Een Buigen Test voor het bepalen van de Atterberg Plastic Limiet in bodems

Summary

De traditionele gestandaardiseerde test ter bepaling van de uitrolgrens in bodems wordt uitgevoerd met de hand, en het resultaat is afhankelijk van de operator. Een alternatieve methode gebaseerd op buiging wordt gemeten in dit onderzoek. Hierdoor kan de uitrolgrens te verkrijgen met een duidelijke en objectief criterium.

Abstract

De draad rollen test is de meest gebruikte methode om de uitrolgrens (PL) in de bodem is. Er is veel kritiek, omdat een aanzienlijk subjectief oordeel van de operator die voert de test wordt betrokken bij de prestaties, die het eindresultaat van belang kan zijn. Verschillende alternatieve methoden zijn naar voren gebracht, maar ze kunnen niet concurreren met de standaard rollen test snelheid, eenvoud en kosten.

In een eerder onderzoek door de auteurs, een eenvoudige werkwijze met een eenvoudig apparaat op de PL te bepalen werd opgesteld ( "thread buigtest" of kortweg "buigtest"); deze methode kon de PL te verkrijgen met minimale operator interferentie. In het onderhavige document een versie van de oorspronkelijke buigproef wordt weergegeven. De proef is gelijk aan de oorspronkelijke buigproef: bodem draden die 3 mm in diameter en 52 mm lang zijn gebogen tot ze beginnen te kraken, zodat zowel de bending geproduceerd en de bijbehorende vochtgehalte bepaald. Echter, deze versie kan de berekening van PL van een vergelijking, zodat het niet nodig om een ​​kromme of rechte lijn plotten deze parameter verkrijgen en, in feite, kan de PL worden bereikt met slechts één punt in de proef (maar twee experimentele punten wordt aanbevolen).

De PL resultaten verkregen met deze nieuwe versie zijn zeer vergelijkbaar met die welke door middel van de oorspronkelijke buigen test en de standaard glooiende proef verkregen door een zeer ervaren operator. Slechts in bepaalde gevallen hoge plasticiteit dichte grond, er een groter verschil in het resultaat. Ondanks dit, de buigende test werkt heel goed voor alle grondsoorten, zowel samenhangende en zeer lage plasticiteit gronden, wanneer deze zijn het moeilijkst om te testen via de standaard draad rollen methode.

Introduction

Liquid Limit (LL) en Plastic Limit (PL) zijn de twee belangrijkste bodem consistentie grenzen van die gedefinieerd door Atterberg in 1911 ^1. LL markeert de grens tussen vloeistof en plastic staten, en PL tussen kunststof en semi-vaste toestanden. LL wordt verkregen over de hele wereld volgens verschillende normen via de methode Casagrande ^2,3 of penetratietest ^4. Beide methoden worden mechanisch uitgevoerd door apparaten; daardoor, minimale operator interferentie is betrokken. In het geval van PL, de zogenaamde "thread rolproef" is de meest populaire en standaardmethode voor de bepaling daarvan ^2,5. Deze test is gebaseerd op de glooiende bodem tot draden van 3 mm met de hand tot de exploitant van oordeel de bodem te verkruimelen. Om deze reden is veel kritiek omdat de vaardigheid en het oordeel van de bediener een cruciale rol bij de uitkomst van de test spelen. Standaard walsen test belangrijker beïnvloed door vele ongecontroleerde factoren, zoalsde uitgeoefende druk, de contactgeometrie, de wrijving, de snelheid van de rollen, de omvang van de steekproef en de grondsoort ^6,7. De American Society for Testing and Materials (ASTM) ontwikkelde de ASTM D 4318-standaard die een eenvoudig apparaat om de operator storing ^2,8, maar significante verschillen zijn gemeld in sommige bodems bij het ​​vergelijken van de handmatige rollende test tegen de test te minimaliseren omvat uitgevoerd door de ASTM D4318-inrichting ^9.

PL is een belangrijke parameter voor geotechnische doeleinden, aangezien plasticiteitsindex (PI) eruit worden vervaardigd (PI = LL - PL); PI wordt gebruikt om de bodem overeenkomstig de plasticiteit overzicht weergegeven in ASTM D 2487 ^10, gebaseerd op het onderzoek van Casagrande ^11,12 classificeren. Fouten in de PL negatief beïnvloedden deze indeling ^13, en daarom, wordt een nieuwe test voor PL bepaling vereist.

Pfefferkorn test, kegel penetrometer, capillaire rheometer, torsie rheometer of stress-strain tests zijn enkele voorbeelden van alternatieve methoden voor het meten bodem plasticiteit ^14, maar deze zijn niet voldoende om de PL verkrijgen. Met de speciale instantie van val kegel tests een groot aantal onderzoekers getracht definiëren een nieuwe methode voor PL bepaling met verschillende ontwerpen penetrometer ^15-20, maar zonder het bereiken van een werkelijke overeenkomst. Bovendien, al is gebaseerd op de veronderstelling dat de schuifsterkte van de PL 100 maal die zijn de LL ^21, wat niet waar ^22.

Barnes ^23,24 ontwikkelde een apparaat dat de glooiende voorwaarden van de bodem cilinders in een poging om een duidelijk criterium voor PL bepaling vast geëmuleerd. Toch zijn enkele tekortkomingen met deze benadering, zoals de complexiteit testduur en vooral de twijfelachtige berekeningswijze voor de PL ^25. Het succes van de standaard rolling-testligt in de eenvoud, snelle prestaties en lage kosten, zodat geen andere wijze kunnen vervangen, indien zij aan deze drie vereisten en anderen, zoals hoge nauwkeurigheid en lage operator interferentie zijn.

