Методы определения гранулометрического состава грунтов кратко

Обновлено: 07.07.2024

Гранулометрический состав грунта - процентное содержание первичных (не агрегированных) частиц различной крупности по фракциям, выраженное по отношению их массы к общей массе грунта.

Гранулометрический состав является одним из важнейших показателей, определяющих физические свойства грунта.

Гранулометрический (механический) состав характеризует соотношение и размеры слагающих грунт частиц, разделенных или полученных с помощью выбранного метода подготовки к анализу, и используется в инженерно-геологических целях:

- для классификации грунтов;

- для оценки неоднородности;

- для анализа условий формирования;

- для расчетов устойчивости грунтов в горных выработках;

- для косвенной характеристики различных инженерно-геологических свойств (сжимаемости, водопроницаемости, пластичности и др.);

- для оценки возможности суффозии;

- для оценки как материала для строительства плотин, дорог, приготовления оптимальных смесей, добавок, глинистых растворов, керамического сырья и т. п.

Характеристика и использование гранулометрического состава нескальных (крупнообломочных, песчаных, глинистых) и скальных грунтов существенно отличаются. Гранулометрический состав нескальных грунтов характеризуется весовым содержанием частиц различной крупности в процентах по отношению к исходной сухой навеске.

В грунтоведении принято следующее разделение частиц по размерам:

- больше 2 мм - крупнообломочные;

- от 2 до 0,05 мм - песчаные;

- от 0,05 до 0,002 мм - пылеватые,

- меньше 0,002 мм - глинистые.

Для определения гранулометрического состава песчано-глинистых грунтов используются ситовой, ареометрический или пипеточный методы, крупнообломочных - грохочение и ситовой.

Блоки скальных грунтов, разделенные трещинами, измеряются рулеткой, линейкой, специальными приспособлениями.

Как правило, грунт содержит частицы разных размеров и его гранулометрический состав нельзя определить одним методом и выразить одним показателем.

Поэтому при анализах используют комбинации различных методов, а для представления результатов наиболее наглядные графические модели: суммарные кривые, диаграммы-треугольники, ромбы, циклограммы, гистограммы.

Из них для нескальных грунтов наибольшее распространение получили суммарные кривые и диаграммы-треугольники.

Кривые наглядно в компактной форме позволяют выразить гранулометрический состав любого нескального грунта, могут сравниваться, характеризуют условия формирования грунта, позволяют определить диаметры, необходимые для вычисления показателя неоднородности С_u - показателя неоднородности гранулометрического состава.

Для построения кривых последовательно суммируются процентные содержания выделенных фракций, начиная с наиболее мелких, и сопоставления полученной суммы с классификационными градациями.

Полученные значения наносят на график: по оси абсцисс - логарифмы диаметров частиц, по оси ординат суммарное процентное содержание частиц.

Например, грунт имеет следующий гранулометрический состав:

Последовательно суммируя процентное содержание фракций, начиная с самой крупной, и, сопоставляя их с табличными значениями, находим, что в нашем случае единственно удовлетворяет табличному значению градация > 0,1 – 98 %, что соответствует наименованию разновидности - песок мелкий.

Степень неоднородности гранулометрического состава С_u, д.е.; определяют по формуле:

C_u = , (1.13)

где d₆₀ – диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится 60% частиц по массе; d₁₀ - диаметр, меньше которого в грунте содержится 10% по массе.

В соответствии с ГОСТ 25100-2011 однородными считаются песчаные и крупнообломочные грунты при C_u

Таблица 1. Классификация дисперсных грунтов по размерам слагающие элементы и их фракции

Таблица 2. Классификация крупнообломочных грунтов и песков по гранулометрическому составу /ГОСТ 25100-2011/

- для классификации грунтов;

- для оценки неоднородности;

- для анализа условий формирования;

- для расчетов устойчивости грунтов в горных выработках;

- для оценки возможности суффозии;

В грунтоведении принято следующее разделение частиц по размерам:

- больше 2 мм - крупнообломочные;

- от 2 до 0,05 мм - песчаные;

- от 0,05 до 0,002 мм - пылеватые,

- меньше 0,002 мм - глинистые.

