executate astfel încât fazele procesului tehnologic să se succeadă fără decalaje între diferite faze de lucru, care ar putea conduce la înmuierea pământului din corpul drumului de către apele meteorice. Pe timp friguros nu se admite ca lucrările de terasamente să fie întrerupte în faze intermediare ale proceselor tehnologice și executarea terasamentelor cu pământ înghețat. Executarea terasamentelor pe timp friguros sub +5°C, se poate face numa i cu luarea unor măsuri speciale pr evăzute în reglementările legale în vigoare. Straturile de pământ coeziv îmbibate cu ape meteorice în timpul execuției, nu se vor acoperi cu un alt strat, fără luarea unor măsuri de reducere a umidității și asigurarea posibilității de compactare corespunzătoare. În ramble u, pământul se așterne în straturi uniforme pe întreaga lățime a rambleului. Suprafața fiecărui strat intermediar va fi plană cu înclinări pe 3…5% spre exterior, iar suprafața patului la drumurile de cla să tehnică III -V va avea aceeași înclinare transversală ca și îmbrăcămintea drumului. Pentru clasa tehnică I și II , înclinarea transversală a patului drumului va fi de 3,5…4 %. Grosimea stratului în ramble u se alege în funcție de mijlocul de compactare , astfel încât să se asigure gradul de compactare prescris pe toată grosimea lui. Pământurile se vor pune în operă pe cât posibil la umiditatea optimă de compactare wopt, corespunzătoare domeniului umed al curbei Proctor. În cazul când umiditatea pământului pus în operă diferă de cea optimă, se vor lua măsuri corespunzătoare pentru asigurarea gradului de compactare prescris. Pământurile necoezive se pun în operă la partea superioară a rambleelor și se aștern în mod obligatoriu în straturi plane pe toată lățim ea rambleului. Se va evita formarea unor pungi de pământuri necoezive în corpul drumului, în care s -ar putea aduna apele de infiltrație sau meteorice. În cazul debleelor, lucrările de terasamente se vor executa în prima fază la nivelul acostamentelor cu as igurarea evacuării apelor meteorice de pe platforma creată. Săpăturile pentru realizarea patului drumului, se vor executa pe tronsoane limitate, imediat înainte de execuția fundației, luându -se măsuri pentru a se evita acumularea apei pe suprafața patului. [20] Lucrare de disertație 2021 70 3.2. CERINȚE SPECIFICE PRIVIND STABILITATEA TERASAMENTELOR Stabilitatea terasamentelor se asigur ă prin: 3.2.1. Compactare Gradul de compactare D se exprimă în procente, prin raportul dintre densitatea în stare uscată a materialului din lucrare ρd și densitatea în stare uscată maximă ρd max a materialului, determinată în laborator prin încercarea Proctor. Gradul de compactare D, poate fi exprimat și prin raportul dintre greutatea volumică în stare uscată ϒd și greutatea volumică în stare uscată ϒd max.. Greutatea volumică se obține cu relația: 𝛾𝑑 𝑚𝑎𝑥 =9,807 𝜌𝑑 [𝑘𝑁/𝑚3] Terasamentele din corpul drumului vor fi co mpactate asigur ându-li-se un grad de compactare , Proctor normal, conf. Tabelului 3.1 Tabelului 3.1- Gradul minim de compactare prescris Zonele din terasament la care se prescrie grad de compactare Pământuri necoezive coezive îmbrăcăminți permanente îmbrăcăminți semipermanente îmbrăcăminți permanente îmbrăcăminți semipermanente Grad de compactare , % Primii 30 cm ai terenului natural de sub un rambleu cu înălțimea h de ; h ≤ 2m h ˃2 m 100 95 95 92 97 92 93 90 În corpul rambleelor la adâncimea h sub patul drumului: h ≤ 0,5 m 0,5 ˂ h ≤ 2 m h ˃2 m 100 100 95 100 97 92 100 97 92 100 94 90 În deblee pe adâncimea de 30 cm sub patul drumului 100 100 100 100 Pentru pietrișuri și alte pământuri necoezive cu peste 50% granule mai mari de 20 mm4 4 NOTĂ – Se va considera atins gradul de compactare 100% când, după un număr de treceri utilajul nu va mai lăsa urme pe suprafață. Numărul de treceri se va stabili experimental, cu tipul de utilaj ce urmează a se folosi la compactare. Lucrare de disertație 2021 71 Abaterile limită la gradul de compactare vor fi de 3% sub îmbrăcămințile din beton de ciment și de 4% sub celelalte îmbrăcăminți și se acceptă în max. 10% din numărul punctelor de verificare. Alegerea utilajelor de compactare, grosimea straturilor și numărul de treceri necesare pentru atingerea gradului de compactare aratat în tabelul 3.1, se stabilesc pe bază de încercări, ținând seama și de prevederile normativelor privind execuția terasamentel or la căile de comunicație. [20] 3.2.2. Înclinări diferite ale taluzelor (în funcție de înălțimea terasamentelor, natura materialelor utilizate) Taluzurile rambleelor așezate pe terenuri de funda re cu capacitate portantă corespunzătoare vor avea înclinarea de 1:1,5 până la înălțimile maxime pe vericală – date în tabelul 3.2. Tabelul 3.2. – Înclinarea taluzurilor în ramblee funcție de înălțimea maximă Natura materialelor din rambleu Înălțimea maximă , m Argile prăfoase sau argile nisipoase 6 Nisipuri argiloase sau praf argilos 7 Nisipuri 8 Pietrișuri sau balasturi 10 În cazul rambleelor cu înălțimi mai mari dec ât cele ar ătate în tabelul 3.2. , dar până la 12 m, înclinarea taluzurilor pe înălțimile din tabelul 3.2 socotite la nivelul platformei drumului în jos, va fi de 1:1,5 iar pe restul înălțimii până la baza rambleului, înclinarea va fi de 1:2. Pentru rambleele mai înalte de 12 m precum și cele situate în albiile majore ale râurilor, văilor și bălțil or unde terenul de fundare este alcătuit din particule fine și foarte fine, înclinarea taluzurilor se va determina pe baza calculului de stabilitate, cu un coeficient de stabilitate de 1,3…1,5. Taluzurile rambleelor așezate pe terenuri de funda re cu capacitate portantă redusă, vor avea înclinarea de 1:1,5 până la înălțimile maxime h max, pe verticală, în funcție de caracteristicile fizico -mecanice ale terenului de fundare. Înclinarea ta luzurilor în deblee pentru adâncimi de maxim 12 m, sunt date în tabelul 3.3. în funcție de materialele existente în debleu: Lucrare de disertație 2021 72 Tabelul 3.3. – Înclinarea taluzurilor în deblee funcție de înălțimea maximă Natura materialelor din debleu Înclinarea taluzului Pământuri argiloase, în general argile nisipoase sau prăfoase, nisipuri argiloase sau prafuri argiloase 1,0:1,5 Pământuri mărnoase 1,0:1,0…. 1,0:0,5 Pământuri macroporice(loess și pământuri loessoide) 1,0:0,1 Roci stâncoase alterabile, în f uncție de gradul de alterabilitate și adâncimea debleelor 1,0:1,5… 1,0:1,0 Roci stâncoase nealterabile 1,0:0,1 Roci stâncoase cu stratificare favorabilă în ce privește stabilitatea De la 1,0:0,1 până la poziția vetrticală sau chiar în consolă Înclinarea taluzurilor în deblee mai adânci de 12 m sau amplasate în condiții hidrologice nefavorabile (zone umede, infiltrații, zone de băltiri) indiferent de adâncimea lor, înclinarea taluzurilor se va stabili printr -un calcul de stabilitate. [20] 3.2.3 . Măsuri de asanare și protejare; La stabilirea înălțimii rambleelor se va ține seama de necesitatea ca fundația drumului să fie deasupra zonei de infiltrații, dezgheț și băltiri. În zonele inundabile, cota platformei drumului se va stabili ținând seama de gradul de asigurare contra inundațiilor. [20] 3.2.4. Capacitate portantă corspunzătoare și stabilitatea terenului de funda re. Capacitatea portant ă sau rezisten ța structural ă reprezint ă capacitatea unei structuri rutiere de a rezista f ără degrad ări majore ( deforma ții, fisuri, cr ăpături, faian țări, ced ări) la diferitele solicit ări la care este supus ă (trafic, factori atmosferici). Pentru verificarea capcității portante există mai multe tipuri de echipamente și anume: Echipamente cu ac țiune static ă; În aceast ă clasă sunt incluse echipamentele care m ăsoară deflexiunea de r ăspuns a structurii rutiere la sarcinile aplicate static. Ce l mai obi șnuit echipament cu ac țiune static ă este pârghia Benkelman. Lucrare de disertație 2021 73 Pârghia Benkelman determin ă deforma ția elastic ă a unei structuri rutiere. Este cea mai utilizat ă metod ă în țara noastr ă. Prin deflexiune se întelege deforma ția vertical ă a complexului rutier sub ac țiunea încărcării date de roata unui vehicul. [1] Echipamente cu ac țiune dinamică ; În vederea verific ării capacit ății portante a unui complex rutier și pentru dimensionarea consolid ării acestuia, se folose ște modulul de deforma ție liniar ă echivalent. De obicei acest tip de echipament se folosește în locuri greu accesibile, unde nu se po t face teste de capacitate portant ă cu acțiune statică cum sunt platformele sau funda ții la poduri, podețe etc. Placa Lu cas este echipament ul cel mai utilizat în acest sens . Modulul de deforma ție liniar ă reprezint ă raportul dintre presiunea specific ă transpus ă uniform pe teren de placa de încărcare și tasarea relativ ă a suprafe ței încărcate, multiplicat cu un coeficient în funcție de forma în plan, rigiditatea pl ăcii de încărcare și natura terenului încercat. Modul ul de deforma ție liniar ă echivalent se determin ă pentru mediile neomogene, stratificate sau complexele rutiere și reprezintă modulul de deforma ție liniar ă al unui material ideal, omogen și izotrop care sub aceea și încărcare, are aceea și tasare ca și sistemul stratificat. [2] Echipamente cu încărcare prin impuls ; În aceast ă clasă sunt incluse toate echipamentele care produc o for ță de impuls pe suprafa ța structurii. Echipamentul cel mai cunoscut este FWD, deflectometrul cu greutate în cadere (Falling Weight Deflectometer). Principiul de func ționare al acestuia se bazeaz ă pe o greutate care este ridicat ă la o anumit ă înălțime pe un sistem de ghidare și apoi este l ăsată să cadă liber. Greutatea care cade izbe ște o plac ă prin intermediul c ăreia transmite sarcina la îmbrăcăminte. Prin modificarea greut ăților care cad , și a înălțimii de c ădere poate fi variat ă forța de impuls. Avantajul major al echipamentelor cu încărcare prin impuls este capabilitatea de a modela sarcina ro ții în mi șcare deopotriv ă ca m ărime și durat ă. Deflexiunea rezultat ă simuleaz ă în mod realist deflexiunea cauzat ă prin încărcarea dat ă de roata în mi șcare. Acest aspect este considerat elementul cel mai important în evaluarea structurilor rutiere. [40] La noi în țară această metodă de încercare este mai puțin utilizată. Lucrare de disertație 2021 74 Încărcarea dat ă de roata unui autovehicul aplicat ă pe suprafa ța de rulare la nivelul fundației dezvoltă tensiunea de compresiune, a c ărei valoare trebuie să fie i nferioară capacității de preluare a terenului suport pentru a nu se produce deformații permanente (tasări). Valorile admisibile ale deflexiunii la nivelul terenului de fundare, la nivelul superior al terasamentului (f ără strat de formă), sau la nivelul inferior al stratului de for mă sunt în funcție de tipul de pământ, conform tabelului 3.4 Tabelul 3.4. –Valori admisibile ale deflexiunii Tipul de pământ conform STAS 1243 Valoarea admisibilă a deflexiunii d adm 0,01 mm Nisip prăfos, nisip argilos 350 Praf nisipos, praf argilos – nisipos, praf argilos, praf 400 Argilă nisipoasă, argilă prăfoasă, argilă prăfoasă – nisipoasă, argilă 450 La nivelul superior al stratului de formă valoarea admisibilă a deflexiunii este de 200, 0,01 mm, Conform STAS 12253:84. Uniformitatea execuției se consideră satisfăcătoare dacă valoarea coeficientului de variație este sub 35%. [1] 3.3. CERINȚE SPECIFICE PENTRU LU CRĂRILE DE COMPACTARE Compactarea terenurilor trebuie să asigure următoarele cerințe: – să elimine sau să reducă tasările ulterioare ale pământului; – creșterea densității și a capacității portante a terenului; – reducerea permeabilității și sensibilității la umezire. Aceste cerințe sunt îndeplinite dacă: – materialele supuse compactării au fost corect alese (pământurile necoezive se compactează mai ușor decât cele coezive, etc); – tehnologia de execuție a procesului de compacta re este respe ctată ( compactarea prin cilindrare , compactarea prin cilindrare cu vibrare, compactarea prin batere sau compactarea numai prin vibrare); – echipamentele tehnologice pentru executarea compactării au fost alese corespunzător (alegerea echipamentului tehnolog ic în funcție de procedeul de compacatare recomandat în proiecte, normative, standarde, specificații tehnice, caiete de sarcini, etc). Lucrare de disertație 2021 75 Pentru obținerea unei lucrări de calitate trebuie urmărite următoarele cerințe esențiale : – alegerea corespunzătoare a pământurilor pentru umpluturi; – alegerea corectă a echipamentelor tehnologice pentru compactare în concordanță cu caracteristicile pământurilor; – creșterea capacității portante a terenurilor slabe de fundare prin compactarea acestora prin lovire până l a adâncimi de circa 7 m; – omogenitatea compactării pe suprafața de compactat; – executarea compactării de probă în poligoane experimentale, cu scopul de a stabili echipamentul tehnologic cu care se va realiza compactarea, grosimea optimă a stratului elem entar, numărul minim de treceri pe fiecare strat; – stratul supus compactării să aibe o umiditate cât mai aproape de umiditatea optimă, care se determină prin încercări de laborator. [20] Echipamente utilizate la executarea lucrărilor de compactare Echipam entele tehnologice folosite la compactare sunt: − compactoare cu rulouri; − plăci pentru compactare; − maiuri pentru compactare. După tipul rulourilor există mai multe tipuri de compactoare: − compactoare cu rulouri netede (vibratoare sau statice), cu șasiu monobloc sau articulat; − compactoare pe pneuri(tractate sau autopropulsate); − compactoare mixte (cu un rulou vibrator și cu pneuri); − compactoare cu rulouri profilate (cu crampoane), tractate s au autopropulsate. La alegerea echipamentului tehnologic pentru realizarea operațiilor de compactare trebuie luate în considerare următoarele aspecte tehnologice: a) dacă frontul de lucru se desfășoară pe suprafețe mari și necesită volume importante de lucru se pot utiliza următoarele echipamente tehnologice: ✓ compactoare pentru drumuri cu un singur rulou (static sau vibrator); ✓ compactoare cu rulouri netede (vibratoare sau statice), cu șasiu monobloc sau articulat; ✓ compactoare cu rulouri profilate (cu crampo ane). b) dacă frontul de lucru îl reprezintă spațiile înguste; Lucrare de disertație 2021 76 ✓ plăci vibratoare; ✓ maiuri vibratoare. Pentru stabilirea celui mai eficient procedeu de compactare se vor executa încercări de compact are în poligoane de încercare. În poligoanele de încercare se vor folosi materialele și echipamentele tehnologice prevăzute în caietele de sarcini a lucrării. [38] Capabilitatea echipamentelor utilizate la lucrări de compactare . Pentru asigurarea capabilității tehnologice , echipamentele tehnologice moderne pentru compactat trebuie să răspundă următoarelor cerințe, dintre care unele influențează direct calitatea lucrărilor: − realizarea gradului de compactare stabilit printr -o alegere corespunzătoare a echipamentului tehnologic pentru compactat și a numărului de treceri a mașinii peste suprafața de compactat (funcție de proprietățile materialului d e compactat); − alegerea parametrilor de lucru , astfel încât să nu se rupă stratul de material în timpul procesului de compactare; − alegerea grosimii stratului de compactat , să fie apropiată de valoarea optimă astfel încât să se realizeze o compactare unifor mă pe întreaga grosime a stratului; − realizarea unei compactări uniforme pe întreaga lățime a stratului ce se compactează; − asigurarea unei vizibilități foarte bune a zonei de lucru, inclusiv la