Пояснения к работе
Ареометрический метод основан на изменении плотности суспензии, изменяющиеся по мере выпадения из неё твёрдых частиц. Этим методом определяют содержание в грунте частиц диаметром менее 0,25мм. Содержание фракций крупнее 0,25мм определяют ситовым методом.
По закону Стокса путем преобразований можно получить следующую формулу для определения диаметра частиц породы d, мм:
,
(3)
;
(4)
,
(5)
где Н – путь частиц, см;
Т – время падения частиц, сек.;
η – вязкость воды;
ρs – плотность частиц грунта;
ρw – плотность воды.
Формула эта легла в основу построения номограммы для расчёта диаметра частиц при ареометрическом анализе (см. рис.4).
Устройство ареометра основано на законе Архимеда: всякое погруженное в жидкость тело теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. При постоянном объеме тела, погруженного в жидкость, более тяжелой жидкости будет вытеснено меньше, а более легкой (менее плотной) – больше. Таким образом, в легкую жидкость тело будет погружено на большую глубину, в тяжелую на меньшую. Следовательно, чем больше будет концентрация суспензии, тем больше будет ее плотность и тем меньше глубина, на которую будет погружаться в нее ареометр.
При отстаивании суспензии частицы грунта, подчиняясь закону силы тяжести, падают на дно сосуда, и плотность суспензии уменьшается. Соответственно ареометр по мере выпадения частиц погружается в суспензию.
Рис. 4. Номограмма Казагранде для вычисления диаметра частиц при гранулометрическом анализе ареометрическим методом.
Описание ареометра
Ареометр (рис. 5) представляет собой запаянную стеклянную трубку с расширенным нижним концом.
Рис.5. Схема ареометра. Рис.6. Мениск вокруг ареометра.
В нижнем конце ареометра – луковице – находится груз (дробь, залитая сургучом или мастикой) для того, чтобы опущенный в жидкость ареометр не падал на бок, а плавал в вертикальном положении. Верхняя, более узкая часть ареометра называется стержнем. В него вставлена шкала с нанесенными значениями плотности. Отмечая по этой шкале глубину погружения ареометра, тем самым определяют плотность жидкости. Деления на стержне ареометра нанесены с точностью до 0,001, а отсчеты берутся на глаз с точностью до 0,0002. Ареометр, применяемый для гранулометрического анализа, рассчитан на измерение удельного веса жидкости от 0,995 до 1,030.
Производство отсчетов по ареометру
Упрощенный отсчет. Для удобства работы с ареометром следует брать упрощенный отсчет, отбрасывая единицу и перенося запятую на три знака вправо. Тысячные деления будут представлять собой в этом случае целые числа, а десятитысячные, которые берутся па глаз – десятые.
Например, вместо отсчета 1,0252 следует записать 25,2, Это условное выражение отсчета обозначается как Rо и называется упрощенным отсчетом.