Например, грунт имеет следующий гранулометрический состав:

Степень неоднородности гранулометрического состава С_u, д.е.; определяют по формуле:

C_u = , (1.13)

В соответствии с ГОСТ 25100-2011 однородными считаются песчаные и крупнообломочные грунты при C_u

Таблица 1. Классификация дисперсных грунтов по размерам слагающие элементы и их фракции

Гранулометрический состав грунта – это определенное содержание по весу разнофракционных частиц, выражающееся в их процентном отношении к массе сухих проб, взятых для анализа.

Отборы конкретных образцов осуществляют согласно требований ГОСТа 12071-2000, где микроагрегатный состав определяется по весовому содержанию твердых водостойких составляющих частиц.

Методы анализа гранулометрического состава изложены в межгосударственном стандарте — ГОСТе 12536-79.

Цели исследования

Актуальность определения гранулометрического состава грунта обуславливается широким спектром работ, для выполнения которых необходимы сведения о водорастворяемых частицах.

Такой анализ проводится для решения следующих вопросов:

определения классификации грунтов на определенной территории;
оценки пригодности грунтового состава для применения в качестве насыпных сооружений для земляных плотин, дамб и дорог;
расчета обратных фильтров;
вычисления степени водопроницаемости несвязанных и рыхлых смесей;
выбора наиболее подходящих отверстий для установки фильтров скважин бурового типа;
оценки грунтов для возможности их использования как наполнителя при изготовлении цементно-бетонных смесей и стройматериалов;
вычисления потенциально возможного проседания почвы в фильтрующих плотинах, выемках и котлованах.

Гранулометрический анализ позволяет вычислить важнейшие характеристики грунта: степень усадки, пористость, сопротивление сдвигу, пластичность, сжимаемость и капиллярность.

Виды обломочных несцементированных грунтов

Исходя из неоднородного состава, существует определенная классификация, позволяющая соотносить исследуемые образцы к одной из категорий.

Выделяют такие виды обломочных несцементированных грунтов:

песчаные;
суглинки;
супеси;
крупнообломочные;
глиняные.

В основе данной классификации лежит принцип фракционного размера обломков, от чего напрямую зависят свойства, в том числе степени водопоглощения и водорастворения.

Крупнообломочные

Это несвязные крупнодисперсные фракции, сформированные в результате воздействия водных потоков и ледников на скальные породы.

В их составе свыше 50% частиц, диаметр которых превышает 2 мм.

Подразделяются на два вида: с высоким содержанием песчаных (свыше 40%) и глинистых (свыше 30%) частиц.

Они могут быть достаточно однородными, однако все они характеризуются степенью водонасыщения, текучестью и уровнем влажности.

Такие грунты образуются в результате сильного выветривания горных пород.

Щебенистые

Разновидность галечниковых грунтов плотностью от 1,2 до 3 г/см3, представляющие собой раздробленную в результате естественных причин скальную породу.

Частицы в виде щебеночных обломков, имеют размеры от 10 до 200 мм, причем разной формы (игловатая, пластинчатая). Данные грунты в сухом состоянии обладают крайне низкой способностью связываться между собой.

Грунт характеризуется низкой способностью к сжатию, давая эффективную основу для фундамента строений.

Дресвяные/гравийные

Дресвяные и гравийные грунты – это обломочная категория грунтовых составов, имеющая частицы окатанного типа, размером от 3 до 70 мм. Чаще всего такие грунты располагаются в поймах рек, рядом с озерами, прудами и морями.

В сухом состоянии они обладают очень маленьким процентом связности.

Различный минералогический состав частиц, составляющих такие грунты, придает ему определенную скелетность, неплохую прочность и устойчивость.

Песчаные

Песчаные грунты – это смесевые частицы разрушенных твердых (горных) пород, включающих в себя зерна кварца и ряда других минералов.

В зависимости от особенностей входящих в состав такого грунта элементов он может иметь высокую, среднюю или низкую плотность. По характеристикам он относится к несвязному минеральному типу, размеры частиц которого составляют от 0,05 до 2 мм в объеме, не больше 50%.