contactul marginii ruloului cu terenul (post de comandă dublu, cabină asimetrică, rotirea scaunului și a panoului de comandă ); − realizarea procesului de lucru concomitent cu deplasarea mașinii și manevrarea organului de lucru cu posibilitatea de reglare continuă a vitezei de deplasare, prin utilizarea transmisiilor hidromecanice și hidrostatice; − asigurarea unei manevrabilități foarte bune a echipamentului tehnologic pentru compactat (mașini cu șasiu articulat, mașini cu șasiu rigid și ambele rulouri motoare și de direcție); − asigurarea mobilității și stabilității în lucru a echipamentului tehnologic de compactat ; − posibilitatea testării mașinii pentru a eficientiza procesul de compactare pentru anumite categorii de pământ și pentru a se asigura sarcini unitare sporite pe măsura creșterii gradului de compactare; Lucrare de disertație 2021 77 − schimbarea comodă și rapidă a sensului de mers, fără părăsirea postului de comandă de către conductor (scaunul operatorului, volanul și panoul de control se rotesc simultan – sisteme cu orbitrol). − dotarea mașinii de compactat cu instalație de stropire cu apă pentru a asigura gradul de umiditate optim al stratului compactat, respectiv pentru a evita poluarea cu particule fine atunci când se u tilizează vibrarea în procesul de compact are; − perfecționarea suspensiei la compactoare le cu pneuri pentru a se asigura un înalt grad de adaptabilitate a roților față de teren ; − posibilitatea vari ației parametrilor vibrațiilor (frecvență, amplitudine) la compactoare le vibratoare astfel încât să se realizeze o compactare eficientă atât la pământuri cât și la mixturi asfaltice; − utilizarea rulourilor cu oscilații dirijate care pot transmite stratului de compactat și vibrații orizontale (la compactarea de finisare a stratului de suprafață) − dotarea mașinii de compactat cu echipamente de lucru auxiliare pentru pregătirea terenului în vederea compactării (dinți de scarificator, lamă de buldozer); − acționar e fără șocuri a mașinii și a mecanismelor sale la demaraj, frânare și inversarea sensului de mers pentru preîntâmpinarea patinării (alun ecării) ruloului; − introducerea controlului automat al parametrilor funcționali și tehnologici ai mașinii , respectiv controlul procesului de compactare în timp real: − sistem de control a funcționării mașinii cu înregistrarea par ametrilor (nivel ulei, nivel combustibil, presiune ulei, temperatur ă, turația motorului, ore de funcționare etc.); − sistem de diagnoză instalat pe mașină, capabil să stabilească starea mașinii la un moment dat; − controlul continuu a procesului de compactare , utilizând echipamente specializate pentru monitorizare , înregistrare și interpretarea datelor . Îndeplinirea acestor cerințe determină îmbunătățirea performanțelor funcționale și tehnologice ale echipamentelor, asigurând capabilitate operațională în frontul de lucru, la nivelul de calitate impus de referințe. [38] 3.4. CERINȚE SPECIFICE PRIVIND VERIFICAREA CALITĂȚII TERASAMENTELOR Pe timpul execuției lucrărilor de terasamente se verifică: Lucrare de disertație 2021 78 − Trasarea axului și amprizei drumului, în conformitate cu documentația de execuție; − Calitatea pământurilor folosite față de cele date în documentație, verificarea f ăcându – se pe baza probelor de laborator; − Grosimile straturilor așternute în rambleu față de cele stabilite în funcție de tipul utilajului folosit la c ompactare; − Umiditatea efectivă la care se compactează pământul și variația acesteia față de umiditatea optimă de compactare, precum și gradul de compactare realizat și variația acestuia față de tabelul 3.1. − Profilul longitudinal și transversal realizat, fa ță de prevederile proiectului de execuție; Determinările privind grosimea straturilor, umiditatea și gradul de compactare realizat se vor face pentru fiecare strat în parte, în cel puțin trei puncte repartizate uniform la fiecare 2000 m2 de strat. Verifică rile gradului de compactare realizat se face prin extragerea de probe din stratul compactat și compararea densității în stare uscată a acestor probe cu densitatea în stare uscată maximă, stabilită prin încercarea Proctor normală. De asemenea se pot folosi și alte metode de încercare. Verificarea compactării patului drumului se face prin recoltarea de probe dintr -un sondaj cu adâncime de 30 cm. Distanța dintre sondaje nu va depăși 250 m. Verific ările privind gradul de compactare realizat se vor face în minim um trei puncte repartizate stânga, ax, dreapta în secțiuni diferite pentru fiecare sector de 250 m lungime/strat. Verificările privind gradul de compactare realizat se vor face în special acolo unde se văd denivelări ale straturilor, ca urmare a trecerii a utovehiculelor în timpul execuției. [20] Verificarea parametrilor compactării se poate face în două moduri: – verificarea compactării asupra primelor straturi de pămînt puse în lucrare, pe baza cărora se alege grosimea optimă a stratului compactat și a n umărului minim de treceri necesare prin care se realizează gradul de compactare prescris, pentru un echipament tehnologic de compactat ales în funcție de natura și starea pământului; – verificarea compactării de probă pe pista și platforma de încer care (c are poate fi în ampriza lucrării sau în afara ei). Această verificare se face numai în cazul unor lucrări de terasamente cu volume de peste 5000 m3. Pămîntul pe care se face compactarea de probă trebuie să aibă aceeași natură cu cel ce urmează a fi utiliza t la executarea terasamentelor. Lucrare de disertație 2021 79 Numărul sectoarelor de încercare pe care se execută compactarea de probă rezultă din numărul parametrilor variabili care pot interveni în tehnologia propriu -zisă. Acești parametrii sunt: – tipul echipamentului tehnologic de compactat; – natura pămîntului; – umiditatea pămîntului; – grosimea stratului ce se compactează. Având la bază rezultatele obținute în urma experimentărilor efectuate pe primele straturi de pămînt pus în operă sau de la pista de încercare (tronson experimental) , verificarea parametrilor compactării se continuă pe toată durata execuției lucrării control ându-se: – umiditatea de compactare a pămîntului; – grosimea stratului de pămînt compactat; – numărul de treceri ale ut ilajului de compactare. Verificarea parametrilor compactării se realizează în același timp cu respectarea parametrilor de funcționare ai echipamentelor tehnologice de compactare (greutatea echipamentului tehnologic , viteza de lucru, frecvența și amplitudinea vibrațiilor, mărimea forței perturbatoare, presiunea în pneuri, etc.). De asemenea, pe tot parcursul execuției, se urmărește în permanență respec tarea tehnologiei de punere în operă a pămîntului stabilită prin asigurarea pantelor transversale și a scurgerii apelor de precipitație ș i corelarea ritmului de execuție cu numărul de echipamente tehnologice. [20] 3.5. CERINȚE GENERALE PRIVIND ȘANȚURILE ȘI RIGOLELE PENTRU SCURGEREA APELOR În toate zonele în care drumul se află în debleu sau la nivelul terenului înconjurător se vor execut a șanțuri sau rigole pentru asigurarea scurgerii apelor. La străzi, evacuarea apelor poate fi asigurată și prin sistemul de canalizare ape pluviale. În cazul rambleelor se vor lua măsuri de îndepărtare a apelor meteorice din zona drumului. Dimensiunile și forma șan țurilor se stabilesc, de la caz la caz, în funcție de relieful, debitul și viteza apei, natura terenului, mijloacele de execuție, condițiile de circulație pentru evitarea accidentelor, conform reglementărilor în vigoare. Panta longitudinală a șanț urilor va fi de minim 0,25% în terenul natural și de 0,1% în cazul șanțurilor pereate. Lucrare de disertație 2021 80 Șanțurile de gard ă se vor executa pe bază de studii geotehnice. Aceste șanțuri se vor executa astfel încât să asigure îndepărtarea tuturor apelor. În general se recoma ndă pereerea sau pavarea șanțurilor de gardă. În debleu, șanțurile de gardă se vor amplasa la distanța minimă de 2 m, iar șanțurile de gardă pentru apărarea picioarelor rambleului împotriva apelor care vin în sens transversal se vor executa la distan ța de 1,5… 2m. [20] 3.6. CERINȚE SPECIFICE PRIVIND RECEPȚIA LUCRĂRILOR Lucrările de terasamente vor fi supuse unei recepții provizorii și a unei recepții definitive conform reglement ărilor legale în v igoare. La recepția provizorie se vor verifica: − Concordanța lucrărilor cu prevederile standardului și a proiectului de execuție; − Natura pămîntu lui din corpul drumului; − Concordarea gradului de compactare realizat cu prevederile caietelor de sarcini sau a standardelor în vigoare. La recepția definitivă se va examina dacă lucrările s -au comportat în bune condiții, în cursul termenului de garanție și dacă au fost întreținute corespunzător. [20] Lucrare de disertație 2021 81 4. STRATURI RUTIERE DE FUNDAȚIE DIN BALAST 0 -63 mm Straturile de fundați e sunt situate între stratul de bază sau îmbrăcămintea rutieră și terenul de fundare, având următoarele roluri: – rol de rezistență : preia eforturile unitare verticale de la stratul rutier superior, le repartizează pe suprafețe mai mari și le transmite stratului imediat inferior sau terenului de fundare în limita capac ității portante a acestora. În acest scop, straturile de fundație trebuie să fie alcătuite astfel încât sarcinile statice sau dinamice din trafic, să fie preluate în așa măsură încât terenul de fundare să nu fie solicitat peste limitele admisibile. Stratur ile de fundație trebuie să aibă o rezistență stabilă și o grosime suficientă pentru a repartiza cât mai uniform eforturile unitare vericale pe terenul de fundare. Deformabilitatea acestor straturi trebuie să fie cât mai mică, cu atât mai mult cu cât stratu rile superioare sunt mai subțiri și cu, capacitate portantă mai redusă. În general, din acest punct de vedere o compactare ridicată a stratului de fundație este garanția unei bune comportări în exploatare a structurii rutiere. În cazul în care stratul supe rior de fundație îndeplinește și rolul stratului de bază, proiectarea și execuția acestuia trebuie să se facă din materiale mai rezistente, deoarece primește și solicitările transmise prin îmbrăcămintea rutieră (șocuri, vibrații, o parte din eforturile uni tare tangențiale etc.). De aceea, se evită să se folosească în stratul superior de fundație materiale pietroase din rocă slabă (calcare moi, șisturi și roci alterabile etc.); – rol drenant : asigură drenarea și evacuarea apelor infiltrate în structura rut ieră, împiedicând stagnarea acestora la nivelul patului drumului. Acest rol este esențial pentru menținerea constantă a capacității portante a structurii rutiere. Prezența apei este deosebit de dăunătoare, ea provocând o reacție în lanț ce conduce în final la distrugerea structurii rutiere; – rol anticapilar : rupe ascensiunea capilară a apelor subterane. Acest rol este îndeplinit de straturi rutiere alcătuite din materiale granulare având o grosime mai mare decât înălțimea ascensiunii capilare a apelor sub terane, amplasate pe terenul de fundare; – rol antigel : împiedică pătrunderea înghețului până la nivelul pământului din patul drumului, recomandându -se, în acest caz, folosirea în straturile de fundație a unor materiale negelive, cu o conductibilitate ter mică redusă; – rol anticontaminant (izolator): oprește pătrunderea argilei din terenul de fundare spre straturile rutiere superioare de rezistență ale structurii rutiere. Cele mai frecvente cazuri de nereușită în exploatarea straturilor de fundație se dat oresc sensibilității la acțiunea apei a materialelor din care acestea sunt realizate și contaminării straturilor rutiere din materiale Lucrare de disertație 2021 82 necoezive cu argilă din patul drumului. Dacă se exclude contactul cu apa a materialelor din patul drumului și din stratur ile rutiere de fundație, condițiile de rezistență sunt satisfăcătoare și se mențin corespunzătoare în majoritatea cazurilor, întrucât eforturile unitare ce apar în straturile inferioare sunt relativ mici. Dacă straturile de fundație nu pot realiza unul sau mai multe din rolurile: drenant, anticapilar, antigel și anticontaminant, se impune realizarea între patul drumului și primul strat de fundație al unui strat de protecție. Straturile de protecție, sunt așezate pe pământul din patul drumului, în scopul de a feri structura rutieră de unele efecte dăunătoare. Straturile de protecție pot avea rol drenant, anticapilar, antigel și anticontaminant, în funcție de condițiile locale și de necesități. Stratul drenant se execută din balast în scopul colectării și ev acuării apelor din precipitații care pătrund în straturile de fundație în timpul execuției sau ulterior, prin acostamente, fisuri, crăpături, rosturi etc. În acest scop, se vor lua măsuri în vederea evacuării apelor din acest strat rutier în afara corpului drumului. Grosimea stratului drenant este de min. 10 cm după compactare. Acest strat rutier se ia în considerare la calculul de dimensionare a structurilor rutiere și grosimea lui se include în grosimea totală a structurii rutiere pentru verificarea ace steia la acțiunea îngheț -dezghețului. Stratul anticapilar se execută din balast cu o grosime de min. 15 cm după compactare și mai mare decât înălțimea capilară maximă. Și acest strat de protecție se ia în considerare în calculele de dimensionare și de ver ificare la îngheț -dezgheț a structurii rutiere. Stratul anticontaminant (izolator) se execută din nisip sau din geotextile, atunci când nu se realizează strat de formă sau atunci când straturile de fundație, respectiv celelate straturi de protecție, nu înd eplinesc și acest rol. Grosimea stratului anticontaminant din nisip este de 7 cm după compactare și nu se ia în considerare la dimensionarea structurii rutiere și la verificarea acesteia la acțiunea îngheț -dezghețului. Stratul izolator din geotextile poate îndeplini și rol drenant, cu condiția executării sale până la taluzurile șanțurilor, caz în care cota sa va fi cu min. 15 cm mai mare decât cota fundului dispozitivului de scurgere a apelor de suprafață. Stratul antigel se execută din zgură expandată cla sa 900…1200, sort 0 –7, sau din zgură granulată de furnal clasa A, cu grosimea de min. 12 cm după compactare. Acest strat de protecție nu se ia în considerare la dimensionarea structurii rutiere, dar se include în grosimea totală a structurii rutiere pentru efectuarea verificării acesteia la acțiunea îngheț -dezghețului. Lucrare de disertație 2021 83 Modul de evacuare a apelor din stratul de protecție sau stratul inferior de fundație diferă în funcție de situația existentă, și anume: – dacă există posibilitatea evacuării apelor prin șan țuri (rigole) sau pe taluzurile ramble elor, se prevede un strat drenant continuu până la taluzurile drumului. Suprafața pe care se execută acest strat va avea panta transversală de 10…12 % pe ultimii 80 cm, până la taluzurile drumului. În cazul lărgirii pl atformei existente, se pot prevedea drenuri transversale de acostament cu lățimea de 25…35 cm și grosimea de 30…50 cm, situate la distanțe de 10…20 m, în funcție de declivitatea drumului. Drenurile transversale de acostament au panta de 4…5 % și se realize ază normal pe axa drumului când declivitatea este mai mică de 2 % sau, în caz contrar, cu o înclinare de circa 60 % în direcția declivității; – dacă drumul este situat în debleu sau la nivelul terenului natural și nu există posibilități de evacuare a apel or prin șanțuri (rigole), se prevăd drenuri longitudinale sub acostamente sau sub șanțuri (rigole), cu panta de min. 0,3 %. În cazul ramble elor realizate din pământuri necoezive sau permeabile, nu se prevăd măsuri de evacuare a apelor din straturile de fun dație. Straturile rutiere de fundați i trebuie să respecte principiile de alcătuire și să îndeplinească rolurile sus -menționate, ele putând fi realizate din: – agregate naturale (nisip, balast, pietruiri vechi); – balast amestec optimal sau piatră spartă amestec optimal; – piatră spartă mare, sort 63 -90; – blocaj din piatră brută; – pietruiri vechi; – agregate naturale stabilizate mecanic; – agregate naturale stabilizate cu ciment sau cu lianți puzzolanici. 