In een eerder onderzoek door de auteurs, werd een nieuwe PL benadering voorgesteld ^25: de oorspronkelijke draad buigtest (of eenvoudig buigtest) kon de PL wordt verkregen uit een grafiek waarin de relatie tussen watergehalte en buigvervormingen was vertegenwoordigd. De auteurs verkregen en uitgezet enkele experimentele punten voor elke bodem (het protocol gevolgd om deze punten was hetzelfde als de in het onderhavige document), waardoor de correlatie van de punten op twee manieren kan worden gedefinieerd zonder dat op enigerlei wijze de juiste definitie van het punt weg: als een parabolische curve, de naam van de buigen curve (Figuur 1A), en als twee snijdende rechte lijnen met verschillende helling, genaamd de stijve plastic-lijnen de soft-plastic lijn. De stijve kunststofleiding is de steilste één en PL werd berekend als het vochtpercentage overeenkomt met het afsnijpunt van de met de y-as (Figuur 1B). In dit scheidingspunt het buigen geproduceerde nul, wat overeenkomt met het concept van uitrolgrens, dwz., PL is het vochtgehalte waarbij de grond is niet bestand tegen vervormingen onder deze drempel (halfvaste toestand) maar het draagt ze erboven (plastic state). Hoewel in de oorspronkelijke studie, de PL konden niet rechtstreeks door de buigkromming verkregen (dit niet snijden de y-as), deze regel was erg handig omdat aangezien de buig- curve en de kruisende lijnen vergelijkbaar pad volgen, de buigende krommevergelijking verkregen uit de experimentele gegevens werd gebruikt om extra punten elke afwijking te verkrijgen, enerzijds, corrigeren, en anderzijds op de proef met enkele punten voeren zoals getoond in figuur 1B. < / P>

Figuur 1. Grafische weergave van de BW punten in een geteste grond door de oorspronkelijke buigproef. (A) De correlatie van de punten wordt voorgesteld als een parabolische kromme, genaamd de buigkromming waarvan de vergelijking wordt opgenomen. (B) De correlatie van de punten wordt bepaald door twee elkaar kruisende lijnen en andere extra punten toegevoegd (ze werden berekend uit de buigende krommevergelijking). B verkregen zoals B = 52,0-D (waarbij D de gemiddelde afstand gemeten tussen de punten op het moment van scheuren in mm) en de PL wordt berekend als het watergehalte overeenkomt met het afsnijpunt van de stijve kunststof conform de y-as. Dit cijfer is gewijzigd ten opzichte van Moreno-Maroto & Alonso-Azcárate ^25.k "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Alle resultaten waren zeer goed overeen met die bereikt door de traditionele draad rollen methode door een zeer ervaren operator. Echter, de oorspronkelijke buigproef bleef langzamer dan de gestandaardiseerde draad rollen testen. In een poging om verder te bezuinigen testtijd, werd een één-punt-versie naar voren gebracht. Het was gebaseerd op de gemiddelde buigen helling (m) verkregen in de 24 geteste bodem, die was 0,108 (m de helling van de buigkromming wanneer het wordt weergegeven in dubbele logaritmische schaal; m op het buigen krommevergelijking in figuur 1A) . Door middel van een vergelijking waarin de factor was opgenomen, werden zowel de stijve kunststof en zacht plastic grafisch lijnen getekend, en zo werd de PL geschat. Deze resultaten werden ook sterk gecorreleerd met zowel de multi-point buigproef en de standaard rolling-test. Ondanks dit ene punt version zijnde nog sneller dan de traditionele test, de PL berekening was complexer omdat plotten noodzakelijk was. Daarom, op basis van statistische criteria een nieuwe vergelijking voor PL berekeningen ontwikkeld in deze studie, zodat plotten niet nodig en de resultaten kunnen worden verkregen met slechts één punt, terwijl de experimentele protocol is hetzelfde als de oorspronkelijke verbuiging proef. Deze nieuwe versie voldoet aan de vereisten voor de verouderde draad rollen methode te vervangen.

Protocol

1. Verzamel, Droge en Zeef het monster

1. Verzamel een grondmonster in het veld (gebruik een schop of een troffel) en bewaar het in een plastic zak.
   Opmerking: Het volume van het monster is afhankelijk van de grondsoort: fijn bodem (klei en slib) tussen 100 en 1000 g doorgaans volstaat, maar in zandgrond en die met grind en kiezels, kunnen grote hoeveelheden nodig, uit enkele tot enkele kg.
2. Verminder het monster door kwartieren in het laboratorium als dit is te omvangrijk (gebruik een bodem splitter indien nodig).
3. Plaats het monster op een dienblad en droog de grond bij een temperatuur van maximaal 60 ° C.
   Opmerking: Zowel oven drogen en drogen aan de lucht geldig zijn. Zelfs de droogstap kan worden genegeerd in zeer fijne bodems of ze geschikt zijn natuurlijke vocht voor de (watergehalte boven de uitrolgrens zonder daadwerkelijk plakkerig) test-.
4. handmatig te splitsen de bodem door een mortier. Wees niet te zanddeeltjes te breken,dus is het beter om een ​​rubberen stamper gebruiken.
5. Passeert het monster door een 0.40 mm (of 0,425 mm) zeef. Houd alleen de fracties van minder dan 0,40 mm of 0.425 mm (verwijder de bodem fractie door de zeef).

2. Bereid Twee natte grond Balls

1. Voeg gedestilleerd water met een wash-fles tot ongeveer 20-40 g grond op een niet-absorberende gladde glazen plaat en kneed met een metalen spatel tot een homogene bodem-water mengsel wordt verkregen.
2. Vorm een ​​bodem bal de hand van de grond-watermengsel dat tussen 3 en 5 cm in diameter van ongeveer (de voorkeur om latex handschoenen).
3. Herhaal stap 2.1 en 2.2 voor hetzelfde bodemmonster naar een andere bal met verschillende watergehalte te verkrijgen.
   1. Voeg meer of minder water aan de bodem in stap 2.1 om deze verschillende watergehalte krijgen, of simpelweg een grotere vorm bodem inworp stap 2,2 dan vermeld dat stap (bijvoorbeeld een van 6-7 cm in diameter), neemt een deel of deze en droog het lichtjes met de hand of voeg water toe tot dit een bodem bal van verschillende vochtgehalte te krijgen.
      Opmerking: Met betrekking tot de stappen 2,1-2,3, in cohesieve gronden (vooral kleigronden), dient de hoeveelheid toegevoegd water een regelmaat waarmee de grond zonder plakken aan de handen kunnen worden opgerold verschaffen. Dit wordt verder uitgewerkt in de discussie.
4. Wikkel elke bodem bal met plasticfolie en leg ze in een luchtdichte zak gedurende 24 uur onder hermetische omstandigheden.

