Визначення гранулометричного складу піщаного ґрунту.
Лабораторна робота № 1
Мета роботи – навчитися визначати гранулометричний склад піщаного ґрунту ситовим методом.
Тривалість виконання – 2 год.
Гранулометричний (зерновий) склад -вміст за масою груп частинок (фракцій) ґрунту різної величини у дисперсних ґрунтах по відношенню до загальної маси абсолютно сухого ґрунту (ДСТУ Б А.1.1-25, ДСТУ Б В.2.1-2 (ГОСТ 25100)).
Гранулометричний (зерновий) склад ґрунту визначають за ваговим вмістом у ньому часток різної величини, вираженим у відсотках по відношенню до ваги сухої проби ґрунту, взятої для аналізу.
Визначення гранулометричного складу необхідно для вирішення ряду практичних питань, найважливішими з яких є:
- класифікація ґрунтів за гранулометричним складом;
- наближений розрахунок водопроникності пухких незв’язних ґрунтів за емпіричними формулами;
- оцінка придатності ґрунтів, для використання їх у якості насипів для доріг, дамб, земляних гребель;
- оцінка можливих явищ суфозії в тілі фільтруючих гребель і їх основ, в стінках котлованів, бортах виїмок тощо;
- оцінка пухких незв’язних ґрунтів як будівельного матеріалу і, головним чином, як заповнювачів при виготовленні бетону.
Найбільше поширення в будівельній практиці отримали ситовий аналіз, метод Сабаніна, піпеточний метод, аерометричний метод і польовий метод Рудковського.
Ситовий метод визначення гранулометричного складу застосовується для піщаних ґрунтів з розміром часток від 10 мм до 0,1 мм.
Необхідне обладнання.
Набір сит з піддоном; сита з розміром отворів: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм; ваги лабораторні згідно з гирями; стаканчики скляні; ступка порцелянова; товкачик із гумовим наконечником; чашка порцелянова; груша гумова; ніж; шафа сушильна.
Методика випробування.
1. Для розподілу ґрунту на фракції ситовим методом без промивання водою застосовують сита з розміром отворів: 10; 5; 2; 1; 0,5 мм; із промиванням водою - сита з розміром отворів: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм.
Сита монтують у стовпчик, розміщуючи їх від піддона в порядку збільшення розміру отворів. На верхнє сито надягають кришку.
2. Середню пробу для аналізу відбирають методом квартування. Для цього розподіляють ґрунт тонким шаром по аркушу щільного паперу або фанери, проводять ножем у поздовжньому та поперечному напрямках борозни, розділяючи поверхню ґрунту на квадрати, і відбирають потроху ґрунт із кожного квадрата.
Вага середньої проби повинна становити: для ґрунтів, що не містять часток розміром більше ніж 2 мм, - 100 г; для ґрунтів, що містять до 10 % (за вагою) часток розміром більше ніж 2 мм, - не менше ніж 500 г; для ґрунтів, що містять від 10 % до 30 % часток розміром більше ніж 2 мм, - 1000 г; для ґрунтів, що містять понад 30 % часток розміром більше ніж 2 мм, - не менше ніж 2000 г.
3.1 Поділ ґрунту на фракції без промивання водою
3.1.1 Середню пробу ґрунту відбирають у повітряно-сухому стані методом квартування (2) і зважують на технічних вагах.
3.1.2 Зважену пробу ґрунту просіюють крізь набір сит із піддоном (1) ручним або механізованим способом. При просіванні проби вагою більше ніж 1000 г ґрунт висипають у верхнє сито за два прийоми.
Фракції ґрунту, що затрималися на ситах, висипають, починаючи з верхнього сита, у ступку й додатково розтирають товкачиком із гумовим наконечником, після чого знову просівають на цих же ситах.
Повноту просівання фракцій ґрунту перевіряють струшуванням кожного сита над аркушем паперу. Якщо при цьому на аркуш випадають частки, то їх висипають на наступне сито; просів продовжують доти, поки на папір перестануть випадати частки.
3.1.3. Фракції ґрунту, що затрималися після просівання на кожному ситі і які пройшли в піддон, переносять у заздалегідь зважені стаканчики або порцелянові чашечки та зважують.
Складають вагу всіх фракцій ґрунту. Якщо отримана сума ваги всіх фракцій ґрунту перевищує більше ніж на 1 % вагу взятої для аналізу проби, то аналіз слід повторити.
Втрату ґрунту при просіванні розносять по фракціях пропорційно до їх ваги.
3.2. Поділ ґрунту на фракції із промиванням водою
3.2.1 Відбирають середню пробу ґрунту (2).