4.1. NOȚIUNI GENERALE Fundația drumului este un strat sau ansamblu de straturi din sistemul rutier , care primește, transmite și repartizează patului drumului, eforturile verticale provenite din trafic astfel încât aceasta să nu depășească portanța patul ui drumului în condițiile cele mai defavorabile care pot surveni în perioada de perspectivă considerată la dimensionarea drumului. Acesta preia și funcția de strat drenant, asigurându -se condițiile necesare privind grosimea, calitatea de drenare și măsuril e de evacuare a apelor înafara corpului drumului. Lucrare de disertație 2021 84 Stratul de formă reprezintă partea superioară a terasamentelor alcăt uite din balast și/ sau piatră spartă amestec optimal, în scopul realizării unei capacități portante satisfăcătoare și uniforme sub fundația sistemului rutier. 4.2. CERINȚE GENERALE PRIVIND CARACTERISTICILE DE CALITATE ALE BALASTULUI Balastul este un amestec de pietriș și nisip cu granula maximă de 63 mm, provenit prin sfărâmarea naturală sau artificială a roc ii. Așa cum reiese din descrierea lui, balastul poate fi natural sau artificial, ultimul fiind obținut prin concasarea balastului cu granulație mare și a bolovanilor din balastieră. Balastul din s traturile de fundați i inferioare și superioare, trebuie să îndeplinească un cumul de condiții pentru a putea fi pus în operă. Balastul pentru stratul drenant, trebuie să îndepline ască aceleși condiții ca și la stratul de fundație. Roca de proveniență a balastului trebuie să fie stabilă, nealterabilă la apă și îngheț și să nu conțină corpuri străine vizibile (bulgări de pământ, lemn, resturi vegetale, etc.), sau diverse componente a lterate . Balastul amestec optimal se poate obține fie prin amestecarea sorturilor 0 -8, 8-16, 16 – 25, 25 -63, fie direct din balast, dacă îndeplinește condițiile din tabelul 1. Balastul pentru a putea fi folosit în stratul de fundație trebuie să îndeplinească următoarele caracteristicile calitat ive : Tab. 4.1- Caracteristici de calitate ale balastului. [3] Caracteristici Condiții de admisibilitate Balast Amestec optimal Fundații rutiere Strat de formă Sort 0 – 63 0 – 63 0 – 63 Conținut de fracțiuni, % Sub 0,02 mm max. 3 max. 3 max. 3 Sub 0,2 mm 4 – 10 3 – 18 3 – 33 0 – 1 mm 12 – 22 4 – 38 4 – 53 0 – 4 mm 26 – 38 16 – 57 16 – 72 0 – 8 mm 35 – 50 25 – 70 25 – 80 Lucrare de disertație 2021 85 0 – 16 mm 48 – 65 37 – 82 37 – 86 0 – 25 mm 60 – 75 50 – 92 50 – 90 0 – 50 mm 85 – 92 80 – 98 80 – 98 0-63 mm 100 100 100 Granulozitate Conform fig. 1 Coeficient de neuniformitate (U n), min. – 15 15 Echivalent de nisip, min 30 30 30 Uzura cu mașina Los Angeles (LA), %, max. 50 50 50 Fig. 4.1. – Zona de granulozitate a balastului în straturile de fundație [ 3] Agregatul (balast sau balast amestec optimal) se va aproviziona din timp, în depozite intermediare, pentru a se asigura omogenitatea și constantarea calit ății acestuia. Aprovizionarea la locul de punere în oper ă se va face numai dup ă efectuarea testelor de laborator complete, pentru a verifica dac ă agregatele din depozite îndeplinesc cerin țele. În cazul în care , la verificarea calității balastului aprovizionat, granulozitatea acestuia nu corespunde prevederilor, aceasta se corectează cu sorturile granulometrice deficitare pentru îndeplinirea condițiilor calitative prevăzute Punerea în operă se va face după certificarea calității acest uia. În cazul utilizării de balast din mai multe surse se va evita amestecarea acestuia pe timpul depozitării , depozitarea f ăcându -se separat pentru fiecare sursă. Lucrare de disertație 2021 86 Depozitarea agregatelor se face în depozite deschise, dimensionate în funcție de cantitatea necesară și eșalonarea lucrărilor. Controlul calității balastului Controlul calității se face de către un laborator autorizat, în conformitate cu prevederile de mai jos: Tab. 4.2- Controlul calității balastului [3] Nr. crt. Acțiunea, procedeul de verificare sau caracteristici care se verifică Frecven ța minimă Metoda de determinare conform La aprovizionare La locul de punere în operă 1. Examinarea datelor înscrise în declarațiile de conformitate La fiecare lot aprovizionat – – 2. Granulozitatea Coeficientul de neuniformitate Echivalentul de nisip O probă pentru fiecare lot aproviz. de 500 to, pentru fiecare sursă. – SR EN 933 -1 STAS 730 -89 SR EN 933 -8 3. Umiditatea – O probă/s ursă și ori de câte ori se observă o schimbare cauzată de condiții meteo STAS 4606 -80 4. Rezistența la uzură cu mașina tip Los Angeles O probă la fiecare lot aprovizionat pentru ficare sursă (sort), la fiecare 5000 to – SR EN 1097 -2 Stabilirea caracteristicilor de compactare Caracteristicile optime de compact are ale balastului se stabilesc prin încercarea Proctor modificată, conform STAS 1913/13 -1983 de către un laborator autorizat înainte de începerea lucrărilor de execuție. Prin încercarea Proctor modificată se stabilește: Lucrare de disertație 2021 87 • dmax – greutate volumică î n stare uscată, maximă (g/cm3); • Wopt – umiditatea optimă de compactare (%). Caracteristicile efective de compa ctare se determină de laborator în șantier, pe probe prelevate din strat și anume: • du ef – greutate volumică în stare uscată, efectivă (g/cm3); • W ef – umiditatea efectivă de compactare exprimată în (%) în vederea stabilirii gradului de compactare G C. GC = (du ef / du max)  100 (%) La execuția stratului de fundație se va urmări realizarea gradului de compactare . Condiții de compactare Stratul de fundație din balast trebuie compactat până la realizarea următoarelor grade de compactare minime din d ensitatea în stare uscată maximă , determinată prin încercarea Proctor modificată conform STAS 1913/13 – 83: – 100 % în cel puțin 95 % din punctele de măsurare; – min. 98 % în toate punctele de măsurare 4.3. CERINȚE GENERALE PRIVIND PUNEREA ÎN OPERĂ A BALASTULUI Execuția straturilor de fundație se începe numai după verificarea și recepți onare a patului drumului. Straturile inferioare ș i superioare de fundație trebuie să fie executat e în conformitate cu reglementă rile tehnice în vigoare. Înainte de începerea lucrărilor , se vor verifica și regla utilajele și dispozitivele necesare punerii în oper ă a balastului . Se vor executa lucr ările pentru drenarea apelor din funda ții : drenuri transversale de acostament, drenuri longitudinale sub acostament sau sub rigole și racordurile stratului de funda ție la acestea, precum și alte lucr ări prev ăzute în acest scop. În cazul straturilor de funda ție prev ăzute pe întreaga platform ă a drumului, cum este cazul la autostr ăzi sau la lucr ările la care drenarea apelor este prev ăzută a se face printr -un strat drenant continuu, se va asigura în prealabil posibilitatea evacu ării apelor în orice punct al traseului, la cel pu țin 15 cm deasupra șantului sau în cazul ram bleelor deasupra terenului. Lucrare de disertație 2021 88 În cazul c ând sunt mai multe surse de aprovizionare cu balast, se vor lua m ăsuri de a nu se amesteca agregatele, de a se delimita tronsoanele de drum în func ție de sursa folosit ă, acestea fiind consemnate în registrul de șantier. Înainte de începerea lucr ărilor, constructorul efectuează o experimentare pe un tronson de proba în lungime de minimum 30 m și o l ățime de cel putin 3,40 m (dublul l ățimii utilajului de compactare). Experimentarea are ca scop stabilirea, în condi ții de execu ție curent ă pe șantier, a component ei atelierului de compactare și a modului de ac ționare a acestuia , pentru realizarea gradului de compactare cerut, precum și reglarea utilajelor de răspândire, pentru realizarea grosimii din proiect și pentru o suprafa țare corect ă. Compactarea de prob ă pe tronsonul experimental se va face, efectu ând controlul compact ării prin încerc ări de laborator, efectuate de un laborator de specialitate. În cazul în care gradul de compactare prev ăzut nu poate fi ob ținut, constructorul va trebui s ă realizeze o nou ă încercare, dup ă modificarea grosimii stratului sau a atelierului de compactare folosit. Aceste încerc ări au drept scop stabilirea parametrilor compact ării și anume : • Grosimea maxim ă a stratului de balast pus în oper ă ; • Condi țiile de compactare (verificarea eficacit ății utilajelor de compactare și intensitatea de compactare a utilajului). Intensitatea de compactare – Q/S Q = volumul de balast pus în opera, în unitatea de timp, exprimat în m3 ; S = suprafa ța compactat ă în intervalul de timp dat, exprimat în m2 . În cazul folosirii de utilaje de același tip, în tandem, suprafe țele compactate de fiecare utilaj se cumulează. Partea din tronsonul experimental executat cu cele mai bune rezultate, va servi ca sector de referință pentru restul lucrării. Caracteristicile o bținute pe acest tronson se vor consemna în registrul de șantier, pentru a servi la urmărirea calității lucrărilor ce se vor execut a. Pe terasamentul recep ționat se așterne și se niveleaz ă balastul . Execuția straturilor de fundație din balast necesită următoarele operații: – așternerea și nivelarea agregatului natural la șablon, manual sau mecanic, în straturi conform dimensiunilor stabilite în proiectele tehnice , și de grosimea optim ă de compactare stabilit ă pe tronsonul experimen tal, înainte de compactare. A șternerea și nivelarea se face la șablon, cu respectarea lățimilor și pantelor prevăzute în proiect . Lucrare de disertație 2021 89 – adăugarea prin stropire a cantității necesare de apă pentru asigurarea umidității optime de compactare Proctor modifica t, evitându-se supraumezirea local ă ; – îndesarea nisipului prin pilonare sau vibrare și a balastului prin compactare și vibrare. [24] Compactarea straturilor de funda ție din balast se face cu atelierul de compactare stabilit pe tronsonul experimental, respect ându-se componen ța atelierului, viteza utilajelor de compactare, tehnologia și intensitatea Q/S de compactare. Pe drumurile pe care stratul de funda ție nu se realizeaz ă pe întreaga l ățime a platformei, acostamentele se completeaz ă și se compacteaz ă odată cu stratul de funda ție, astfel c a acesta , să fie permanent încadrat de acostamente, asigur ându-se totodat ă și măsurile de evacuare a apelor . Denivel ările care se produc în timpul compact ării straturilor de funda ție, sau care r ămân dup ă compactare, se corecteaz ă cu materiale de aport și se recompacteaz ă. Suprafe țele cu denivel ări mai mari de 4 cm se completeaz ă, se reniveleaz ă și apoi se compacteaz ă din nou. . Este interzis ă folosirea balastului înghe țat și așternerea balastului pe patul acoperit cu un strat de z ăpadă sau cu pojghi ță de ghea ță. 4.4. CONDIȚII TEHNICE, REGULI ȘI METODE DE VERIFICARE A PUNERII ÎN OPERĂ A BALASTULUI Controlul calității compactării balastului În timpul execuției stratului de fundație din balast , se va face verificarea compactării prin încercări și determinări arătate în tabelul de mai jos: Tab. 4.3- Frecvențe minime ale testelor la locul de punere în operă a balastului Nr. Crt Determinarea, procedeul de verificare sau caracteristica, care se verifică Frecvențe minime la locul de punere în operă Metode de verificare conform STAS 1 Încercarea proctor modificată – 1913/13 -83 2 Determinarea umidității de compactare 4606 -800 3 Determinarea grosimii stratului compactat Minim 3 probe la fiecare suprafață de 2000 mp de strat – 4 Determinarea gradului de compactare prin metoda greutății volumice în stare 1 test la fiecare 250 m de bandă de circulație 1913/15 – 75 Lucrare de disertație 2021 90 uscată 5 Determinarea capacit ății portante la nivelul superior al stratului de fundație cu una dintre metode: – pârghia Benkelman – placa ZORN – placa statică – în profile transversale – 1 punc la max. 25 ml – 1 punct / 500 ml CD 31 – 2002 Agrement tehnic STAS 2914/4 Metodele de încercare a testelor menționate mai sus au fost prezentate în lucrarea anterioară. Elemente geometrice și abateri limită Grosimea stratului de fundație din balast este cea din proiect. Abaterile limită la grosime poate fi de maximum  20 mm. Verificarea grosimii se face cu ajutorul unei tije metalice gradate , cu care se străpunge stratul la fiecare 200 m de strat executat. Grosimea stratului de fundație este media măsurătorilor obținute pe fiecare sector de drum prezentat recepției. Lățimea stratului de fundație din balast este prevăzut ă în proiect. Abaterile limită la lățime pot fi de  5 cm. Verificarea lățimii se face în dreptul profilelor transversal e. Panta transversală a fundației din balast este cea a îmbrăcăminții sub care se execută. Abaterea limită la pantă este  0,4 %, față de valoarea pantei indicată în proiect. Declivitățile în profil longitudinal sunt conform proiectului. Abaterile limită l a cotele stratului de fundație față de cotele din proiect pot fi de  10 mm . Caracteristicile stratului de fundație Verificarea denivelărilor suprafeței fundației se efectuează cu ajutorul latei de 3,00 m lungime, astfel: ▪ în profil longitudinal, măsurător ile se efectuează în axul fiecărei benzi de circulație și nu pot fi mai mari de  20 mm; ▪ în profil transversal, verificarea se efectuează în dreptul profilelor arătate în proiect și nu pot fi mai mari de  10 mm. În cazul apariției denivelărilor mai mari s e va face corectarea suprafeței stratului. Lucrare de disertație 2021 91 5. STRAT DE BAZĂ DIN PIATRĂ SPARTĂ AMESTEC OPTIMAL 0 -63 mm Stratul de bază este situat între îmbrăcămintea bituminoasă și stratul (straturile) de fundație . Acesta are rolul de a prelua încărcările date de trafic, în special eforturile unitare tangențiale și de întindere, și de a repartiza eforturile unitare verticale pe suprafețe mai mari, predându -le apoi stratului inferior, în limita capacității portante a acestuia. Straturile de bază se por realiza din următoarele materiale: – macadam; – macadam penetra nt sau semipenetra nt; – piatră spartă împănată cu split bitumat; – agregate naturale stabilizate cu lianți hidraulici sau puzzolanici; – mixturi asfal tice (anrobat bituminos AB 22,4/ 31,5; ABPC 22,4/31,5). – beton de ciment. 5.1. NOȚIUNI GENERALE Piatra spartă este un amestec de agregate naturale obținute prin concasarea simplă a rocilor și selecționate în sorturi cu o anumită granulație, în funcție de necesitate, Conform SR EN 13242:2003. Tabel 5.1. Cerințe generale de granulometrie Agregat Dimensiune mm Procent de treceri exprimat ca masa Categorie 2D 1,4 D D d D/2 Agregat grosier D=1 și D>2 100 98 la 100 85 la 99 0 la 15 0 la 5 Gc 85 -15 100 98 la 100 80 la 99 0 la 20 0 la 5 Gc 80 -20 Agregatele trebuie să provină din roci stabile, adică nealterabile la aer, apă sau îngheț. Se interzice folosirea agregatelor provenite din roci feldspatice sau sistoase. Agregatele folosite la realizarea straturilor de fundație nu trebuie să conțină corpu ri străine vizibile (bulgări de pământ, cărbune, lemn, resturi vegetale) sau elemente alterate. Lucrare de disertație 2021 92 5.2. CERINȚE GENERALE PRIVIND CARACTERISTICILE DE CALITATE ALE PIETREI SPARTE AMESTEC OPTIMAL 0 -63 MM Piatra spart ă amestec optimal se poate obține fie prin amestecarea sorturilor 0 -8 mm, 8-16 mm, 16- 25 mm și 25 -40 mm, 40 – 63mm, fie direct de la concasare, dacă îndepline ște condițiile din tabelul 4 și granulozitatea conform tabelului 5. Tabel 5 .2- Granulozitatea Amestecului optimal 0 -63 mm Sort Limita Treceri în % 0,02 0,1 0,2 1 4 8 16 25 40 63 0 – 63 infer. 