Лабораторные методы определения гранулометрического состава почвы

Точные определения гранулометрического состава производятся на основании лабораторного анализа. В полевых условиях гранулометрический состав почвы определяют упрощенными способами: «органолептическим» — методом скатывания между пальцами, сухим (метод «зеркала») и мокрым растиранием. Определение может быть кратким (с учетом содержания физического песка и физической глины) и подробным (с учетом дополнительной характеристики по преобладающей фракции). Упрощенные полевые методы при наличии навыка и тщательном выполнении дают результаты, близкие к полученным в лаборатории с помощью приборов.

В полевых условиях помимо сухого и мокрого растирания для определения гранулометрического состава применяют метод скатывания шнура, скатывания шарика, пробу ножом по стенке разреза, а на пахотных угодьях — по структурности пашни.

Ниже приводится описание техники выполнения этих методов.

1. Сухое растирание (метод «зеркала»). Небольшой комочек воздушно-сухой почвы ( размером с горошину) растирают пальцами и высыпают на сухую ладонь. Почву втирают указательным пальцем в кожу, затем ладонь переворачивают и слегка встряхивают. На ладони остается так называемое «зеркало» за счет оставшихся в бороздках и порах кожи наиболее мелких частиц (фракции физической глины). По «зеркалу» определяют гранулометрический состав почвы.

Рыхлые пески «зеркала» почти не дают; у связных песков оно слабое, редкое, но все же ясно заметное; у супесей — ясно заметное, но прерывистое; у легких суглинков — хорошее, почти сплошное и у средних суглинков — сплошное «зеркало». Более тяжелые по составу почвы трудно растирать пальцем в сухом состоянии. Обычно они имеют хорошо выраженную микроструктуру и поэтому могут показаться опесчаненными и даже дать прерывистое «зеркало», что ошибочно укажет на более легкий гранулометрический состав.

Методом сухого растирания хорошо определять гранулометрический состав лишь песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почв. С его помощью можно дать и дополнительную характеристику гранулометрического состава. Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые — жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые — мягкости, но и явного присутствия песчинок ( более трех ).

2 . Мокрое растирание. Небольшую щепотку почвы смачивают водой и растирают на ладони . Рыхлые пески не оставляют почти никакого следа, связные — слегка загрязняют ладонь; супеси загрязняют ладонь сильнее; легкие и средние суглинки почти сплошь замазывают кожу, а тяжелые — сплошь; глины дают однородную мажущуюся массу.

3. Скатывание шнура (по Н. А. Качинскому). Почву смачивают и разминают пальцами до консистенции теста. В таком состоянии вода не отжимается, а почва блестит и мажется. Хорошо размятую почву раскатывают между ладонями и шнур сворачивают в колечко (толщина шнура около 3 мм, диаметр кольца около 3 см). Пески не образуют шнура; супеси дают зачатки шнура; у легких суглинков шнур образуется, но распадается на дольки; средние суглинки дают сплошной шнур, но при свертывании в кольцо он разламывается на дольки; шнур образуется сплошной, но при свертывании в кольцо трескается — тяжелый суглинок; глины дают сплошной шнур, который свертывается в кольцо, не трескаясь.

Сильнокарбонатные почвы следует смачивать не водой, а 8-10 %-ной соляной кислотой для разрушения почвенной микроструктуры.

4. Скатывание шарика. Из сырой или смоченной размятой почвы скатывают шарик диаметром 2-3 см, который затем расплющивают в тонкую лепешку. У рыхлых песков шарик не образуется; у связных песков — легко крошится; у супесей — имеет шероховатую поверхность и при расплющивании распадается на куски; у суглинков — гладкую поверхность, при расплющивании глубоко растрескивается по краям; у глинистых — блестящую поверхность, причем у легкоглинистых — при расплющивании лепешка с незначительными трещинами по краям, а у средне- и тяжелоглинистых — без трещин.

5. Проба ножом. Лезвием ножа делают черту и срез почвы. Черта осыпается, поверхность среза шероховатая, иод ножом слышен треск — песчанистая почва; черта с разорванными краями от выпавших песчинок, поверхность среза шероховатая — супесчаная; черта ровная, шире лезвия ножа, поверхность среза ровная, матовая, под ножом треска не слышно — суглинистая; черта узкая, равна по ширине лезвию, срез гладкий, блестящий — глинистая почва.

6. Определение механического состава почвы по структурности пашни. Почвы разного гранулометрического состава обладают различной способностью образовывать структурные агрегаты. Наблюдая структурность недавно обработанных (заборонованных) участков, можно заметить, что рыхлопесчаные почвы состоят из раздельночастичной бесструктурной массы, связнопесчаные — имеют на поверхности отдельные комки, у рыхлопесчаных — комки занимают менее 1/3 поверхности, у связносупесчаных — до 1/2, у легкосуглинистых — около 3/4, у среднесуглинистых — вся поверхность покрыта комками размером от голубиного до куриного яйца, у тяжелосуглинистых и глинистых — комки покрывают всю поверхность и среди них встречаются глыбы до 10 и более сантиметров.

