přednáška 1.2

sická zkouška na propustoměrech v laboratoři.
Pozn. Pro hodnocení může být použita kombinace uvedených metod.
• relativní ulehlost sypkých zemin – používá se pro charakterizování smykové pevnosti
a stlačitelnosti nesoudržných zemin při působení statického a dynamického zatížení tím,
že zavádí vztah mezi číslem pórovitosti zeminy in situ a mezními hodnotami suché
objemové hmotnosti, které se nazývají maximální a minimální objemová hmotnost suché
zeminy. Vyjadřuje se stav ulehlosti přirozeně odvodněné sypké zeminy.
• namrzavost – má zásadní význam pro návrh podloží vozovky, zejména v místě možného
promrzání (hloubka promrzání). Veškeré pozemní stavby mohou být vystaveny účinku
zdvihu mrazem vlivem promrznutí namrzavých zemin, do kterých má voda možnost
přístupu. Nebezpečí zdvihu vlivem mrazu může být stanoveno podle klasifikačních
vlastností (zrnitosti, kapilární vzlínavosti a/nebo obsahu jemných částic – v ČR tzv.
Scheibleho kritérium) nebo speciálních laboratorních zkoušek. Scheibleho kritérium:
zemina je namrzavá, pokud množství částic menších jak 0,002 mm je větší jak 3 % (viz
obr. 8)
• obsah organických látek – zkouška se používá ke klasifikaci zemin. Obsah organických
látek je určován ze ztráty po žíhání (je často označován jako LOI – loss on ignition), která
je stanovena žíháním zkušebního vzorku při řízené (regulované) teplotě. V některých
případech je možné obsah organických látek určit ze ztráty hmotnosti způsobené
peroxidem vodíku (H2O2), která dává přesnější údaje o obsahu organických látek.


Obr. 8 Hodnocení namrzavosti zrnitostním (Scheibleho) kritériem



9
Technické geotextilie
Technická geotextilie je materiál ze 100 % syntetických vláken, nejčastěji polypropylén,
polyetylén, polyester atd. vkládající se u vozovek do konstrukce násypového tělesa a na
podloží.
Funkce geotextilie :
• separační
zamezuje promíchání a prohnětení rozdílných zemin vlivem dynamických účinků pojezdu
vozidel.
• zpevňovací
umožňuje přenášet tahová napětí
• drenážní
odvádí vodu z pórů podloží a tím umožňuje jeho konsolidaci
• filtrační
zamezuje vyplavování jemných částic zemin prouděním vody
• izolační
izoluje proti mrazu

Druhy geotextilií :
- netkané - pouze vrstva vláken ležících na sobě
Netkané geotext.se používají při zakládání násypů, stavbě dočasných vozovek atd.
Hlavní funkcí netkaných geotextilií při zakládání násypů zabránění pronikání jílovitých a
prachovitých částic z podloží do hrubozrnného materiálu násypů.
Při kolísání hladiny podzemní vody na úrovni paty násypu zabraňuje vyplavování jemných
částic zeminy.
- tkané - provázáním vláken
Při neúnosnosti podloží je potřeba použít tkané geotext., která zabezpečí mimo drenážní a
filtrační funkce i funkci výztužnou a je schopna přenášet tahová napětí.

Další možnosti použití tkaných geotextilií: - vyztužování násypových těles
- opěrné konstrukce - gabiony
- vyztužování a zpevnění svahů


10
Zlepšené zeminy
Pro posouzení zlepšených zemin se konvenční zkoušky doplňují některými speciálními
zkouškami, které podle nových EN hodnotí vhodné vlastnosti a složení zemin pro kvalitní
zlepšení pojivem.
• stanovení okamžitého indexu únosnosti (IBI) – účelem zkoušky je posoudit
okamžitou únosnost provedené zlepšené úpravy. Principem a postup je shodný se
stanovením kalifornského poměru únosnosti jen s tím rozdílem, že se neaplikuje doba
zrání a při zkoušení se nepřitěžuje kruhovým závažím simulujícím u CBR hmotnost
nadložních vrstev.