0 1 2 8 20 31 48 60 75 90 super. 3 10 14 27 42 55 70 80 90 100 Piatra spartă amestec optimal pentru a putea fi folosit ă în stratul de fundație , trebuie să îndeplinească caracteristicile calitative conform tabelelor de mai jos: Tabel 5.3- Caracteristicile pietrei sparte amestec optimal Caracteristici sort Condiții de admisibilitate Metode de verificare conform Piatră spartă amestec optimal Sort 0 – 63 – Conținut de fracțiuni, %, max.: – sub 0,02 mm – sub 0,2 mm – 0 … 8 mm – 16 …40 mm – 25 … 63 mm 3 2… 14 35… 55 – 20 … 40 STAS 1913/5 – 1985 STAS 4606 – 80 Granulozitate Conform tabel 2 SR EN 933 – 1 Conținut de granule alterate, moi, friabile, poroase și vacuolare, %, max. 10 vizual Coeficient de formă, %, max. 35 SR EN 933 – 4 Corpuri străine, %, max. 1 STAS 4606 Fracțiuni sub 0,1 mm, %, max. Nu este cazul SR EN 933 – 1 Lucrare de disertație 2021 93 Echivalent de nisip (doar în cazul produselor de balastieră) (EN), min. 30 SR EN 933 – 8 Uzura cu mașina Los Angeles (LA), %, max. 30 SR EN 1097 – 2 Rezistența la acțiunea repetată a sulfatului de sodiu (Na 2SO 4), 5 cicluri, %, max. 3 STAS 4606 Controlul calității agregatelor Controlul calității se face de către un laborator autorizat, în conformitate cu prevederile de mai jos : Tabel 5.4 – Frecvența și tipul încercărilor Nr. crt. Acțiunea, procedeul de verificare sau caracteristici care se verifică Frecvența minimă Metoda de determinare conform La aprovizionare La locul de punere în operă 1. Examinarea datelor înscrise în declarațiile de conformitate La fiecare lot aprovizionat – – 2. Corpuri străine: – argilă bucăți – argilă aderentă – conținut de cărbune În cazul în care se observă prezența lor Ori de câte ori apar factori de impurificare STAS 4606 3. Conținutul de granule alterate, moi, friabile, poroase și vacuolare O probă la max. 500 mc pentru fiecare sursă – vizual 4. Granulozitatea O probă la max. 500 mc pentru fiecare sursă – SR EN 933 – 1 5. Coeficient de formă O probă la max. 500 mc pentru fiecare sursă – SR EN 933 – 4 6. Echivalent de nisip (EN) (numai la produse de balastieră) O probă la max. 500 mc pentru fiecare sursă – SR EN 933 – 8 Lucrare de disertație 2021 94 7. Rezistența la acțiunea repetată a sulfatului de sodiu (Na 2SO 4), 5 cicluri O probă pentru fiecare sursă – STAS 4606 8. Rezistența la uzură cu mașina tip Los Angeles (LA) O probă pentru fiecare 2000 to. – SR EN 1097 – 2 Stabilirea caracteristicilor de compactare Caracteristicile optime de compactare ale pietrei sparte amestec optimal se stabilesc prin încercarea Proctor modificată, conform STAS 1913/13 -1983 de către un laborator autorizat înainte de începerea lucrărilor de execuție. Prin încercarea Proctor modificată se stabilește: • dmax – greutate volumică în stare uscată, maximă (g/cm3); • Wopt – umiditatea optimă de compactare (%). Caracteristicile efective de compa ctare se determină de laborator pe șantier, pe probe prelevate din strat și anume: • du ef – greutate volumică în stare uscată, efectivă (g/cm3); • W ef – umiditatea efectivă de comp actare exprimată în (%) în vederea stabilirii gradului de compactare G C. GC = (du ef / du max)  100 (%) La execuția stratului de fundație se va urmări realizarea gradului de compactare . Condiții de compactare Stratul de bază din piatră spartă amestec optimal trebuie compactat , până la realizarea următoarelor grade de compactare, minime din densitatea în stare uscată maximă determinată prin încercarea Proctor modificată , conform STAS 1913/13 – 83: – 100 % în cel puțin 95 % din pu nctele de măsurare; – min. 98 % în toate punctele de măsurare Lucrare de disertație 2021 95 5.3. CERINȚE GENERALE PRIVIND PUNEREA ÎN OPERĂ A PIETREI SPARTE AMESTEC OPTIMAL 0 -63 MM La execuția stratului de bază din piatră spartă amestec optimal se va trece numai după recepționarea strat ului de balast, în conformitate cu reglementarile tehnice în vigoare. Experimentarea punerii în operă a stratului din piatră spartă amestec optimal Pentru determinarea grosimii optime la așternere și stabilirea numărului de treceri a compactorului , necesare atingerii gradului de compactare prescris, cu materialul care va fi pus în operă și cu utilajele de compactare din dotare , se va executa un tronso n experimental în lungime de minim 30 ml. Compactarea de probă pe tronsonul experimental se va face efectuând controlul compactării prin încercările de laborator, stabilite de comun acord și efectuate de un laborator de specialitate autorizat. În cazul câ nd gradul de compactare prevăzut nu poate fi obținut, se va realiza o nouă încercare după modificarea grosimii stratului sau a parametrilor utilajelor de compactare. Aceste încercări au drept scop stabilirea parametrilor compactării și anume: – grosimea maxi mă a stratului de piară spartă amestec optimal pus în operă; – condițiile de compactare (verificarea eficacității utilajelor de compactare și intensitatea de compactare a utilajului). Partea din tronsonul executat cu cele mai bune rezultate va servi ca secto r de referință pentru restul lucrării. Caracteristicile obținute pe acest sector se vor consemna în scris pentru a servi la urmărirea calității lucrărilor. Execuția stratului de bază din piatră spartă amestec optimal Pe stratul de fundație din balast se așterne și se nivelează piatra spartă amestec optimal într-unul sau două straturi , în funcție de grosimea prevăzută în proiect și grosimea optimă de compactare stabilită pe tronsonul experimental. Cantitatea necesară de apă pentru asigurarea umidității optime de compactare se stabilește de laborator , ținând seama de umiditatea amestecului optimal și se adaugă prin stropire uniformă evitându -se supraumezirea locală. Lucrare de disertație 2021 96 Compactarea straturilor de bază se face cu atelierul de compactare stabilit pe tronsonul experimental, respectându -se componența atelierului, viteza utilajelor de compactare și tehnologia de compactare. Compactarea se înce pe de la margine , în sensul lungimii așternute, avansând progresiv către axul drumului, prin treceri succesive. Fâșiile succesive trebuie să se suprapună pe minim 20 cm. Inversarea sensului de mers al utilajelor de compactare se va face lin , pentru a se e vita vălurirea suprafeței. Se vor evita mersul șerpuit și întoarcerilor utilajelor de compactare pe suprafața stratului. Denivelările care se produc în timpul compactării straturilor de bază sau rămân după compactoare se corectează cu materiale de aport de același tip și se compactează. Suprafețele cu denivelări mai mari de 4 cm se decapează după contururi regulate, pe toată grosimea stratului, se completează cu material de același tip, se renivelează după care se cilindrează din nou. 5.4. CONDIȚII TEHNICE , REGULI ȘI METODE DE VERIFICARE A PUNERII ÎN OPERĂ A PIETREI SPARTE AMESTEC OPTIMAL 0 -63 mm Controlul calității compactării stratului de amestec optimal În timpul execuției stratului de bază din piatră spartă amestec optimal se va face verificarea compactării prin încercări și determinări arătate în tabelul de mai jos: Tabel 5.5- Teste și frecvențe minime, după așternerea stratului de pietră spartă amestec optimal 0-63 mm Nr. crt. Determinarea, procedeul de verificare sau caracteristica care se verifică Frecvențe minime la locul de punere în operă Metode de verificare conform STAS 1. Încercarea Proctor – modificată –- 1913/13 – 83 2. Determinarea umidității de compactare Minim 3 probe la o suprafață de 2000 mp de strat 1913/1 – 82 3. Determinarea grosimii stratului compactat Minim 3 probe la fiecare suprafață de 2000 mp de strat – Lucrare de disertație 2021 97 4. Determinarea gradului de compactare prin metoda greutății volumice în stare uscată 1 test la fiecare 250 m de bandă de circulație 1913/15 – 75 5. Determinarea capacit ății portante la nivelul superior al stratului de fundație cu una dintre metode: – pârghia Benkelman – placa ZORN – placa statică – în profil transversal – în profil transversal – 1 punct / 500 ml CD 31 – 2002 Agrement tehnic STAS 2914/4 Elemente geometrice și abateri limită Grosimea stratului de piatră spartă amestec optimal este cea din proiect. Abaterile limită la grosime poate fi de maximum  20 mm. Verificarea grosimii se face cu ajutorul unei tije metalice gradate cu care se străpunge stratul la fiecare 200 m de strat executat sau 1500 mp suprafață de drum. Grosimea stratului de bază este media măsurătorilor obținute pe fiecare sector de drum prezen tat recepției. Lățimea stratului de bază din piatră spartă amestec optimal este prevăzut în proiect. Abaterile limită la lățime pot fi de 5 cm . Verificarea lățimii se face în dreptul profilelor transversale. Panta transversală a fundației din piatră spar tă amestec optimal este cea a îmbrăcăminții sub care se execută. Abaterea limită la pantă este 0,4 %, față de valoarea pantei indicată în proiec t, și va fi măsurată la fiecare 25 m. Declivitățile în profil longitudinal sunt conform proiectului. Abaterile limită la cotele stratului de fundație față de cotele din proiect pot fi de 10 mm . Caracteristicile stratului de piatră spartă amestec optimal Verificarea denivelărilor suprafeței stratului de bază se efectuează cu ajutorul latei de 3,00 m lungime, astfe l: • în profil longitudinal, măsurătorile se efectuează în axul fiecărei benzi de circulație și nu pot fi mai mari de  20 mm ; • în profil transversal, verificarea se efectuează în dreptul profilelor arătate în proiect și nu pot fi mai mari de  10 mm. În cazul apariției denivelărilor mai mari se va face corectarea suprafeței stratului. Lucrare de disertație 2021 98 6. STUDIU DE CAZ „Modernizare DJ 173C,km. 3+062 -6+023, Bistrița -Budacu de Jos, județul Bistrița Năsăud ,, Obiectul acestui studiu de caz este Drumul Județean DJ 173C km 3+062 – km.6+023, drum amplasat în extravilanul Municipiului Bistrița, cât și în intravilanul , respectiv extravilanul comunei Budacu de Jos, județul Bistrița Năsăud. Fig. 6.1 Prezentarea amplasamentului Drumului Județean DJ 173C. Proiectul a fost împărțit pe două tronsoane: 1. Tronsonul I km.3+500 – km.6+023 m; 2. Tronsonul II km. 3+062 -km.3+500 m. Lucrare de disertație 2021 99 Lungimea totală a drumului care a fost modernizat este de 2961 m, desfășurat într e km 3+ 062 , la limit a intravilanul ui municipiului Bistrița și se termină la km 6+023, la intersecția cu Drumul Județean DJ 172G . Categoria de importanță a construcției este „C „- construcție de importanță normală și clasă tehnică IV, partea carosabil ă a drumului este 2×3,00 m și acostament de 0,75 m pe fiecare bandă, rezultând lățimea platformei în aliniament de 7,5 m. Viteza de proiectare este de 40 km/h. De-o parte și de cealaltă a benzilor s -au executat casete pentru lărgirea platformei drumului, în curbe s -au executat supralărgiri a părții carosabile, amenajări a drumurilor laterale, lucrări de colectare a apelor prin realizarea de podețe tubulare, șanțuri trapezoidale betonate monolit, drenuri de fund de șanț . Proiectul a fost împărțit pe două tronsoane: 1. Tronsonul I km.3+500 – km.6+023 m; Structura rutieră proiectată este: – 5 cm strat de uzură BAPC 16; – strat antifisură din geogril; – 6 cm strat de legătură BADPC 22,4; – 15 cm strat de bază din amestec optimal 0 -63 mm ; – 20 cm strat superior din fundație de piatră spartă împănată; – 50 cm strat inferior de fundație din blocaj de piatră brută. Pe sectorul de drum de la k m.4+193 – km.4+320/dreapta s -a realizat o consolidare a taluzurilor cu un zid de sprijin realizat din blocheți, conform profilu lui tip. 2. Tronsonul II km. 3+062 -km.3+500 m. Structura rutieră proiectată este: – 4 cm strat de uzură BAPC 16; – 6 cm strat de legătură BADPC 22,4; – strat antifisură din geogril; – 8 cm ABPC 31,5; – 20 cm strat superior din fun dație de piatră spartă împănată; – 50 cm strat inferior de fundație din blocaj de piatră brută. Pe sectorul de drum de la km. 3+300 – km. 3+500/dreapta s -a realizat o consolidare a taluzurilor cu șanț ranfort/stg. și zid de sprijin /dr. realizat din beton C 30/37 , conform profilul ui tip. Lucrare de disertație 2021 100 Conform STAS 1709/2 -90 gradul de sensibilitate a pământului pe traseul Drumului Județean DJ 173C este încadrat ca pământ foarte sensibil P5 , condițiile hidrologice ale complexului rutier conform STAS 1709/1 -90 fiind defavorabile. Pe fiecare din cele două s ectoare s -au proiectat consolidări, datorită alunecărilor de teren, declanșate pe suprafața stratului de marnă, ca suprafață preexistentă. Efectul acestor declanșări de alunecări de teren îl reprezintă tipul de pământ, pământ contractil în care apar ape de infiltrații la orice nivel, cu efect instant de modificare a paramet rilor geotehnici ai pământului. Starea tehnică a drumului înainte de modernizare Fig. 6.2. Drumului Județean DJ 173C – Tronson I – km 3+500 – km 6+023 Fig. 6.3. Drumului Județean DJ 173C – Tronson I – km 3+500 – km 6+023 Lucrare de disertație 2021 101 Fig. 6.4 Drumului Județean DJ 173C – Tronson II – km 3+062 – km 3+500 Drumul Județean DJ 173 C prezintă o serie de degradări structurale și de suprafață, pe toată lungimea ambelor tronsoane, iar în urma evaluării stării tehnice s -au constatat următoarele tipuri de degradări: • Degradări de structură; • Degradări datorate oboselii; • Faianțări; • Fisuri și crăpături longitudinale; • Plombe, • Făgașe; • Gropi care afectează stratul de suprafață; • Gropi care afectează structura; • Degradări de margine; • Văluriri; • Suprafață exudată; • Cedări de acostament, alunecări de teren Din expertiza tehnică realizată pe acest sector de drum , rezultă un indice global de degradare IG < 77 și ID > 13 . Conform normativului CD 155 -2001, tabel 9 , calificativul stării de degradare este ʺREAʺ. Lucrare de disertație 2021 102 Pe baza analizei tehnice, conform anexei 6 din CD 155:2001 rezultă o stare tehnică ʺFOARTE REAʺ , iar pentru exploatarea în condiții de siguranță se impun lucrări de ranforsare. 6.1. DETERMINĂRI ASUPRA PĂMÂNTURILOR Înainte de începerea executării umpluturilor în casete, după ce s -a îndepărtat terenul vegetal, s -au prelevat probe pentru natur a teren ului de fundare și a caracteristicil or de compactare Proctor . 