Ранее в нашей статье мы рассказывали, что такое пластичность грунта и какое практическое значение имеет этот показатель. Сегодня мы опишем, как определяются все показатели пластичности.
Итак, верхний и нижний предел пластичности определяют экспериментально по влажности на границе раскатывания и текучести. Затем по полученным данным вычисляют число пластичности. Методики описаны в ГОСТ 5180-2015. Подробно о каждой читайте в соответствующей части статьи.
Определение верхнего предела пластичности
Чтобы определить верхний предел пластичности (или влажность на границе текучести), понадобятся:
- Сушильный шкаф
- Аналитические весы
- Балансирный конус Васильева массой 76±2 г и с углом уклона возле вершины 30°
- Цилиндрическая чаша (идет в наборе с конусом)
- Металлическая или фарфоровая чаша для размельчения грунта диаметром 7-8 см
- Шпатель
- Фарфоровая миска с пестиком
- Терка
- Вазелин
- Сито с ячейками 1 мм
Образец для испытания может иметь нарушенное сложение. Минеральные грунты берут как с природной влажностью, так и в воздушно-сухом состоянии. Ил и почва должны иметь естественную влажность.
Пробу подготавливают следующим образом:
- Грунт растирают в миске или натирают на терке
- Органические останки с размерами больше 1 мм обязательно вынимают
- Материал просеивают через сито с ячейками 1 мм
- Отбирают пробу массой около 100 г, к ней добавляют дистиллированную воду и выдерживают массу в чаше 2 часа (тяжелые суглинки – 6 часов)
- Лишнюю влагу из ила удаляют фильтровальной бумагой или отжимают образец в хлопчатобумажной ткани
Проведение испытания:
- Подготовленную пасту из грунта выкладывают в цилиндрическую чашу. Она должна полностью заполнить емкость. Поверхность выравнивают на уровне краев чаши.
- Поверхность балансирного конуса смазывают вазелином и подводят его острие к поверхности грунтовой пасты.
- Затем конус плавно опускают, чтобы он погружался в грунт под давлением собственного веса.
- Влажность на границе текучести фиксируется в том случае, когда конус опускается за 5 секунд на глубину 10 мм.
- После этого из образца отбирают пробу 15-30 г и определяют ее влажность по стандартной методике. О ней вы можете прочитать в статье Влажность грунта.
Если за 5 секунд конус погружается на меньшую глубину, чем 10 мм, пасту вынимают из цилиндра, доливают к ней дистиллированную воду, тщательно перемешивают и повторяют опыт.
Если за такой же промежуток времени конус опускается в грунт больше, чем на 10 мм, образец следует просушить. Для этого пасту перекладывают в фарфоровую чашу и слегка просушивают ее на воздухе, постоянно помешивая шпателем.
В США для определения границы текучести используется метод Казагранде (Casagrande). В этом случае в специальную чашу накладывают грунтовую пасту. По центру делают борозду шириной 1,25 см. Затем на приборе с электрическим приводом чашу приподнимают и бросают на резиновое покрытие. На границе текучести после 25 ударов бороздка должна закрыться. Метод довольно субъективный, поэтому показатели американских, европейских и российских стандартов могут не совпадать.
В Западной Европе, Канаде, Японии, Австралии используется 2 типа цилиндров – весом 80 г и 60 г. В первом случаев угол скоса у вершины 30°, во втором – 60°. В остальном методика не отличается от предложенной российским ГОСТ 5180-2015.
Определение нижнего предела пластичности
Нижний предел пластичности – это влажность, при которой грунт начинает твердеть и распадаться на куски.
Ее определяют двумя методами:
- Раскатыванием шнура
- Прессованием
Их описание вы найдете в продолжении текста.
Метод раскатывания шнура
Для проведения опыта понадобятся:
- Сушильный шкаф
- Аналитические весы
- Стеклянные или металлические бюксы (небольшие баночки с крышками)
- Шпатель
- Ступка с пестиком
- Фарфоровая чаша
- Мелкая терка
- Сито с ячейками 1 мм
- Пластиковая или стеклянная пластина
Проба готовится так же, как и при определении влажности на границе текучести. Чаще всего из предыдущего образца берут пробу 40-50 г.
Порядок проведения исследования следующий:
- Берут небольшую часть грунта, разминают его и раскатывают на пластине шнур. Его диаметр – 3 мм, длина – около ширины ладони.
- После раскатывания грунт сминают в комок и опять раскатывают. Процедуру повторяют до тех пор, пока шнур не начнет распадаться на куски по 3-10 мм.
- Куски собирают в бюксы и закрывают крышками.
- Когда масса кусочков грунта достигнет 10-15 г, определяют их влажность по стандартной методике.
Метод прессования
Для определения нижнего предела пластичности в этой методике используется прессование грунта в контакте с целлюлозой (фильтровальной бумагой). Суть опыта в том, что под прессом из грунта отжимается жидкость, пока не будет достигнута влажность на границе раската.
Для проведения опыта понадобятся:
- Сушильный шкаф
- Аналитические весы
- Бюксы
- Фарфоровая чаша и ступка с пестиком
- Шпатель
- Сито с ячейками 1 мм
- Фильтровальная бумага
- Хлопчатобумажная ткань
- Деревянные либо металлические пластинки
- Металлический лабораторный шаблон округлой формы толщиной 2 мм и с отверстием по центру (диаметр отверстия 5 см)
- Пресс
Образец готовят таким же образом, как и в предыдущих методиках.
Порядок проведения исследования:
- Шаблон укладывают на хлопчатобумажную ткань. Отверстие заполняют грунтовой пастой и выравнивают ее поверхность на уровне его края.
- Далее шаблон убирают, а оставшийся образец сверху накрывают тканью.
- Затем на грунт снизу и сверху кладут фильтровальную бумагу в ткани.
- Пробу прижимают пластинками и воздействуют на нее прессом, чтобы создать давление 2 МПа (20 кг/см2). Прессуют пробу 10 минут.
- После образец вынимают, снимают с него фильтровальную бумагу и ткань.
- Грунтовую лепешку перегибают пополам. Если на сгибе появилась трещина, значит достигнута влажность на границе раската.
- Если трещина не появилась, берут новую порцию грунтовой пасты и повторяют опыт. Время давления при этом увеличивается на 10 минут.
При использовании метода прессования около 20% образцов нужно параллельно проверять с помощью раскатывания шнура. Результаты обоих способов должны быть сопоставимыми. Поскольку методика не является полностью самостоятельной и требует большего количества оборудования, она применяется редко.
Расчет числа пластичности
После определения влажности на границе текучести и раската рассчитывают число, или индекс пластичности (Ip) по формуле:
Число пластичности – это основной показатель, по которому оценивают это свойство. На его основе грунты разделяют на глины, суглинки и супеси. Классификация подана в таблице выше.
На основе числа пластичности также рассчитывают предполагаемую деформацию грунта под нагрузками. Поэтому показатель определяют при планировании строительства на глинистых грунтах.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #свойства грунтов #пластичность грунта #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #физические свойства грунтов #пластичность