Грунты состоят из отдельных частиц различной формы, крупности и вещественного состава. Группа частиц с приблизительно одинаковыми диаметрами определенного диапазона называется фракцией. Наиболее распространенная классификация, определяющая наименование грунтовых частиц, в зависимости от фракций приведена в таблице 2.
Таблица 2
Классификация грунтовых частиц по крупности
| Наименование грунта | Размеры частиц, мм |
| Галечные (щебеночные) | 100…20 |
| Гравийный (дресвяные) | 20…2 |
| Песчаные | 2,0…0,05 |
| Пылеватые | 0,05…0,005 |
| Глинистые | менее 0,005 |
Гранулометрический (механический) состав грунта – это весовое содержание в нем зерен различной крупности, выраженное в процентах по отношению к массе сухой пробы, взятой для анализа. Это один из важнейших факторов, определяющих физико-механические свойства грунта, от которых зависит сжимаемости грунтов и их сопротивление сдвигу (деформативные и прочностные показатели), пористость и водопроницаемость, пластичность, усадка и разбухание (для связных грунтов).
Гранулометрический состав определяется посредством механического анализа, заключающего в разделении грунта на отдельные фракции. Этот анализ необходим для определения:
- наименования песчаных грунтов по крупности (пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые);
- приблизительного значения коэффициента фильтрации (по эмпирическим формулам);
- пригодности грунтов для строительства инженерных (грунтовые фильтры, дренажные системы), земляных сооружений (дамбы, насыпи);
- пригодности грунтов как сырья в производстве строительных материалов;
- возможности суффозии грунтов;
- различных фильтрационных расчетов.
Существует много способов анализа гранулометрического состава. В лабораторных условиях наиболее распространение получили следующие:
- ситовый (просеивание грунта через набор стандартных сит);
- полевой метод Рутковского;
- способы двойного отмучивания;
- пипеточный;
- ареометрический.
Последние четыре основаны на использовании закона Стокса – зависимости между размерами частиц и скоростью падения их в спокойной жидкости.
Основной метод - ситовый способ – для фракций размером до 0,1 мм и ареометрический – для более мелких частиц (пылевых и глинистых). Масса средней пробы для определения гранулометрического состава грунтов ситовым методом должна составлять не менее:
100 г – для мелко и среднезернистых песков;
400 г – для крупнозернистых песков и гравия;
4000 г – для щебня и гальки.
При ареометрическом методе применяют эталонированные измерительные цилиндры емкостью 1000 см3 с внутренним диаметром 60 мм и ареометр (для суспензии грунта).
Гранулометрический состав песчаных грунтов определяется в соответствии с требованиями ГОСТ 12536-79 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава».
А. Определение гранулометрического состава грунта с помощью стандартных сит.
Необходимое оборудование: технические весы с разновесами, шпатель, набор стандартных сит, чашечки Ø 8-10 см, резиновый пестик с фарфоровой ступкой.
Методика определения.
1) Образец песчаного грунта довести до воздушно-сухого состояния и методом квартования отобрать пробу массой 150 г.
2) Из полученной пробы взять навеску грунта с точной массой 100 г. Сита расположить вертикальной колонкой так, чтобы отверстия их уменьшались сверху вниз: 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,1 мм и поддон. На верхнее сито высыпать подготовленную навеску грунта.
3) Верхнее сито закрыть крышкой и легкими круговыми движениями в течении 3 минут просеять грунт через набор сит. В результате просеивания проба грунта разделяется на фракции: на верхнем сите – 10 мм, на следующем – 5-10 мм и т. д. На поддоне остается фракции менее 0,1 мм.
4) Содержимое каждого сита и поддона высыпать в заранее взвешенные чашечки и взвесить. Полученный результат (после вычитания массы чашечки) выразить в процентах к массе всей навески и занести в журнал. Расхождение между массой навески и суммой масс всех фракций более 1% не допускается. Невязку распределить пропорционально массе фракций.
5) Последовательным суммированием в процентах определить массу частиц 0,5, 0,25 и 0,1 мм, т.е. сумму масс фракций, полученных на данном сите и выше (не прошедших данное сито). Тип песка по крупности установить по его гранулометрическому составу согласно таблице 3.
Таблица 3
Определение типа песчаных грунтов по крупности частиц
| Тип песка | Размер грунтовых частиц | Суммарное процентное содержание фракций по данным гранулометри-ческого анализа, % |
| Гравелистый | крупнее 2 мм | Более 25 |
| Крупный | крупнее 0,5 мм | Более 50 |
| Средней крупности | крупнее 0,25 мм | Более 50 |
| Мелкий | крупнее 0,1 мм | 75 и более |
| Пылеватый | крупнее 0,1 мм | Менее 75 |
| Примечание: Тип песка определяется по первому удовлетворяющему признаку (сверху вниз) |
