Испытание на уплотнение по Проктору — лабораторный метод определения оптимальной влажности грунта, при котором грунт становится наиболее плотным. Тест назван в честь американского инженера Ральфа Роско Проктора.
Увлечение Проктора геотехнической инженерией началось, когда он учился на бакалавриате в Калифорнийском университете в Беркли. Его интересовали публикации сэра Алека Скептонтона и его идеи о поведении природных глин в естественных условиях. Скептонтон сформулировал концепции и коэффициенты пористости воды, которые до сих пор широко используются. Идея Проктора заключалась в том, чтобы развить эту концепцию и сформулировать собственные экспериментальные выводы, чтобы определить, как ведут себя глина и грунты на месте строительства, из-за чего они непригодны для возведения зданий. Его идея, которую позже перенял и развил Скептонтон, заключалась в уплотнении грунта для достижения максимально достижимой плотности грунта и агрегатов (слово «максимально» подчёркивает, что значение получено экспериментально, а не теоретически).
В начале 1930-х годов он наконец-то нашёл решение для определения максимальной плотности грунта. Проктор обнаружил, что в контролируемой среде (или в пределах контрольного объёма) грунт можно уплотнить до такой степени, что из неё можно будет полностью удалить воздух, имитируя условия на месте. Исходя из этого, можно было определить сухую плотность, просто измерив вес почвы до и после уплотнения, рассчитав содержание влаги и, кроме того, рассчитав сухую плотность. Ральф Р. Проктор продолжил преподавать в Университете Арканзаса.
В 1958 году в качестве стандарта ASTM был разработан модифицированный метод уплотнения Проктора. Требовался более актуальный стандарт на уплотнение. Появилось более крупное и тяжёлое оборудование для уплотнения грунтов, такое как большие виброплиты и более тяжёлые катки. Это оборудование позволяло достигать более высокой плотности грунта в сухом состоянии и большей стабильности. Эти улучшенные свойства позволяли перевозить гораздо более тяжёлые грузы по дорогам и автомагистралям. В 1970-х и начале 1980-х годов модифицированный тест Проктора стал более широко использоваться в качестве современной замены стандартного теста Проктора.
Теория уплотнения грунта
Уплотнение можно в целом определить как уплотнение грунта за счёт удаления воздуха и перегруппировки частиц грунта под воздействием механической энергии. Энергия, воздействующая при уплотнении, заставляет грунт заполнять имеющиеся пустоты, а дополнительные силы трения между частицами грунта улучшают механические свойства грунта. Поскольку для заполнения всех имеющихся пустот необходим широкий спектр частиц, разнородные по гранулометрическому составу грунты имеют тенденцию к лучшему уплотнению, чем однородные (одноразмерные) грунты.
Степень уплотнения грунта можно измерить по плотности скелета грунта. Когда в грунт добавляют воду, она заставляет частицы грунта легче скользить друг по другу. Плотность грунта увеличивается по мере увеличения влажности, но после превышения оптимального содержания влаги любое добавление воды приведёт к уменьшению сухого удельного веса, поскольку давление воды в порах (давление воды между частицами грунта) будет раздвигать частицы грунта, уменьшая трение между ними.
В настоящее время в Российской Федерации действует ГОСТ 22733-2016 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности» и ГОСТ Р 70456-2022 «Грунты. Определение оптимальной влажности и максимальной плотности методом Проктора».
Согласно ГОСТ 22733-2016 на каждой ступени влажности грунт укладывают в три слоя при этом послойно уплотняя 40 ударами груза массой 2,5 кг по наковальне с высоты 300 мм, при испытании одной ступени влажности грунта необходимо выполнить всего 120 ударов. Для реализации данного метода испытания используется один типоразмер формы и груза.
В соответствии с ГОСТ Р 70456-2022 используется три типоразмера форм и два уплотнителя (груза). Количество уплотняемых слоев от 3 до 5, диаметр форм 100, 150 и 250 мм, масса груза 4,5 кг и 15 кг. Количество ударов на один слой 25,56 и 98. Выбор формы, груза, количества уплотняемых слоев и ударов на каждый слой зависит от наибольшей крупности частиц грунта.