6.1.1. Prelevarea probelor de pământ Pentru prelevarea probelor de pământ s-au făcut sondaje, pe toată lungimea traseului drumului, pentru stabilirea natur ii terenului și a caracteristicilor de compactare Proctor, astfel încât, în momentul începerii efective a lucrării , aceste date să fie disponibile constructorului. Aces te informații sunt foarte utile . Ele ne spun dacă pământul de fundare se califică pentru a putea fi întrebuințat ca teren de fundare în forma lui naturală, sau trebuie să se intervină pe el prin înlocuire a sau îmbunătățire a prin stabilizare cu un aport de piatră brută sau cu materiale puzzolanice. Totodată ne oferă informații referitoare la caracteristicile de compactare, cum ar fi umiditatea optimă de compactare și densitatea maximă pe care o are acel pământ. S-a îndepărtat stratul vegetal și s-a prelevat proba de pământ reprezentativă în cantit ate de aproximativ 30 kg. P robele de pământ extras e s-au ambalat în saci de polietilenă , s-au etichetat și s -au transportat în laborator . Fig. 6.5- Prelevare probă pământ , teren fundare Lucrare de disertație 2021 103 Din aceast e probe reprezentativ e s-au confecțion at probe elementare pentru fiecare determinare . Determinările cele mai importante pentru a putea identifica natura unui pământ sunt: • umiditatea naturală; • determinarea granulozității prin metoda cernerii și sedimentării (metoda combinată); • determinarea coe ficientului de neuniformitate (la pământurile necoezive); • determinarea plasticit ății: limita superioară și inferioară de plasticitate; • determinarea indicelui de plasticitate I p, de consistență I c și de lichiditate I L, • determinarea umflării libere UL; • determinarea conținutului de humus ; • Caracteristicile de compactare Proctor. Probelor de pământ prelevate au fost prelucrate în laborator, cu toate testele enumerate mai sus, pentru fiecare pământ, și s -a stabilit natura terenului și a caracteristicilor de compactare Proctor pentru fiecare pământ. 6.1.2. Determinarea umidit ății naturale Din pământul prelevat din șantier , în laborator , prima determinare care se face după desigilarea eșantionului este umiditatea naturală pe care o are acel pămănt . Umiditatea naturală a pământului din terenul de fundare variază de la 19% – 27%, datorită blocării apelor în fundația drumului, dispozitivele de colectare și scurgere a apelor meteorice și subterane fiind colmatate, neasigurând u-se eficient evacuarea apelor de pe partea carosabilă și de pe taluzurile adiacente. 6.1.3. Determinarea granulozității prin metoda cernerii și sedimentării Din determinarea granulozității pământului, efectuată prin metoda combinată , cernere și sedimentare, ne rezultă că pământurile sunt de tip coeziv , predominînd argila cu valori cuprins e între 59% – 68%, iar prafurile între 29% și 36%, restul fiind nisip. Lucrare de disertație 2021 104 Figura 6.6 – Cilindrii cu sediment pregătiți pentru citire cu areometru 6.1.4. Determinarea plasticit ății și a indicilor de plasticitate Plasticitatea IP, proprietate a pământurilor coezive cu particule fine care pot fi modelate fără să -și piardă din masă, păstrându -și volumul inițial, este în jurul valorilor de 36% – 37%. Majoritatea pământurilor au limita de plasticitate situată între 20 și 40% . Lucrare de disertație 2021 105 Fig. 6.7 Diagrama TERNARĂ STAS 1243 -88 Odată cu modificarea umidității , pământurile argiloase trec prin stări fizice diferite, solidă, semisolidă, plastică și curgătoare, de aceea este foarte importantă stabilirea valorilor umidității și definirea domeniul umed în care pământul se comportă ca un corp plastic și se compactează. Aceste umidități sunt numite limite de plasticitate. Limit a inferioar ă de plasticitate sau limita de fr ământare a pământu lui, reprezentată de umiditatea la care pământul devine plastic , trece din stare semisolidă în stare plastică, este cuprinsă între 22% -23%. Peste această umiditate se înregistrează deformații mari. Figura 6.8 – Limita inferioară de plasticitate – metoda cilindrilor de p ământ Lucrare de disertație 2021 106 Limita superioară de plasticitate , reprezentată de umiditatea maximă la care pământul se mai comportă ca un corp plastic și care evidențiază trecerea pământului din stare plastică în stare curgătoare , limita la care pământul curge și devine fluid este cuprinsă între 58% și 60 %. Peste această umiditate pământul curge sub greutate proprie. Figura 6.9 – Cupa Cassagrande cu proba de pământ înainte de cele 25 de căderi Figura 6.10 – Cupa Cassagrande cu proba de pământ după cele 25 de căderi Dacă analizăm pământul în funcție de indicele de consistență IC, care reprezintă de fapt starea fizică a unui pământ coeziv și care depinde de umiditate, cu valorile cuprinse între 0,8 și 1,1, observăm ca pământurile au o stare de consistență plastic vârt oasă și tare. 6.1.5. Determinarea Umfării libere Figura 6.11 – Cilindrii cu sedimentul după 24 ore de repaus, citire volum final Pământurile au indicele de plasticitate I P în jurul valorilor de 36% – 37% sunt clasificate ca fiind pământuri cu plasticitate foarte mare , iar în combinație cu o altă caracteristică umflărea liberă și ea mare, rezultă că aceste pământuri sunt foarte sensibile la îngheț -dezgheț. Pământurile sunt foarte active, își modifică volumul atunci când variază Lucrare de disertație 2021 107 umiditatea. Din r ezultatele analizate observăm că volumul crește cu peste 50% față de volumul ințial. 6.1.6. Determinarea materiilor organice și a conținutului de humus Materiile organice și humice sunt în prezență mică, maxim 1%. Figura 6.12 – Cilindrii cu pământ și soluția de NaOH, 24 ore de repaus, citire culoare Rezultatele analizelor făcute pe pământurile prelevate din amplasamentul lucrării corespund cu rezultatele forajelor realizate în studiul geotehnic realizat înainte de proiectare. În urma studiilor de laborator efectuate, calitatea materialelor din terasamente a rezultat ca fiind Rea – simbol 4d conform STAS 2914 , iar conform SR EN ISO 14688 -2 pământurile au fost identificate ca fiind Argilă prăfoasă . 6.1.7. Caracteristicile de compacta re Proctor. Caracteristicile de compactare Proctor sunt umidită țile optime de comp actare și densitățile în stare uscată, maxime ale pământului pentru încercările efectuate în domeniile umed și uscat. Metoda constă în compactarea cu același lucru mecanic specific de compactare a unei probe de pământ, cu diferite umidități, în vederea stabilirii valorilor maxime ale densității în stare uscată sau ale greutății volumice în stare uscată, corespunzătoare umidității optime în domeniile uscat și umed.5 5 STAS 1913 -13-83 Lucrare de disertație 2021 108 Figura 6.13 – Încercarea Proctor în laborator Pământurile prelevate au c aracteris tici de compactare care variază foarte puțin între ele, fiind aproximativ acelaș tip de pământ. Densitatea maximă ρdmax se învârte în jurul valorilor de 1,715 g/cm3-1,756 g/cm3, iar umiditatea optimă de compactare wopt , este cuprinsă între 15.24% și 16.81%. 6.2. DETERMINĂRI ASUPRA LUCRĂRILOR DE TERASAMENTE Lucr ările de terasamente includ mi șcările de sol și realizarea de s ăpături pentru realizarea construc ției ulterioare. Modelarea vine în completarea s ăpăturilor , care preg ătesc terenul pentru urm ătoarele lucr ări. Figura 6.14- Excavare casetă km 5+450/dr – Sector I Lucrare de disertație 2021 109 Fig. 6.15- Excavare sistem rutier km. 4+486/stg – Sector I Fig. 6.16- Excavare sistem rutier km 3+062 , început proiect sector II Săpăturile pentru realizarea patului drumului, se vor executa pe tronsoane limitate, imediat înainte de execuția fundației . Controlul compactării se face odată cu începerea execuției terasamentelor și se continuă pe toată durata execuției acestora . Înainte de a așterne straturile de fundație pe un teren , este necesară operația de compactare a solului. Acesta este cel mai important pas în lucrările de terasamente. Astfel se Lucrare de disertație 2021 110 reduce volumul de aer și de apă din sol făcându -l mai rezistent la condițiile climatice și la cele de trafic. Compactarea pământului este un proces fizico -mecanic , prin care se caută să se mărească numărul de contacte dintre granule, în urma distribuirii și pătrunderii granulelor mai mici în spațiile dintre granulele mai mari, prin reducerea golurilor la minimum posibil și eliminarea un ei anumite cantități de apă liberă. Figura 6.17- Compactarea terenului de fundare Prin compactare, pământurile își îmbunătățesc proprietățile fizico -mecanice. Micșorarea volumului de goluri duce la creșterea densității și reducerea permeabilității și a absorției de apă, la sporirea punctelor de contact dintre granule și prin aceasta, la sporirea stabilității și la ceșterea capacității portante a pămân tului respectiv. La începutul lucrării, am făcut un experiment de laborator (înainte de efectuarea tornsonului experimental propriu -zis) pentru a vedea dacă există o corelare între echipamente și determinări prin încercări paralele în același punct de măsu rare între : • Determin area gradului de compactare prin metoda înlocuirii volumului cu folie cu material plastic și apă; • Metoda de determinare prin încercări directe a modulului dinamic de deformație liniară cu aparatul de solicităre dinamică prin șoc ZORN . • Capacitate portantă cu pârghia Benkelman. Lucrare de disertație 2021 111 Figura 6.18 –Gradul de compactare – Metoda volumului cu apă și cu folie Fig. 6.19. Încercarea în teren cu placa ZOR N Fig. 6.20- Încercarea de capacitate portantă cu Pârghia Benkelman Lucrare de disertație 2021 112 Pentru atingerea punctului cel puțin minim al gradului de compactare, pământul trebuie să aibă umiditea optimă de compactare, rezultată din Încercarea Proctor. Din pozele atașate se vede că patul drumului, în urma atelierului de compactare a început să pre zinte unele fisuri, care ne indică faptul că teoretic compactarea s -a realizat. Capacitatea portant ă reprezint ă capacitatea unei structuri rutiere de a rezista f ără degrad ări majore (deforma ții, fisuri, cr ăpături, faian țări, ced ări) la diferitele solicit ări la care este supus ă (trafic, factori atmosferici). Astfel în tabelul de mai jos, în urma testelor efectuate pe un tronson de drum, am efectuat teste în aceleași puncte: Grad de compactare, Zorn și Capacitate Portantă cu parghia Benkelman. Tab. 6.1- Centralizarea rezultatelor Poitie km Grad de compactare – Metoda cu folia si apa Placa Zorn Benkelman Corelare Grad de compactare Modulul de deformație E vd [%] [%] [MN/m2] [1/10 mm] Punct 1 88,2 < 95 8,6 1082,0 Punct 2 94,5 < 95 19,2 476,6 Punct 3 92,2 < 95 14,8 939,3 Din analiza de mai sus, putem desprinde următoarele concluzii: • Deși terenul prezintă fisuri și pare compactat, rezultatul ne indică contrariul; • gradul de compact are este direct proporțional cu capacitatea portantă, indiferent dacă este determinată prin metoda dinamică Zorn sau modulul de revenire elastic Benkelman; • dacă Ev 2 este sub limita minimă de 20 MN/m2 și gradul de compactare este mic, deși compactarea pare să fie realizată; • Valoarea de r evenire elastic ă este la fel, foarte mare, de cel puțin două ori mai mare în punctele 1 și 3 , față de limita admisă (450 [1/10 mm] ); • În punctul 2 , valoarea minimă de revenire elastic ă este aproape atinsă (476 [1/10 mm]), gradul de compactare este de 94,5% și modulul de deformație liniară dinamică Zorn este de 19,2 MN/m2; • Pentru a atinge gradul de compactare dorit și pentru a putea să trecem la așternerea următorul strat de fundație, tr ebuie ca sectorul de drum să fie scarificat, adus la umiditatea optimă prescrisă și recompactat. Lucrare de disertație 2021 113 Din studiul făcut, rezultă că există o corelare directă între gradul de compactare – metoda cu folia și apă, deformația liniară realizată cu placa dinamică Zor n și revenirea elastică - deflexiunea terenului, realizată cu pârghia Benkelman. Dacă modulul dinamic, metoda cea mai rapidă ne arată că nu am atins limita prescrisă, nici gradul de compactare și nici capacitatea portantă a drumului nu sunt realizate. Dacă acest modul dinamic este realizat, atunci și testele de grad de compactare și capacitate portantă se pot efectua, iar rezultatele să fie cele dorite. Revenind la lucrare, p arametri de compact are sau stabilit prin efectuarea unui tronson experimental , pe fâși e de 100 m, unde s -a ales atelierul de compactare, numărul și tipul cilindrilor în funcție de caracteristicile tehnice, numărul de treceri pe fiecare strat care trebuie efectuate, pentru a obține gradul de compactare necesar, stabilit în documentațiile tehnice de execuție. Principalele determinări asupra lucrărilor de terasamente sunt: • Umiditatea de compactare a pământului; • Grosimea stratului de pământ compactat; • Gradul de compactare; • Capacitatea portantă sau deformația elastică a teren ului de fundare. Umiditatea de compactare a pământului s -a făcut zilnic. Un pământ saturat, având porii umpluți cu apă, nu se poate compacta decât după eliminarea cantității de apă care există în plus față de cea necesară compactării, iar un pământ având porii umpluți parțial cu apă și parțial cu aer nu se poate compacta decât în măsura în care permite volumul de aer rămas închis în porii săi. Cercetările au arătat că prin compactare nu se poate elimina în întregime aerul din pământ, rămânând în final 1…6% goluri umplute cu aer. Se menționează că umiditatea terasamentelor în exploatare este de aproximativ 60% din limita superioară de plasticitate, la pământuri necoezive. Controlul compactării pământurilor din corpul terasamentelor de drum se verifică prin gradul de compactare prescris și prezintă o importanță deosebită în asigurarea capacității portante a terasamentelor . Gradul de compactare s -a făcut la frecvența impusă de caietul de sarcini. Verificările gradului de compactare realizat sau făcut prin extragerea de probe din stratul compactat și compararea densității în stare uscată a acestor probe cu densitatea în stare uscată maximă, stabilită prin încercarea Proctor no rmală. Lucrare de disertație 2021 114 Doar p entru verificarea compact ării patului drumului pe lucrare , s-au determinat 46 grade de compactare și 1 2 teste de capacitate portantă , pe care sau emis rapoarte de încercare cu rezultate care au confirmat compactarea corespunzătoare a terenul ui de fundare . Cele care au dat rezultate nesatisfăcătoare nu s -au centralizat. Acele sectoare pe care s -au făcut teste și care nu au confirmat calitatea lucrărilor au fost refăcute după remedierea prob lemelor care a u cauzat neconformitatea lucrărilor. Dac ă gradele de compactare nu s -au obținut pentru că umiditatea pământului la compactare era prea mare, sectorul respectiv s -a scarificat pentru a mai pierde din umiditate, ajungând la umiditatea optim ă de compactare și recompactarea lui. După care testele s -au refăcut pentru a se confirma compactarea terenului de fundare. Fig. 6 .21- Sector de casetă scarificat Valorile medii ale testelor de grad d e compactare au fost peste 99,5 %, în toate punctele de măsurare și de 100% în mai mult de 98% din punctele măsurate . Valorile capacității portante ale patului drumului au fost cuprinse între 375- 400 [1/100 ] mm iar coeficientul de variație mai mic de 35%, valori foarte bune față de cele prescrise de max. 450 [1/100 ] mm și coef icient de variație de max. 45% la patul drumului, având în vedere că natura terenului este o argilă prăfoasă. Pe lângă aceste teste s -au efectuat și teste preliminare Zorn, înainte de efectuarea propriu -zisă a gradelor de compactare și a testelor de capaci tate portantă, pentru a evita săparea inutilă a gropilor pentru grade de compactare. Media valorile modulul dinamic de deformație E vd, cu aparatul ZORN au fost peste 31,6 M Pa, iar în tabelul de mai jos avem corelarea între modulul de deformație liniară și gradul de compactare. Lucrare de disertație 2021 115 Tab. 6.2- Corelare Grad compactare DPr - modul de deformație liniară E vd. Tip material Grad de compactare D Pr[%] Modulul dinamic de deformație E vd (MPa) Pământ sau material coeziv ˃100 ˃35 ˃99 ˃31,6 ˃98 ˃28,3 ˃97 ˃25 ˃96 ˃22,5 ˃95 ˃20 După ce s -au obținut pe sectoarele săpate rezultatele dorite la testele realizate in situ, s- a trecut la așternerea