3. Voer de Bending Test

1. Weeg een lege houder en registreer het gewicht met een nauwkeurigheid van ten minste 0,01 g.
2. Na het temperen periode, neem een ​​van de bodem ballen en plat met de hand op de niet-absorberende gladde glasplaat (gebruik van latex handschoenen om het verlies van vocht te voorkomen) tot de dikte is iets hoger dan 3 mm. Op dit moment maken het afvlakken met schroefdraad vormer (Figuur 2A, B, C) ​​om een dikte te verkrijgenprecies 3 mm.
   Opmerking: De draad molder is ontworpen zodanig dat er een ruimte precies 3 mm tussen het deel dat de bodem draad en de glasplaat (Figuur 2A) vormen.

Figuur 2. Tekeningen en afmetingen in mm van de schroefdraad boetseerder en de stalen pushers (A) zijaanzicht, (B) bovenaanzicht, en (C) onder het oog van de schroefdraad boetseerder.; (D) vooraanzicht en (E) bovenaanzicht van de stalen pushers. Dit cijfer is gewijzigd ten opzichte van Moreno-Maroto & Alonso-Azcárate ^25. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Snijd de scherpe randen van de afgeplatte grond massa met een spatel (de cut moet recht zijn).
4. Gesneden met een spatel een strook grond die ten minste 52 mm lang en een vierkante doorsnede van ongeveer 3 x 3 mm.
5. Vorm een ​​cilindrische bodem draad precies 3 mm in diameter en 52 mm lang.
   1. Roll en rond de 3 × 3 mm doorsnede grond strip met de draad molder: verplaats de draad boetseerder achtereenvolgens heen en weer met de hand tot het exacte moment waarop de oorspronkelijk vierkante doorsnede van de grond draad wordt rond, dus nu moet het 3 mm in diameter.
      1. Als de eerste bodem strip moeilijk te rollen met de schroefdraad molder (bijvoorbeeld in lage cohesieve grondsoorten of kunststof bodem in watergehalte dicht bij de PL), in het begin, om de vierkante doorsnede hand voorzichtig (handschoenen gebruiken) . Net na, rol de bodem draad met de draad vormer zoals beschreven in de stap 3.5.1 tot een exact 3mm diameter bodem draad verkregen.
      2. Plaats de bodem draad en de voorzijde van de draad molder dicht bij elkaar. Met de breedte van de draad vormer als sjabloon en snijd de uiteinden van de bodem draad met een metalen spatel teneinde een grondcylinder precies 52 mm in lengte te verkrijgen.
         Opmerking: De draad molder meet 52 mm breed zie figuur 2 B, C.
6. Buig de bodem draad tot het punt van kraken (figuur 3).
   1. Draai de draad boetseerder op zijn kop, zodat nu wordt gesteund door zijn cilindervormig stuk en het apparaat achter. Leg het cilindrische deel van de draad vormer in contact met het centrale deel van het 3 mm diameter x 52 mm lang bodem schroefdraad.
   2. Plaats de stalen pushers (figuur 2D, E) in contact met het midden van de bodem draad (figuur 3A), zodat de grond draad zich tussen de twee stalen pushers (deze werkzaamheden mobiele steunpunten) en het cilindrische gedeelte van de draad molder (dit werkt als een vast steunpunt).
   3. Verplaats voorzichtig de stalen pushers van het centrum naar de uiteinden van de bodem draad (figuur 3B) in een ongeveer cirkelvormige baan. Herhaal deze beweging totdat het punt van kraken (figuur 3C); op dit moment stoppen buigen.
      1. Als de scheur uit het centrale derde van de bodem draad (figuur 3D), dat wil zeggen, nabij een van de uiteinden thread weergegeven, houdt buiging rond de andere uiteinde tot een andere crack weergegeven (Figuur 3D, E). Zo worden twee scheuren verkregen langs de bodem draad.
   4. Rechts daarna, verwijder de draad boetseerder en meet de afstand tussen de punten (D) van de draad met een schuifmaat en opnemen met een precisie van 0,1 mm. Neem deze meting van het centrale deel van de uiteinden (figuur 3C, E).
      1. Doe de bodem draad in de container waarvan het gewicht werd eerder opgenomen (stap 3.1) en bedek het om vochtverlies te voorkomen.
      2. Als def buigenormations zijn zo groot, dat zelfs de draad tips in contact, dwz komen, D = 0 mm (figuur 3F), verwijder de pushers en draad boetseerder en buig de grond draad met de hand tot het punt van het kraken zoals schematisch in figuur 3G getoond. Meet de afstand tussen de draad tips zoals weergegeven in figuur 3H en neem het met een negatief teken. Tot slot herhaalt u stap 3.6.4.1.

Figuur 3. Schematische tekening waarin buigen en tips afstandsmeting technieken gedetailleerd. (A) Initiële positie van de stalen pushers, de bodem wol en het cilindrische gedeelte van de draad vormer op de glasplaat. (B) Gebruikelijke buigtechniek door middel van een ongeveer cirkelvormige pad van het midden naar de uiteinden die zeer carefu plaatsvindtlly (zie de pijlen pad). (C) De gebruikelijke tip afstand meettechniek van een draad die is gebarsten in het centrale deel. (D) aarde draad die is gebarsten haar centrale derde en knik techniek te volgen rondom het andere uiteinde (dat aangegeven door de pijlen). (E) Gebruikelijke tip afstand meettechniek van een draad die uit de centrale derde is gebarsten. (F) Soil thread waarin tips in contact komen en kan een gesloten ring te vormen. (G) Buigen techniek te worden uitgevoerd als de grond draad in staat is om te buigen voorbij een gesloten ring en (H) tip afstand meettechniek voor dit laatste geval. Dit cijfer is gewijzigd ten opzichte van Moreno-Maroto & Alonso-Azcárate ^25. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

