Пластичность грунта – это физическое свойство связных дисперсных грунтов менять свою форму без разрыва под воздействием внешних нагрузок. После снятия давления форма сохраняется. Характеристика в большинстве своем зависит от влажности.
Пластичность свойственна глинистым и лёссовидным грунтам с мелкими частицами. Определяется свойство по верхнему и нижнему пределу пластичности. Цифровым выражением показателя является число пластичности.
Что такое пластичность грунта
В любом грунте присутствует влага.
Она бывает:
- Связанной
Молекулы воды связываются с глинистыми минералами, гумусом и другими веществами. Чаще всего такой тип встречается в глинистых и пылеватых грунтах, плодородных почвах, торфе. Связанная влага с трудом удаляется при высушивании. - Капиллярной
Эта вода находится в мелких порах с размерами 0,001-1 мм. Она способна подниматься из нижних горизонтов в верхние под влиянием силы поверхностного натяжения. Жидкость может отжиматься и удаляться из открытых капилляров, из закрытых – только после их разрушения. - Осмотической
Вода проникает в микроагрегаты и глинистые зерна под влиянием осмотических сил. Она связывается с минералами, отвечает за набухание грунта и его пластические свойства. - Свободной
Вода находится в крупных порах с размерами больше 1 мм. Она не связана с химическими элементами грунта, свободно удаляется под давлением или при высушивании.
Пластические свойства проявляются, когда в материале преобладает капиллярная и осмотическая влаги. Такая вода накапливается в микропорах глинистого грунта и внутри его зерен.
Существует две основные теории, объясняющие механизм возникновения пластичности:
- Коллоидная
В глинистых грунтах всегда присутствуют коллоиды – мелкие твердые частицы, распределенные в жидкости. Они связывают между собой глинистые зерна грунта, при этом не препятствуют их перемещению относительно друг друга. Коллоиды выступают своеобразной смазкой, позволяющей грунту деформироваться без потери связности. - Гидратная
Согласно этой теории, пластичность обеспечивает тонкая прослойка воды между глинистыми частицами. Она связывает между собой элементы грунта, но при этом они могут перемещаться относительно друг друга.
Обе теории дополняют друг друга. Скорее всего пластичность обеспечивается как коллоидами, так и водными прослойками.
При снижении влажности связь между частицами ослабевает, грунт твердеет или начинает распадаться на куски. Повышение влажности ведет к появлению большого количества свободной воды. Глинистый грунт в таком случае переходит в текучее состояние (превращается в эмульсию).
По показателю влажности определяют основные параметры пластичности:
- Нижний предел пластичности (Wp) – влажность, при которой грунт становится твердым или теряет связность
- Верхний предел пластичности (Wl) – влажность, при которой грунт становится текучим (превращается в жидкую эмульсию)
- Число пластичности (Ip) – разница между верхним и нижним пределом (Ip=Wl-Wp)
Именно на числе пластичности основывается классификация глинистых грунтов (ГОСТ 25100-2011 и новый ГОСТ 25100-2020). Она дана в таблице.
Пластичность, даже при определенной влажности, есть не у всех грунтов.
Она зависит от ряда характеристик:
- Гранулометрического состава
Площадь поверхности мелких глинистых частиц очень большая, что позволяет конденсироваться на их поверхности большему количеству воды. - Минерального состава
Глины на основе монтмориллонита (слоистого глинистого минерала, обладающего способностью впитывать большое количество воды и набухать) обладают большей пластичностью, чем на основе каолинита (глинистого минерала класса водных силикатов алюминия с меньшей склонностью к набуханию). - Молекулярного состава
Пластичность падает при возрастании в грунте трехвалентных ионов (алюминия, трехвалентного железа) и увеличивается при появлении одно- и двухвалентных (лития, калия, натрия, двухвалентного железа). - Состава воды
В естественных условиях вода представляет собой раствор солей разной концентрации. Чем больше в ней соли, тем меньше пластичность грунта при определенных параметрах влажности.
Практическое значение показателя пластичности грунтов
Пластичность – это один из основных показателей, который позволяет оценивать глинистые грунты.
Он влияет на следующие важные характеристики:
- Несущую способность
Пластичная и текучая глина имеет более низкую несущую способность, чем твердая. Она сильно деформируется под давлением, проседает. Поэтому следует учитывать, при какой влажности грунт перейдет в пластичное состояние. При этом также смотрят, насколько эта влажность выше, чем естественная, на том или ином участке. - Склонность к набуханию и усадке
По пластичности грунта определяют его активность. Чем выше этот показатель, тем сильнее набухает глинистый грунт. - Структурную прочность
Прочность грунта падает при переходе от твердого к пластичному и от пластичного к текучему состоянию.
Для строительных грунтов высокое число пластичности – отрицательная характеристика. Это значит, что грунт находится в пластичном состоянии при широком диапазоне влажности. Высокий показатель будет полезен в керамической промышленности, при производстве цемента и в ряде других сфер. В них используются пластичные глины, из которых делают посуду, фарфор и другие материалы.
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
