3.4.2. Определение гранулометрического зернового состава глинистых грунтов ареометрическим методом

Суть метода состоит в измерении ареометром плотности суспензии в процессе ее отстаивания. Для выполнения теста применяют весь набор приборов и оборудования, используемых при ситовом анализе и дополнительно к нему: эксикатор с силикагель-индикатором, колбу коническую плоскодонную вместимостью 500 см3; воронки диаметром 4 и 14 см; мерный цилиндр вместимостью 1 л и диаметром (60±2) мм; термометр с погрешностью до 0,5 С; мешалку для взбалтывания суспензии; секундомер; промывалку; пипетку на 25 мл; обратный холодильник; 25%-ный раствор аммиака; 4%-ный или 6, 7%-

помещают его в чашку и растирают комки резиновым наконечником пестика. Затем методом квартования берут среднюю пробу грунта.

метром 10; 5; 2; 1 мм, снабженную поддоном. Все фракции, остав-

Отобранный грунт просеивают черезАколонку сит с отверстиями диа-

шиеся на ситах и прошедшие в поддон, взвешивают и определяют их массу. Из грунта, прошедшегоБсквозь сито с отверстиями диаметром

1 мм в поддон, методом квартования отбирают пробу грунта массой. Параллельно с этой процедуройИ выполняют отбор проб грунта, масса которых должна быть не менее 15 г, для определения плотности частиц грунта, а Стакже природной или гигроскопической влажности по методикам, регламентируемым ГОСТ 5180–2015 [11].

Грунт помещают в колбу (требование ГОСТ 12536–2014 [54]) или чашку (требование ASTM 422 [55]) и доливают в него дистиллированную воду в количестве 200 см3, а в получившуюся суспензию добавляют 1 см3 25% раствора аммиака. Колбу с суспензией закрывают крышкой с обратным холодильником или воронкой диаметром 4-5 см и кипятят в течение 30 мин – для супесей (песков) и 1 ч – для суглинков, глин. При кипячении необходимо следить, чтобы оно не было бурным. Выполнив кипячение, суспензию охлаждают до комнатной температуры. Суспензию, имеющую комнатную температуру, сливают в стеклянный циллиндр вместимостью 1 л сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм. При этом рекомендуется разместить сито над воронкой диаметром приблизительно 14 см. Частицы грунта, оставшиеся на внутренней поверхности колбы, смывают дистиллиро-

118

ванной водой. Для этого используют промывалку, из которой льют воду на поверхность сита. В грунтовую суспензию добавляется стабилизатор.

В качестве стабилизатора используют 4% – ный или 6–7% – ный пирофосфорнокислый натрий, который доливают в объеме 5 см3. Сито с размером ячейки 0,1 мм осматривают, а задержавшиеся на нем частицы смывают струей воды в форфоровую чашку, в которой их разминают резиновым наконечником пестика. В чашке образуется взвесь, которую сливают через сито с ячейками размером 0,1 мм в цилиндр. Эту операцию продолжают до тех пор, пока над частицами на дне чашки не образуется полностью осветленная вода. Проверяют уровень воды в цилиндре, который не должен превышать

фарфоровую чашку и выпаривают на песчаной бане и высушивают в сушильном. Высушенные до постоянной массы частицы грунта просеивают сквозь сита размером отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм. Частицы грунта, прошедшие сквозь сито размером отверстий 0,1 мм, переносят в цилиндр с суспензией. Фракции грунта, задержавшиеся

метру.

Таблица 3.5. Время снятия отчетов в зависимости от фракций грунта

Примечание. Для удобства работы с ареометром и расчетов следует брать упрощенные отсчеты, т.е. в отсчете плотности суспензии на шкале ареометра отбросить единицу и перенести запятую на три знака вправо: в этом случае тысячные деления будут представлять собой целые числа, а десятитысячные, которые берут на глаз, – десятые.

Непосредственно перед измерениями необходимо определить поправки на нулевое показание ареометра, высоту мениска (если ареометр тарирован по нижнему мениску) и диспергатор. Для этого

119

применяют методику, регламентированную ГОСТ 12536–2014 [52, прил. Б].

Для определения поправки на нулевое показание ареометра его помещают в стеклянный мерный цилиндр, наполненный дистиллированной водой, которая должна иметь температуру 20 С (рис. 3.81). Считывают отсчет по шкале ареометра, который принимают за единицу плотности.

Вычисляют разность между принятой единицей и измеренным отчетом по ареометру, которая численно равна поправке. Эту поправку вводят в расчетИ.