următorului strat proiectat . În casete s -a început așternerea blocajului de piatră brută 0-200 mm, de 50 cm, prevăzut pentru stabilizarea terenului de fundare . Fig 6.22 – Așternere strat de piatră brută Fig 6.23- Compactare strat de piatră brută Lucrare de disertație 2021 116 6.3. DETERMINĂRI ASUPRA STRATURILOR DE UMPLUTURĂ DIN BALAST ÎN CONSOLIDĂRILE DE DRUM 6.3.1 . Consolidare drum sector I km 4+193 - km.4+320/ dreapta Pe drum pe sectorul I , de la km 4+193 la km.4+320 s -a refăcut în totalitate fundația sistemul ui rutier, inclusiv stratul de legătură de covor asfaltic. Fig. 6 .24- Sistem rutier cu stratul de bază din piatră spartă km.4+193 la km.4+320 După care dealul și -a început activitatea de alunecare, cu tot cu jumătatea din partea carosabilă a drumului (banda dreapt ă) deja finalizată . După convocarea beneficiarului și a proiectantul , s-a făcut un studiu geotehnic și s-a dispus prin dispoziție de șantier, consolidarea benzii cu un zid de blocheți din beton , care s - au mont at prin conectori metali ci, iar ulterior sau umplut cu cu mateial monogranular cu rol drenant. Lucrare de disertație 2021 117 Fig. 6.25 Profil transversal Tip Consolidare cu zid din blocheți Fig 6.26 – Săpare amplasament consolidare zid cu blocheți Lucrare de disertație 2021 118 Fig. 6.27 Cotă fundar e radier zid blocheți Pe lungimea zidului de sprijin s -a turnat o fundație din beton de clasa C 20/25, rezistanța medie obținută pe încercări de rezistență la compresiune la 28 de zile fiind de Rc28=27,01 M Pa. Fig. 6.28 Fundație din beton pe care s -a montat primul rând de blocheți La baza zidului s -au montat barbacane din tub PVC ø 110 mm . În paralel cu zidirea blocheților s-a făcut și drenul din refuz de ciur, pentru evacuarea apelor de -a lungul zidului și umplutur ă cu balast 0 -63, în grosime de maxim 30 cm , iar tot la 60 cm a fost așternută pânză de geogril cu funcție de armare. Sursa de balast a fost analizată în labora tor înainte de punerea Lucrare de disertație 2021 119 în operă. Din rezultatele analizei sursei , rezultă că balastul are o granulozitate continuă, Coeficientul de neuniformitate obținut U N= 25,1, limita minimă este U N min=15 . Echivalentul de nisip SE =38 %, este mai mare decât limita minimă impusă de SEmin=30 %. Rezistența la sfăr âmare determinată cu mașina Los Angeles este LA= 29%, limita m aximă este LA max=50%, rezistența la uzură micro -Deval M DE=20, rezistența la acțiunea repetată a sulfatului de magneziu obținut ME=8 . Balastul analizat își îndeplinește rolul de strat drenant. Caracteristicile de compactare Proctor sunt : umiditatea optimă W opt=4,4% și densitatea maximă în stare uscată ρmax= 2,107g/cm3. Fig.6.29-Realizarea drenului din material granular Fig 6.30- Așternerea pânzei de geogril Pe fiecare strat de 30 cm grosime s-au făcut grad e de compactare . În total s -au făcut 17 grade de compactare, care au îndeplinit condițiile de compactare de 100%. Strat urile de umplutură îndeplinesc condițiile de compactare i mpuse de 100% în cel puțin 95% din punctele de măsurare. Pe lângă aceste grade de compactare, straturile de umplutură au mai fost testate și cu aparatul Zorn (deoarece rezultatul practic îl avem la final izarea testului ), în mai multe punctele pe strat , pentru a ne asigura că terenul este compactat corespunzător. Testele Zorn au avut valori obținute peste 50 MPa, teste care evidențiază că balastul de umplutură aflat în corpul drumului, în zona zidului de sprijin, este compactat și își va îndeplinii rol de rezistență - preia eforturile unitare verticale de la stratul rutier superior, le repartizează pe suprafețe mai mari și le transmite stratului imediat inferior sau terenului de Lucrare de disertație 2021 120 fundare în limita capacității portante a acestora , rolul drenant - asigur ând drenarea și evacuare a apelor infiltrate în structura rutieră, împiedicând stagnarea acest ora la nivelul patului drumului, rolul antigel - împiedic ând pătrunderea înghețului până la nivelul pământului de fundare. Geogrilul așternut peste fiecare 60 de cm de umplutură din balast îmbunătățește structura drumului prin rolul de armare. Peste umplutura de balast s -a refăcut sistemul rutier proiectat. Fig.6.31- Grad compactare Strat de balast Fig 6.32- Zid de blocheți și umplutură în paralel La nivelul superior al zidului s -a turnat o grindă din beton armat, de clasa C 30/37, rezistența la compresiune la 28 de zile fiind de Rc 28=40,27 MPa. Rezultatul testului de capacitate portantă, valoarea revenirii elastice medii d BM= 185 [0,01 ] mm, iar coeficientul de variație C V= 6,1 %. Aceste rezultate ne confirm ă faptul că sectorul de drum analizat îndeplinește condițiile impuse pentru pat drum, valoarea deflexiunii rezultate este mai mic ă decât valoarea deflexiunii impuse, adică 350 [0,01 ] mm. Stratul superior de umplutură din balast se consideră patul drumului la structura rutieră proiectată. Verificarea compactării se face prin supunerea la strivire a unei pietre de natura și dimensiunea celor folosite la executarea stratului, aruncată în fața utilajului cu care s -a executat compactarea. Compactarea se consideră corespunzătoare dacă piatra re spectivă este strivită fără ca stratul să sufere dislocări sau deformări. Lucrare de disertație 2021 121 Fig 6.33-Consolidarea cu zid de blocheți finalizat ă 6.3.2 . Consolidare drum sector II km 3+ 300 - km.3+500/ dreapta Fig. 6.34 Profil transversal Tip Consolidare zid de sprjin Sector II Lucrare de disertație 2021 122 Consolidarea pe sectorul II , între km 3+300 ÷ 3+500/dreapta, s -a făcut printr -un zid de sprijin, care are radierul în pământ pe o lățime de 4 m și o înălțime de 1,3 m, talpa elevației fiind de 3,1 m l ățime și 95 cm înălțime, iar elevația zidului este de 5,5 m înălțime , grosimea la bază este de 80 cm, iar la nivelul superior de 60 cm . Lungimea totală a zidului este de 200 ml. Clasa betonului din care s -a turnat acest zid de sprijin este C 30/37 , media rezistenței la compresiune este Rc 28 = 40,5 3 MPa. Fig. 6.35. Compactarea terenului de fundare pentru umplutură la zidul de sprijin La fel ca și la zidul de pe sectorul I, au fost montate barbacane iar pe lungimea zidului a fost real izat un dren din piatră brută, î mbrăcat în geotextil, pentru a se asigura scurgerea apelor din structura drumului. Fig 6.36- Realizarea umpluturilor din balast și a drenului de -a lungul zidului Lucrare de disertație 2021 123 Sursa de balast din umplutura zidului a fost verificată , este aceeași ca și la consolidarea prezentată anterior, corespunde din punct de vedere calitativ și își îndeplinește toate caracteristicile necesare , precum și caracterisitcile Proctor de compactare. Fig 6.37- Stratul superior de umplutură din balast La nivelul superior al stratului de umplutură, a fost necesar un aport de apă pentru a se putea realiza compactarea corespunzător. Umplutura din balast s -a realizat în straturi de maxim 30 cm, fiecare strat a fost compactat și s -a verificat grad ul de compactare - metoda cu î nlocuirea de volum cu folie și material plastic și prin metoda cu placa Zorn . Valorile medii ale testelor de grad de compactare au fost peste 99,5%, în toate punctele de măsurare, în deplinește condițiile impuse de 100% în 98% din punctele măsurate. Numărul total de teste de grade de compactare pentru umplutura de la zidul de sprijin a fost de 39 teste. Testul cu placa Zorn este o procedură de testare, prin care structura de încerca re primește un impact transmis de forța căderii unei greutății standard pe o placă circulară de diametru standard. În urma testului se determină instantaneu modulul de deformație dinamică liniar E vd, care este un parametru obținut prin deformarea structurii, într -o perioadă de timp dată, sub acțiunea unui impact, calculându -se funcție de a mplitudinea de tasare a plăc i. Avantajul acestei metode este că se obține întru -un timp foarte mic (maxim 3 min.), informații referitore la compactarea si capacitatea portantă a structurii încercate. Lucrare de disertație 2021 124 Valorile acestui test sunt disponibile imediat după finalizarea testului , permit constructorului să intervină promt în punctele unde sunt necesare remedieri, fără a mai pierde timp și resurse și fără perturbarea fluxului de execuție a lucrării. Valo area minim ă înregistrat ă cu placa Zorn a indicatorului modulul de deformație dinamică linia r Evd a fost de 55 MPa. Fig.6.38- Teste Zorn pe straturile de balast de umplutura zid sprijin km.3+300 -km 3+500 Tab. 6.3 Corelare grad de compactare - Evd Zorn Tip material Grad de compactare DPr[%] Modulul dinamic de deformație E vd (Mpa) Balast sau material necoeziv ˃100 ˃50 ˃99 ˃45 ˃98 ˃40 ˃97 ˃35 La nivelul superior de balast din umplutură s -a făcut și testul d e capacitate portantă Benkelman , rezultatul corespunde cerințelor CD 31 . Estimarea modulului de variație în lungul drumului a deflexiunii, permite evidențierea unor valori singulare maxime (vârfuri) sau a unor porțiuni caracterizate prin valori mari ale deflexiunii, care indică anomalii locale de drenaj. Analizând rezultatul testului de capacitate portantă, valoarea re venirii elastic e medii dBM= 324,1 [0,01 ] mm, iar coeficientul de variație C V= 6 %. Aceste rezultate ne confirm ă Lucrare de disertație 2021 125 faptul că sectorul de drum analizat îndeplinește condițiile impuse pentru pat drum , valoarea deflexiunii rezultate este mai mic ă decât valoarea deflexiunii impuse, adică 350 [0,01 ] mm. Fig. 6.39 Capacitate portantă umplutură balast După confirmarea îndeplinirii caracteristicilor de compactare realizate prin rezultatele testelor de grade de compactare și capacitate portantantă, determinate pr in metodele enunțate mai sus, s -a trecut la refacerea structurii sistemului rutier proiectat, următoarea etapă fiind așternerea de piatră brută. La fel ca și la zidul de sprijin prezentat anterior, balastul din umplutură îndeplinește aceleași roluri de îmbunătățire a str ucturii rutiere. Fig. 6.40- Așternerea stratului de piatră brută Lucrare de disertație 2021 126 6.4. DETERMINĂRI ASUPRA STRATULUI DE BAZ Ă DIN PIATR Ă SPART Ă AMESTEC OPTIMAL 0-63 mm Pentru anali za sursei de piatră spartă am prelevat probe din depozite pentr u a face investigarea lor efectivă în laboarator. Rezultatele obținute sunt redate în raporte de încercare, iar din studiul făcut asupra lor și prin compararea cu cerințele pe care trebuie să le îndeplinească, rezultă că materialele se pot utilize în structura drumului, îndeplinind toate cerințele impuse. Din rezultatele raportului de analiz ă a sursei rezultă următoarele informații: • Amestecul otim al are o granulozitate continuă; • Conținutul de fracțiuni sub 0,02 mm = 2,3% , limita este maxim 3 % ; • Conținutul de fracțiuni sub 0,2 mm =7,4% , plaja cuprinsă între 2 -14 %; • Conținutul de fracțiuni între 0 -8 mm = 42,1% , plaja cuprinsă între 35-55 %; • Conținutul de fracțiuni între 25 -63 mm = 27,4% , plaja cuprinsă între 2 0-40 %; • Indicele de formă obținut SI= 29%, limita maxim ă este 35 % ; • Rezistența la sfărâmare cu mașina Los Angeles este LA= 29%, LA max=30%, • Rezistența la uzură micro -Deval M DE=20, • Rezistența la acțiunea repetată a sulfatului de magneziu obținut ME= 11 . Având în vedere că materialele se pot utiliza, sau determinat condițiile de compactare efectuîndu -se Încercarea Proctor Modificat, conform STAS 1913 -13: 1983. Caracteristicile de compactare Proctor sunt: umiditatea optimă W opt=5,6 % și densitatea maximă în stare uscată ρmax= 2,210g/cm3. Fig. 6.41- Așternerea stratului de piatră spartă Lucrare de disertație 2021 127 După stabilirea atelierului de compactare, a numărului de treceri pe fiecare strat, s -au efectuat teste de grade de compactare și de capacitate portană prin metodele enunțate și la straturile anterioare. Gradele de compactare au îndeplinit valoarea de compactare de 100%, aproape în toate punctele verificate, cea mai mică va loare obținută a fost de 99,7 %. Rezultatele obținute se încadrează în condițiile impuse de: • 100%, în cel puțin 95% din punctele măsurate; • 98%, în cel puțin 5% din punctele măsurate. Primele teste care s -au făcut au fost testele cu placa Zorn. Fig. 6.42 - Test Zorn pe strat de piatră spartă Când rezultatele obținute prin încercarea cu placa Zorn ne-au confirmat compactarea satisfăcătoare , s-au realizat și testele de gra de de compactare prin metoda înlociu irii de v olum cu fo lie de plastic și apă, precum și testele de capacitate portantă. În anexă sunt atașa te câte un raport de încercare, de pe fiecare sector de drum . Fig. 6.43- Test de capacitate portantă pe strat de piatră spartă Lucrare de disertație 2021 128 Capacitatea portant ă la nivelul superior al stratului de funda ție se consider ă realizat ă, dacă deforma țiile elastice măsurate nu dep ășește valoarea deformațiilor elastice admisibile dBM= 250 0,01 mm. Sectorul pe care s -a făcut testul de capacitate portantă a fost omogen, îndeplinind condițiile de încercare. Sectoarele de drum pe care s -au făcut testele de capacitate portantă au fost bine compactate , lungimea maximă a sectoarelor pe care s -a făcut inter pretarea testelor a fost de maxim 500 m, frecvența punctelor de măsurare a fost din 20m în 20m, iar citirea deflexiunilor s-a făcut la 2,4 m, respectiv la 5 m în fiecare punct de măsurare . Valorile capacității portante au fost constante pe lungimea sectoar elor de drum pe care s -au făcut testele, av ând defle xiunea cuprinsă între 45 -86 [1/100 ] mm , iar valorile coeficienților de variație au fost sub 35 %, ceea ce ne confirmă uniformitatea execuției structurii drumului. Aceste sectoare au fost caracterizate de același tip de pământ, același mod de alcătuire și aceleași grosimi a straturilor de fundație. 