Stopień plastyczności

Stopień plastyczności IL (ang. liquidity index), także określany jako względna zawartość wody, w mechanice gruntów, parametr wiodący określający konsystencję gruntu, który oznacza stosunek różnicy pomiędzy wilgotnością naturalną gruntu a granicą plastyczności do jego wskaźnika plastyczności: IL = (w - wP)/IP, gdzie wskaźnik plastyczności IP (ang. plasticity index) to różnica pomiędzy granicami płynności i plastyczności: IP=wL - wP.

konsystencje.GIF

Stopień plastyczności został wprowadzony w 1936 roku przez austriackiego inżyniera i geologa Karla Terzaghiego, który dokonał analizy wcześniejszej pracy Albertha Atterberga, który wprowadził pojęcie granic konsystencji (ang. Atterberg limits).

Pojęcie stopnia plastyczności jest ściśle związane z granicami konsystencji gruntów spoistych. Jest to zawartość wody przy której grunt spoisty przechodzi z jednego stanu konsystencji w drugi i obejmuje:

  • granicę skurczalności wS (ang. shrinkage limit SL), wilgotność, przy której grunt spoisty przechodzi ze stanu półzwartego (ang. semi-solid consistency) w zwarty (ang. solid consistency)
  • granicę plastyczności wP (ang. plastic limit PL), wilgotność (wskaźnik plastyczności IL = 0,0), przy której grunt spoisty przechodzi ze stanu twardoplastycznego w półzwarty, oznacza to, że grunt, którego wilgotność spadnie poniżej tej wartości podczas jego modelowania (ugniatania) przestaje zachowywać w sposób plastyczny a zaczyna się kruszyć.
  • granicę płynności wL (ang. liquid limit LL), wilgotność przy (wskaźnik plastyczności IL = 1,0), której grunt spoisty przechodzi ze stanu miękkoplastycznego w płynny (ang. liquid consistency), oznacza to, że grunt, którego wilgotność spadnie poniżej tej wartości podczas jego modelowania (ugniatania) przestaje zachowywać w sposób płynny i nie stawia już więcej oporu (empirycznie wyznaczono jego wytrzymałość na ścinanie spada poniżej 2 - 5 kPa)

Granica płynności wyznaczana jest laboratoryjnie (aparat Casagrande'a i stożek Wasiliewa). Granica plastyczności jest wyznaczana przez wałeczkowanie i jest to wilgotność, przy której pojawiają się pęknięcia w wałeczku o średnicy średnicy 3 mm (grunt uzyskuje konsystencję twardoplastyczną).

Stosunek wskaźnika plastyczności do zawartości minerałów ilastych w gruncie wyraża aktywność koloidalna gruntu. Odpowiednikiem stopnia plastyczności zalecanym przez Eurokod 7 jest stopień konsystencji (ang. consistency index IC), choć jego wzór jest zapisywany w sposób odwrotny do stopnia plastyczności: IP=wP - wL, stąd wartości dla granic kosystencji są inne:

  • granicę plastyczności: IC = 1,0
  • granicę płynności: IC = 0,0

Literatura:

Glinicki, S.P. 1990. Geotechnika budowlana, Skrypt Politechniki Białostockiej
Schofield, A.N., Wroth, C.P. 1968. Critical State Soil Mechanics, McGraw-Hill
Koloski, J.W., Schwarz, S.D., Tubbs, D.W. 1989. Geotechnical Properties of Geologic Materials. Washington Division of Geology and Earth Resources Bulletin 78