Крупный и гравелистый песок

Песок гравелистого типа состоит из песчинок, размерами от 0,28 мм до 5-6 мм и обладает хорошей несущей способностью за счет плотности 5,5-6,5 кг/см2.

Достаточно схожими свойствами обладает крупный песок, где размеры песчинок составляют от 0,30 до 2 мм.

В состав обоих типов песка входят такие минералы, как полевой шпат (8%), кварц (70%), кальцит (3%) и прочие (11%).

Примечательно, что свойство грунта в плане хорошей несущей способности не зависит от объема влаги, присутствующей в составе гравелистого и крупного песка.

Средний и мелкий песок

Мелкий песок состоит из песчинок, размерами от 1,5 до 2,0, а средний – от 2,0 до 3,0 мм. Такие песчаные составы имеют в среднем плотность порядка 3-5 кг/см2, которая дает им высокую несущую способность.

В отличие от крупного и среднего, мелкий песок при насыщении влагой теряет свои прочностные свойства, которые уменьшаются в 2 раза.

Пылеватые частицы

По своему минеральному составу пылеватые частицы – это практически чистый кварц, реже — полевые шпаты с примесью других минералов. Размеры таких составов от 0,050 до 0,001 мм.

В сухом состоянии они обладают крайне слабой связанностью, имеют низкий уровень пластичности. Хороший капиллярный состав позволяет поднимать воду на высоту до 2,5-3 м.

Водопроницаемость таких грунтов крайне низкая. Пылеватые частицы при соприкосновении с влагой способны принимать состояние плывунов.

Суглинок и глинистые частицы

Суглинок – рыхлая порода осадочного типа, содержащая в среднем от 10 до 30% глинистых веществ, размером менее 0,005 мм. В таком грунте может присутствовать супесь – песчаные частицы с содержанием глинистых примесей в объеме до 10%, которые по своим характеристикам очень схожи с песчаными грунтами.

В песчаных суглинках содержится в основном кварц с воднорастворимыми солями, а в глинистых – минералы монтмориллонит, иллит и каолинит.

Методы определения состава грунтовой смеси

Для определения состава используется принцип расчленения грунтовой смеси на определенные группы, схожие по своему составу и специально отобранные для пробы. Размеры частиц определяется в миллиметрах, а вес – в граммах.

Существуют различные методики определения такого состава, главными из которых являются ситовой, ареометрический, пипеточный и отмучивание.

Ситовой

В его основе – использование набора сит с отверстиями, размерами 0,25; 0,1; 1; 0,5; 5; 2; 10 мм, а также специальной машины для просеивания с поддоном.

Благодаря такому просеиванию удается определить и визуально увидеть состав грунта, а также процентное соотношение имеющихся в нем минералов и компонентов.

Для получения объективного анализа следует внимательно отнестись к вычислению массы средней пробы грунта, которая должна иметь следующие значения:

При частицах, размерами до 2 мм — 100 г.
При частицах, размерами выше 2 мм (до 10% от общего веса) – 500 г.
При частицах, размерами выше 2 мм (10-30% от общего веса) – 1000 г.
При частицах, размерами выше 2 мм (свыше 30% от общего веса) – 2000 г.

Для будущего анализа среднюю пробу определяют методом квартования (разделения взятых проб).

Ареометрический

Основан на учете изменения плотности суспензии, которая замеряется по мере отстаивания с помощью специального прибора – ареометра.

Предварительно отбирается проба, где используется метод квартования, при котором смесь проходит дополнительно через сито, с диаметром отверстий до 1 мм.

Масса средней пробы составляет:

После определения процентного содержания смесей грунта при помощи ареометра, вычисляют содержание каждой отдельной фракции. Здесь используют метод последовательного вычитания меньшей величины из большей. Пробу отбирают с учетом природной влажности.

Метод отмучивания

Суть методики заключается в определении содержания пылеобразных и глинистых частиц по изменению масса песка после предварительного отмучивания частиц. Для выполнения испытания используется сушильный шкаф, цилиндрическое ведро или сосуд и секундомер.

В ходе проведения испытания просеянный и высушенный до постоянной массы песок (1000 г) помещают в ведро и заливают водой, после чего выдерживают так 2 часа.

