В этой статье мы расскажем об определении таких показателей как плотность сухого грунта и плотность твердой фазы.
Плотность сухого (скелета) грунта
Скелетом грунта называют его твердую фазу, то есть все твердые минеральные частицы, входящие в его состав. Иначе его еще называют сухим состоянием материала.
Плотность скелета – это отношение между весом полностью высушенного грунта при температуре 105°С к его объему в природном, ненарушенном сложении. При определении этой характеристики не учитывается влага, поэтому показатель изменяется в узких пределах. Он также всегда ниже общей плотности.
Плотность скелета зависит от:
- Минерального состава грунта
- Сложения грунта (числа и качества пор)
Другие характеристики на показатель не влияют.
Плотность скелета высокая у скалы с низкой степенью выветривания. У этого материала она практически равна показателю твердой фазы. У глинистых грунтов характеристика бывает выше общей плотности, так как при высушивании объем материала резко уменьшается.
Определение плотности сухого грунта
Обозначается плотность скелета ρd. Измеряется она, как и другие виды плотности, в г/см3 или кг/м3.
В соответствии с ГОСТом 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик», показатель определяют прежде всего расчетным способом. Перед этим обязательно высчитывают влажность грунта и общую плотность при этой влажности. Затем полученные результаты подставляют в следующую формулу:
Показатель плотности скелета для грунтов природного сложения в естественном состоянии находится в пределах 1,3-1,6 г/см3. Меньшее значение соответствует грунтам с большой пористостью.
Для тех материалов, у которых не всегда можно определить плотность скелета при ненарушенной структуре, показатель высчитывают на воздушно-сухих образцах с нарушенным сложением при предельно-рыхлом или плотном состояниях. В первую очередь это касается песчаных грунтов.
Плотность твёрдой фазы грунта
Плотность твердой фазы – это соотношение массы и объема твердых частиц грунта. Поры и вода при этом не учитываются. Показатель довольно стабильный и зависит от состава материала.
Самая высокая плотность у скальных грунтов, состоящих из пород магматического происхождения. Она возрастает от кислых до щелочных типов. Наивысший показатель у габбро и базальта, немного ниже – у гранита. Ниже всего плотность твердой фазы у грунтов осадочного происхождения (известняка, доломита, мела).
Дисперсные грунты обычно состоят из песка и глины. Плотность кварца и глинистых минералов довольно высокая, но ниже, чем у изверженных пород. Показатель уменьшается, если в материале есть примеси органики. Особенно ярко это выражено в торфяниках, где минералы составляют лишь 15-25%.
Определение плотности твердой фазы
Для определения этого показателя в лабораторных условиях используется пикнометрический метод. Он имеет свои вариации для разных типов грунтов. Они приведены в таблице.
Для его проведения нужны:
- Пикнометр (стеклянная колба) объемом 200 см3
- 15 г грунта
- Стакан с крышкой
- Аналитические весы
- Сито с диаметром ячеек 1 мм
- Термометр
- Дистиллированная вода
- Сушильный шкаф
- Песчаная баня для кипячения
Порядок проведения работы:
- Грунт (сухой или с естественной влажностью) растирают и отбирают из него пробу весом 100 г.
- Материал просеивают сквозь сито. Если на нем остались частички породы, их опять растирают и просеивают.
- Из просеянного грунта берут еще одну пробу весом 10-15 г на каждые 100 мл пикнометра.
- Стакан с крышкой взвешивают и помещают в него грунт.
- Стакан с грунтом помещают в сушильный шкаф и высушивают его в несколько заходов, пока масса не перестанет изменяться. Это делается для того, чтобы определить влажность грунта.
- В пикнометр добавляют дистиллированную воду до половины его объема и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,01 г.
- Высушенный образец грунта помещают в пикнометр с водой и взвешивают. Затем от полученной цифры отнимают массу сосуда с жидкостью и получают вес самого грунта.
- Далее пикнометр ставят на песчаную баню и доводят до кипения. Глину кипятят в течение часа, а песок – 30 минут.
- Затем емкость с водой и грунтом охлаждают до 20°С. Объем выкипевшей жидкости восполняют дистиллированной водой до метки.
- После проводят повторное взвешивание пикнометра с водой и грунтом.
- Потом пикнометр очищают и повторно заполняют его дистиллированной водой до метки и вновь ставят на весы.
После завершения испытания плотность грунта вычисляют по формуле:
Все показатели должны сниматься при одинаковой температуре.
Если в ходе опыта используют воздушно-сухой материал, плотность зерен определяют по формуле:
Лабораторное определение плотности твердой фазы проводится специалистами. Если нет возможности воспользоваться их услугами, можно взять готовые усредненные показатели для разных типов грунтов.
Например:
- Скала из магматических пород – 2 630-3 300 кг/м3
- Скала из метаморфических пород – 2 000-3 000 кг/м3
- Скала из осадочных пород – 1 500-3 000 кг/м3
- Песок – 2 650 кг/м3
- Супесь – 2 700 кг/м3
- Суглинок – 2 710 кг/м3
- Глина – 2 750 кг/м3
- Плодородная почва с гумусом – 2 500 кг/м3
- Лесная подстилка – 1 600-1 800 кг/м3
- Торфяник – 1 400-1 600 кг/м3
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 #плотность грунта #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #физические свойства грунтов #плотность скелета грунта
