Методы испытания грунтов для дорожного и аэродромного строительства. Учебное пособие

11

Рис. 1. Общий вид ареометра

Результаты испытаний и расчетов заносят в табл. 5.

12

3. Определение гранулометрического состава грунтов пипеточным методом

Оборудование и материалы: весы, аспиратор, штатив, пипетка, коническая колба с пробкой, с обратным холодильником, мерный цилиндр, набор сит от 10 до 0,1, сушильный шкаф, термометр.

Порядок испытания

Масса средней пробы в воздушносухом состоянии для анализа должна составлять для глин около 10 г, для суглинков около 15 г, для супесей около 20 г. Взвешивание средней пробы проводят на аналитических весах.

Взятую навеску помещают в коническую колбу, доливают 10кратное количество воды, взбалтывают и выдерживают 1 сут. Затем в колбу добавляют 1 см3 25-процентного раствора аммиака, закрывают пробкой с обратным холодильником и кипятя 1 ч. Суспензию охлаждают до комнатной температуры и сливают через сито с отверстиями 0,1 мм в литровый цилиндр. Сито устанавливают в воронку диаметром 14 см. Частицы, задержавшиеся на сите, струей воды смывают в фарфоровую чашку и растирают резиновым пестиком. Образовавшуюся в чашке взвесь снова сливают в цилиндр и так делают до тех пор,

13

пока вода в чашке над осевшими частицами не будет светлой. Оставшиеся на сите частицы соединяют с теми, что остались в фарфоровой чашке, переносят их в заранее взвешенный бюкс, выпаривают воду на песчаной бане, высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы и просеивают через сита с размерами отверстий 0,25 и 0,1 мм, остатки на ситах взвешивают и подсчитывают в процентах от количества мелкозема. Перед отбором каждой пробы измеряют температуру суспензии.

Приготовленную суспензию перед отбором пробы следует взбалтывать в течение 1 мин до полного взмучивания осадка со дна цилиндра, не допуская выплескивания суспензии, и оставить цилиндр в покое до момента взятия пробы.

Продолжительность наполнения пипетки суспензией и глубина отбора проб представлены в табл. 6. Время отбора проб суспензии (с размерами частиц менее 0,05; 0,01; 0,005; 0,002 и 0,001 мм) после начала отстаивания следует определять в зависимости от плотности частиц грунта и температуры по табл. 7.

14

Продолжение табл. 7

15

Продолжение табл. 7

16

Окончание табл. 7

При отборе пробы пипетку в закрытом положении поднимают по штативу и опускают по центру в цилиндр с суспензией. По истечении положенного времени поворотом крана, соединяющего пипетку с аспиратором, проводят всасывание суспензии в пипетку до измерительной черты 25 см3. Кран закрывают, пипетку вынимают и отводят ее в сторону от цилиндра, опускают вниз до упорного кольца и переносят

17

суспензию в заранее взвешенный стеклянный стаканчик или фарфоровый тигель. Пипетку промывают небольшими порциями дистиллированной воды, сливая ее в тот же стаканчик или тигель из колбы, помещенной в верхней части штатива, которая соединяется с пипеткой с помощью резинового шланга и одноходового крана. Пробы в стаканчиках выпаривают на песчаной бане, высушивают до постоянной массы при температуре и взвешивают на аналитических весах.

Расчет частиц < 0,05 мм:

где Υ-масса абсолютно сухой пробы грунта, г ; К - процентное содержание частиц крупнее 0,5 мм; А – масса фракции грунта в объеме пипетки, высушенная до постоянной массы, г; Vп – объем пипетки,см3.

Контрольные вопросы

1.Какова классификация песчанистых грунтов по ГОСТ 25100?

2.Какова классификация песчанистых грунтов по ГОСТ 8736?

3.Как определяют гранулометрический состав грунта ситовым методом?

4.Какие существуют методы определения гранулометрического состава грунтов?

5.Какие размеры сит используют при определении гранулометрического состава грунтов ситовым методом?

6.Что такое частные остатки?

7.Что такое полные остатки?

8.Что такое полный проход?

9.Как определяют гранулометрический состав грунта ареометрическим методом?

10.Как определяют гранулометрический состав грунта пипеточным методом?

11.Как определяют наименование грунта по его гранулометрическому составу?

12.Какие пески будут относится к пескам средней крупности, а какие к пылеватым?

13.Какой крупнообломочный грунт относится к волунному?

18

Лабораторная работа № 2

Определение влажности грунта

Цель работы: определение влажности грунта весовым методом. Оборудование и материалы: весы, сушильный шкаф, стаканы или

бюксы с крышками.

Основные понятия

Влажность грунта (W ) следует определять как отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием при 100-105 ºС до постоянной массы, к массе высушенного грунта по ГОСТ 5180. При определении влажности грунта важную роль играет отбор пробы для дальнейшего проведения лабораторных испытаний.

Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов грунта производятся в соответствии с ГОСТ 12071. Образцы грунта отбирают ненарушенного (монолита) или нарушенного сложения на зачищенных забоях и на стенах горных выработок (расчисток, шурфов, котлованов и т.п.) и буровых скважин. Количество образцов, отбираемых из каждого слоя грунта, и их размеры устанавливается программой работ на производство изысканий. Общий объем образцов должен быть достаточным для проведения необходимого комплекса лабораторных исследований и контрольных определений. Отбор образцов грунта из горных выработок производится с помощью ножа, лопаты и т.д.; а из скважин - с помощью грунтоносов различной конструкции. Монолит, сохранявший форму без жесткой тары, необходимо отбирать в виде куска грунта, из которого затем вырезать образцы необходимых размеров. Монолит, у которого не сохраняется форма жесткой тары, отбирают методом режущего кольца по ГОСТ 5180. Внутренний диаметр режущего кольца при отборе монолитов крупнообломочного грунта должен быть не менее 200 мм и не менее 90 мм для остальных видов грунтов. Высота кольца должна быть не менее одного и не более двух диаметров. Монолиты немёрзлых песчаных и глинистых грунтов отбирают в процессе бурения скважин без применения промывочной жидкости, без подлива воды в скважину, с перекрытием водонасыщенных слоев грунта.