Цилиндрическое ведро

Параллельно из воды удаляются все посторонние частицы и глинистые примеси. Промывку производят несколько раз. После того, как вода в ходе промывки станет чистой, можно приступать к сливу суспензии через нижнее отверстие в сосуде.

Далее остается только вычислить содержание в песке отмучиваемых глинистых частиц по формуле:

m – вес высушенной навески до процесса отмучивания
m1 — вес высушенной навески после процесса отмучивания

Пипеточный

При таком способе содержание глинистых и пылеобразных частиц определяется путем выпаривания суспензии (получаемой при промывке песка и взвешивании сухого остатка), отобранной с помощью пипетки.

Метод заключается в перемешивании песка, залитого водой в специальном сосуде, а также ополаскиванием путем переливания суспензии во второе ведро.

Металлический цилиндр с пипеткой мерного типа

Спустя 1,5-2 минуты, когда осадок ляжет на дно. С помощью мерной пипетки берут пробу и выливают все содержимое на предварительно взвешенный стакан. Полученную суспензию выпаривают в специальном сушильном шкафу.

Результат обрабатывается по формуле:

m — масса навески песка, г;
m 1- вес чашки для выпаривания жидкости, г;
m 2- вес чашки с уже выпаренным порошком, г.

Расчет степени неоднородности гранулометрического состава песчаного грунта

С целью определения пригодности песчаного грунта для выполнения тех или иных работ часто требуется просчет степени неоднородности его гранулометрического состава.

Для этого существует специальная формула:

d60 – диаметр частиц, которых в данной смеси содержится меньше 60% по массе;
d10 – диаметр частиц, которых в данной смеси содержится меньше 10% по массе

Смотрите интересный видеоматериал, в котором наглядно показан один из методов определения гранулометрического состава грунта.

Заключение

Чтобы получить объективные данные относительно гранулометрического состава исследуемого грунта используют разные методы расчета. Это позволяет исключить вероятность ошибок при получении результатов, добившись максимальной точности в плане выявления процентного соотношения сухого остатка, плотности и размера внутренних фракций.

Твердая фаза почвы состоит из частиц различных размеров, которые называются механическими элементами или гранулами. Относительное содержание в почве или грунте механических элементов называется механическим или гранулометрическим составом, а количественное определение их гранулометрическим или механическим анализом.

Проведение гранулометрического анализа очень важно при определении физико-механических свойств почв/грунтов, таких как порозность, влагоемкость, водопроницаемость, плотность, пластичность, липкость, набухание и др., то есть тех свойств, которые напрямую влияют на плодородие почв или знание которых необходимо при проведении строительных работ.

Механические элементы в зависимости от размера подразделяют на фракции: больше 3мм-камни, 3-1мм — гравий, песок 1-0,05мм (крупный, средний, мелкий), пыль – 0,05-0,001 (крупная, средняя, мелкая), ил – 0,001-0,0001 (грубый, тонкий) и коллоиды меньше 0,0001. Сумму всех механических элементов почвы размером меньше 0,01мм называют физической глиной, а больше 0,01мм – физическим песком. Кроме того, выделяют мелкозем, в который входят частицы меньше 1мм, и почвенный скелет – частицы больше 1мм.

Соотношение физической глины и физического песка лежит в основе классификации почв по механическому составу. Все почвы и грунты по механическому составу объединяют в несколько групп с характерными для них физическими и химическими свойствами: песок, супесь, суглинок, глина. Каждая группа подразделяется на подгруппы в зависимости от крупности механических элементов и преобладающих фракций.

Методы гранулометрического анализа

Для точного установления гранулометрического состава применяют лабораторные методы, позволяющие находить количество всех групп механических элементов, слагающих почву или грунт.

