Лабораторная работа №3

Определение плотности незасоленных грунтов (по ГОСТ 5181-64)

Важным показателем, характеризующим плотность грунта, является масса единицы, характеризующим плотность грунта, является масса единицы объема грунта, используемая для различных расчетов.

В отличие от других твердых тел состоят не только из твердых (минеральных ) частиц, но из воды и газов (воздуха), содержащихся в порах. Содержание воды и газов в одном и том же грунте может изменяться под влиянием различных естественных и искусственных факторов. Вместе с этим будут изменяться и масса грунта, и его плотность. Поэтому в механике грунтов различают несколько показателей массы грунта: плотность, объемную массу скелета грунта, объемную массу влажного грунта (массу грунта с ненарушенной структурой и сохранением естественной влажности), объемную массу грунта под водой и объемную массу абсолютно сухого (высушенного)грунта.

Плотностью грунта ρ_s называется отношение массы твердых частиц (скелета) грунта G_s к массе воды при 4⁰С, взятой в объеме, равном объему частиц V_s :

г/см³ (8)

Численно плотность равна массе единицы объема скелета грунта в воздухе при отсутствии пор.

Плотность зависит только от минерального состава грунта и увеличивается с увеличением содержания в грунте тяжелых минералов.

Плотность распространенных породообразующих минералов колеблется в небольших пределах, поэтому плотность рыхлых песчаноглинистых грунтов также изменяется в небольших пределах. Для ориентировочных расчетов можно принимать плотность песков равной 2,66; супесей-2,70, суглинков -2,71, глин-2,74.

Плотность используется для расчета пористости. При определении плотности грунта следует учитывать:

1. Возможность растворения простых солей в процессе определения, в результате чего получаются заниженные значения плотности.

Во избежание этого при определении плотности засоленных грунтов воду заменяют нейтральными жидкостями (керосином, бензином, толуолом и др.)

2.Возможность сильного сжатия слоя воды вокруг коллоидальных частиц глин, называемого молекулярными силами притяжения, в результате чего получаются завышенные значения плотности.

Для предотвращения этого следует применять жидкости с небольшим поверхностным натяжением (толуол, ксилол и др.).

Возможность неполного удаления адсорбированного на поверхности частиц воздуха, в результате чего получаются заниженные значения плотности.

Во избежание этого определение плотности грунта рекомендуется производить с предварительным кипячением грунта или в вакууме.

Для определения плотности следует применять мерные сосуды емкостью не менее 100 мл. Взвешивание следует производить на технических весах с точностью до 0,01 г.

Необходимое оборудование: весы технические с разновесами, два пикнометра, емкостью не менее 100 см³ по ГОСТ 7465-67, сушильный шкаф, фарфоровая ступка с фарфоровым пестиком, сито с отверстиями 2 мм, песчаная баня, термометр, бюксы, вакуумный насос, ареометр (денсиметр).

Подготовка образца

1. Образец воздушно- сухого грунта размельчить в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком. Из размельченного грунта методом картирования отобрать среднюю пробу (100-200) и просеять ее сквозь сито с диаметром отверстий 2 мм. Остаток на сите раздробить и соединить с грунтом, прошедшим через сито.

2. Пробу грунта тщательно перемешать и взять навеску для определения плотности из расчета 15 г на каждые 100см³ емкости мерной колбы (пикнометрах), в которой будет производиться определение.

3. Из той же средней пробы взять навески для определения гигроскопической воды по ГОСТ 5180-64.

ХОД ОПРЕЛЕНИЯ

4. Взвесить на технических весах хорошо высушенный пикнометр (обозначить его массу q`).

5. Осторожно всыпать через воронку взятую навеску в пикнометр, определить массу пикнометра с грунтом (q₁), массу воздушно-сухого грунта (q=q₁-q`) и массу абсолютно-сухого грунта (внести поправку на гигроскопическую воду) по формуле:

(9)

где W_г- гигроскопическая влага, %

6.Налить в пикнометр на ½ его объема дистиллированной воды, несколько раз взболтать и прокипятить грунт с водой на песчаной бане для удаления адсорбированного воздуха и расчленения агрегатов. Песчаные грунты кипятить 30 мин., суглинки и глины -1ч. При этом не допускать разбрызгивания суспензии. При образовании пены следует снижать температуру бани.

Рис.2

7. Пикнометр слегка остудить, долить дистиллированной водой, кипяченной в течение 1ч, до мерной черты (рис.2) и окончательно охладить в ванне с водой до комнатной температуры. Температуру измерять термометром с точностью до 0,5⁰С.

8. Установить нижний край мениска суспензии строго на уровне мерной черты пикнометра, добавляя по каплям дистиллированную кипяченую воду. Тщательно протереть пикнометр снаружи фильтрованной бумагой и взвесить(q₃)

9. Содержимое пикнометра вылить, пикнометр тщательно промыть, налить до черты кипяченой дистиллированной водой, имеющей температуру суспензии, и взвесить (q₃).

10. На основе полученных данных произвести расчет плотности по формуле:

ρ_{s =} масса скелета грунта_____________

масса воды в объеме скелета грунта =

= (10)

где: ρ_s –плотность воды

11.Определение производить параллельно в двух пикнометрах. Расхождение между двумя параллельными определениями должно быть не более 0,02 г/см². За окончательное значение плотности принять среднее арифметическое из результатов параллельных определений, выраженное с точностью до 0,01

12. Данные определения занести в журнал (табл.4)

Таблица №4

Журнал определения плотности (t=20⁰C)

№ образца	№ пикнометра	масса пикно метра, г	масса пикно-метра с грун том	масса возду- шно сухого грунта, г	гигро скопи ческая влаж ность %	масса грунта с поправ кой на ги- гроско- пич. влажн.	масса пикно метра с грун том и водой, г	масса пикно метра с водой, г	Плотность г/см3
									I	II	Среднее значение
		q`	q1	q	Wг	q0	q2	q3	ps =
1	27	31.10	45.67	14.57	2.00	14.29	139.25	130.70	2.49	-	2.48
2	28	32.35	46.73	14.38	2.01	14.09	139.95	132.16	-	2.47	-

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ

Для определения плотности засоленных грунтов выполняют все вышеописанные операции, т.е. определение производится так же, как и обычных (незасоленных) грунтов, с той лишь разницей, что в пикнометр вместо дистиллированной воды наливают керосин, а для удаления воздуха из пор грунта вместо кипячения производят вакуумирование при помощи вакуумного насоса.

Вакуумирование продолжают до прекращения выделения пузырьков, но не менее 1 часа.

Плотность керосина устанавливается заранее с помощью ариаметра.

Р_{керосина=0,79-0,82г/см}³