Пикнометрический метод определения плотности почвы
Плотность твердой фазы, согласно существующим в почвоведении представлениям, является одной из фундаментальных характеристик почвы, отражающей ее минералогический и химический составы. Точное определение данного параметра необходимо не только для достоверной оценки состава почвы, но и для расчета таких величин, как скорость падения элементарных почвенных частиц в жидкостях (например, при выполнении гранулометрического анализа методом пипетки) и пористость почвы. Методы изучения плотности твердой фазы основаны на определении объема, занимаемого твердой фазой, соответствующего объему вытесняемой жидкости. В качестве таковой используют полярные (дистиллированную воду, спирт) и неполярные жидкости с низким поверхностным натяжением (керосин, бензин, толуол и др.).
Выделяют две группы методов:
- Метод определения плотности твердой фазы незасоленных почв (с использованием полярных жидкостей).
- Метод определения плотности твердой фазы засоленных почв (с использованием неполярных жидкостей).
Цель нашей работы — изучение влияния различных способов подготовки образцов к пикнометрическому анализу в полярных и неполярных жидкостях на изменение плотности твердой фазы почв.
Объектом исследования был выбран чернозем обыкновенный (карбонатный) — один из зональных подтипов черноземов, доминирующий в почвенном покрове юга России. Чернозем обыкновенный карбонатный характеризуется существенным изменением объема при увлажнении, проявляя способность к набуханию и усадке. Эта его особенность явилась решающей при выборе объекта исследования, так как изменение объема вносит существенные коррективы в результаты определения плотности твердой фазы почвы. Почвенные разрезы закладывали на территории Ботанического сада Южного федерального университета.
Материалы и методы исследования
Определение плотности твердой фазы проводили с использованием дистиллированной воды (без СО2) и керосина пикнометрическим методом в десятикратной аналитической повторности. Подготавливали почву к анализу растиранием образцов резиновым и агатовым пестиками с последующим просеиванием через сита 1 и 0,25 мм соответственно. Выбор пестиков определяется различной твердостью материалов, из которых они выполнены и, соответственно, получаемого при истирании почвы размера зерен.
Проведена математическая обработка полученных результатов; в данной работе приводятся следующие показатели: М — средняя арифметическая величина, n — число наблюдений (определений), td — критерий Стьюдента (критерий оценки достоверности разницы), tst — стандартное (критическое) значение критерия Стьюдента для данной выборки, которая определяется удвоением n, т.к. сравниваются два ряда наблюдений [2].
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные нами исследования показали, что величина плотности твердой фазы одного и того же почвенного образца зависит, с одной стороны, от способа его подготовки, а с другой стороны, от способа количественного учета, т.е. от свойств вытесняемой жидкости.
При этом следует обратить внимание, что в условиях Нижнего Дона определение плотности твердой фазы черноземных почв, а также грунтов в практике инженерно-геологических изысканий, проводят с использованием дегазированной дистиллированной воды. Подготовка образцов к анализу, как правило, проводится растиранием почвы или грунта резиновым пестиком с последующим просеиванием через сито 1 мм.
Этап подготовки образцов к анализу является не менее значимым по сравнению с количественным учетом, поскольку именно он определяет размер и форму зерен, их строение и особенности, например, наличие вновь образовавшихся сколов, степень микроагрегированности и др. Это, в свою очередь, в значительной степени формирует микросложение насыпного слоя почвенного порошка в пикнометре и может стать причиной искажения результатов анализа.
Исследованиями И.В. Морозова и И.Ю. Морозовой [6] установлено, что в настоящий момент в почвоведении нет единой точки зрения относительно способов подготовки почвы к анализу плотности твердой фазы. А соответственно, по мнению авторов, трудно ожидать получения сопоставимых результатов, поскольку на точность анализа и объективность получаемой информации будут влиять следующие факторы:
1. Наличие-отсутствие новообразований и включений.