При исследованиях гранулометрического состава почв/грунтов песчаного и крупнообломочного состава, реже в супесчаных, применяется ситовой метод (метод просеивания на ситах). Пробы грунта просеивают через набор сит с отверстиями разного диаметра: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1. Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, взвешивают и рассчитывают процентное содержание по отношению к общей массе грунта. При проведении гранулометрического анализа песков с размером частиц от 10 до 0,5 мм просеивание проводится без промывки, а от 10 до 0,1 мм с промывкой водой

Для исследования гранулометрического состава глинистых и суглинистых грунтов для частиц менее 0,1мм применяют ареометрический и пипеточный методы гранулометрического анализа. Эти методы основаны на зависимости, существующей между скоростями падения частиц и их размером. Если взмутить суспензию почвы/грунта и оставить ее в спокойном состоянии, то постепенно взмученные частицы осядут. Быстрее будут осаждаться более крупные по размеру и более тяжелые механические элементы, то есть плотность и механический состав суспензии будут изменяться с течением времени.

При ареометрическом методе производят измерения плотности отстаиваемой в цилиндре суспензии ареометром через определенные промежутки времени. Плотность, измеренная ареометром, зависит от содержания в суспензии взвешенных твердых частиц. Получив значения убывающей плотности через определенные промежутки времени, с помощью расчетных формул или по номограммам определяют процентное содержание частиц определенного размера.

Пипеточный метод предполагает отбор проб суспензии из цилиндра с определенных глубин через разные промежутки времени. Для производства анализа взмучивают грунтовую суспензию и оставляют ее в покое на определенное время, после чего специальной пипеткой с нужной глубины отбирают пробу суспензии. Такая проба содержит только те частицы, которые не успели осесть за указанное время отстаивания. При следующих пробах, взятых пипеткой через большие промежутки времени от начала отстаивания суспензии, получают более мелкие частицы. Определяя массу высушенных проб и зная размер отобранных частиц (вычисляемый по длительности отстаивания суспензии и глубине взятия проб), вычисляют процентное содержание этих частиц в образце почвы/грунта.

Сведения о стандарте

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 декабря 2014 г. № 46)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны
по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны
по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа
по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2014 г. № 2022-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 12536-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2015 г.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.

ГОСТ 12536-2014

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового)
и микроагрегатного состава

Soils. Methods of laboratory granulometric (grain-size) and microaggregate distribution

Дата введения - 2015-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на дисперсные песчаные и глинистые грунты, а также устанавливает методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава, применяемые при лабораторных испытаниях грунтов в процессе инженерно-геологических изысканий для строительства.

Настоящий стандарт не распространяется на торфяные и скальные грунты.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 342-77 Реактивы. Натрий дифосфат 10-водный. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний

ГОСТ 8984-75 Силикагель-индикатор. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 12071-2000 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 24104-2001 * Весы лабораторные. Общие технические требования

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 глинистый грунт: Связный грунт, состоящий в основном из пылеватых и глинистых (не менее 3 %) частиц, обладающий свойством пластичности (I_p ³ 1 %).

3.2 гранулометрический состав грунта: Процентное содержание первичных (т. е. не связанных в агрегаты) частиц различной крупности по фракциям, выраженное по отношению к их общей массе.

3.3 микроагрегатный состав: Это количественное содержание в грунте и первичных, и вторичных частиц (т. е. сцепленных в агрегаты) по фракциям, и выраженное в процентах по отношению к их общей массе.

3.4 грунт: Горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Примечание - Грунты могут служить:

- материалом оснований зданий и сооружений;

- средой для размещения в них сооружений;

- материалом самого сооружения.

3.5 дисперсный грунт: Грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или золовым путем и их отложения.

3.6 коэффициент кривизны: Показатель, характеризующий форму кривой гранулометрического состава.

3.7 крупнообломочный грунт: Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

3.8 кумулятивная кривая гранулометрического состава: Графическое изображение гранулометрического состава горной породы.

3.9 органическое вещество: Органические соединения, входящие в состав грунта.

3.10 органо-минеральный грунт: Грунт, содержащий от 3 % до 50 % (по массе) органического вещества.