6.5. NECONFORMITĂȚI ÎN LUCRĂRILE DE TERASAMENTE Compactarea este un proces fizico - mecanic, prin care sub acțiunea unui lucru mecanic exterior, se realizează o reașezare a particulelor fazei solide, care are drept urmare o micșorare a porozităț ii și o creștere a compactității, ceea ce conduce la creșterea rezistențelor mecanice și reducerea permeabilită ții în stratul compactat. Posibilitatea compactarii unui pământ și lucrul mecanic necesar pentru obținerea unei valori maxime a acest uia, depind în mare măsură de cantitatea de apă aflată în pământ. În cazul unei umidități scăzute, frecările între particule sunt mai mari și compactarea se obține cu greutate. Pe măsură ce cantitatea de apă sporește, particulele se învelesc cu o pelicul ă lichidă care acționează ca un lubrifiant , micșorând frecările și ușur ând procesul de îndesare. Dacă umiditatea crește prea mult deplasarea particulelor și reașezarea lor într -o poziție mai compactă sunt îngreunate de prezența apei și a bulelor de aer care nu pot fi expulzate ușor. Un material adus în stare de saturație este foarte greu de compactat, datorită încompresibilității apei. Astfel se explic ă de ce o anumită valoare a umidității pentru care, cu un lucru mecanic, se obține o compactare maximă. Dacă pământul are o umidi tate la com pactare mai mică decît cea optimă, platforma drumului nu se va închide neted sub compactarea utilajului , ci va prezenta o suprafață fisurată Lucrare de disertație 2021 129 și fărâmițată . Suprafața trebuie scarificată, adu gat un aport de apă, frământată cu roțile unui utilaj și recompactată. Fig. 6 .44- Pământ compactat cu umiditate insufiecientă Dacă pământul are umiditatea mai mare decât cea optimă, pământul la compactare se frământă . Pe acel e platforme trebuie intrevenit prin scarificare , lăsat un timp la uscat în stare afânată iar după ce ajunge la umiditatea optimă recompactat. Fig. 6 .45- Pământ compactat cu umiditate prea mare Straturile de fundație din balast și straturile de bază din piatră spartă amestec optimal, trebuie s ă îndeplinească obligatoriu continuitatea gra nulozității și să se î ncadreze în limitele impuse de standard, ca plaj a de granulozitate pe fiecare dimensiune a granulelo r. Acest lucru Lucrare de disertație 2021 130 este i mportant pentru a se asigura împ ănarea și umplerea volumului de goluri între agregatele din sort. Tab. 6.4- Limite de granulozitate balast 0 -63 mm Domeniu de granulozitate Limita Treceri în % prin sitele sau ciururile cu dimensiuni [mm] 0,02 0,2 1 4 8 25 63 0-63 Inferioară Superioară 0 3 4 10 12 22 28 38 35 50 60 75 100 Tab. 6.5- Condiții de admisibilitate amestec optimal 0 -63 mm Caracteristici Condiții de admisibilitate amestec optimal 0 -63 mm Conținut de fracțiuni , % max Sub 0,02 mm Sub 0,2 mm 0 - 8 mm 25 - 63 mm 3 2...14 35...55 20...40 Tab. 6.6- Limite de granulozitate Amestec Optimal 0 -63 mm Domeniu de granulozitate Limita Treceri în % prin sitele sau ciururile cu dimensiuni [mm] 0,02 0,1 0,2 1 4 8 16 25 40 63 0-63 Inferioară Superioară 0 3 1 10 2 14 8 27 20 42 31 55 48 70 60 80 75 90 90 100 Toate aceste condiții împreună cu umiditatea optimă , ne asigură o compactare maximă a structurii rutiere din balast și piatră spartă amestec otimal . Este foarte important ca la așternere, materialele utilizate să fie constante din punct de vedere calitativ, adică s ă-și păstreze continuitatea curbei granulometr ice și a umidității , astfel încât la compactare să nu apară fenomenul de segregare a părților fine, să se obțină o platform cu suprafață împănată și netedă. Lucrare de disertație 2021 131 Fig.6.46- Comparație între benzile stânga -dreapta pe stratul de balast În imaginea de mai sus putem vedea diferența dintre benzi a materialelor. Pe banda din dreapta, balastul prezintă o granulație continuă, a avut la așternere umiditatea prescrisă iar rezultatul este o suprafață compactată, împănată și cu rezultate bune la testele efectuate în teren. Pe parte a stângă, regăsim o suprafață poroasă, un balast cu granulozitate discontinuă, uscat în momentul așternerii, părțile fine segregate pe fundul stratului în urma compactării cu vibrare , iar materiale grosiere sunt neîmpănate și dislocate în urma compactării. Dacă nu se intervine pentru remedierea acestor defecte, pe acele suprafețe în urma așternerii stratului următor , pot aparea neuniformități la nivelul structurii, cu infiltrații de apă în timp și cu degradări ale structurii rutiere, tocmai datorită acelui material grosier care nu s -a împanat și c are probabil nu se va putea împă na nici cu materilele care sunt puse în stratul următor, neavând suficient aport de sort deficitar. Aceste degradări se vor regăsii în testele de capacitate portantă următoare, efect uate cu parghia Benkelman , pe stratul superior următor. Pe aceste suprafețe testele nu sunt elocvente. Potrivit standardelor în vigoare toate aceste teste trebuie efectuate pe suprafețe plane astfel încât rezulatele să fie reale și să reprezinte efectiv caracteristicile stratului. Lucrare de disertație 2021 132 Fig.6.47- Piatra spartă 0 -63 așternută Fig.6.48- Piatra spartă 0 -63 compactată ( fără umiditate) În imaginile de mai sus avem o comparație între un strat așternut de piatră spartă necompactat și unul compactat dar care nu a avut umiditatea optim ă la compactare . Observăm că amestecul otimal la așternere are o granulozitate continuă, are aportul necesar de părți fine pentru a umple golurile dintre granule, dar nu are umiditatea otimă Lucrare de disertație 2021 133 necesară pentru compactare. Din anumite motive s -a început procesul de compactare fără a avea umiditatea necesară, iar în urma acestui proces toate granulele grosiere s -au ridicat la suprafață iar partea fină a segregat pe fundul stratului, rezultând o platformă cu suprafața poroasă , agregatele grosiere sunt neîmpănate și dislocate. Cazuri de suprafață necompactată și poroasă poat să apară și la piatra spartă care nu are o granulozitate corespunzătoare, care să fie în afara plajei de granulozitate prescrise. În asemenea situații, rezultatele testelor efectuate pe aceste sectoare de drum nu au fost corespunzătoare, drept urmare s -a impus remedirerea acestor neconformități. Pentru remediera neconformității , ulterior s -a scarificat din nou stratul așternut, s -a intervenit cu un aport de parte fină și cu ciste rna de apă pentru a se pute a realiza compactarea corespunză toare . După remedierea acestei neconformități s -au repetat testele pentru gradul de compactare și capacitate portantă. Fig.6.49- Test de capacitate portantă cu pargia benkelman refăcut pe strat de Piatra spartă 0 -63 Lucrare de disertație 2021 134 7. IMPORTANȚA TESTELOR ÎN LUCRĂRILE DE TERASAMENTE Calitatea terasamentelor este foarte importantă pentru durata de viață a unui drum. Pentru confirmarea calității execuției lucrărilor de terasamente, pentru remedierea neconformităților care se pot ivi în timpul execuției din diferite motive, precum și pentru asigu rarea trăiniciei drumului sunt foarte importante testele de laborator care se fac în toate etapele, pe durata execuției drumului. Importanța testelor p entru verificarea calității pământului din patul drumului, a testelor efectuate pe materialelor utilizate sunt următoarele: • Conduc la evitarea apariției neconformităților și a defectelor în sistemul rutier ; • Demonstrează calitatea lucrărilor executat ; • Testele pe pământul din patul drumului - ne dau informații legate de tipul de pământ, caracteristicile principale ale acestuia, categoria de pământ din care face parte, calitatea ca material pentru terasamente – dacă acel pământ se poate utiliza în forma lui naturală sau are nevoie de îmbunătățire prin aporturi de alte materiale, dacă este nevoie de consolidari cu blocaje de piatră etc. • Testele pe materialele granulare, ( balastul, piatra spartă, etc) ne dau inf ormații dacă se pot utliza în sistemele rutiere și corespund calitativ și rolului pentru care sunt proiectate; Testele care se execută direct pe lucrare au o importanță deosebită. Grad ul de compactare - criteriu de apreciere a compactării unui strat rutier sau a umpluturilor, definit prin raportul dintre densitatea în stare uscată obținută efectiv pe teren și cea maximă, determinată pe baza încercărilor prealabile de laborator, exprimat în procente. Gradul de compactare ne furnizează informații legate de calitatea compactării acelei structuri rutiere, Dacă obținem gradul de compactare maxim înseamnă că acel material și -a îmbunătățit proprietățile fizico -mecanice prin, micșorarea volumului de goluri, cr eșterea densității, reducerea permeabilității și a abosorbției de apă, la sporirea punctelor de contact dintre granule și a stabilității și la creșterea capacității portante. Testele de umiditate ne dau informații legate tot de calitatea compactării. Un p ământ saturat, având porii umpluți cu apă, nu se poate compacta decât după eliminarea cantității de apă care există în plus față de cea necesară compactării, iar un pământ având porii umpluți parțial cu apă și Lucrare de disertație 2021 135 parțial cu aer nu se poate compacta decât în măsura în care permite volumul de aer rămas închis în porii săi. Testul Zorn , ne furnizează informații legate de modulul de deforma ție dinamic al drumului Evd. Aceast ă metod ă este utilizată destul de des, chiar dacă nu este cerută ca determinare în PCCVI -ul lucrărilor deoarece prezintă avantajul (comparativ cu gradul de compactare clasic) că nu necesit ă mult timp , nu perturb ă fluxul execuției și permite măsurători în spații foarte strâmte fără asigurarea unei greutăți de lestare, valorile măsurătorilor sunt disponibile imediat, fiind astfel posibile interven ții operative în remedierea lucrarilor de construc ție (de ex. recompactare). În lucrarea „Infrastructura căii ferate ” prof. dr. ing. docent Claus Göbel, prof. dr. ing. Klaus Lieberenz, docent dr. ing. Frank Richter, Editura Cailor Ferate, Heidelberg – Mainz , autorii au concluzionat următoarele: „În ceea ce prive ște “controlul dinamic al capacit ății portante cu placa u șoară” se poate concluziona: Acest mod de control este realizat printr -o metod ă foarte ra țional ă și performant ă” și „Încercarea dinamic ă dă rezultate sigure, dac ă înainte s -a efectuat o calibrare cu încercarea static ă sau cu verificarea densit ății”.[41] Capacitate portantă a terenului de fundare – presiunea maximă pe teren care provoacă extinderea zonelor de rupere și conduce la pierderea stabilității terenului. Capacitate portantă a complexului rutier - Caracteristica de bază a complexului rutier de a prelua încărcările din trafic. Testul de c apacitate portantă sau rezistenț ă structurală ne furnizează informații legate de uniformitatea realizării structurii rutiere, despre capacitatea unei structuri rutiere de a rezista fără degradări majore ( deformații, fisuri, crăpături, faianțări, cedări) la diferitele solicitări la care este supusă (trafic, factori atmosferici). Acest test ne arată dacă suprafața testată este omogenă și uniform ă. Testul scoate în evidență deforma ția vertical ă elastic ă a complex ului rutier sub acțiunea ro ților unui vehicul, m ăsurat ă la diferite nivel e ale sistemului rutier. Toate aceste teste sunt independente unul față de cel ălalt, dar influențează direct proporțional de fapt fiecare test unul pe cel ălalt. Experiența ne -a demonstrat că dacă unul din teste , de exemplu gradul de compactare nu este satisf ăcător într -un punct măsurat, și rezultatul testului Zorn sau al capacității portante în acela și punct măsurat nu îndeplinește condiția necesară de suficiență. Rezultat ele testelor stau la baza evoluției lucrărilor. Lucrare de disertație 2021 136 Practic, nu se poate trece la executarea următoarei etape de execuție a unei lucrări, până nu este verificată etapa în curs, iar rezultatul testului corespunde normelor impuse pentru acea etap ă de execuție. Testele trebuie făcute de către laboratoare ind ependente , fără a se exercita presiuni (de orice natură) din partea constructorului. Toate testele sunt atașate la cartea tehnică a lucrării, alături de procesul verbal de lucrare (ascunsă) a etapei respective. Ele stau m ărturie că fiecare etap ă a fost verificată, iar în cazul unei eventuale probleme se poate analiza cauza apariției problemei sau chiar prin expertizare a zonei respective. Compactare insuficientă ? =˃ • Grad de compactare mic • Capacitate portantă insuficientă • Scăderea rezistenței structurale Lucrare de disertație 2021 137 7. CONCLUZII Din lucrare se desprind următoarele concluzii: Identificarea și clasificarea corectă a naturii terenului de fundare are o importanță deosebită în evoluția construcției, începând cu dimensionarea structurii și a modului cum tratăm terenul de fundare (păstrarea lui în patul drumului, stabilizare sau înlocuire) până la preluarea presiunilor transmise din straturile de fundație . Pământurile din patul drumului sunt pământuri argiloase prăfoase cu activitate mare la umezire și înmuiere, pă mânturi contractile cu umflări mari, foarte sensibile din grupa P 5. Analiza rezultatelor probelor de pământ ne furnizează următoarele informați: • pământul analizat este clasificat ca fiind coeziv , argilă, argilă prăfoasă de calitate rea, simbol 4d ; • diagrama curbei este uniform ă; • cu sensibilitate la îngheț -dezgheț ; • cu plasticitate foarte mare ; • prezintă umflări și contracții mari și sunt foarte active ; • volumul crește cu peste 50% față de volumul ințial , când variază umiditatea ; • materiile organice și humice sunt în prezență mică, maxim 1%. Caracteristicile de compactare Proctor sunt următoarele: o umiditatea optimă de compact are este cuprinsă între 15.24% și 16.81% ; o densitatea maximă în stare uscată a pământului are valori cuprinse între de 1,715 g/cm3-1,756g/cm3. Compactarea pământului este un proces fizico -mecanic prin care se caută să se mărească numărul de contacte dintre granule, în urma distribuirii și pătrunderii granulelor mai mici în spațiile dintre granulele mai mari, prin reducerea golurilor la minimum posibil și eliminarea unei anumite cantități de apă liberă. Operați a se produce sub acțiunea unor forțe exterioare aplicate pământului și are ca rezultat creșterea densității acestuia. Lucrul mecanic folosit pentru compactare se consumă, în cea mai mare parte, pentru învingerea coeziunii și frecării dintre granule. Prin compactare, pământurile își îmbunătățesc proprietățile fizico -mecanice , pământul primește o anumită deformație, de natură remanentă, ireversibilă . Micșorarea volumului de goluri duce la creșterea densității și reducerea permeabilității și a absorției de ap ă, la sporirea punctel or de contact dintre granule și prin aceasta, la sporirea stabilității și la ceșterea Lucrare de disertație 2021 138 capacității portante a pământului respectiv. O compactare insuficientă duce, sub acțiunea combinată a traficului și a factorilor climatici, la degra darea terasamentelor prin tasări ulterioare neun iforme; o compactare exagerată este de asemenea dăunătore, întrucât, sub acțiunea ulterioară a umidității de exploatare este urmată de creșterea neregulată a volumului pământului, ceea ce poate conduce apoi l a degradarea terasamentelor. Pentru obținerea unui grad de compactare corespunzător, o contribuție însemnată o are și dirijarea circulației pe întreaga suprafață a fundației, dirijare ce se obține prin blocarea axei drumului. Din cercetările efectuate prin măsurători s -a tras concluzia că stratul de fundație bine compactat nu transmite decât 10 % din presiunea aplicată pe suprafața patului drumului, în timp ce în cazul unei compactări insuficiente, valorile presiunilor transmis e cresc la cca 25 %. Capacitatea portantă și stabilitatea terasamentelor sunt strâns legate de calitatea compactării, exprimată prin gradul de compactare . Grad de compactare este raportul dintre densitatea în stare uscat ă a pământului d, determinat pe lucrare și densitatea în stare uscat ă maxim ă d max, stabilit ă pentru pământul respectiv în laborator prin încercarea Proctor . Verificarea compactării terasamentelor se poate face atât prin metodele directe cât și prin metode indirecte. Una din metodele indire cte este și încercarea Zorn. Testul cu placa Zorn este o procedură de testare, prin care structura de încercare primește un impact transmis de forța căderii unei greutății standard pe o placă circulară de diametru standar d. În urma testului se determină instantaneu modulul de deformație dinamică liniar E vd, care este un parametru obținut prin deformarea structurii, într -o perioadă de timp dată, sub acțiunea unui impact, calculându -se funcție de amplitudinea de tasare a p lăci. Valorile acestui test fiind disponibile imediat, permit constructorului să intervină imediată în punctele unde sunt necesare remedieri, fără a mai pierde timp și resurse și fără perturbarea fluxului de execuție a lucrării. Capacitatea portantă sau re zistența structurală reprezintă capacitatea unei structuri rutiere de a rezista fără degradări majore la diferitele solicit ări la care este supus ă. Testul de verificare a capacității portante cu parghia Benkelman, măsoară revenirea elastic ă a suprafeței