3.7. Определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом

Плотностью частиц грунта ρ_s называется отношение массы частиц грунта к их объему.

Плотность частиц грунта зависит от минералогического состава и для большинства грунтов она меняется в незначительных пределах (2,5-2,8 г/см³). Для песков ρ_s =2,65 – 2,67 г/см³, для глин ρ_s = 2,71 – 2,76 г/см³.

Определяется с помощью пикнометра, поэтому метод называется пикнометрическим. Пикнометр - мерная стеклянная колба строго определенного объема (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Общий вид пикнометра: 1-мерная колба; 2 – риска объема

Объем пикнометра устанавливается по кольцевой риске на горлышке колбы.

Для определения плотности частиц грунта необходимо иметь пикнометр емкостью в 100 см³; весы аналитические с разновесами; стеклянный или металлический стаканчик с крышкой; дистиллированную воду; термометр; ступку с пестиком; сито с диаметром отверстий 1 мм; песчаную баню; сушильный шкаф; журнал.

Порядок выполнения работ

1. Грунт в воздушно-сухом состоянии размельчают в фарфоровой ступке пестиком и отбирают методом квартования среднюю пробу массой 100 г, которую просеивают сквозь сито с сеткой в 1 мм, остаток на сите растирают в ступке и просеивают сквозь то же сито. Грунт тщательно перемешивают.

2. Из перемешенной средней пробы берут навеску грунта массой в 10 - 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и помещают ее в заранее взвешенный стаканчик.

3. Стаканчик с грунтом взвешивают на технических весах и получают массу грунта и стаканчика.

4. Грунт со стаканчиком помещают в сушильный шкаф и высушивают его до постоянной массы с целью определения влажности.

5. Определяют массу пустого пикнометра. Для этого его взвешивают на аналитических весах с точностью 0,001 г. Номер пикнометра и результаты взвешивания заносят в журнал.

6. Переносят навеску взвешенного грунта в пикнометр и взвешивают на аналитических весах. Из массы пикнометра с грунтом вычитают массу пикнометра и получают массу грунта, m₀, г.

7. Для удаления воздуха из грунта пикнометр наполняют дистиллированной водой до 0,3 - 0,5 его емкости. Содержимое взбалтывают и ставят кипятить на песчаную баню. Продолжительность спокойного кипячения (с момента начала кипячения) должна составлять 30 минут (пески) и 1 час (глины и суглинки).

8. После кипячения пикнометр с суспензией охлаждают и доливают дистиллированной водой до мерной риски на горлышке. Пикнометр охлаждают до температуры 20°С в ванне с водой. Температуру воды измеряют с помощью термометра. Низ мениска воды на горле пикнометра должен совпадать с риской. Если он не совпадает, поправляют положение мениска. После этого пикнометр взвешивают на аналитических весах и получают массу пикнометра с водой и грунтом, m₁, г.

9. Содержимое пикнометра выливают, его ополаскивают, наполняют дистиллированной водой до риски и взвешивают на аналитических весах, m₂, г. Полученные данные заносят в журнал (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Журнал

определения плотности частиц грунта

Номер образца	Номер пикнометра	Масса пикнометра, г	Масса пикнометра с грунтом, г	Масса грунта, m0, г	Масса пикнометра с грунтом и водой, m1, г	Масса пикнометра с водой, m2, г	Плотность частиц грунта, ρs, г/см3			Примечание
							1	2	среднее значение

Обработка результатов

Плотность частиц грунта ρ_s, г/см³_, вычисляют по формуле

ρ_s = ρ_w m₀ / (m₀+m₂-m₁), (3.5)

где m₀ - масса сухого грунта, г;

m₁ - масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения

при температуре испытаний, г;

m₂ - масса пикнометра с водой при той же температуре, г;

ρ_w - плотность воды при температуре испытаний, г/см³.

10. В случае использования грунта в воздушно-сухом состоянии плотность его частиц ρ_s вычисляют по формуле

ρ_s = m(1+W_г), (3.6)

где m - масса пробы воздушно-сухого грунта, г;

W_г - гигроскопическая влажность грунта в долях единицы.