3.11 песчаный грунт (песок): Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером 0,05 - 2 мм составляет более 50 % и число пластичности I_p Таблица 1 - Методы определения гранулометрического состава грунтов

Размер фракции
грунта, мм

Разновидность метода определения

Песчаные, при выделении зерен песка крупностью

Ситовой без промывки водой (4.2)

Ситовой с промывкой водой (4.2)

Гранулометрический (зерновой) и микроагрегатный составы

Пипеточный. Применяется только для специальных целей, предусмотренных заданием (4.4)

4.1.6 Пробы грунта при разделении их на фракции подготовляют:

- для выделения частиц размером более 0,1 мм - растиранием грунта и растиранием с промывкой водой. Допускается растирать образцы грунта в растирочной машине, не вызывающей дробления частиц;

- для выделения частиц размером менее 0,1 мм - микроагрегатным (полудисперсным) способом: навеску грунта растирают, помещают в коническую колбу, заливают дистиллированной водой и кипятят с добавлением аммиака в течение 0,5 - 1 ч. После этого полученную суспензию переносят в цилиндр. Во избежание коагуляции в грунтовую суспензию в качестве стабилизатора добавляют пирофосфорнокислый натрий.

4.1.7 При определении гранулометрического (зернового) состава грунтов ситовым методом с промывкой водой применяют водопроводную или профильтрованную дождевую (речную) воду, а при определении гранулометрического (зернового) состава грунтов ареометрическим и пипеточным методом - дистиллированную воду.

4.1.8 Для определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава грунтов, содержащих органические вещества, следует брать образцы естественной влажности и сложения.

4.1.9 При определении гранулометрического (зернового) или микроагрегатного состава грунтов ареометрическим или пипеточным методом цилиндры, в которых проводится отстаивание суспензии, должны быть защищены от колебания температуры и не подвергаться сотрясениям.

4.1.10 Взвешивание проб грунта на технических весах следует проводить с погрешностью до 0,01 г, а при массе проб грунта 1000 г и более взвешивание допускается проводить с погрешностью до 1 г.

Взвешивание на аналитических весах должно проводиться с погрешностью до 0,001 г.

4.1.11 Результаты вычисления гранулометрического состава грунтов следует определять с погрешностью до 0,1 %.

4.2 Определение гранулометрического (зернового) состава грунтов ситовым методом

4.2.1 Аппаратура и оборудование

4.2.1.1 Для определения гранулометрического (зернового) состава грунтов ситовым методом необходимы следующая аппаратура и оборудование:

- сита размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм;

- весы лабораторные по ГОСТ 24104;

- весы технические с относительной погрешностью взвешивания не более 0,1 %;

- ступка фарфоровая по ГОСТ 9147;

- пестик по ГОСТ 9147 с резиновым наконечником;

- чашка фарфоровая по ГОСТ 9147;

4.2.2 Подготовка к испытанию

4.2.2.1 Среднюю пробу для анализа следует отбирать методом квартования по ГОСТ 8735. Массу средней пробы принимают в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 - Минимальная масса образца, необходимая для просеивания, в зависимости от вида грунта

Диаметр частиц D ₉₀ , мм

Минимальная масса образца, необходимая
для просеивания, г

С содержанием песчаных частиц

С содержанием пылеватых и глинистых частиц

4.2.2.2 Стандартный комплект сит должен состоять из семи сит: с круглыми штамповыми отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1 мм и трех сит из медной или латунной сетки простого плетения с отверстиями квадратной формы размером 0,5; 0,25; 0,1 мм.

При выделении частиц крупностью от 10 до 0,5 мм гранулометрический состав определяется ситовым методом без промывки водой; при выделении частиц крупностью от 10 до 0,1 мм - с промывкой водой (обычно для глинистых песков).

4.2.3 Проведение испытания

4.2.3.1 Разделение грунта на фракции без промывки водой

4.2.3.1.1 Доводя грунт до воздушно-сухого состояния, растирают комки в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником. Отбирают среднюю пробу грунта g₁ методом квартования по ГОСТ 8735 и взвешивают на весах в соответствии с таблицей 2.

4.2.3.1.2 Сита монтируют в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий. На верхнее сито надевают крышку. Отобранную пробу переносят на верхнее сито первого набора (диаметром отверстий от 10 до 0,5 мм), закрывают крышкой и просеивают с помощью легких боковых ударов ладонями рук до полной сортировки грунта. При просеивании пробы массой более 1000 г грунт следует высыпать в верхнее сито в два приема. Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, высыпают, начиная с верхнего сита, в ступку и дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеивают на тех же ситах.

Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхиванием каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжают до тех пор, пока частицы не перестанут выпадать на бумагу.

Примечание - Если в образце нет крупных частиц, просеивание сквозь сито с размером отверстий 2 мм и более не проводят.

4.2.3.1.3 Фракции грунта, задержавшиеся после просеивания на каждом сите и прошедшие в поддон, необходимо взвесить ( ) и суммировать массы всех фракций грунта. Если полученная сумма масс всех фракций грунта превышает более чем на 1 % массу взятой для анализа пробы, то анализ следует повторить.

Потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их массе.

4.2.3.2 Разделение грунта на фракции с промывкой водой

4.2.3.2.1 Подготовляют, отбирают и взвешивают пробу грунта, руководствуясь 4.2.3.1.1.

4.2.3.2.2 Навеску помещают в фарфоровую ступку, смачивают водой и тщательно растирают пестиком с резиновым наконечником. Навеску частями переносят на сито диаметром отверстий 0,1 мм и отмучивают под струей воды. Отмучивание продолжается до тех пор, пока из сита не будет вытекать прозрачная вода. Оставшиеся на сите промытые частицы количественно переносят в заранее взвешенную фарфоровую чашку, выпаривают на песчаной бане и высушивают в сушильном шкафу при (105±5) °С. Если грунт органо-минеральный, сушку проводят при температуре (70±5) °С. Взвешивают чашку с грунтом.

4.2.3.2.3 Массу частиц грунта размером менее 0,1 мм следует определять по разности между весом средней пробы, взятой для анализа, и весом высушенной пробы грунта после промывки.

4.2.3.2.4 Грунт следует просеять сквозь набор сит (4.2.2.2). Полноту просеивания фракций грунта сквозь каждое сито следует проверять над листом бумаги (см. 4.2.3.1.2).

4.2.3.2.5 Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, следует взвесить отдельно ( ). Потерю грунта при просеивании разносят по фракциям пропорционально их массе.

4.2.3.3 Обработка результатов

4.2.3.3.1 Содержание в грунте каждой фракции А, %, следует вычислять по формуле (1):

где - масса данной фракции грунта, г;

- масса средней пробы грунта, взятой для анализа, г.

4.2.3.3.2 Результаты анализа регистрируют в журнале (приложение А), в котором указывают процентное содержание в грунте фракций:

а) размером более 10; 10 - 5; 5 - 2; 2 - 1; 1 - 0,5 и менее 0,5 мм - при разделении грунта без промывки водой;

б) размером более 10; 10 - 5; 5 - 2; 2 - 1; 1 - 0,5; 0,5 - 0,25; 0,25 - 0,1 и менее 0,1 мм - при разделении грунта с промывкой водой.

Результаты анализа необходимо сопровождать указанием метода определения.

4.3 Определение гранулометрического (зернового) состава грунтов ареометрическим методом

Примечание - Гранулометрический (зерновой) состав грунтов ареометрическим методом проводят путем измерения плотности суспензии ареометром в процессе ее отстаивания.

4.3.1 Аппаратура, оборудование, материалы и реактивы

4.3.1.1 Для определения гранулометрического (зернового) состава грунтов необходимы следующие аппаратура, оборудование, материалы и реактивы:

- ареометр со шкалой 0,995 - 1 - 1,030 и ценой деления 0,001 (рисунок 1);

- набор сит с поддоном; сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1,0; 0,5; 0,25; 0,1 мм;

- ступка и пест фарфоровые по ГОСТ 9147;

- пестик по ГОСТ 9147 с резиновым наконечником;

- чашка фарфоровая по ГОСТ 9147;

- эксикатор с силикагель-индикатором по ГОСТ 8984;

- колба коническая плоскодонная вместимостью 500 см 3 ;

- воронки диаметром порядка 4 и 14 см по ГОСТ 25336;

- цилиндр мерный вместимостью 1 л и диаметром (60±2) мм;

- термометр с погрешностью до 0,5 °С по ГОСТ 28498;

- мешалка для взбалтывания суспензии;

- пипетка на 25 мл;

- 25 %-ный раствор аммиака по ГОСТ 3760;

- 4 %-ный или 6,7 %-ный пирофосфорнокислый натрий по ГОСТ 342;

4.3.2 Подготовка к испытанию

4.3.2.1 Подготовляют, отбирают и взвешивают пробу грунта, руководствуясь 4.2.3.1.1.