7. Shape andere bodem thrêadvertenties uit dezelfde afgeplatte grond massa volgens stappen 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1. Niet hun tips niet snijden. Tot slot, zet ze in de container en bedek het (stap 3.6.4.1).
   Opmerking: De rol van deze draden is eenvoudig genoeg materiaal om het vochtgehalte juist bepalen verkrijgen. Als de contactvlakken (de glasplaat en de draad molder) waren vies na het vormen van een draad, maak ze schoon met een vochtige doek en droog ze snel met een stuk papier.
8. Herhaal stap 3.4 tot 3.6.4.2 nog minstens een bodem thread. Vorm deze draden met een bepaalde afwisseling ten opzichte van die verkregen in stap 3.7. Als de tweede meting verkleuring afstand (D) gelijk of zeer vergelijkbaar met die verkregen in de eerste bodem draad niet buigen meer threads. Zo niet, vorm en kromming ten minste één verdere bodem- thread.
   Opmerking: De term "een bepaalde afwisseling" dat wordt aanbevolen dat de gebogen draden niet zijn gevormd na elkaar, dat wil zeggen, zij moetenniet worden genomen van hetzelfde gebied van de afgevlakte bodem massa om representatieve metingen van de hele bodem massa te bereiken. Dus sommige van deze grond draden die niet worden gesneden en gebogen (stap 3,7) worden gevormd tussen de gebogen degenen. Als er een inhomogene vochtverdeling in het afgeplatte grondmassa (wat onwaarschijnlijk), zou hiermee corrigeren.
9. Weeg de houder met de bodem draden met een nauwkeurigheid van ten minste 0,01 g. Vorm en voeg meer draden volgens stap 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1 als het gewicht van de grond draden minder dan 5 g, totdat dit gewicht wordt overschreden (een gewicht tussen 5 en 7 g geschikt).
10. Herhaal stap 3.1 tot en met 3.9 voor de andere bodem bal (de bal vormige in stap 2.3).
    1. In het geval van zeer lage plasticiteit bodems, wordt punt 3.10 als de plasticiteit van de bodem te laag de test naar behoren uit te voeren voor twee ballen met verschillende watergehalte (zodat slechts een bodem bal zou worden getest).

1. Zet de twee houders (overeenkomend met de twee ballen bodem getest) met hun bodem draden in een oven bij 105 ± 5 ° C gedurende minimaal 18 uur (indien stap 3.10.1 wordt toegepast, is er slechts één container met grond drogen). Na deze periode laat de houders met de droge bodem in een exsiccator en wanneer zij afkoelen, hun gewicht opnemen op een nauwkeurigheid van ten minste 0,01 g.
2. Plaats de containers met de droge grond opnieuw in de oven bij 105 ± 5 ° C gedurende ten minste 6 uur. Vervolgens laat ze afkoelen en hun gewicht opnieuw op te nemen zoals in stap 4,1. Als het gewicht constant is, dat wil zeggen, indien dit gewicht is in wezen hetzelfde als verkregen in stap 4,1, de bodem volledig droog is, gebruik dan deze gegevens om het vochtgehalte (W) in stap 5,2 berekenen.
   1. Als het gewicht anders Herhaal stap 4,2 zo vaak als nodig totdat het gewichtvan de houder met de droge bodem constant.

5. Bereken de buiging bij Cracking (B) en het vochtgehalte (W)

1. Bereken het buigen van kraken (B) in mm als volgt:
   B = 52,0-D
   waarbij 52,0 verwijst naar de lengte in mm van de bodem draad en D is de gemiddelde afstand gemeten tussen de punten op het moment van scheuren in mm:
   D = (D ₁ + D ₂ + ... _Dn) / n
   waarbij n ten minste 2 (zie stap 3,8)
2. Bereken het vochtgehalte (W) in procenten als volgt:
   W = (M1-M2) / (M2-M3) × 100
   waar:
   M1 is het gewicht van de houder met de natte grond (zie stap 3,9)
   M2 is het gewicht van de houder met het droge grond (zie stap 4,2)
   M3 is het gewicht van de houder (zie stap 3,1)

6. Bereken de Plastic Limit (PL)

1. Bereken de uitrolgrens van de eerste bodem bal als volgt:
   PL ₁= W x (B / 2.135) ^-0,108
   waarbij 2,135 verwijst naar het gemiddelde B op de buigkromming waarop PL 24 bodem werd verkregen volgens het oorspronkelijke buigproef, terwijl -0,108 betreft de gemiddelde buigen helling (m) van de buigkromming 24 van deze bodems (Tabel 1 en figuur 4).
2. Herhaal stap 6.1 voor de tweede bodem bal en het verkrijgen van PL _2.
3. Bereken de PL als het gemiddelde van PL PL ₁ en ₂
   PL = (PL ₁ + PL ₂₎ / 2
   Opmerking: Als er meer dan twee experimentele punten verkregen was, de PL is het gemiddelde van de PL resultaten, dat wil zeggen, PL = ₍₁ + PL PL ₂ ... PL + _n) / n.
4. Weglaten Stappen 6.2 en 6.3 als slechts één punt in de proef is verkregen (zie stap 3.10.1), dus in dit geval:
   PL = PL ₁
   Let op: Het is belangrijk om te benadrukken dat in het huidige onderzoek de PL berekend door de stap 6 heeft been naam PL _nb teneinde deze te onderscheiden van de PL resultaten verkregen met de oorspronkelijke buigtest en de standaard schroefdraad walsen test, die respectievelijk zijn genoemd PL _ob en PL _st.

Representative Results

De PL die getoond wordt in stap 6.1 van het protocol werd bereikt door een statistisch onderzoek van de bodem 24 getest in een eerdere studie van de auteurs ²⁵ (tabel 1). Het doel was om de meest waarschijnlijke buigen helling (de term m in de buigkromming vergelijking, die in figuur 1A weergegeven) en de gemiddelde waarde van B op de buigkromming waarbij PL werd verkregen volgens de oorspronkelijke buigtest weten (de oorspronkelijke werd uitgevoerd met meer dan 3 experimentele punten en grafieken waren nodig om de PL verkrijgen, zie figuur 1). De B overeenkomt met de PL werd berekend door de volgende vergelijking, die werd afgeleid uit de buigkromming vergelijking (Figuur 1A):

B _PLob = 10 ^{((log PL _ob - log z) / m)}

ob is de PL verkregen met de originele multi-puntsbuigproef ^25; B _PLob is de waarde van buiging op scheurvorming in de buigkromming overeenkomt met het vochtgehalte van PL _ob; z de constante van de buigkromming vergelijking (zie figuur 1A) en m de buigende helling (zie figuur 1A). De gemiddelde m is 0,108 met een standaarddeviatie van 0,032 en de gemiddelde B _PLob is 2,135 mm met een standaarddeviatie van 0,901 zoals getoond in Tabel 1 en in een meer schematische wijze in figuur 4. De PL met de nieuwe buiging methode berekend elk punt in de proef met de in de stap 6.1 van het protocol vergelijking, zodat de uiteindelijke PL voor elk monster was het gemiddelde van die resultaten (zie de noot in stap 6.3).

Zoil	PL ob (originele multi-point bending test)	z	m	B PLob
M1	19.1	18,375	0,113	1.408
M2	15.9	13.900	0,139	2.630
M3	19.7	18,136	0,097	2.346
M4	12.4	10,772	0,129	2,977
M5	21.8	20,985	0,061	1,868
M6	13.6	14,125	0,093	0,665
M7	14.9	14,846	0,124	1.030
M8	32.8	33,759	0,193	0,861
M9	52.9	54,097	0,072	0,733
M10	20.9	20,851	0,057	1.042
M11	12.9	11,279	0,133	2,745
M12	24.3	22,481	0.130	1,819
M13	36.2	33,906	0,072	2,482
M14	17.5	14.990	0,129	3,321
M15	15.0	13,337	0.101	3,201
M16	15.4	13,952	0.101	2,658
M17	16.8	14,727	0,099	3.782
M18	15.6	15,448	0.079	1.132
M19	11.6	9,932	0,145	2,917
M20	19.2	17,617	0,085	2,752
M21	11.5	9,901	0.140	2,914
M22	15.9	15,020	0.087	1,924
M23	17.4	16,111	0.095	2,248
M24	14.3	13,343	0.120	1,781
		Gemiddelde	0,108	2.135
		Std. Dev.	0,032	0,901

Tabel 1. Gegevens waaruit de vergelijking om de PL te bepalen wordt verkregen M1 tot M24 zijn de 24 bodemmonsters die in deze statistisch onderzoek.; PL _ob is het resultaat van PL verkregen met de originele meerdere puntsbuigproef ^25; z en m de constante en de buigende helling van de buigende krommevergelijking respectievelijk ²⁵ bereikt met de oorspronkelijke buigproef en B _PLob is de waarde van buiging op scheurvorming in de buigkromming overeenkomt met het vochtgehalte van PL _ob. Het gemiddelde en de standaarddeviatie (Std. Dev.) M en B _PLob zijn aangegeven.

Figuur 4. Schematisch diagram van de gemiddelde buiging bij kraken (B) waarbij PL optreedt in de buigkromming. PL wordt verkregen uit het afsnijpunt van de stijve kunststof overeenstemming met de y-as, endat PL waarde wordt uitgezet in de buigkromming om te weten het overeenkomstige buigen van kraken (B) in de bocht. Daarom, B = 2.135 verwijst naar de gemiddelde B-waarde verkregen in 24 de bodem en m = 0,108 is de gemiddelde buigen helling van de buigende curve in die 24 bodems. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De PL verkregen met de nieuwe buigproef (PL _nb) in dit document worden voorgesteld, en die overeenkomen met de oorspronkelijke buigproef (PL _ob) en de standaard rollende proef door een ervaren operator (PL _st) getoond in tabel 2. Naast de 24 bodem onderzocht in de eerder onderzoek (bodems M1 tot M24) ²⁵ 6 andere verschillende bodems (grondsoorten S1 tot S6) getest om de uitvoerbaarheid van de werkwijze te controleren met onafhankelijke bodems, dwz tabel 2 duiden op een goede herhaalbaarheid van de werkwijze, dat wil zeggen, de PL resultaten voor elke experimentele punten zijn vergelijkbaar met elkaar met de nieuwe methode buigen; in feite alle grondsoorten behalve M8 een CV-waarde die kleiner is dan 10, zodat de dispersie van de resultaten kan worden beschouwd als laag. Volgens figuur 5, worden de PL resultaten voortvloeiend uit de nieuwe buigproef sterk gecorreleerd met de originele buigproef (R ² = 0,9648) en de standaard draad rollen proef (R ² = 0,9531), en de meeste resultaten worden gedistribueerd vlakbij de 1: 1 lijn, wat aangeeft dat de resultaten vergelijkbaar, zelfs in zeer lage plasciteit bodems (de meest moeilijk te testen door een operator).

Figuur 5. Grafische weergave en ^R2 van de PL resultaten verkregen met de nieuwe buiging test tegen andere PL methoden. (A) Vertegenwoordiging van de PL resultaten bereikt door de nieuwe buigen test tegen de oorspronkelijke buigen-test ²⁵ in 24 bodems. (B) Vertegenwoordiging van de PL resultaten bereikt door de nieuwe buigen test tegen de standaard draad rollen test bij 30 bodems. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Wanneer de twee buigproeven worden vergeleken (figuur 5A) in in de bodem M8 is een groter verschil PL obgepresenteerd, terwijl de bodem M8, M9 en S4 zijn de drie degenen die groter PL variaties vertonen als de nieuwe buigproef wordt vergeleken met de traditionele draad rollen proef (Figuur 5B, tabel 2). In deze monsters de nieuwe buigtest overschat de resultaten, vooral in M8 en S4 die twee bodems met bijzondere kenmerken: enerzijds, werd M8 gerapporteerd in studie voorgaande auteurs als ongewoon bodem die ondanks het feit dat het hoge LL en PI, vertoont een slechte weerstand tegen buiging die kunnen worden veroorzaakt door de samenstelling (het heeft veel calciet gecombineerd met smectietklei) ^25, en anderzijds, S4 is een sepioliet die een zeer zeldzaam klei die zeer hoge waarden van PL en PI normaal ^26. Bodems M8, M9 en S4 met elkaar gemeen hebben een hoge PL waarden (groter dan 30). Dit wijst erop dat de nieuwe buigtest PL resultaat kan overschatten opzichte van de standaard schroefdraad walsen testen oforiginele buigproef in een aantal zeer hoge PL bodem, hoewel het niet gebeurt in andere zeer kunststof bodem, zoals M12, M13 en S1 waarin resultaten zijn vergelijkbaar of zelfs enigszins lager dan die verkregen met andere proeven.

