Modyfikacja składu granulometrycznego i właściwości geotechnicznych gruntu niespoistego za pomocą dodatku pyłu

Abstract

Istotną, z praktycznego punktu widzenia, właściwością gruntów stosowanych jako materiał nasypowy lub zasypowy w budownictwie ziemnym jest zagęszczalność. Wskaźnik uziarnienia wykorzystywanych w tym celu piasków, pospółek lub żwirów charakteryzuje się stosunkowo niewielką wartością, zazwyczaj wahającą się w granicach 2,5–4,0, co pozwala na określenie ich jako trudno lub średnio zagęszczalnych. W pracy przedstawiono wyniki badań, jakie przeprowadzono w celu określenia wpływu modyfi kacji składu granulometrycznego gruntu niespoistego – piasku średniego, za pomocą dodatku pyłu lessowego na zagęszczenie. Za grunt mało spoisty przyjęto pył lessowy pochodzący z terenu Lublina. Grunty te zajmują znaczną powierzchnię obszaru miasta, a ich częste występowanie w strefi e przypowierzchniowej, czyni je łatwo dostępnymi. Badania wykonano na próbie piasku średniego o uziarnieniu naturalnym, która stanowiła próbę kontrolną oraz dwóch mieszaninach piasku średniego z pyłem lessowym, sporządzonych w stosunku objętościowym 1:1 i 2:1. Każdy z gruntów poddano analizie sitowej i areometrycznej. Uzyskano krzywe uziarnienia, a także określono procentową zawartość poszczególnych frakcji. Analiza wyników składu granulometrycznego pozwoliła na wyznaczenie wskaźnika różnoziarnistości, który dla piasku średniego wynosił 1,71 zaś dla mieszanin piasku z pyłem lessowym wzrósł do 21,8 (w przypadku próbki materiałów zmieszanych w stosunku 1:1) oraz 13,3 (dla próbki materiałów zmieszanych w stosunku 2:1). Uzyskane wyniki sugerują, iż modyfi kacja piasku średniego pyłem lessowym pozwala na zmianę klasyfikacji wytworzonej mieszaniny z gruntu trudno zagęszczalnego na dobrze zagęszczalny, a zatem możliwe jest uzyskanie większego zagęszczenia. W celu potwierdzenia tej tezy wykonano badania zagęszczenia i wilgotności optymalnej w aparacie Proctora wg metody I, dla każdego z trzech badanych gruntów. W przypadku próby kontrolnej maksymalna uzyskana gęstość objętościowa szkieletu gruntowego wynosiła 1,751 g/cm3 przy wilgotności 11,96%. Próbki piasku łączonego z pyłem lessowym w stosunku objętościowym 1:1 oraz 2:1 wykazałymaksymalne gęstości objętościowe odpowiednio 2,076 i 2,079 g/cm3 przy wilgotności około 7%. W czasie badania stwierdzono plastyczność gruntu uzyskanego przez połączenie piasku i pyłu lessowego w stosunku objętościowym 1:1 przy wilgotności powyżej 14,25%, co wynika z faktu, iż piasek o takiej zawartości pyłu stanowi grunt na granicy gruntów spoistych i niespoistych. Zwiększona plastyczność uniemożliwia zagęszczenie badanego gruntu przy wilgotności powyżej 14,5% ze względu na powstające odkształcenia oraz wykazywaną spójność. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż modyfi kacja uziarnienia piasku średniego pyłem lessowym w proporcji 2:1 pozwala na uzyskanie największego zagęszczenia w badanych warunkach. Wyniki badania sugerują, iż dzięki połączeniu piasku ze stosunkowo łatwo dostępnym pyłem lessowym można osiągnąć wymierne korzyści w postaci lepszego zagęszczenia gruntu, co pozwala na jego zastosowanie w budownictwie ziemnym jako grunt nasypowy lub zasypowy oraz na wykorzystanie gruntu rodzimego na terenach lessowych.