Cesko.wiki Zrnitost zemin
Author
Albert FloresZrnitost zemin je základním parametrem pro pojmenování minerálních zemin a zrnitostní meze nám umožňují stanovit mechanické chování zemin. Základními zeminami jsou stejnozrnné zeminy, které se skládají z částic pouze jedné velikost, či úzké frakce zrnitosti. Pro stanovení zrnitosti se nejčastěji používají zkoušky prosévací a hustoměrná.
Prosévací zkouška
Souprava na prosévací zkoušku Sítový rozbor používáme pro zeminy, které mají 90 % nebo více procent zrn zeminy větší než 0,063 mm. +more Vysušenou zeminu v množství 1 až 5 kg (podle velikosti zrn) přesejeme sadou sít. Zbytky na jednotlivých sítech i přepad přes nejjemnější síto pečlivě odvážíme a jejich podíl vyjádříme v procentech původní navážky. Když jsou zrna slepena, např. jemnými částicemi, v třecí misce je před rozborem pečlivě rozmělníme, popř. jemné částice odmočíme ve vodě, necháme usadit a přesejeme zvlášť. Když je podíl propadu skrz nejjemnější síto větší než 10 %, provedeme analýzu na základě rychlosti usazování ve vodě.
Hustoměrná zkouška
Hustoměrná zkouška zrnitosti se použije, jestliže více než 10 % zrn zeminy jsou menšího průměru než 0,063 mm. Zkouška je založena na volné sedimentaci (Stokesův zákon) suspenze ve skleněném válci, jestliže částice jsou vystaveny pouze gravitačnímu poli. +more Sedimentační rychlost za předpokladu stejné hustoty pevných částic (a některých dalších předpokladů) je v daném prostředí funkcí jejich velikosti. Za určitý čas nastane v sedimentačním válci rozdělení částic podle jejich velikosti a změní se i hustota suspenze, která se měří hustoměrem ve známé hloubce v určitých časových intervalech (např. 15s, 30s, 1, 2, 3, 4, 8, 15, 30 minut a 1, 2, 4, 8 a 24 hodin).
Frakce
Značka frakce vychází z anglického pojmenování frakce. Například jemnozrnný štěrk v angl. +more fine gravel, proto FGr. Následující tabulka odpovídá ČSN EN 14688-1. Existují i jiné, starší, ale světově rozšířenější systémy pro názvy zemin jako např. USCS, kde pro klasifikaci nestačí velikost zrn, ale je nutné uplatnit i plasticitu.
| Skupiny zemin | Frakce | Značka | Velikost zrn [mm] |
|---|---|---|---|
| Velmi hrubozrnná zemina | Velký balvan | LBo | od 630 |
| Balvan | Bo | od 200 do 630 | |
| Valoun | Co | od 63 do 200 | |
| Hrubozrnná zemina | Hrubozrnný štěrk | CGr | od 20 do 63 |
| Střednězrnný štěrk | MGr | od 6,3 do 20 | |
| Jemnozrnný štěrk | FGr | od 2,0 do 6,3 | |
| Hrubozrnný písek | CSa | od 0,63 do 2,0 | |
| Střednězrnný písek | MSa | od 0,2 do 0,63 | |
| Jemnozrnný písek | FSa | od 0,063 do 0,2 | |
| Jemnozrnná zemina | Hrubozrnný prach | CSi | od 0,02 do 0,063 |
| Střednězrnný prach | MSi | od 0,0063 do 0,02 | |
| Jemnozrnný prach | FSi | od 0,002 do 0,0063 | |
| Jíl | Cl | do 0,002 |
Křivka zrnitosti
Ukázka křivky zrnitosti Křivka zrnitosti je součtová křivka, která vyjadřuje kumulativní relativní četnost jednotlivých zrnitostních frakcí, daných jejich podílem na celkové hmotnosti zeminy. +more Rozměry zrn zemin se pohybují ve velmi širokém rozpětí, od tisícin až po desítky i stovky milimetrů. Obsah jemných částic ovlivňuje přitom vlastnosti zemin obecně větší měrou než hrubší zrna. Proto se křivky zrnitosti znázorňují zásadně v semilogaritmických souřadnicích. Logaritmické vyjádření průměrů umožňuje dostatečně přesné znázornění podílu všech průměrů až do nejmenších.
Účinný průměr
def je průměr stejně velkých kulovitých zrn myšlené ideální zeminy, která má v určitém ohledu (např. z hlediska propustnosti pro vodu), stejné vlastnosti jako skutečná zemina. +more Účinný průměr def se pohybuje v oblasti malých zrn, jejichž podíl na hmotnosti je v rozpětí 10 až 20 % (d_{ef} = d_{10} . d_{20}). Nejčastěji se udává přímo d_{ef} = d_{10}.
Číslo nestejnozrnnosti
Cu charakterizuje sklon střední části křivky zrnitosti a je definováno jako poměr průměrů zrn C_u = \frac {d_{60}}{d_{10}} Podle hodnoty čísla nestejnozrnnosti dělíme zeminy na stejnozrnné (C_u , středně zrněné (6 a na dobře zrněné (C_u > 15). Stejnozrnné zeminy mívají v přírodě obvykle vyšší pórovitost, jsou propustnější, mají menší smykovou pevnost a horší zhutnitelnost jako zeminy dobře zrněné. +more Ty jsou výborným materiálem na budování zemních těles násypů, hrází a přehrad, zejména tehdy, mají-li plynule stoupající křivky zrnitosti (podobné křivkám optimální skladby kameniva pro betony).
Číslo křivosti
Cc charakterizuje přibližně tvar křivky zrnitosti. Určuje se jako poměr průměrů zrn C_c = \frac {d_{30}^2}{d_{10}d_{60}}. +more Číslo křivosti je pomocná hodnota v klasifikaci zemin. Zeminy s hodnotami C_c = 1 . 3 považujeme za dobře zrněné, tj. mají plynulé křivky zrnitosti. Hodnoty nižší a vyšší patří zeminám s chybějícími frakcemi, které mají stupňovité křivky s vodorovnými nebo málo stoupajícími úseky. Leží-li takový úsek v oblasti zrn 30, platí C_c > 3, leží-li v oblasti zrn > d30, platí C_c . Zeminy s chybějícími frakcemi mohou mít nepříznivé vlastnosti. Například v dunajských písčitých štěrcích chybějí zrna průměru 0,5 až 2 mm. Proudící voda může zrnka písku v pórech štěrku bez těžkostí přemísťovat a vyplavovat.