Навеску грунта просеивают сквозь набор сит с размером отверстий 10; 5; 2; 1 мм с поддоном (см. 4.2.3.1.2).

Взвешивают фракции грунта, задержавшиеся на ситах и прошедшие в поддон.

Из органо-минеральных грунтов следует отбирать пробу грунта с естественной влажностью и структурой (см. 4.1.8), соответственно увеличив пробу.

4.3.2.2 Отбирают методом квартования по ГОСТ 8735 среднюю пробу из грунта, прошедшего сквозь сито с размером отверстий 1 мм, и взвешивают ее. Масса средней пробы должна быть около 30 г.

Одновременно с взятием средней пробы для определения гранулометрического состава отбирают пробы грунта массой не менее 15 г каждая для определения гигроскопической или природной влажности и плотности частиц грунта по ГОСТ 5180.

4.3.2.3 В колбу емкостью 500 см 3 переносят навеску грунта, доливают 200 см 3 дистиллированной воды, добавляют в получившуюся суспензию 1 см 3 25 %-ного раствора аммиака. Колбу следует закрыть пробкой с обратным холодильником или воронкой диаметром 4 - 5 см и кипятить суспензию в течение 30 минут - для супесей (песков) и 1 ч - для суглинков, глин (кипячение не должно быть бурным). После кипячения необходимо охладить суспензию до комнатной температуры.

4.3.2.4 Охлажденную до комнатной температуры суспензию необходимо слить в стеклянный цилиндр вместимостью 1 л сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, помещенное в воронку диаметром приблизительно 14 см. Оставшиеся на внутренней поверхности колбы частицы грунта следует тщательно смыть дистиллированной водой из промывалки на поверхность сита. Во избежание коагуляции в грунтовую суспензию в качестве стабилизатора добавляется 5 см 3 4 %-ного или 6,7 %-ного пирофосфорнокислого натрия: 4 %-ного - из расчета на безводный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂О₇); 6,7 % - из расчета на водный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂О₇ · 10Н₂О).

4.3.2.5 Задержавшиеся на сите частицы и агрегаты грунта смывают струей воды в фарфоровую чашку, где их тщательно растирают пестиком с резиновым наконечником или пальцем в тонком резиновом чехле. Сливают образовавшуюся в чашке взвесь в цилиндр сквозь сито размером отверстий 0,1 мм. Растирание осадка в чашке и сливание взвеси сквозь сито в цилиндр следует продолжать до полного осветления воды над частицами, оставшимися на дне чашки. Уровень воды в цилиндре не должен превышать отметку 1000 см 3.

4.3.2.6 Частицы грунта, задержавшиеся на сите, тщательно смывают водой из промывалки в фарфоровую чашку, выпаривают на песчаной бане, высушивают в сушильном шкафу при (105±5) °С. Если грунт органический, сушку проводят при температуре (70±5) °С до постоянной массы.

4.3.2.7 Высушенные до постоянной массы частицы грунта просеивают сквозь сита размером отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм.

4.3.2.8 Частицы грунта, прошедшие сквозь сито размером отверстий 0,1 мм, следует перенести в цилиндр с суспензией.

Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, взвешивают.

Суспензию в мерном цилиндре доводят до объема 1000 см 3 .

4.3.3 Проведение испытания

4.3.3.1 Суспензию взбалтывают мешалкой в течение 1 мин на всю глубину до полного взмучивания осадка со дна цилиндра, не допуская выплескивания суспензии и вспенивания.

4.3.3.2 Определяют по таблице 3 время взятия отсчета по ареометру после окончания взбалтывания суспензии. Затем за 10 - 12 с до замера плотности суспензии следует осторожно опустить в нее ареометр, который должен свободно плавать, не касаясь стенок и дна цилиндра, и взять отсчет по ареометру R. Продолжительность взятия отсчета по ареометру должна быть не более 10 с.

Читайте также: