Определение плотности твердых частиц грунта

Плотностью частиц грунта r_s называется отношение массы сухого грунта к объему, занимаемому его частицами:

, (5)

где т_d - масса сухого грунта (твердой фазы); V_s – объем частиц грунта.

Плотность твердых частиц грунта всецело зависит от его минералогическо­го состава, изменяясь в узких пределах. Осредненные значения r_s для различных грунтов представлены в табл. 3.

В лабораторных условиях плотность частиц грунта определяют пикнометрическим методом [ 3 ]. При этом следует помнить, что в про­цессе определения r_s в некоторых засоленных грунтах могут раст­воряться простые соли, в результате чего результаты эксперимента получаются заниженными.

 

Таблица 3

Осредненные значения плотности грунтовых частиц

 

Тип грунта	Плотность твердых частиц rs, г/см3
Пески	2,64¸2,66
Супеси	2,68¸2,70
Суглинки	2,70¸2,72
Глины	2,74¸ 2,76

 

Кроме того, в связных грунтах вокруг поверхности глинистых частиц молекулярные силы могут образовывать весьма прочные пленки связанной воды, увеличивая зна­чение r_s. Во избежание этого в эксперименте вместо воды сле­дует применять нейтральные жидкости с небольшим поверхностным натяжением (толуол, ксилол и др.). Для удаления адсорбированного воздуха на поверхностях грунтовых частиц суспензию рекомендуется предвари­тельно кипятить, а при исследовании засоленного грунта работы проводить в вакууме.

Необходимое оборудование: технические весы, пикнометр вместимостью не менее 100 см³, воронка, капельница, дистиллированная вода, фильтровальная бумага, шпатель, фарфоровая ступка с пестиком, сито с отверстиями 2мм, песчаная или водя­ная баня.

Методика определения величины r_s для незасоленных грунтов:

1. Образец грунта довести до воздушно-сухого состояния и методом квартования отобрать пробу массой 100 г, просеяв ее через сито с отверстиями 2 мм. Остаток на сите раздробить в фарфоро­вой ступке и соединить с грунтом, просеянным через сито, тщатель­но перемешав всю массу.

2. Взвесить сухой чистый пикнометр (т ₁, г).

3. Из полученной пробы взять навеску грунта массой 15...20 г на каждые 100 см³ емкости мерной колбы-пикнометра.

4. Навеску грунта через воронку осторожно насыпать в пикно­метр и определить массу пикнометра с грунтом (т ₂,г).

5. Налить в пикнометр до половины его объема дистиллирован­ной воды, грунт с водой осторожно взболтать и кипятить на песча­ной бане для удаления адсорбированного воздуха и расчленения агрегатов глинистого грунта (в течение 30 мин. для песков и 60 мин для пылевато-глинистых грунтов). Наличие грунтовых частиц на внутренних стенках пикнометра выше уровня воды не допускается.

6. Остудить пикнометр до комнатной температуры и долить в него дистиллированной воды до мерной черты (на шейке пикнометра) по нижнему уровню мениска, используя капельницу. Протереть пикнометр фильтровальной бумагой и взвесить (т ₃, г). При этом наружная поверхность пикнометра и внутренняя поверхность шейки должны быть сухими и чистыми.

7. Пикнометр опорожнить, промыть, снова заполнить дистилли­рованной водой до мерной черты и, протерев фильтровальной бума­гой, взвесить (т ₄, г).

8. Вылить воду из пикнометра и поставить его сушить на подставку, а данные занести в журнал (табл.2.4) и определить плотностьчастиц грунта:

, (6)

где r_w- плотность воды, равная 1 г/см³.

9. Произвести параллельно не менее двух определений. Расхождение более 0,02 г/см³ не допускается. За величину r_s при­нять среднее арифметическое значение.

Таблица 4

Результаты определения плотности частиц грунта

 

№ п/п	Масса пикнометра, г	Плот­ность частиц грунта rs, г/см3
пустого т 1	с грунтом т 2	с грунтом и водой т 3	с водой т 4	из опыта	средний

 

Примечания: 1. Так как студенту предлагается готовая суспензия (смесь грунта и дистиллированной воды) в связи с длительностью ее подготовки, п. 1 исключается.

2. В случае использования в качестве грунта чистого кварцевого песка средней крупности, опыты можно проводить без кипячения воды с грунтом, ограничиваясь простым взбалтыва­нием в течение 1...2мин.

 

Лабораторная работа № 4