- •Введение
- •1. Грунты: общие сведения, классификация, термины и определения
- •1.1. Классификация грунтов, термины и определения
- •1.1.1. Скальные грунты
- •1.1.2. Дисперсные грунты
- •1.1.3. Мерзлые грунты
- •1.2. Свойства грунтов и их показатели
- •1.3. Гармонизация требований стандартов РФ, США и Евросоюза
- •2. Строительный контроль: общие сведения, классификация, термины и определения
- •3.1. Правила отбора, хранения и транспортирования проб грунта
- •3.2. Лабораторные и полевые работы по определению влажности дисперсных грунтов
- •3.2.2. Определение влажности грунтов методами и приборами для экспресс - оценки
- •3.3. Лабораторные работы по определению влажностей на границах раскатывания и текучести
- •3.3.1. Определение влажности на нижней и верхней границах пластичности по стандарту ASTM D 4318
- •3.3.2. Определение влажности на границе текучести и раскатывания по ГОСТ 5180–84
- •3.3.3. Определение влажности на нижней и верхней границах пластичности методом конуса конструкции П.О. Бойченко
- •3.4.1. Определение гранулометрического зернового состава песчаных грунтов ситовым методом по ГОСТ 12536 –79
- •3.4.2. Определение гранулометрического зернового состава глинистых грунтов ареометрическим методом
- •4. Определение коэффициента уплотнения грунтов
- •4.1. Лабораторные работы по определению максимальной плотности и оптимальной влажности
- •4.2. Лабораторные работы по определению плотности грунта
- •4.2.2. Определение плотности грунта замещением объема по ГОСТ 28514–90 и стандартам ASTM D 1556 – 00, ASTM D2167
- •4.3. Экспресс - оценка плотности грунта в полевых условиях
- •4.3.3. Применение установок динамического нагружения для определения модуля упругости и коэффициента уплотнения грунтов
- •5. Геометрические характеристики и высотные отметки
- •5.1. Допускаемые отклонения и правила оценки качества
- •5.2. Измерение геометрических параметров земляного полотна
- •Библиографический список
3.2. Лабораторные и полевые работы по определению влажности дисперсных грунтов
Для определения влажности грунтов применяются различные методы. Лабораторные методы, регламентируемые стандартами РФ, США и стран Евросоюза, применяются для точной оценки влажности. В дорожном строительстве точное определение влажности необходимо для последующего расчета плотности сухого грунта и коэффициента уплотнения или определения оптимальной влажности грунта и установления допускаемых пределов варьирования коэффициента увлажнения и т.п. Лабораторные эксперименты проводятся в течение определенного времени, зависящего от вида грунта, вследствие чего
лаборатория не имеет возможности оперативно сообщить данные о
влажности позволяет оперативно отреагироватьДИна ситуацию и принять соответствующее решение о необходимости увлажнения или осушения грунтов при сооружении земляного полотна.
влажности грунта. Полевые испытания грунтов выполняются с целью
экспрессоценки показателей физических свойств. Поэтому данные о
влажности грунтов получают сразу после выполнения измерений. Та-
кие данные обладают меньшей точностью, но быстрота определения
3.2.1. Определение влажности грунтов методом высушивания до |
||
|
|
А |
постоянной массы по ГОСТ 5180–84 и стандартам ASTM D 2216 |
||
|
Б |
|
При реализации этого способа влажность грунта определяют от- |
||
И |
|
|
С |
|
|
ношением массы воды, удаленной из грунта высушиванием до посто-
янной массы, к массе высушенного грунта [11, 39]. |
|
Для испытания требуется по ГОСТ 5180–84 [11]: |
|
– шкаф сушильный или вакуумный сушильный; |
|
– термометр стеклянный, соответствующий |
требованиям |
ГОСТ 28498–90 [40]; |
|
– эксикатор стеклянный, соответствующий |
требованиям |
ГОСТ 23932–90 [41]; |
|
– стаканчики стеклянные или алюминиевые ВС-1 с крышками;
– хлористый кальций;
– нож с прямым лезвием, шпатель и щипцы тигельные;
– весы, соответствующие требованиям ГОСТ Р 53228–2008 [42]. При выполнении лабораторного теста по ГОСТ 5180–84 [11] вы-
деляют три стадии:
82
1.Подготовка к испытанию.
2.Проведение испытания.
3.Обработка результатов испытаний.
Подготовка к испытанию состоит в том, что для определения влажности отбирают пробу грунта массой 15–50 г и помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой.
|
|
|
И |
Рис. 3.5. Алюминиевые стаканчики для |
Д |
||
Рис. 3.6. Взвешивание пустого стакан- |
|||
взвешивания (бюксы) |
Б |
чика и крышки для определения массы |
|
|
|
|
|
Выполнение испытания начинают со взвешивания пробы грунта |
|||
И |
|
|
|
в закрытом стаканчике и определяютА |
его массу. После этого |
стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф.