Tabel 2. PL resultaten bereikt met de nieuwe buigproef en vergelijking met andere testen. In de eerste drie kolommen de naam van de bodem, de locatie en algemene beschrijving aangegeven. De kolom "Experimental punten" geeft het aantal gebruikte de PL bepalen (bodems M1 tot M24 meer dan 3 punten worden gebruikt omdat deze punten zijn dezelfde als die verkregen in de origineel buigproef ^25). PL, LL en PI (PI = LL-PL)verwijzen naar Plastic Limit, Liquid Limit ³ en plasticiteitsindex resulteert respectievelijk, en de subscripts ob, st, nb zie "originele buigen-test ^25", "standaard draad rollen testen ^2,5" en "nieuwe buigen test" respectievelijk (dit laatste een, het doel van deze studie). De standaarddeviatie en de variatiecoëfficiënt van de PL resultaten verkregen met de nieuwe buigproef worden aangeduid als "Std. Dev. PL _nb" en "CV (%) PL _nb" respectievelijk. Het verschil tussen de resultaten die dankzij de nieuwe buigproef PL resultaten en de andere twee methoden ook, evenals de Casagrande Classification ¹⁰ (vetgedrukt de symbolen die de rangschikking verschilt). NA = Niet van toepassing. Klik hier om een grotere, uniforme versie van deze tabel te bekijken.

Tabel 3, waarna gecontroleerd of zowel hoge plasticiteit bodems (bodem M8, M9, M12, M13, S1 en S4) en laag- medium plasticiteit bodems (de rest van de bodem) worden gewoonlijk verdeeld volgens Shapiro-Wilk-test (p-waarden groter dan 0,05, de alfa-niveau), een Student's T-test geeft aan dat er geen significante verschillen tussen de nieuwe buigmethode en resultaten die bereikt door zowel de andere oorspronkelijke buigtest en de traditionele draad rollen proef (de verkregen p-waarden zijn ook groter dan 0,05 alfa-niveau). In tabel 2 worden eveneens de LL resultaten verkregen met de werkwijze Casagrande ³ getoond, zodat zowel de plasticiteitsindex (PI) en de indeling Casagrande ¹⁰ overeenkomt met elke PI waarde worden gepresenteerd. Slechts in drie bodems (M8, M15 en S4) de indeling verandert als de nieuwe buigproef wordt gebruikt, maar de PLleiden tot M15 is zeer vergelijkbaar met betrekking tot de andere twee methoden. In het geval van M8 en S4, indeling veranderd van CH MH en van CH / MH MH respectievelijk, dwz., De nieuwe buigproef M8 en S4 worden beschouwd als hoge plasticiteit slib (ze worden beschouwd als hoge plasticiteit kleien als de andere PL resultaten in aanmerking worden genomen), die zouden kunnen worden in lijn met de bibliografie ^25,26, dus het lijkt ook geldig te zijn.

veranderlijk	p-waarde
Shapiro-Wilk test voor PL ob hoge plasticiteit bodems	0.700
Shapiro-Wilk test voor PL st van hoge plasticiteit bodems	0,753
Shapiro-Wilk test voor PL nb hoge plasticiteit bodems	0,703
Shapiro-Wilk test voor PL	0,708
Shapiro-Wilk test voor PL st van low-medium plasticiteit bodems	0,563
Shapiro-Wilk test voor PL nb van low-medium plasticiteit bodems	0.252
T bilaterale test van Student voor hoge plasticiteit bodems: PL nb vs PL ob	0,345
T bilaterale test van Student voor hoge plasticiteit bodems: PL nb vs PL st	0,237
T bilaterale test van Student voor low-medium plasticiteit bodems: PL nb vs PL ob	0,861
T bilaterale test van Student voor low-medium plasticiteit bodems: PL nb vs PL st	0,065

Tabel 3. Statistisch onderzoek na te gaan of er significante verschillen tussen de PL resultaten bereikt met de nieuwe buigtest en de andere twee methoden om een alfa-niveau van 0,05. De indices ob, st, nb Raadpleeg "oorspronkelijke buigproef ^25" , "standaard draad rollen testen ^2,5" en "nieuwe buigen test" respectievelijk. Aangezien de bodem zeer heterogeen zijn twee verschillende populaties onderscheiden: hoog kunststof bodem en middelmatige en lage plasticiteit bodems (de rest van de bodem) (waarin de monsters M8, M9, M12, M13, S1 en S4). De p-waarden van de Shapiro-Wilk test getoond voor elk soort resultaten. Shapiro-Wilk statistische proef nodig om te weten dat de resultaten normaal verdeeld, hetgeen een noodzakelijke voorwaarde om een ​​Student's T test (in dit geval werd de Shapiro-Wilk proef volgens de software SPSS Statistiek). Vetgedrukt de behaalde met T-test van Student p-waarden resultaten waarin de PL resultaten verkregen met de nieuwe buigen-test worden vergeleken met die verkregen met de originele buigen-test en draad rollen test om te controleren of er aanzienlijke verschillen bestaan.

Discussion

De Atterberg uitrolgrens ¹ is een zeer belangrijke parameter in de bodem, vooral omdat het op grote schaal wordt gebruikt voor geotechnische doeleinden ^10,11,12. De standaard draad rollen test voor PL vaststelling is veel kritiek omdat het is sterk afhankelijk van de vaardigheid en het oordeel van de marktdeelnemer die is het uitvoeren van de test en daarmee nieuwe benaderingen van de PL te verkrijgen zijn geclaimd ^{6,7,9,13,15- 20, 23-25.} Maar de eenvoud, lage kosten en snelle uitvoering van de standaard PL testen geven een voordeel over de mislukte alternatieven voor datum voorgesteld, hoewel de subjectiviteit van de operator wordt verkleind meeste alternatieve werkwijzen, zoals die welke door val kegels uitgevoerde ^15-20.

De werkwijze die in deze studie (de draad buigtest of eenvoudig buigtest) is gebaseerd op de meting van buigvervormingen, zodat de subjectieve beoordelingen van de operator ²⁵ worden geminimaliseerd. Dit is een zeer snelle werkwijze, omdat slechts één punt in de proef name de PL berekenen door een vergelijking (hoewel twee gegevenspunten worden aanbevolen om meer nauwkeurig te zijn), en het is ook goedkoop, omdat slechts een zeer eenvoudige inrichting moet het uitvoeren van de test.