Перед лабораторным анализом проводят подготовку образца, которая заключается в полном разделении почвы на элементарные частицы. Для этого почву растирают, обрабатывают кислотой (для удаления карбонатов) и щелочами, а затем кипятят. Подготовленную суспензию переносят в мерный цилиндр для отбора фракций. Лабораторные методы основаны на различной скорости осаждения фракций разного размера в стоячей воде. Скорость осаждения частиц пропорциональна их радиусу в квадрате.

Сущность пипеточного метода заключается в том, что с помощью специальной пипетки с определенной глубины взмученной суспензии через определенное время берут пробы по 20. 25 см3. Пробы выпаривают в заранее взвешенных стаканчиках или чашках, высушивают и взвешивают. По массе фракций в каждой пробе рассчитывают гранулометрический состав почвы. При этом учитывают содержание таких цементирующих веществ, как карбонаты кальция. Почва, в которой содержится значительное количество карбонатов, обладает низкой водопроницаемостью, большой сопротивляемостью почвообрабатывающим орудиям и является тяжелой. Если же такую почву промыть кислотой (чтобы удалить карбонаты), то в результате анализа мы получим данные, указывающие на высокую водопроницаемость и легкую податливость обработке, то есть эта почва будет иметь совершенно иные свойства, чем природная.

Источник

Лабораторные методы определения гранулометрического состава почвы

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2014 г. N 2022-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 12536-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2015 г.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на дисперсные песчаные и глинистые грунты, а также устанавливает методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава, применяемые при лабораторных испытаниях грунтов в процессе инженерно-геологических изысканий для строительства.

Настоящий стандарт не распространяется на торфяные и скальные грунты.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 342-77 Реактивы. Натрий дифосфат 10-водный. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторно го определения физических характеристик

ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний

ГОСТ 8984-75 Силикагель-индикатор. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 12071-2000 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания»

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт изменен (заменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 глинистый грунт: Связный грунт, состоящий в основном из пылеватых и глинистых (не менее 3%) частиц, обладающий свойством пластичности ( 1%).

3.2 гранулометрический состав грунта: Процентное содержание первичных (т.е. не связанных в агрегаты) частиц различной крупности по фракциям, выраженное по отношению к их общей массе.

3.3 микроагрегатный состав: Это количественное содержание в грунте и первичных, и вторичных частиц (т.е. сцепленных в агрегаты) по фракциям, и выраженное в процентах по отношению к их общей массе.

3.4 грунт: Горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Примечание — Грунты могут служить:

— материалом оснований зданий и сооружений;

— средой для размещения в них сооружений;

— материалом самого сооружения.

3.5 дисперсный грунт: Грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или золовым путем и их отложения.

3.6 коэффициент кривизны: Показатель, характеризующий форму кривой гранулометрического состава.

3.7 крупнообломочный грунт: Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50%.

3.8 кумулятивная кривая гранулометрического состава: Графическое изображение гранулометрического состава горной породы.

3.9 органическое вещество: Органические соединения, входящие в состав грунта.

3.10 органо-минеральный грунт: Грунт, содержащий от 3% до 50% (по массе) органического вещества.

3.11 песчаный грунт (песок): Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером 0,05-2 мм составляет более 50% и число пластичности 1%.

3.12 показатель максимальной неоднородности гранулометрического состава грунта: Мера неоднородности гранулометрического состава.

3.13 степень неоднородности гранулометрического состава: Показатель неоднородности гранулометрического состава.

3.14 торфяной грунт (торф): Органический грунт, содержащий в своем составе 50% (по массе) и более органического вещества, представленного растительными остатками и гумусом.

3.15 фракция грунта: Размер частиц грунта в миллиметрах.

4 Основные нормативные положения

4.1 Общие положения

4.1.1 Гранулометрический (зерновой) состав грунта определяют по массовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженному в процентах по отношению к массе сухой пробы грунта, взятой для анализа.

4.1.2 Микроагрегатный состав грунта определяют по массовому содержанию в нем водостойких микроагрегатов различной крупности, выраженному в процентах, по отношению к массе сухой пробы грунта, взятой для анализа.

4.1.3 Отбор образцов грунта для определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава проводят по ГОСТ 12071.

4.1.4 Гигроскопическую влажность определяют по ГОСТ 5180.

4.1.5 Гранулометрический состав грунтов определяют методами, указанными в таблице 1.

Таблица 1 — Методы определения гранулометрического состава грунтов

Размер фракции грунта, мм

Разновидность метода определения

Песчаные, при выделении зерен песка крупностью

Источник