книги из ГПНТБ / Марков, Л. А. Контроль качества сооружения земляного полотна автомобильных дорог

месью органических веществ — если растительных остат­ ков меньше 10%.

Черноземы — грунты с содержанием гумуса и разло­ жившихся растительных остатков, достигающим в верх­ нем слое 10%, имеющие зернистую и комковатую структу­ ру. Чернозем, содержащий большое количество глинистых и пылеватых частиц, при увлажнении резко набухает и снижает прочность на сжатие. Грунты, содержащие более 0,3% растворимых солей или гипс в больших количествах, называются засоленными.

Скальные грунты из легковыветривающихся размяг­ чаемых горных пород, мелкие недренирующие и пылева­ тые пески, глинистые грунты (кроме супеси легкой круп­ ной) и некоторые грунты особых разновидностей, допус­ каются к использованию в качестве материала для на­ сыпей, если предусмотрена защита земляного полотна от разрушающего воздействия природных факторов. Как правило, нельзя применять для насыпей грунты, избыточ­ но засоленные, или переувлаженные глинистые грунты, торф, ил, мелкий песок и глинистые грунты с примесью ила и органических веществ, верхний почвенный слой, со­ держащий в большом количестве корни растений, грунты, содержащие гипс в количестве более 20%.

II. ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

§ 5. Определение влажности грунта

Влажностью называется отношение массы воды, уда­ ленной из образца грунта высушиванием при температуре 100—105°С до постоянной массы, к массе того же образца в сухом состоянии. Влажность выражают в долях едини­ цы или в процентах. Для определения влажности нужны бюксы, весы технические на 1 кг с разновесом, сушильный шкаф с автоматическим терморегулятором, термометр от

11

О до 150°С с ценой деления 1°, эксикатор с обезвоженным хлористым кальцием, тигельные щипцы, шпатель.

В заранее взвешенный бюкс отбирают не менее 10 г глинистого или 25 г песчаного грунта, немедленно закры­ вают крышкой и взвешивают. Бюкс с открытой крышкой помещают в сушильный шкаф и сушат грунт при темпера­ туре 100—105°С до постоянной массы. Продолжительность сушки составляет 2 ч для песчаных грунтов и 5 ч для гли­ нистых. После сушки бюкс закрывают крышкой, охлажда­ ют до комнатной температуры и взвешивают. Глинистые грунты взвешивают повторно после дополнительною вы­ сушивания в течение 2 ч. Если разница между двумя взвешиваниями окажется больше 0,02 г, то сушку повто­ ряют, выдерживая бюксы в сушильном шкафу каждый раз не менее 2 ч. Взвешивают с точностью до 0,01 г. Для каждого образца проводят не менее двух определений, принимая за величину влажности среднее арифметическое.

Влажность грунта (в °/о) вычисляют по формуле

Для приближенного ускоренного определения влажно­ сти грунтов, не содержащих органических включений (ра­ стительных остатков и т. п.), в предварительно взвешен­ ный бюкс отбирают 10—15 г грунта, распределив его по дну бюкса. Бюкс взвешивают с точностью до 0,01 г и ставят над спиртовкой с двумя таблетками сухого спирта, одно­ временно зажигая таблетки. Для определения влажности песчаных грунтов достаточно сжечь 1 раз две таблетки но 3 г каждая, для глинистых грунтов нужно сжечь 2 раза по две таблетки. Бюкс с грунтом охлаждают и взвешивают. Влажность вычисляют по той же формуле, что и при обычном испытании.

12

§ 6. Определение объемной массы грунта

Объемной массой грунта называют его массу в единице объема. Различают объемную массу влажного грунта (у, г/см3), определяемую делением массы образца при данной влажности на его объем, и объемную массу скелета грун­ та (уск, г/см3 ,) т. е. объемную массу сухого грунта, опре­ деляемую делением массы твердых частиц на общий объем.

Объемную массу рекомендуется определять методом ре­ жущих колец или парафинированием.

Для определения методом режущих колец необходимо иметь режущие кольца, насадку для колец,

кольцо должно иметь форму правильного цилиндра с за­ остренным снаружи режущим нижним краем. Для глини­ стых грунтов внутренний диаметр режущего кольца дол­ жен быть не меньше 50 мм, для песчаных — ■ 70 мм, высо­ та кольца — не более одного и не менее половины диамет­ ра. Перед началом работы кольца обмеряют штангенцир­ кулем, вычисляют их объем с точностью до второго деся­ тичного знака, определяют массу с точностью до 0,1 г и маркируют.

Объем кольца вычисляют по формуле

где d — диаметр кольца, см; h — высота кольца, см;

На зачищенную и выровненную ножом поверхность грунта ставят острым краем режущее кольцо. На кольцо надевают насадку и, придерживая ее рукой, подрезают ножом столбик грунта высотой 1—2 см и диаметром на

13

0,5 см больше наружного диаметра кольца. Одновременно слегка нажимают на насадку, чтобы грунт входил в коль­ цо. Не допуская перекосов, насаживают его на столбик грунта до полного заполнения кольца так, чтобы поверх­ ность грунта была на 3—5 мм выше края кольца. Снима­ ют насадку, срезают выступающий над кольцом избыток грунта ножом вровень с краем кольца и накрывают его заранее взвешенной пластинкой из оргстекла.