Obr. 9 Stanovení okamžitého indexu únosnosti IBI
• obsah uhličitanů – za účelem určení obsahu uhličitanů a stanovení stupně
cementace zeminy nebo materiálu. Závisí na reakci vlhké zeminy s kyselinou
chlorovodíkovou (HCl), při níž se uvolňuje oxid uhličitý. Zjednodušeně se předpokládá,
že jediným přítomným uhličitanem v zemině je uhličitan vápenatý (CaCO3). Měří se
jako ztráta hmotnosti zkoušené zeminy při působení HCl.
• hodnota pH – na výluhu zeminy se používá ke stanovení acidity (kyselosti) a alkality
(zásaditosti). Podle hodnoty pH lze orientačně určit množství pojiva tak, aby
dostatečně kvalitně proběhla hydraulická reakce ve zlepšené zemině.
















Obr. 10 Příklad zvýšení alkality při zlepšování zeminy vápnem
EADES a GRIM TEST
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4 5 6 7
obsah příměsi CaO v zemině [%]
ho
dn
ot
a p
H

11
Funkční zkoušky zemin a zlepšených zemin
Popisované metody stanovení funkčních vlastností se vztahují k určité poloze zhutněné
zeminy, zlepšené zeminy stabilizované zeminy (materiálu) v konstrukci vozovky:
- namrzavost zemin a zlepšených zemin přímou metodou,
- odolnost proti mrazu a vodě,
- pevnost v příčném tahu s měřením modulu pružnosti,
- modul pružnosti a trvalé deformace nestmelených zemin a materiálů.
Tyto vlastnosti jsou dle potřeby stanovovány na přirozeném častěji na rekonstituovaném
zkušebním tělese zeminy nebo upravené zeminy.

Stanovení namrzavosti zemin a zlepšených zemin přímou metodou
Principem funkční zkoušky je simulace prostředí v podloží vozovky při vysoké hladině
podzemní vody a možnosti promrzání vozovky nejčastěji v jarních nebo podzimních měsících
roku. Zhutněná zemina v podloží vozovky je zespodu saturována podzemní vodou, přibližně
stejné teploty okolo 4°C a zárove ň je z horní strany přes vrstvy vozovky namáhán mrazem.
Mrazový efekt je u této funkční zkoušky zjednodušeně modelován konstantním
vodnotepelným režimem s prochlazováním vzorků teplotou -4°C. Míra namrzavosti zemin se
určuje vyhodnocením parametru β (součinitel namrzavosti).
β = ∆h/ (∆Im)0,5
∆ h = naměřený zdvih zkoušeného vzorku (mm)
Im = index mrazu (oC.h)

Nenamrzavá zemina β < 0,25
Mírně namrzavá a namrzavá β = 0,25 – 0,5
Nebezpečně namrzavá zemina β > 0,5

Obr. 11 Zkušební přístroj na stanovení namrzavosti přímou metodou a detail ledových
vrstviček způsobujících mrazové zdvihy zhutněných vzorků
Odolnost proti mrazu a vodě
U stmelených směsí používaných do konstrukčních vrstev vozovek, tedy v konstrukci nad
zemní plání, se pro hodnocení citlivosti na vznik mrazových zdvihů používá zkouška pevnosti
v prostém tlaku doplněná před vlastním zkoušením dobou zrání vzorků a mrazovými cykly
simulujícími střídání vodnotepelného režimu v konstrukci vozovky. Mrazový cyklus obsahuje
zmrazení zkušebních válcových těles na teploty okolo -20°C po dobu 6 hodin a pak ná sleduje
18 hodinové rozmrzání při teplotě 20°C. Tento cyklus zmrazování a rozmrazování se op akuje
7 až 13x v závislosti na klimatické oblasti, ve které je stmelená vrstva navržena.

12
Pevnost v tlaku, tahu, příčném tahu s měřením modulu pružnosti
Modul pružnosti stmelených směsí tvaru zkušebních válců
lze stanovit při zkouškách pevnosti v tlaku a tahu a novém
postupu popsaném evropskou normou pevnosti v příčném
tahu. Celý postup je popsán v ČSN EN 13286-43.
V průběhu zkoušky se zaznamenává křivka závislosti síly
na přetvoření, která umožní stanovení modulu pružnosti
materiálu (obr. 12)











Obr. 12 Průtahoměr pro zkoušku v tlaku nebo v tahu


Modul pružnosti se vypočítá
následovně:

3
2
rtc 21 nebo
εpi D
FEE ,=






Obr.13 Grafické vyjádření pevnostního diagramu
kde Ec je modul pružnosti v tlaku v MPa;
Et modul pružnosti v prostém tahu v MPa;
Fr maximální síla při porušení zkušebního tělesa v N;
D průměr zkušebního tělesa v mm;
ε3 podélné přetvoření zkušebního tělesa při síle F = 0,3 Fr.