complexului rutier. Pârghia basculantă permite transmiterea deplasării verticale a vârfului de contact amplasat între roțile double, la celălalt capăt al p ârghiei, unde deformațiile liniare sunt citite cu ajutorul comparatorului , deformații măsurate în 0,01 mm. Este foarte important ca la așternere, materialele utilizate să fie constante din punct de vedere calitativ, adică s ă-și păstreze continuitatea curbei granulometrice și a umidității, astfel Lucrare de disertație 2021 139 încât la compactare să nu apară fenomenul de segregare a părților fine, să se obțină o platform ă cu suprafață împănată și netedă. Este o condiție esențială . Neîndeplinind aceste condiții , straturile așternute nu satisfac cerințele prescrise, iar rezultele testelor confirmă aceste afirmații. Asigurarea scurgerii apelor meteorice din fundația drumului este vitală pentru durata de viață a drumului și păstrarea corespunzătoare a stării suprafeței în timp; Materialele utilizate trebuie să fie constante din punct de vedere calitativ (granulozitat e continuă, UN, corpuri străine, EN, SI, LA, MDE, rezistența la Na2SO4 /MgSO4). Modul de punere în operă, umiditatea materialelor, grosimea stratului și respectarea numărului de treceri a atelierului de compactare, influențeză impermeabilizarea structur ii drumului, gradul de compactare și rezistența structurală a drumului (capacitatea portantă). Un strat de balast sau piatră spartă, după terminarea procesului de compactare trebuie să prezinte o suprafață netedă, să fie fără segregări și fără prezența de material grosier pe suprafața drumului. Pentru a avea o privire de ansamblu c ât mai detaliată, amănunțită și rapidă a execuției unei lucrări , am realizat un studiu comparativ prin urmărirea unor carateristici esențiale ale straturilor rutiere, măsurate în aceleași punct e, pe toate straturile . Punctele s -au ales pe același tip de sistem rutier proiectat, la distanță de aproximativ 250 m între punctele de măsurare, unul față de celălalt. S -au ales trei poziții kilometrice și pe fiecare poziție s-au făcut măsurătorile în același punct, la 1 m distanță față de margine drumului. Tab. 7.1- Rezultate centralizate la nivelul patului drumului Nr. Crt. Grad de compactare - Metoda cu folia si ap ă Placa Zorn Benkelman Corelare Grad de compactare Modulul de deformație E vd [%] [%] [MN/m2] [1/10 mm] Punctul 1 88,2 < 95 8,6 1082,0 Punctul 2 94,5 < 95 19,2 476,6 Punctul 3 92,2 < 95 14,8 939,3 Trafic + Factori climatericii + Calitatea materialelor =˃ - tasări neuniforme ; - infiltrarea apelor în corpul drumului; - neasigurarea permanentă a impermeabilității structurii rutiere; - faianțări datorate acțiunii îngheț - dezghețului . Lucrare de disertație 2021 140 Din analiza de mai sus, putem desprinde următoarele: • deși terenul prezintă fisuri și pare compactat, rezultatul ne indică contrariul; • gradul de compactare este direct proporțional cu, capacitatea portantă, indiferent dacă este determinată prin metoda dinamică Zorn sau modulul de revenire elastic Benkelman; • dacă E vd este sub limita minimă de 20 MN/m2 și gradul de compactare este mic, deși compactarea pare să fie realizată; • Valoarea de revenire elastic ă este la fel, foarte mare, de cel puțin două ori mai mare în punctul 1 și 3, față de limita admisă (450 [1/10 mm] ); • În punctul 2, valoarea minimă de revenire elastic ă este aproape atinsă (476 [1/10 mm]), gradul de compactare este de 94,5% și modulul de deformație liniară dinamică Zorn este de 19,2 MN/m2; • Pentru a atinge gradul de compactare dorit și pentru a putea să trecem la așternerea următorul strat de fundație, trebuie ca sectorul de drum să fie scarificat, adus la umiditatea optimă prescrisă si recompactat. Din studiul făcut, rezultă că există o corelare directă înt re gradul de compactare – metoda cu folia și apă, deformația liniară realizată cu placa dinamică Zorn și revenirea elastică - deflexiunea terenului, realizată cu pârghia Benkelman. Dacă modulul dinamic, metoda cea mai rapidă ne arată că nu am atins limita p rescrisă, nici gradul de compactare și nici capacitatea portantă a drumului nu sunt realizate. Dacă acest modul dinamic este realizat, atunci si testele de grad de compactare și capacitate portantă se pot efectua, iar rezultatele să fie cele dorite. Tabel 7.2 Rezultate centralizate strat de balast Nr. Crt. Grad de compactare - Metoda cu folia si ap ă Placa Zorn Benkelman Corelare Grad de compactare Modulul de deformație E vd [%] [%] [MN/m2] [1/10 mm] Punctul 1 100,1 > 100 63,3 124,6 Punctul 2 100,0 > 100 55,0 127,4 Punctul 3 100,5 > 100 67,4 102,0 • gradul de compact are este direct proporțional cu capacitatea portantă, indiferent dacă este determinată prin metoda modulului dinamic de deformație liniară Zorn sau prin metoda modulului de deformație verticală elastică a complexelor rutiere Benkelman; Lucrare de disertație 2021 141 • pentru stratul de balast E vd minim impus este de 50 MN/m2 , valorile rezultate sunt peste cele minime și gradul de compactare este obținut, fiind cel puțin 100% în cele trei puncte măsurate; Valoarea de revenire elastic ă impusă pentru stratul de balast, la o grosime de 25 cm este de maxim 129 0,01 mm, iar valoa rea deflexiunii măsurate este mai mică față de limita impusă în toate punctele analizate . Din punct de vedere al testelor efectuate , rezultă că stratul de fundație din balast analizat are toate caracteristicile îndeplinte pentru rolul care îl are de strat de fundație. Gradul de compactare îndeplinește condițiile din Proctor, modulul de deformație liniară dinamic a transmis valori mai mari de 50 MPa, valori care ne confirmă că îndeplinește condițiile prescrise, iar revenire a elastic ă prin testul de capacitate portantă se încadrează în limitele impuse de normative . Tabel 7.3 Rezultate centralizate pe strat de piatr ă spart ă amestec optimal 0 -63 mm Nr. Crt. Grad de compactare – Metoda cu folia si ap ă Placa Zorn Benkelman Corelare Grad de compactare Modulul de deformație E vd [%] [%] [MN/m2] [1/10 mm] Punct 1 100,2 > 100 84,2 93,7 Punct 2 100,0 > 100 74,5 101,1 Punct 3 100,3 > 100 89,9 81,4 • gradul de compact are este direct proporțional cu capacitatea portantă, indiferent dacă este determinat prin metoda modulului dinamic de deformație liniară Zorn sau prin metoda modulului de deformație verticală elastică a complexelor rutiere Benkelman; • pentru stratul de piatr ă spartă amestec optimal Ev 2 minim impus este de 60 MN/m2, valorile rezultate sunt peste cele minime și gradul de compactare este obținut, fiind cel puțin 100% în cele trei puncte măsurate; Valoarea de revenire elastic ă impusă pentru stratul de piatr ă spart ă amestec optimal, este de maxim 250 0,01 mm, iar valoarea deflexiunii măsurate este cu cel puțin jumătate mai mică față de limita impusă în toate punctele analizate. Din studiul făcut, rezultă că există o corelare directă între gradul de compactare – metoda cu folia și apă, defor mația liniară realizată cu placa dinamică Zorn și revenirea elastică – deflexiunea terenului, realizată cu pârghia Benkelman. Lucrare de disertație 2021 142 Matematic, nu se poate realiza o conexiune între aceste trei determinări. Fiecare determinare având alogritm i și formul e de calcul diferit e una față de alta în interpretarea rezultatelor, neexistând paramet rii comuni care să intervină în aceste teste, dar din studiul făcut și din experiența profesională dobândită de -a lungul anilor în munca de laborator, pot afirma faptul că există un punct comun și anume: • Dacă modulul dinamic, metoda cea mai rapidă ne arată că nu am atins limita prescrisă, nici gradul de compactare nu este atins, de și capacitatea porta ntă a stratului respectiv poate să dea rezultate satisfăcătoare, având în vedere faptul că interpretarea măsurătorilor se face la 2,4 respectiv 5 m din punctul măsurat . În majoritatea cazurilor, acolo unde gradul de compactare nu este realizat, nici teste le de capacitate portantă nu sunt satisfăcătoare în acele puncte măsurate. • Dacă acest modul dinamic este realizat, atunci si testele de grad de compactare și capacitate portantă se pot efectua, iar rezultatele să fie cele așteptate . După finalizarea lucră rilor de modernizare DJ 173 C arată astfel: Fig.7.1 – DJ 173 C – Începutul Tronsonului II Lucrare de disertație 2021 143 Fig.7.2 – DJ 173 C Consolidare 3+300 -3+500 Fig.7.3 – DJ 173 C – De-a lungul traseului Fig.7.4 – DJ 173 C Sector I Lucrare de disertație 2021 144 ANEX E ANEXA 1 – Natura teren + Proctor Lucrare de disertație 2021 145 Lucrare de disertație 2021 146 Lucrare de disertație 2021 147 Lucrare de disertație 2021 148 Lucrare de disertație 2021 149 Lucrare de disertație 2021 150 Anexa 2 – Natura teren – zid sprijin Lucrare de disertație 2021 151 Lucrare de disertație 2021 152 Lucrare de disertație 2021 153 Lucrare de disertație 2021 154 Anexa 3- Analiză sursă balast 0-63 mm Lucrare de disertație 2021 155 Lucrare de disertație 2021 156 Lucrare de disertație 2021 157 Anexa 4- Analiză sursă Piatră Spartă Amestec Optimal 0 -63 mm Lucrare de disertație 2021 158 Lucrare de disertație 2021 159 Lucrare de disertație 2021 160 Anexa 5- Grade de compactare Lucrare de disertație 2021 161 Lucrare de disertație 2021 162 Lucrare de disertație 2021 163 Anexa 6- Capacitate portantă Lucrare de disertație 2021 164 Lucrare de disertație 2021 165 Lucrare de disertație 2021 166 Lucrare de disertație 2021 167 Anexa 7- Teste ZORN Lucrare de disertație 2021 168 Bibliografie 1. CD 31:2003 – Normativ pentru determinarea prin deflectografie și deflectometrie a capacității portante a drumurilor cu structure rutiere suple și semirigide cu deflectograful Lacroix și deflectometrul cu pârghie tip Benkelman 2. DIN 18134 :2012 Determinarea caracteristicilor de deformare și rezistența solului prin testarea plăcii de încărcare 3. STAS 662 -2002: Lucrari de drumuri. Agregate natural de balastieră.Condiții tehnice de calitate. 4. SR EN 933 -1:2012 : Încercări pentru determinarea caracteristicilor geometrice ale agregatelor. Partea 1: Determinarea granulozității. Analiza granulometrică prin cernere 5. SR EN 933 -2:2020 : Încercări pentru determinarea caracteristicilor geometrice ale agregatelor. Partea 2: Determinarea granulozității. Site pentru încercare, dimensiuni nominale ale ochiurilor 6. SR EN 933 -4:2008 Încercări pentru determinarea caracteristicilor geometrice ale agregatelor. Partea 4: Determinarea formei particulelor. Coeficient de formă 7. SR EN 933 -8+A1:2015 Încercări pentru determinarea caracteristicilor geometrice ale agregatelor. Partea 8: Evaluarea părților fine. Determinarea echivalentului de nisip 8. SR EN 1097 -1:2011 Încercări pentru determinarea caracteristicilor mecanice și fizice ale agregatelor. Partea 1: Determinarea rezistenței la uzură (micro -Deval) 9. SR EN 1097 -2:2020 Încercări pentru determinarea caracteristicilor mecanice și fizice ale agregatelor. Partea 2: Metode pentru determinarea rezistenței la sfărâmare 10. SR EN 1367 -2:2010 Încercări pentru determinarea caracteristicile termice și de alterabilitate ale agregatelor. Partea 2: Încercarea cu sulfat de magneziu 11. STAS 1243 – 1988 : Teren de fundare. Clasificare și identificare pământuri 12. STAS 1709/2 -1990 Actiunea fenomenului de inghet dezghet la lucrari de drumuri. Prescriptii generale 13. STAS 1913/1 – 1982: Teren de fundare.Determinarea umiditatii. 14. STAS 1913/3 – Determinarea densitatii pământurilor. 15. STAS 1913/4 – 1986: Teren fundare.Determinarea limitelor de plasticitate. 16. STAS 1 913/5 – 1985: Teren fundare.Determinarea granulozitatii SR EN ISO 14688/1 – 2018: Cercetari și încercări geotehnice. Identificarea și clasificarea pământurilor. Partea 1: Identificare și descriere. Ediția 1, noiembrie 2004. Lucrare de disertație 2021 169 17. STAS 1913/12 – 1988: Teren fundare.Determinarea caracteristicilor fizice și mecanice ale pământurilor cu umflări și cont racții mari 18. STAS 1913/13 – 1983: Teren fundare.Determinarea caracteristicilor de compactare. Încercarea Proctor 19. STAS 1913/15 – 1975: Ter en fundare.Determinarea greutății volumice pe teren. 20. STAS 2914 -84: Lucrari de drumuri. Terasamente. Condiții tehnice de calitate 21. STAS 1242/2 : 83-Teren de fundare. Cercetări geologico -tehnice și geotehnice specifice traseelor de căi ferate, drumuri și auto străzi 22. STAS 1242/3 : 87 – Teren de fundare. Cercetări prin sondaje deschise 23. STAS 1242/4 : 85 – Teren de fundare. Cercetări geotehnice prin foraje executate în pământuri 24. STAS 6400 -1984: Lucrari de drumuri. Straturi de bază și de fundație.Condiții tehnice generale de calitate. 25. STAS 7107/1 -76 Teren de fundare . Determinarea materiilor organice. 26. STAS 9850 -1989 Lucrări de îmbunătățiri funciare. Verificarea compactării terasamentelor 27. STAS 12288 -85 Lucrări de drumuri. Determinarea densității straturilor rutiere cu dispozitivul cu con și nisip . 28. SR EN 13242+A1:2008 Agregate din materiale nelegate sau legate hidraulic pentru utilizarea în ingineria civilă și în construcții de drumuri . 29. SR EN 13286 -1:2004 Amestecuri de agregate netratate și tratate cu lianți hidraulici. Partea 1: Metode de determinare în laborator a masei volumice de referință și a conținutului de apă. Introducere și cerințe generale . 30. SR EN 13286 -2:2011 Amestecuri de agregate netratate și tratate cu lianți hidraulici. Partea 2: Metode de încercare pentru determinarea în laborator a masei volumice de referință și a conținutului de apă. Compactare Proctor . 31. SR EN ISO 14688/1 -2018: Cercetari și încercări geotehnice. Identificarea și clasificarea pământurilor. Partea 1: Identificare și descriere. Ediția 1, noiembrie 2004. 32. SR EN ISO 14688/2 -2018: Cercetari și încercări geotehnice. Identi ficarea și clasificarea pământurilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare. Edi ția 1, septembrie 2005. 33. ZTVE -STB/1994 – Determinarea modulului dinamic de deformație liniară cu placa ZORN. 34. Ing. Radu Andrei -Ghiduri practice pentru construcția terasament elor-editura tehnică București -1991. Lucrare de disertație 2021 170 35. Prof. dr. ing. Laurențiu Nicoară, Prof. dr. ing. Marin Păunescu, Conf. dr. ing. Corneliu Bob, Dr. ing. Aurica Bilțiu – Îndrumatorul laboratorului de drumuri – Editura Tehnică București -1992. 36. Ministerul transporturilor și comunicațiilor, Consiliul național al inginerilor și tehnicienilor – A VII -a consfătuire pe tară a lucrătorilor de drumuri și poduri – Vol.I, Întreținerea și exploatarea drumurilor și autostrăzilor, Pitești, 10 -11 octombrie 1986. 37. Prof.dr.ing.Gheorghe Luca ci, prof.dr.ing.Ion Costescu, conf.dr.ing.Florin Belc, coordonator prof.dr.ing. Laurentiu Nicoara – Construcția drumurilor – Copyright C 2000, S.C Editura Tehnic ă S.A-2000. 38. http://muhaz.org/asigurarea -calitii -si-eficienei -lucrarilor -de-infrastructur -n-c.html 39. https://www.academia.edu/26559609/DRUMURI_II_INFRASTRUCTURA_DRUMURI LOR_CURS_4_COMPORTAREA_PĂMÂNTURILOR_ÎN_RAPORT_CU_APA 40. http://www.creeaza.com/tehnologie/constructii/INVESTIGAREA -CAPACITATII – PORTA423.php 41. Despre verificarea executiei terasamentelor cu deflectometrul dinamic usor (placa dinamica). – Blog cu parfum de geotehnica (wordpress.com) 42. Metode de verificare, cu placa dinamica, a capacitatii portante a terenului | Revista Constructiilor 43. Raport de inspectie 1175/02.09.2011 – ICECON INSPECT. Organism de inspecție Echipamente tehnologice pentru constu cții si gospodarie comunală Tabele – 43 buc. Figuri – 66 buc.