Wat het protocol, zijn er enkele kritische stappen waarmee rekening moet worden gehouden: In stap 1,3, kan de droogtijd niet vooraf worden bepaald omdat het zal afhangen van de aard en omvang van de bodem en het vochtgehalte, waardoor de bodem moet worden gedroogd totdat het kan worden uitgesplitst en goed gezeefd (waarin rekening kan van enkele uren tot enkele dagen), want als de grond nat kan hechten aan mortel tijdens de disaggregatie en aggregaten worden vastgehouden op de zeef de stappen 1,4 en 1,5 . In elk geval, kan de operator laboratorium waarnemen wanneer de grond droog simpelweg door het aanraken met de vingers. Ten aanzien van de stappen 2,1-2,3 voor cohesieve gronden (mainly kleien) wordt aanbevolen dat ten minste één van de kogels toont bepaalde stijfheid, hetgeen erop wijst dat het vochtgehalte dichtbij de PL. In het geval van bodems met een lage of zeer lage cohesie (voornamelijk slib en zandgronden), de bodem bal consistentie moet zacht zijn, maar zonder een overmaat water (deze zachte consistentie is nodig omdat in lage plasticiteit vervuilt de grond draden zijn meestal te moeilijk om vorm te geven aan het water inhoud waarvan de bodem consistentie wordt stijf). Het is belangrijk te benadrukken dat de hoeveelheid water die wordt toegevoegd in stappen varieert afhankelijk van de grondsoort, zodat de bestuurder moet oordelen naar eigen goeddunken als de grond heeft de juiste consistentie om het testbeeld correct uitvoeren, omdat de bodem threads zijn moeilijk te vormen als de grond te droog is (het kan afbrokkelen) of te nat (het kleverig kan zijn), zelfs wanneer de trede 3.5.1.1 gevolgd. In de stap kan de 2.4 temperen periode worden verlengd (bijvoorbeeld bij hoge plasticiteit klei) of kortedraaid (in lage plasticiteit bodem), maar om de criteria de 24 uurs periode een goede optie omdat de PL testimplementatie en de resultaten worden beïnvloed door deze factor verenigen (bodems blijkt meestal plasticiteit wanneer deze tijd wordt verlengd). Betreffende stap 3,2, verdient het aanbeveling het oppervlak van de afgevlakte grondmassa blijft bedekt met folie om het verlies aan water door verdamping, vooral in zandige gronden waar water snel verliezen te minimaliseren, zodat als de grondmassa niet gedekt de eerste opgerolde bodem draden kunnen meer vochtgehalten aanwezig dan verkregen aan het eind van de stap 3 Daarom vlak na een bodem draad wordt gevormd en in de houder gebracht, moet het onmiddellijk worden afgedekt (bijvoorbeeld met een horlogeglas ) tijdens de stap 3 (zie stap 3.6.4.1).

Een van de beperkingen van de test is dat de buigbeweging handmatig wordt uitgevoerd; omdat er geen apparaat om het (de draad boetseerder en de stalen pu doenshers zijn gewoon gebruikt als steunpunten). De buigbeweging moet glad en progressief zijn zoals getoond in Figuur 3B (de bodem thread kunnen niet gebogen ineens, tenzij de bodem nabij de PL, waar het nauwelijks buigt, zoals vaak in dichte grond), waardoor deze beweging moet meermaals worden herhaald. Daarom is de stap 3.6.3 is cruciaal bij het resultaat van de test omdat als de buigende techniek niet adequaat zou de bodem draad voordat het moet barsten, of zelfs het scheuren kan uit de centrale derde van de draad getoond (dit laatste geval komt vaak voor wanneer de bodem heeft een zachte consistentie, vooral in zandige bodems en slib). Deze tekortkomingen worden opgelost enerzijds, door om te controleren of alle metingen zijn vergelijkbaar buigen twee of meer draden (stap 3,8), en anderzijds, door de draad te buigen, zoals aangegeven in stap 3.6.3.1 bij kraken treedt op in de buurt van de draad tips. Na het buigen, is het belangrijk te benadrukken dat the draad tips kunnen bewegen tijdens de meting tip afstand (stap 3.6.4). Er zijn twee mogelijkheden om te voorkomen: 1) niet de stalen pushers verwijderen tijdens de meting (echter, worden de stalen pushers wel zodanig dat de meting kunnen belemmeren geplaatst) of 2) op de schroefdraad uiteinden enigszins tegen de glasplaat met de vingers en verwijder de stalen pushers tot aan de punt afstand behoren te meten. Wat betreft de stap 3.6.4.2 de knik techniek dat deze stap geeft moeilijker te implementeren dan die beschreven in de stap 3.6.3. Daarom, waar mogelijk, de voorkeur om de bodem bal te bereiden met een hoeveelheid water waarin D <0 mm vermeden (dit gebeurt meestal als de grond erg nat en ook in lage bodems cohesie).

De verkregen met de nieuwe buigen-test in 30 bodems resultaten zijn zeer goed overeen met die verkregen door een zeer ervaren bestuurder door middel van zowel de standaard draad rollen methode ^2,5 25 te krijgen). Er zij op gewezen dat de nieuwe buigproef werkt zeer goed niet alleen in dichte grond, maar ook in lage en zeer lage plasticiteit bodems, waarbij de grondsoorten het moeilijkst te testen laboratoriumonderzoek operators. Alleen in bijzondere gevallen van zeer hoge plasticiteit bodems met PL waarden groter dan 30 (zoals bodems M8, M9 en S4), de nieuwe buigen test wordt de PL resultaten met betrekking tot de standaard draad rollen testen of de oorspronkelijke buigen test zou kunnen overschatten. Wanneer de PL resultaat groter is dan 30 en de bodem is duidelijk samenhangend (het kan gemakkelijk worden gerold met de hand), een goede manier om erachter te komen of we worden geconfronteerd met een bodem van dit type is door: (1) het controleren van de twee PL resultaten verkregen met de in de stap 6,1 vergelijking, omdat deze specifieke gevallen het verschil tussen de twee PL resultaten kunnen zeer groot zijn (zelfs meer dan4 procentpunten) hetgeen weer grote standaardafwijkingen en variatiecoëfficiënten (zoals die welke voor bodem M8 in tabel 2) en wijst op een veel scherper buigen helling kan dan m = 0,108 (zie bijvoorbeeld m bodem M8 in Tabel 1) en (2) het controleren van de B-waarden, omdat ondanks dat deze bodems (zoals M8 en S4) zeer cohesief (ze kunnen gemakkelijk worden opgerold) de buigvervormingen meestal klein (bijvoorbeeld, B <5 mm of B <2 mm, zodat voor groter B waarden bodem kleverig en moeilijk te hanteren), wat inhoudt dat deze bodems B waarden veel hoger dan de gemiddelde B kunnen aanwezig zijn op de PL = 2,135 mm (zie B _PLob bodems M8 en M9 in tabel 1). In bijzondere gevallen (die zeer ongebruikelijk), kan het gebruik van de originele meerdere puntsbuigproef ²⁵ gerechtvaardigd, maar vanuit statistisch oogpunt zou niet verplicht, aangezien de Studen zijnt T-test (Tabel 3) geeft aan dat de verschillen tussen de methoden niet significant en dus zou de nieuwe buigproef geldt voor een groot aantal grondsoorten, ook voor mensen met zeer hoge plasticiteit en bijzondere eigenschappen.