С |
|
Рис. 3.7. Взвешивание стаканчика с |
Рис. 3.8. Стаканчики с грунтом и |
грунтом и крышкой |
крышками в сушильном шкафу |
Сушильный шкаф закрывают и производят сушку грунта, называемую первым высушиванием. Температура сушки грунта должна
83
составлять 105 2 оС. Продолжительность этого высушивания зависит от подвида дисперсного грунта. Так песчаные грунты сушат в течение 3 ч, а остальные – 5 ч.
|
После сушки образец грун- |
|
та вместе со стаканчиком для |
|
взвешивания охлаждают до |
|
температуры помещения, ис- |
|
пользуя эксикатор с хлористым |
|
кальцием (рис. 3.9). |
|
Охлажденный образец в |
|
стаканчике, закрытом крышкой, |
|
взвешивают и, открыв крышку, |
|
И |
|
помешают в сушильный шкаф |
Рис. 3.9. Иллюстрация охлаждения об- |
для повторного высушивания. |
разцов в эксикаторе с CaCl2 |
Д |
Температура повторного, а если |
потребуется, то и всех остальных высушиваний такая же, как и при
первом высушивании грунта, продолжительность повторных высушиваний должна составлять 1 ч для песчаных грунтов и 2 ч для всех остальных грунтов.
|
|
А |
|
|
Б |
|
|
И |
|
|
|
С |
|
|
|
Рис. 3.10. Взвешивание образца после |
Рис. 3.11. Образцы, подготовленные |
||
первого высушивания |
|
для повторного высушивания |
84
После повторного высушивания образцы охлаждают и вновь взвешивают. Операции повторного высушивания, охлаждения и взвешивания повторяют до тех пор, пока разность масс грунта со стаканчиком и крышкой при двух последующих взвешиваниях не будет превышать 0,2 г.
В тех случаях, когда при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.
Завершив испытание, влажность грунта определяют по формуле
w 100 |
m |
1 |
m |
0 |
, |
(3.1) |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
m |
|||||
|
m |
0 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
где т — масса пустого стаканчика с крышкой, г; |
m1 — масса влажного грунта со ста- |
канчиком и крышкой, г; m0 — масса высушенного грунта со стаканчиком и крышкой, г. |
||||||
|
|
|
|
|
|
И |
Определение влажности по методу ASTM D 2216 [39] выполняется |
||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
по аналогичной процедуре, имеющей некоторые количественные от- |
||||||
личия. |
|
|
|
А |
|
|
Для выполнения этого теста необ- |
|
|
||||
ходимо располагать |
оборудованием, |
|
|
|||
вспомогательными инструментами и |
|
|
||||
|
|
|
Б |
|
|
|
средствами защиты лаборанта, пред- |
|
|
||||
ставленными на рис. 3.12 и 3.13. |
|
|
|
|||
Применяемый сушильный шкаф |
|
|
||||
должен соответствовать требованиям |
|
|
||||
С |
|
|
|
|
||
ASTM Е 145 [43] |
|
и поддерживать |
|
|
||
температуру 110 5 |
о |
|
в течение все- |
|
Рис. 3.12. Сушильный шкаф |
|
го времени, необходимогоИдля сушки |
|
|
||||
грунта. Весы должны соответство- |
|
|
||||
вать требованиям стандарта ASTM D |
|
|
||||
4753 [44] и иметь класс GP1 (точ- |
|
|
||||
ность до 0,01 г) или GP2 (точность до |
|
|
||||
0,1 г). Такая точность необходима для |
|
|
||||
измерения массы образцов вместе с |
|
|
||||
контейнером (стаканчиком для взве- |
|
|
||||
шивания) до и более 200 г соответст- |
|
Рис. 3.13. Оборудование: |
||||
венно. Стаканчики (контейнеры) для |
|
|||||
|
1 – весы класса GP1; 2 – бюкса; |
|||||
взвешивания грунта изготовленны из |
|
3 – перчатка; 4 – щипцы; |
||||
материала, устойчивого к коррозии и |
|
5 – ложка; 6 – чашка с грунтом |
85
изменению массы при повторном нагревании и охлаждении, а также к воздействию почв (материалов) различной кислотности (рН). При тестировании образцов массой менее 200 г контейнер должен быть снабжен крышкой, а для испытаний образцов массой более 200 г допускается применять контейнеры без крышки.
Испытание начинают с взвешивания пустого контейнера, в который помешают влажный грунт, масса которого должна быть не менее указанной в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Минимальная масса влажного грунта для выполнения
теста по ASTM D 2216 [39]
Максимальный размер час- |
Размер стан- |
Рекомендуемая масса образца |
|
тиц грунта, которые в коли- |
дартного си- |
влажного грунта при определении |
|
|
|
И |
|
честве 100% проходят сквозь |
та |
содержания воды с точностью до |
|
сито |
|
0,1% |
1% |
2 мм и меньше |
№ 10 |
20 г |
20 г |
|
|
Д |
|
4,75 мм |
№ 4 |
100 г |
20 г |
9,5 мм |
3/8 дюйма |
500 г |
50 г |
19,0 мм |
3/4 дюйма |
2,5 кг |
250 г |
37,5 мм |
1,5 дюйма |
10 кг |
1 кг |
75,0 мм |
3 дюйма |
50 кг |
5 кг |
После этого контейнер с грунтом и крышкой, если она использу- |
|||
И |
|
|
ется, взвешивают, определяя их Аобщую массу. Контейнер с грунтом и
котором выполняется сушкаБгрунта при температуре 110 5 С.
крышкой (бюкс должен быть не закрыт) ставят в сушильный шкаф, в
С |
о |
|
Грунт сушат в течение ночи, что составляет 12 – 16 ч. Такого времени обычно достаточно для высушивания грунта до постоянной массы. В тех случаях, когда возникают сомнения относительно высушивания грунта, выполняют дополнительные последовательные сушки продолжительностью 1 ч. Критерием окончания дополнительных высушиваний является уменьшение массы не более чем на 0,1% при двух последовательных сушках.
После высушивания грунта до постоянной массы контейнер с грунтом и крышкой извлекают из сушильного шкафа и охлаждают до комнатной температуры. Затем производят взвешивание и определяют массу контейнера с сухим грунтом и крышкой.
Расчет влажности выполняют по формуле (3.1).
Основные процедуры тестов по ГОСТ 5180–84 [11] и ASTM D 2216 [39] совпадают имея количественные различия по массе пробы влажного грунта, температуре и продолжительности его сушки.
86