3.2.2 Пробу ґрунту висипають у заздалегідь зважену порцелянову чашку, змочують водою та розтирають товкачиком із гумовим наконечником. Потім заливають ґрунт водою каламутять суспензію й дають їй відстоятися від 10 с до 15 с. Зливають воду з неосілими частками (завись) крізь сито з отворами розміром 0,1 мм.
Каламучення та зливання повторюють до повного освітлення води над осадом: змивають частки, що залишилися на ситі, за допомогою гумової груші в порцелянову чашку, а відстояну воду зливають.
3.2.3 Промиту пробу ґрунту висушують до повітряно-сухого стану та зважують чашку із ґрунтом.
3.2.4 Вагу часток ґрунту розміром менше ніж 0,1 мм визначають як різницю між вагою середньої проби, взятої для аналізу, і вагою висушеної проби ґрунту після промивання.
3.2.5 Ґрунт просівають крізь набір сит (1). Повноту просівання фракцій ґрунту крізь кожне сито перевіряють над аркушем паперу (3.1.2).
3.2.6 Кожну фракцію ґрунту, що затрималася на ситах, зважують окремо. Втрату ґрунту при просіванні розносять по фракціях пропорційно до їх ваги.
Обробка результатів випробування
Вміст у ґрунті кожної фракції А у відсотках обчислюють за формулою:
де 
- вага даної фракції ґрунту, г;
- вага середньої проби ґрунту, взятої для аналізу, г.
Результати аналізу реєструють у таблиці 1, де вказують відсотковий вміст у ґрунті фракцій:
а) розміром більше ніж 10 мм; від 10 мм до 5 мм; від 5 мм до 2 мм; від 2 мм до 1 мм; від 1 мм до 0,5 мм і менше ніж 0,5 мм - при розділенні ґрунту без промивання водою;
б) розміром більше ніж 10 мм; від 10 мм до 5 мм; від 5 мм до 2 мм; від 2 мм до 1 мм; від 1 мм до 0,5 мм; від 0,5 мм до 0,25 мм; від 0,25 мм до 0,1 мм і менше ніж 0,1 мм - при розподілі ґрунту із промиванням водою.
Для більшої наочності й зручності порівняння різноманітних ґрунтів між собою, гранулометричний склад звичайно наводять у графічному вигляді. Криву гранулометричного складу будують в системі прямокутних координат, і напівлогарифмічному масштабі.
Таблиця 1.
| Показники | Ситовий аналіз | Ситовий аналіз із промиванням водою | ||||||||
| фракції ґрунту, мм | ||||||||||
| більше ніж 10 | від 10 до 5 | від 5 до 2 | від 2 до 1 | від 1 до 0,5 | менше ніж 0,5 | від 0,5 до 0,25 | від 0,25 до 0,1 | менше ніж 0,1 | ||
| Вага проби ґрунту, G, г | ||||||||||
| Вага фракції ґрунту, G1, г | ||||||||||
| Вміст фракцій, % | ||||||||||
| Вміст часток крупніших за даний діаметр, % | ||||||||||
| Вміст часток менших за даний діаметр, % |
По вісі абсцис відкладають логарифми діаметрів часток, а по вісі ординат – сумарні процентні вмісти часток менше даного розміру. Для цього послідовно підсумовують вміст фракцій, починаючи з самої дрібної. По кривій гранулометричного складу, наведеній на рис. 1, знаходять показник максимальної неоднорідності – ступінь неоднорідності гранулометричного складу піску, котра визначається за формулою:
де d60 – діаметр частинок, мм, менше якого в ґрунті міститься (за масою) 60 % частинок;
d10 – діаметр частинок, мм, менше якого в ґрунті міститься (за масою) 10 % частинок.
Чім вище Сv, тим зерновий склад ґрунту є більш неоднорідним.
 |
Піщані ґрунти будуть вважатися однорідними, якщо Сv £ 3, і неоднорідними, якщо Сv > 3.
За даними визначення гранулометричного складу складають висновок про найменування піщаного ґрунту з урахуванням його однорідності.
Класифікація піщаних ґрунтів за гранулометричним складом.
| Ґрунт | Розмір часток, мм | Маса часток, % від ваги повітряно-сухого ґрунту |
| Гравіюватий (жорствяний) | >2 | >25 |
| Крупний | >0.5 | >50 |
| Середньої крупності | >0.25 | >50 |
| Мілкий | >0.1 | ≥75 |
| Пилуватий | >0.1 | <75 |
Висновки:
Контрольні питання:
1. Дайте визначення гранулометричного стану.
2. Сита з якими розмірами отворів входять до стандартного набору сит для визначення зернового складу піщаного ґрунту?
3. Наведіть методику поділу піщаного ґрунту на фракції без промивання водою.
4. Наведіть методику поділу ґрунту на фракції з промиванням водою.
5. Як визначають ступінь неоднорідності гранулометричного складу піску?