13
Stanovení modulu pružnosti zkouškou v příčném tahu
V průběhu zkoušky se zaznamenává použitá síla F, změna v délce horizontálního průměru AB
a průměru CD, který svírá s horizontálou úhel 60° (viz obr . 14). Vypočítá se Poissonovo číslo
a modul pružnosti materiálu.

Legenda
F síla
AB horizontální průměr
CD průměr CD svírající s horizontálou úhel 60°
Obr. 14 Podstata zkoušky při stanovení pevnosti v příčném tahu, pohled na dva
průtahoměry
Výpočet modulu pružnosti
Vypočítá se hodnota ∆φ0 a ∆φ60. Pomocí následujících vzorců se vypočítá Poissonovo číslo ν
a modul pružnosti Eit:

Ξ
Ξν
071731
4001
,,
,
−
+=

0
r2it 13072602730
φ∆νν ××++= H
FE ,),,(
kde ν je Poissonovo číslo;
Ξ je hodnota ∆Φ60 / ∆Φ0;
Eit modul pružnosti stanovený zkouškou v příčném tahu v MPa;
F síla působící na zkušební těleso během zkoušky v N;
Fr maximální síla při porušení v N;
H délka zkušebního tělesa v mm;
∆Φ0 změna velikosti horizontálního průměru AB při síle F = 0,3 Fr;.
∆Φ60 změna velikosti průměru CD svírajícího s horizontálou úhel 60°p ři síle
F = 0,3 Fr.

14

Modul pružnosti a trvalé deformace nestmelených zemin a materiálů
Cyklická triaxiální zkouška patří mezi funkční zkoušky a umožňuje laboratorní zkoušení
chování zhutněných materiálů umístěných ve vrstvách vozovky pozemních komunikací
v podmínkách simulujících namáhání při zatížení dopravou. Opakované pojezdy vozidel jsou
modelovány cyklickým zatěžováním zhutněného vzorku materiálu mnohačetnými
krátkodobými impulsy. Zkouška umožňuje stanovení trvalých deformací a modulu pružnosti
zhutněných nestmelených materiálů při vystavení různým úrovním zatížení.
V cyklickém triaxiálním přístroji se aplikují na válcový vzorek známé hodnoty napětí dle
obrázku 15. Takto modelovaný stav napjatosti odpovídá reakci na pojezd jednotlivého kola
vozidla v místě přímo pod kolem. Svislé napětí σ1 představuje reakci na svislé zatížení od
dopravy a boční napětí σ3, tzv. komorový tlak, vyjadřuje odpor okolního materiálu vůči
svislému dopravnímu zatížení. V reálné vozovce působí boční tlaky různé velikosti a platí
vzájemný vztah σ1 > σ2 > σ3. Zkoušení za těchto podmínek umožňuje pravý triaxiální přístroj.
Pro potřeby běžného silničního laboratorního zkoušení uvažujeme rovnost bočních tlaků σ2 =
σ3, vztah mezi napětími tedy zjednodušujeme na σ1 > σ2 = σ3.
Průběh zkoušky je patrný z obrázku 4.2. Zatížením se materiál deformuje plasticky (trvale)
a elasticky (pružně), jejich sečtením získáme deformaci celkovou. Pružná deformace po
odlehčení vymizí, vypovídá nám o pružném chování materiálu. Závislost deformací na počtu
cyklů znázorňuje obrázek 16.



Obr. 15 Napětí aplikované na vzorek v cyklickém triaxiálním přístroji




15

Obr. 16 Vývoj trvalých a pružných deformací v průběhu zatěžování

Metody měření
Rozlišujeme 2 zkušební metody, které se liší použitím komorového tlaku:
Metoda A: metoda proměnlivého komorového tlaku
Komorový tlak i svislé zatěžování jsou cyklovány ve fázi. Zkoušení za těchto podmínek lépe
vystihuje skutečný pojezd vozidla, kolo pů