Подрезая грунт снизу, подхватывают его ножом и пе­ ревертывают кольцо с грунтом. Зачищают поверхность грунта вровень с режущим краем кольца ножом и очища­ ют наружную поверхность кольца от прилипшего грунта. В песчаные грунты, из которых не удается вырезать стол­ бик, кольцо задавливают с помощью направителя, а за­ тем обкапывают и зачищают.

Затем взвешивают кольцо с грунтом и, зная массу кольца, определяют объемную массу грунта по формуле

£і — So

7 =------V------- -

где go — масса кольца, г; gì — масса влажного образца с коль­ цом, г.

После взвешивания из кольца отбирают пробы на влаж­ ность грунта.

Объемную массу скелета грунта вычисляют по формуле

______7

ÎCK - 1 + 0,ОПТ ’

где у — объемная масса влажного грунта, г/см3; 1Г — влажность грунта по массе, %.

За величину объемной массы грунта принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных опреде­ лений. Пробы отбирают возможно ближе друг к другу. Расхождения в результатах параллельных определений для однородных грунтов более 0,03 г/см3 не допускаются.

14

ленный над чашкой весов на подставке (рис. 1) и взвеши­ вают.

После этого, высушив образец фильтровальной бу­ магой, проверяют его массу в воздухе, чтобы убедиться, что в грунт не проникла вода.

15

Объемную массу влажного грунта определяют по фор­ муле

^ïn 7R

7 = ïniffl—^2) —ïB(àl—’

г; Уп — плотность парафина, равная 0,9 г/см3; ув — плотность воды, равная 1 г/см3.

Определив влажность грунта, находят объемную массу скелета грунта так же, как и при методе колец.

За величину объемной массы принимают среднее ариф­ метическое результатов двух испытаний, расхождения

скелета к объему частиц. Масса скелета определяется не­ посредственным взвешиванием сухого грунта, а объем ха­ рактеризуется объемом вытесненной жидкости, в которую погружен грунт. Такой жидкостью при испытании мине­ ральных незасоленных и содержащих до 5% органических веществ грунтов и торфа служит кипяченая вода. Плот­ ность засоленных грунтов и грунтов с высоким содержани­ ем коллоидных частиц определяют в обезвоженном керо­ сине с удалением воздуха вакуумированием.

Для определения плотности в воде необходимы: пикно­ метры на 200 см3, электроплитка с песчаной баней, сита с

сухом состоянии растирают без дробления зерен в фарфо-

16

ровой ступке. Отбирают среднюю пробу 100—200 г и про­ сеивают через сито 2 мм. Из прошедшего через сито и

и взвешивают пикнометр с грунтом. Наливают в пикно­ метр прокипяченную дистиллированную воду на 1/3—1/2 его емкости. Содержимое пикнометра взбалтывают и уда­ ляют из суспензии воздух кипячением на песчаной бане в течение 30 мин для несвязных и 1 ч для связных грун­ тов. При образовании обильной пены температуру песча­ ной бани снижают. После кипячения доливают до мерной черты дистиллированную воду и охлаждают до комнатной температуры. Температуру замеряют с точностью до 0,5°С. Добавляя по каплям воду, доливают пикнометр точно до мерной черты или до середины шейки в случае примене­ ния пробки с капилляром. Проверяют отсутствие воздуха в пикнометре, вытирают его насухо и взвешивают с грун­ том и водой.

Вычитая из массы пикнометра с грунтом и водой массу пикнометра с грунтом, находят массу воды в пикнометре. Разделив ее на плотность воды при замеренной темпера­ туре (табл. 4), определяют объем воды. Вычитая этот объем из объема, установленного при тарировке, получа­ ют объем скелета грунта, взятого для испытания.

чСк.. " і

среднее арифметическое результатов.

Плотность крупнозернистых и гравелистых грунтов оп­ ределяют таким же способом, но при просеивании грунта применяют сито с ячейкой 10 мм. Отбирают среднюю про­ бу грунта 100—200 г, высушивают до постоянной массы и помещают в мерную колбу емкостью 1000 см3. Затем за­

т. е. зерен грунта, и объема промежутков между ними — пор. Поровое пространство может быть заполнено возду­ хом или водой. Пористостью грунта называется отноше­ ние объема пор ко всему объему грунта, выраженное в процентах. Пористость п грунта (в %) вычисляют по фор­ муле

18

Коэффициент є пористости, т. е. отношение объема нор

Степень водонасыщения грунта характеризует степень заполнения грунтовых пор водой. Она характеризуется ве­ личиной коэффициента G водонасыщения, представля­ ющего собой отношение объема содержащейся в порах воды к общему объему пор и вычисляемого по формуле

где v¡> — плотность воды, г/см3. Остальные обозначения прежние.

§ 9. Определение гранулометрического состава грунта

Гранулометрический состав грунта — это весовое содер­ жание в нем зерен (частиц) различной крупности, выра­ женное в процентах по отношению к массе сухой пробы, взятой для анализа. В условиях построечных лабораторий обычно приходится определять содержание частиц крупно­ обломочной фракции, песчаных частиц и суммарное со­ держание пылевато-глинистых частиц. Для этого грунт просеивают через набор сит с отверстиями от 0,1 до 70 мм. Содержание фракций крупнее 70 мм определяют непо­ средственным замером. Зерна мельче 70 мм разделяют на фракции на ситах с ячейками 70; 50; 20; 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Для отделения количества пылевато-глинис- тых частиц грунт промывают, а для приближенного выде-