Монолиты грунта, отобранные из горных выработок и буровых скважин, необходимо немедленно изолировать от наружного воздуха следующими способами. Монолиты, отобранные из жесткой тары, туго обматывают слоем марли, предварительно пропитанной расплав-

19

ленным парафином, смешанным с гудроном. Затем весь монолит в марле опускают в расплавленный парафин, вынимают и покрывают вторым слоем марли и еще раз парафинируют. До парафинирования на верхнюю грань монолита следует положить завернутую в кальку и покрытую парафином этикетку. Второй экземпляр этикетки, смоченной расплавленным парафином, прикрепляют сверху запарафинированного монолита и покрывают тонким слоем парафина так, чтобы можно было прочесть надпись на этикетке. Монолиты, отобранные в жесткую тару, необходимо упаковывать в этой же таре. Открытые торцы тары следует заправить жесткими крышками с резиновыми прокладками, места соединения крышки с тарой заливают парафином или покрывают изоляционной лентой. При отсутствии жестких крышек торцы тары покрывают в два-четыре слоя пропитанной парафином марлей. Парафин, применяемый при изоляции монолита, нагревают до температуры 57...60°С. Для увеличения пластичности парафина в него добавляют 35...50 % (по массе) гудрона. Применяются также более сложные мастики, готовые к употреблению.

На этикетке монолита должны быть указаны: наименование организации, производящей изыскания; название или номер изыскательской партии (экспедиции); наименование объекта и место его нахождения, название выработки и ее номер; номер монолита; глубина отбора; наименование грунта по визуальному определению; должность и фамилия лица, производившего отбор монолита, и его подпись; дата отбора монолита.

Образцы грунта, предназначенные для транспортировки, необходимо упаковать в ящики с заполнением свободного пространства между ними влажными древесными опилками, стружкой или другими материалами с аналогичными свойствами. Внутри ящика под верхнюю крышку необходимо положить завернутый в кальку список образцов со сведениями, указанными на этикетке. Ящики надлежит пронумеровать, снабдить надписями "Верх”, "Не бросать" и "Не кантовать", а также адресами получателя и отправителя. При транспортировке монолиты грунта не должны подвергаться резким динамическим и температурным воздействиям. Образцы немерзлого грунта следует хранить в специальных помещениях с относительной влажностью воздуха 50 - 60% при температуре не ниже 2 °С и не выше 20 °С. Монолиты мерзлого грунта хранят в камерах с относительной влажностью 80...90% при отрицательной температуре. Срок хранения запарафинированных образцов грунта 1,5...3 месяца в зависимости от вида и состояния грунта. Монолиты грунта, имеющие повреждения гидроизоляционного слоя и дефекты упаковки или хранения, принимать к лабо-

20

раторным испытаниям запрещается. Их необходимо принимать как образцы грунта нарушенного сложения.

Для определения влажности грунта в резерве, выемке, карьере пробы грунта берут по всей высоте забоя примерно через каждый метр по вертикали. Пробы на влажность в насыпи отбирают перед уплотнением из каждого отсыпаемого слоя земляного полотна при строительстве автомобильной дороги.

Определив естественную влажность грунта W в резерве, выемке или насыпи, производят ее сравнение с запроектированной. Влажность естественная должна быть равна влажности оптимальной W= Wо (см. лаб. работу № 4) или в пределах запроектированной, т.е. 0,9-1,1W0 для суглинистых и глинистых грунтов и 0,8-1,2W0 для супесчаных и песчаных грунтов.

Если естественная влажность равна оптимальной или в пределах запроектированной влажности, грунт следует уплотнять. Если влажность естественная меньше нижних пределов запроектированной влажности (меньше 0,9W0 или 0,8W0 для соответствующих грунтов), грунт следует увлажнять, или уменьшать толщину уплотняемого слоя, или уплотнять машинами более тяжелого типа. Замачивание грунта производят в местах разборки (в карьерах, выемках, резервах) для связных грунтов и в отсыпаемом слое для несвязных и малосвязных. Если естественная влажность больше верхних пределов запроектированной влажности (больше 1,1W0 или 1,2W0 для соответствующих грунтов), грунт следует подсушить рыхлением или боронованием.

Порядок испытания

Пробу влажного грунта берут в количестве не менее 15 г.

Пробу грунта помещают в заранее взвешенный стакан (бюкс), плотно закрывают крышкой и взвешивают. Стакан с открытой крышкой (крышка внизу стакана) ставят в сушильный шкаф и высушивают пробу при температуре 100-105 °С до постоянной массы, т.е. до тех пор, пока разница между двумя последующими взвешиваниями будет не более 0,02 г от массы взятой пробы. Первичное высушивание глинистых грунтов производится в течении 5 ч, песчаных – 3 ч. Каждое последующее высушивание глинистых грунтов производится в течении 2 ч, песчаных – 1 ч.

После высушивания стаканы закрывают крышками и охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием. Для расчетов влажности принимают наименьшую массу стакана (бюкса) с грунтом и крышкой после высушивания.