Ondanks de bijzondere gevallen bovenbedoelde betreffende sommige sterk kunststof bodem, in dit document (gebaseerd op eerder onderzoek door de auteurs ²⁵⁾ voorgestelde nieuwe buigproef nauwkeurig, snel, goedkoop en eenvoudig, waardoor het een voordeel ten opzichte van de traditionele draad rollen testen en ook ten opzichte van andere alternatieve methoden voor PL bepaling (zoals die gebaseerd op cone penetrometers ^15-20). De implementatie van de nieuwe buigen test geotechnische en de bodem laboratoria zou een verbetering van de PL prestaties van de test te betrekken, want naast de genoemde functies, nu de criteria om de vaardigheid of ervaring van de exploitant te verkrijgen en het berekenen van de PL zou duidelijk zijn, zou not zijn een doorslaggevende factor voor het uitvoeren van de test naar behoren en de persoonlijke interpretatie van de operator zou ook worden geminimaliseerd. Zo de mogelijke fouten die zijn begaan met de standaard draad rollen methode (bijvoorbeeld die waarin het PL resultaat groter is dan de LL, iets wat theoretisch niet mogelijk) en die nadelige gevolgen voor Casagrande indeling ^13, kan worden vermeden. Hoewel een Interlaboratoriumonderzoek vereist zou zijn, wordt verwacht dat de resultaten tussen de verschillende exploitanten zijn vergelijkbaar met de nieuwe buigproef, iets dat in veel gevallen gebeurt niet wanneer de traditionele draad rollen test wordt uitgevoerd, vooral bij lage plasticiteit bodems waarin de vaardigheid en ervaring van de operator zijn bepalend in het eindresultaat. Om deze redenen, de buigproef heeft potentieel om te worden gestandaardiseerd om een ​​echt alternatief voor de onjuiste draad rollen test geotechnische en bodem laborato vervangen wordens wereldwijd.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Shovel	Any	NA	It is preferable a round point metal shovel so that it can penetrate easily in the soil.
Trowel	Any	NA	It should be easy to handle both in field and laboratory, so approximately 500 g of soil should be the maximum of soil that could pick up.
Polyethylene bags	Any	NA	The size of the bags depends on the collected soil volume. If we were interested in preserving the natural moisture, use sealing tape to close the bag.
Soil splitter	PROETISA	S0012	It is not mandatory, because the quartering can be performed with the shovel, but in case of using it: it must be big enough to split several kg of sample in the cases of soils with large amounts of gravel or pebbles.
Oven	SELECTA	2001254	The oven must be able to maintain constant temperature and should have some sort of slot or outlet opening to facilitate the release of water vapor.
Lab trays	Any	NA	Metal trays are preferred over plastic because the first ones tolerate the oven temperatures better than the second ones.
Mortar and pestle	MECACISA	V112-02	A ceramic mortar is valid.  It is recommended to use a rubber covered pestle because if the pestle was of other different materials (like metal or a ceramic), it could break the sand particles.
0.40 mm sieve (or 0.425 mm sieve)	FILTRA	0,400 (or 0,425)	Make sure that the sieve mesh is in perfect conditions of use (it should not be neither broken or worn).
Brush	Any	NA	It is useful for passing the soil during the sieving.
Wash-bottle	Any	NA	It should have an approximate capacity of one litre and it should be easy to control the amount of water that it releases.
Distilled water	Any	NA	Distilled water can be purchased or obtained by filtering from tap water (in this last case, a filtering system is necessary).
Nonabsorbent smooth glass plate	Any	NA	The plate should have a minimum area of approximately 30 × 30 cm.
Metal spatula	Any	NA	The metal blade of the spatula must be flexible. Dry it with a paper after water-cleaning to prevent rusting.
Latex gloves	Any	NA	Latex, vinyl, nitrile or other impermeable materials are valid. They should be thin enough to sense the soil with the hands.
Cling film	Any	NA	Normal cling film is valid.
Airtight bags	Any	NA	Remove the air before closing them.
Thread molder	Any	NA	It is a tool designed in this experiment (drawings with dimmensions are included in this paper).
Steel pushers	Any	NA	It is a tool designed in this experiment (drawings with dimmensions are included in this paper).
Damp cloth	Any	NA	A normal damph cloth is valid.
Roll of paper	Any	NA	Normall rolls of paper used to dry hands are valid.
Caliper	Any	NA	It must have an accuracy of at least 0.1 mm.
Paper and pen	Any	NA	Paper and pen are used to write the results.
Containers with covers	Any	NA	Small cylindrical glass containers are valid. If they do not have covers, watch glasses can be used as covers. Covers are useful to avoid the loss of water during the test and also to prevent the dry soil absorbs moisture from the air after oven drying.
Precision or analytical balance	BOECO	BPS 52 PLUS	It must have an accuracy of at least 0.01 g.
Protective gloves	Any	NA	Protective gloves are used to catch the metal trays from the oven.
Tongs	Any	NA	Tongs are used to catch the hot containers from the oven.
Desiccator	MECACISA	A036-01	A normal glass desiccator with silica gel is valid to prevent the dry soil absorbs moisture from the air after oven drying.