CARACTERSITCI STRUCTURALE IV (compactitate, porozitate); comportarea la apa (absorbtie de apa, variatia de volum a materialelor granulare in prezenta apei)

Caractersitci structurale IV

Compactitatea

Compactitatea (C) reprezinta proportia in care volumul aparent al materialului este ocupat cu particulele constituente ale acestuia.

Compactitatea se va calcula cu relatia:

(%) [1]

in care: Vr = volumul constituentilor din proba

Va = volumul aparent al probei

r_a = densitatea aparenta

r = densitatea

Pentru calcul se vor folosi rezultatele obtinute anterior

----- ----- ----100= [%]

Porozitatea

Porozitatea reprezinta proportia in care volumul aparent (V_a) al materialului este format din pori (V_pori).

n= x100 [%]

In functie de caracterul porilor, porozitatea se numeste:

Porozitatea totala (n_t) ,daca se considera volumul tuturor porilor.   

n_t = 100 - C (% )

Porozitatea aparenta - deschisa (n_a) reprezinta proportia in care volumul aparent este constituit din porii deschisi (care comunica cu exteriorul) si se calculeaza cu relatia :

(%)

in care:

m_s = masa probei in stare saturata, in g

m_u = masa probei in stare uscata, in g

r_l = densitatea lichidului de referinta , in g/cm³

V_a = volumul aparent al probei, in cm³

Tabelul 1

Rezultatul este media a doua determinari , media calculandu-se cu o precizie de doua cifre semnificative .

Porozitatea inchisa (n_i) reprezinta proportia in care volumul aparent este constituit din pori inchisi (care nu comunica cu exteriorul) si se calculeaza cu relatia :

n_i = n_t - n_a (%)

in care: n_t = porozitatea totala

n_a = porozitatea aparenta determinata anterior

n_i= n_t - n_a (%)

Absorbtia de apa

Absorbtia de apa (a_i) reprezinta cantitatea relativa de apa (A) pe care o poate absorbi un material solid, in anumite conditii de presiune si temperatura si se calculeaza cu relatiile:

(%)

in care: m_s = masa probei in stare saturata, in g;

m_a = masa probei in stare uscata la masa constanta, in g;

Starea saturata se considera atunci cand, la doua cantariri succesive, dupa o durata de mentinere a probei in baia de saturare, masa probei ramane constanta.

Pentru efectuarea saturarii in conditii de presiune atmosferica si temperatura de laborator (20 ⁰C) proba se aseaza intr-o tava (goala), in care se introduce apa in trei reprize, la care nivelul apei trebuie sa se situeze:

-la ¼ din inaltimea probei, pentru 2 ore.

-la ¾ din inaltimea probei, pentru 24 ore.

-la minimum 2 cm ,deasupra probei, pana la saturare.

Tabelul 2

Variatia de volum a materialelor granulare in prezenta apei

( Infoierea nisipului)

Materialele hidrofile adsorb apa, legand-o fizic, ca apa solida, in strat de pana la aproximativ 0,15 μm grosime. Rezulta ca, in gramada, la cresterea umiditatii pana la valori la care se realizeaza aceasta grosime a stratului de apa adsorbita, granulele vor fi indepartate unele de altele, astfel incat materialul granular se va infoia. La cresterea in continuare a umiditatii apa ramane libera , inundand volumul de goluri. Fenomenul se va manifesta mai accentuat in cazul materialelor granulare foarte fine , deoarece acestea prezinta suprafata specifica mare.

Aparatura si materiale: balanta tehnica, vas etalon pentru determinarea volumului in gramada, scafa, cilindru gradat, apa distilata, vas de amestecare, spaclu, rigla metalica, nisip uscat.

Efectuarea determinarii

Principiul metodei consta in determinarea densitatilor in gramada in stare afanata a materialului granular, la diferite umiditati si calcularea unui factor de infoiere .

Din nisipul uscat se cantaresc 2000 g (m₀) si se toarna in vasul de amestecare. Se determina densitatea in gramada in stare afanata si uscata, inregistrandu-se in tabelul. masa vasului gol (m_v) si masa vasului umplut cu material granular (m₁). Se adauga 40 m³ apa si se amesteca energic cu ajutorul spaclului. Se determina densitatea in gramada in stare afanata si pentru umiditatea 2%, inregistrindu-se masa vasului etalon umplut cu nisipul umed (m₂). Se repeta determinarea pentru umiditatile (4, 6, 8, 10) %.

Inregistrarea rezultatelor

Rezultatele masuratorilor se inscriu in tabelul 3

Tabelul3

Densitatea in gramada in stare afanata pentru diferite umiditati se calculeaza cu relatia [2], iar indicele de infoiere corespunzator cu relatia [3]:

[2] [3]

in care: m_I - masa vasului umplut cu nisip la diferite umiditati, (g);

m_v - masa vasului gol, (g);

V_v - volumul vasului, (cm³);

r_ga - densitatea in gramada in stare afanata si uscata, (g/cm³);

- densitatea in gramada in stare afanata la diferite umiditati, (g/cm³);

u - umiditatea absoluta a nisipului, (%).

Cu valorile calculate se traseaza curbele de dependenta densitate in gramada in stare afanata la diferite umiditati si indicele de infoiere corespunzator umiditatii.

Diagrama de variatie a densitatii in gramada

in functie de umiditate