В том случае, если на заводе ареометр градуирован по нижнему краю менискаС, необходимо ввести еще одну поправку. Для этого ареометр опускают в дистиллированную воду температурой 20 С и снимают отсчеты по верхнему и нижнему краям мениска. Разница между этими отсчетами определяет величину поправки, которую вводят в расчет при каждом измерении плотности суспензии, выполняемом при последующем проведении лабораторных испытаний.

Также необходимо ввести поправку на диспергирующее вещество. Для этого в мерный цилиндр с налитой в него дистиллированной водой (при объеме воды 950 см3), имеющей температуру 20 С, опускают ареометр и снимают отсчет. Ареометр вынимают, а в цилиндр с водой добавляют диспергирующее вещество. После этого в цилиндр доливают дистиллированную воду так, чтобы ее объем стал равен 1 л. Смесь воды с диспергатором взбалтывают и вновь опускают ареометр, снимая отсчет по верхнему краю мениска. Разность между вторым и первым отсчетами будет поправкой на диспергатор. Поправку

120

вычитают из каждого отсчета по шкале ареометра при замерах плотности суспензии.

Определив все поправки, проводят опыт по измерению плотности грунтовой суспензии. Для этого в приготовленную грунтовую суспензию осторожно опускают ареометр (рис. 3.83). Погружение ареометра в суспензию необходимо выполнить за 10–12 с до измерения ее плотности. В суспензии ареометр должен свободно плавать и не касаться стенок и дна цилиндра. Отсчет с ареометра необходимо снять не более чем за 10 с. Для контроля температуры суспензии необходимо использовать термометр с погрешностью до 0,5 С. Температуру грунтовой суспензии необходимо измерять в течение первых 5 мин (до начала опыта) и затем после каждого замера плотности

При температуре, отличающейся от 20 С, к отсчетам по арео-

121

Окончание табл. 3.6

Содержание фракций грунта размером болееИ10; 10–5; 5–2; 2–1 мм, выраженное в процентах, вычисляют по формуле (3.2). Масса абсолютно сухой пробы m0 вычисляется с учетом поправки на гигроско-

С m0

где mф – масса данной фракции грунта, высушенной до постоянной массы, г; m0

– масса абсолютно сухой средней пробы грунта (взятой для ареометра), г; K – суммарное содержание фракции грунта размером более 1,0 мм, %.

По данным каждого замера ареометром вычисляют суммарное содержание всех фракций грунта менее данного диаметра грунта X, выраженное в процентах. Расчет ведут по формуле

где Rп – показания ареометра с поправками; s и w – плотность частиц грунта и воды ( w=1 г/см3); K – суммарное содержание фракции грунта размером более

1,0 мм, %.

122

После определения суммарного процентного содержания фракций грунта с помощью ареометра вычисляют процентное содержание каждой фракции грунта. Содержание фракций от 0,05 до 0,01 мм вычисляют по разности между процентным содержанием фракций менее 0,05 мм и менее 0,01 мм. Аналогично вычисляют процентное содержание фракций грунта 0,01–0,002 мм и 0,002–0,001 мм.

Результаты анализа надлежит регистрировать в журнале, в котором указывают процентное содержание в грунте фракций размером более 10; 10 – 5; 5 – 2; 2 – 1; 1– 0,5; 0,5 – 0,25; 0,25 – 0,1; 0,1 – 0,05; 0,05 – 0,01; 0,01– 0,002 и менее 0,002 мм, а также методы подготовки грунта к анализу. Результаты анализа необходимо сопровождать указанием процентного содержания гигроскопической влажности и химического вещества, примененного для стабилизации суспензии.

1.Назовите правила отбора, храненияДИи транспортирования образцов. А

2.Поясните методику определения влажности грунтов мето-

дом высушивания до постоянной массы по ГОСТ 5180–2015 и стан-

дартам ASTM D 2216. Б

3.Поясните методику полевого метода А. Аттеберга, применяемого для определенияИвида грунта.

4.Поясните методику определения влажности грунтов методами и приборамиСдля экспрессоценки.

5.Поясните методику определения влажности на нижней и верхней границах пластичности по стандарту ASTM D 4318.

6.Поясните методику определения влажности на границе текучести и раскатывания по ГОСТ 5180–2015.

7.Поясните методику определения влажности на нижней и верхней границах пластичности методом конуса конструкции П.О. Бойченко.

8.Поясните методику определения гранулометрического зерно-

9.Поясните методику определения гранулометрического зернового состава глинистых грунтов ареометрическим методом.

10.Поясните методику отбора пробы методами квартования по ГОСТ 8735–88 и квадратов.

123