Определение максимальной сухой плотности и оптимального содержания влаги в грунте является мерой степени уплотнения грунта. Это может быть измерено двумя основными методами Стандартный тест на уплотнение проктором и Модифицированный прокторный тест на уплотнение. Оба теста помогают определить оптимальное содержание влаги, которое необходимо для достижения грунтом максимального уплотнения, т.е. максимальной сухой плотности для строительства.
Необходимость определения оптимального содержания влаги (OMC) в грунте
Грунт на строительной площадке должен быть достаточно стабильным, чтобы нести нагрузку от конструкций через фундаменты, не подвергаясь нежелательным оседаниям в процессе строительства и в период эксплуатации.
Эта функция грунта проверяется в процессе исследования площадки. Поэтому строительная площадка обрабатывается и уплотняется на основании отчета об исследовании участка. Объем уплотнения, требуемый для почвы на соответствующем участке, варьируется от участка к участку.
Чтобы определить объем уплотнения, необходимого для грунта, и оптимальное содержание воды для уплотнения, проводятся испытания на уплотнение проводятся на грунте с участка в лаборатории.
Стандартное испытание на уплотнение по Проктору
Стандартный тест Проктора на уплотнение был разработан Р.Р. Проктором в 1933 году. Проктор показал, что:
Область применения стандартного испытания на уплотнение проктором
Сфера применения стандартного испытания на уплотнение по Проктору заключается в определении взаимосвязи между содержанием влаги и плотностью грунта, который уплотняется в форме с помощью трамбовки весом 2,5 кг, опущенной на высоту 305 мм.
Связь между максимальной сухой плотностью и оптимальным содержанием влаги в почве может быть получена из кривой уплотнения почвы, полученной в результате испытания на уплотнение стандартным проктором. Эта зависимость помогает определить оптимальное содержание влаги, при котором максимальная сухая плотность почвы может быть достигнута путем уплотнения.
Аппарат для стандартного испытания на уплотнение по Проктору
Аппарат состоит из стандартной формы с внутренним диаметром 4 дюйма. Эффективная высота этой стандартной формы составляет 4,6 дюйма. Максимальная вместимость формы составляет 1/30 кубического фута. Устройство показано на рисунке 1 ниже.
Аппарат для стандартного прокторного испытания (пресс-форма и молоток)
Форма состоит из съемной опорной плиты. Верхняя часть формы состоит из двух съемных воротников высотой 2 дюйма. Грунт добавляется в форму в три слоя, каждый слой подвергается 25 ударам. Уплотнение осуществляется с помощью 5,5-фунтовой трамбовки, падающей с высоты 12 дюймов.
Индийская стандартная спецификация – IS:2720 (часть VII) рекомендуемая спецификация для стандартного прокторного испытания имеет некоторые незначительные изменения и дополнения. Поперечное сечение аппарата, используемого в соответствии с индийскими нормами, показано на рисунке 2. Диаметр формы составляет 100 мм при высоте 127,3 мм. Емкость формы составляет 1000 мл.
Стандартное прокторное испытание почвы
Используемый трамбовщик имеет массу 2,6 кг. Он испытывает свободное падение на 310 мм с диаметром торца 50 мм. Уплотнение почвы производится в три слоя. Высота воротника составляет 60 мм, который является съемным. Форма устанавливается на съемную опорную плиту.
В некоторых случаях грунт, взятый для испытаний, может оставаться на сите 4,75 мм. Если это количество превышает 20%, то используется пресс-форма с большим внутренним диаметром, например, 150 мм. Эта форма имеет высоту 127,3 мм и вместимость 2250 мл.
Процедура стандартного прокторного теста
Рис.3. Аппарат для испытания стандартного прокторного теста
Процедура проведения стандартного теста Проктора выглядит следующим образом.
Расчеты для кривой уплотнения
1. Вес уплотненного грунта (Ws) в граммах.
Ws = Wm -Wms Экв.1
2. Насыпная плотность 
в гм/мл
Экв.2
3. Сухая плотность 
, w = содержание воды
Экв.3
Кривая уплотнения почвы – максимальная сухая плотность и оптимальное содержание воды
Кривая уплотнения – это кривая, построенная между содержанием воды (ось X) и соответствующей сухой плотностью (ось Y). Вначале наблюдается увеличение сухой плотности с увеличением содержания воды. После достижения определенной точки наблюдается снижение сухой плотности.
Максимальная точка пика полученной кривой уплотнения почвы называется максимальным значением сухой плотности. Содержание воды, соответствующее этой точке, называется Оптимальное содержание воды (O.W.C) или Оптимальное содержание влаги (O.M.C)..
Рис.4. Кривая уплотнения почвы
График, показанный на рисунке 3, представляет собой кривая уплотнения. Изначально при содержании воды меньше O.M.C почва является более жесткой по своей природе и имеет много пустот и пористости. Это является причиной более низкой сухой плотности.
Когда частицы почвы смазываются при увеличении содержания воды, частицы почвы будут плотно упакованы, что приведет к увеличению плотности. Теперь за определенным пределом (OMC) добавление воды не приведет к изменению сухой плотности или приведет к уменьшению сухой плотности.
График представляет собой линию нулевой воздушной пустоты или 100 % насыщения. Это основано на теоретической максимальной сухой плотности, которая возникает при 100 % насыщении. Поскольку состояние нулевых пустот в почве не является реальным, а представляет собой гипотетическое предположение, почва никогда не может стать насыщенной на 100 %.
Теоретическая максимальная сухая плотность может быть определена по уравнению
Экв.4
G = удельный вес твердых частиц; 
= массовая плотность воды; w= содержание воды; Теоретическая линия нулевой пустотности может быть построена путем нанесения теоретической максимальной сухой плотности на кривую уплотнения, если известны значения ‘w’ и G.
Модифицированный тест или тест прокторов AASHTO
Для того, чтобы выполнить строительство для тяжелых нагрузок, таких как строительство воздушных дорог и автомагистралей, возникает необходимость в более интенсивном уплотнении. Энергии уплотнения, обеспечиваемой стандартным прокторным тестом, недостаточно, поэтому был разработан модифицированный прокторный тест или тест AASHTO Proctor.
Модифицированное прокторное испытание было изменено и применяется на практике AASHTO и ASTM. Форма, используемая для модифицированного прокторного испытания, имеет внутренний диаметр 100 мм и высоту 127,3 мм. Она также имеет съемную опорную плиту, как и в случае стандартного прокторного испытания.
Для обеспечения более высокой энергии уплотнения используется механическая трамбовка с диаметром торца 50 мм, а вес трамбовки в свободном падении составляет 4,89 кг. Высота капли составляет 450 мм. Образец в пресс-форме подвергается 25 ударам для 5 слоев.
Энергия уплотнения, обеспечиваемая модифицированным прокторным испытанием, в 4,56 раза больше, чем при стандартном прокторном испытании.
Рис.5. Кривая уплотнения для стандартного прокторного теста и модифицированного прокторного теста
Читайте также: Уплотнение почвы
Читайте далее:- Уплотнение грунта – методы испытания уплотнения грунта и их применение.
- Испытание на уплотнение грунта по Проктору – процедуры, инструменты и результаты.
- Как проводить испытания грунта для строительства зданий?.
- Что такое съемные стены?.
- Взаимосвязь содержания влаги в почве и сухой плотности грунта.
- Кривые при выравнивании автомобильных дорог – типы кривых.
- Испытание на насыпную плотность и процент пустот для заполнителей.