Filtratsioonimooduli seos pinnase terastikulise koostisega

Filtratsioonimoodulil on kahtlemata suur mõju teekonstruktsioonile. Halvasti filtreeruvad materjalid soodustavad kapillaarveetõusu, mis omakorda tekitab külmakerget. Veega küllastunud pinnas kaotab liikluskoormuse all ettenähtud kandevõime, mis põhjustab tee vajumise. Seega on tähtis kasutada hästi filtreeruvaid materjale, mille juures tuleks tagada filtratsioonimooduli väärtuse täpsus. Lõputöö raames analüüsiti EVS 901-20 katsemetoodikaga leitud väärtusi ja loodi sõelkõvera välja piirväärtused 0,2 m/ööp ja 2,0 m/ööp jaoks. Sõelkõvera väljade puhul kehtib reegel, kui materjali sõelkõver jääb tervikuna piirväärtuste vahele on nõutud filtratsioonimoodul tagatud. Sõelkõvera väljad ei taganud 100-protsendilist tulemust, sest esines hälbeid. Katseproove on mõlema sõelkõvera välja puhul kokku 89. Sõelkõvera väljal 0,2 m/ööp esines kümme hälbega proovi, mille hulgast arvestati maha neli erandlikku. Tulemuste põhjal selgus, et kui sõelkõver jääb täielikult piirväärtuste vahele siis on 93% tõenäoline, et materjal omab filtratsioonimoodulit vähemalt 0,2 m/ööp. Kahtluse korral tuleks filtratsioonimoodul määrata laboratoorsel teel. Sõelkõvera väljal 2,0 m/ööp oli hälbega proove seitse, millest arvestati maha kaks erandiga proovi. Tuginedes eelnevale lausele on 94% tõenäoline, et materjal omab filtratsioonimoodulit vähemalt 2,0 m/ööp, kui sõelkõver jääb tervikuna punktiirjoonte vahele. Kahtluse korral tuleks filtratsioonimoodul määrata laboratoorsel teel. Analüüsitud katseandmed ei taganud 100-protsendilist tulemust, kuid on arvestusliku suurusega. Tehtud mõõtetulemuste analüüs andis selge korrelatsiooni filtratsioonimooduli ja lõimise vahel. Seoses tulemuste kõrge tõenäosusprotsendiga ja piisavalt paljude andmete võrdlemisega, tuleks tehtut rakendada ehitusvaldkonnas. Selliste sõelkõvera väljadega võidetakse aega ja raha, tehes reaalne mõõtmine vaid pinnastele, mille osas on tulemus ebaselge. Lõputöös arvutati empiiriliste seoste abil filtratsioonimoodul ja tulemusi võrreldi laboratoorsete katsetega. Kõige tugevama seose andis Chapuis`i valem, millele järgnes Terzaghi. Lisaks empiirilistele valemitele, analüüsiti riikide külmakerke graafikuid, mis baseeruvad materjalide terastikulisel koostisel. Analüüsimise põhjuseks oli madala filtratsioonimooduli ja külmakerkelise 53 materjali tugev seos. Graafikute võrdluse käigus andis kõige tugevama seose EVS 901-20 katseandmetele Soome graafik, mida kasutatakse ka Eestis. Külmakerke graafikutele lisaks, kasutati USA graafikut, mis tugineb filtratsioonimooduli mõõtmisele materjali terakoostise põhjal. USA ja EVS 901-20 katseandmed erinesid üksteisest oluliselt, tõenäoliselt seisneb erinevus mõõtemetoodikates.

This topic is important, because laboratory experiments for determining the filtration module are time consuming and thus expensive for the customer. The aim of the thesis is to find out the limit values of the grading curve's field, in the case of which it could be determined after the experimental results of the materials granular composition that the tested material has the maximum density in the designed filtration module of the road's construction. Filtration module is the magnitude that characterizes the soil's water permeability, which is expressed by the unit meter a day (m/day). When the soil has a low filtration module or poor drainage then it is important that when water gets into the road's construction it would flow out quickly. When the road's construction holds excessive water which has nowhere to flow, then the road might lose its planned load bearing capacity, which causes the road subsidence. Within the thesis the values found with the EVS 901-20 test methods were analyzed and the limit values of the grading curve's field of 0,2 m/day and 2,0 m/day were created. With the grading curve's fields there stands a rule that when the material's grading curve stays as a whole between the limit values the required filtration module is guaranteed. The grading curve's fields did not guarantee a 100% results, because anomalies occurred. There are 89 sample tests for both grading curve's fields. The results showed that when the grading curve stays as a whole between the limit values there is a 93% probability that the material has a filtration module of at least 0,2 m/day. On the grading curve's field of 2,0 m/day there is a 94% probability that the material has at least a 2,0 m/day filtration module, when the grading curve as a whole stays between the dotted line. In case of concern the filtration module should be determined with the laboratory method. The analyzed test results did not guarantee a 100% result, but are of book value. The analysis of the measurement results showed a clear correlation between the filtration module and the particle size of 55 distribution. In connection with the high probability percentage of the results and comparing a sufficient amount of data the results should be put into practice in the field of construction. With these kind of grading curve's fields time and money could be saved notably with measuring in real only the soil that has a vague result. In this thesis six empirical formulas were used: Amer and Award, Kozeny-Carman, Chapuis, Terzaghi, USBR and Hazen. The obtained results from the formulas were compared to EVS 901-20 test method. Chapuis formula gave the best parabolic connection, which was followed by Terzaghi's formula. In addition to comparing empirical formulas, frost heaving graphs of different countries were analyzed, which is based on the material's granular composition. The reason for this analysis was a strong connection between the filtration module and the material's heaveability by the frost. The comparisons showed the strongest connection between EVS 901-20 test results and Finland's graph, which is also used in Estonia. In addition to frost heaving graphs USA's graph was used, which is based on the filtration modules measurements of the materials granular composition. USA's and EVS 901-20's test results differentiated notably from each other, which is probably due to different measuring methods.