2. Степень дисперсности анализируемого материала, в том числе соотношение ЭПЧ и микроагрегатов, которое во многом определяется способом растирания образцов и диаметром сита.
Проведенные нами исследования показали, что для образцов с размером зерна
Источник
Иллюстрированные уроки геотехконтроля: определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом
Грунты – это сложная дисперсная среда, которая состоит из минеральной части и пор, заполненных водой и воздухом.
Плотность частиц — физическая характеристика грунта, которая зависит от его минерального состава, наличия органических и органоминеральных веществ и представляет собой отношение массы твердой части сухого грунта к его объему, при этом исключая жидкую фазу.
Определение плотности частиц грунта выполняется пикнометрическим методом в соответствии с требованиями ГОСТ 5180-84.
Для проведение испытания методом квартования отбирают пробу массой 100-200 г и просеивают через сито с размером ячеек 2 мм.
Частицы, размером крупнее 2 мм разбивают в ступке и добавляют к пробе
Навеску грунта для проведения испытания, высушенную до постоянной массы следует отобрать из расчета 15 г на каждые 100 мл пикнометра.
Взвешивают пикнометр пустой и с грунтом.
В пикнометр с грунтом добавляют дистиллированную воду и кипятят на песчаной бане в течение 30 минут.
Дистиллированную воду, перед началом испытания следует прокипятить в течение 1 часа на песчаной бане.
После кипячения пикнометр остужают в ванне с водой, определяют температуру воды,
доливают в него воду,
закрывают пробкой-капилляром, удалив излишки влаги, и взвешивают.
После проведения опыта пикнометр моют, наливают в него дистиллированную воду и остужают на водяной бане до температуры тарировки. После остывания до искомой температуры пикнометр вытирают, удаляют излишки влаги и взвешивают.
Объем пикнометра вычисляют по формуле:
где m2‘ – масса пикнометра с дистиллированной водой при температуре тарировки, г;
mп – масса пустого пикнометра, г;
ρ’w – плотность воды при той же температуре, г/см 3 .
Плотность частиц грунта определяют по формуле:
где m0 – масса сухого грунта, г;
m1 – масса пикнометра с грунтом и водой после кипячения при температуре тарировки, г;
m2 – масса пикнометра с водой при той же температуре, г;
ρw – плотность воды при той же температуре, г/см 3 .
Плотность частиц грунта является важным качественным показателем для определения нормативных значений прочностных и деформационных характеристик, которые, в свою очередь, позволяют оценить несущую способность грунтов, и возможность их дальнейшего использования в качестве оснований фундаментов.
Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Источник
Определение плотности грунта
Плотность грунта на площадке, предназначенной под строительство – величина, которая необходима проектировщикам для расчета устойчивости склонов и откосов, усадки строений, распределения напряжения в почве основания, давления на фундамент, пр.
Метод режущего кольца
Применяется для всех грунтов достаточной влажности, кроме сыпучих и плывунов. Место отбора проб очищается, прикладывается металлическое режущеекольцо и вдавливается в землю. Вырезается кольцо с грунтом, излишки зачищаются над торцами формы, которая после закрывается пластинами.
Взвешивается влажная грунтовая масса вместе с формой и пластинами, затем образец высушивается в сушильном шкафу и определяется масса сухой почвы. Плотность рассчитывается по формуле: ρ=(m2-m0-m1)/V, где V – объем кольца, m0 – вес пустой формы, m1 – масса пластин, m2 – грунта.
Метод парафинирования
Используется для расчета плотности связных почв. Из монолита грунта вырезается шар с объемом 50 см³ и более, обвязывается ниткой с петлей, при помощи которой крепится к весам для взвешивания – получения m0. Парафин нагревается до +60 градусов, в него на 3 секунды погружается образец и макается до тех пор, пока шарик не будет покрыт плотной равномерной парафиновой оболочкой. Образец взвешивается (m1) после охлаждения. Затем шар погружается в емкость с водой и вычисляется объем вытесненной воды, а после этого масса (m2) образца в сосуде с водой. Определение плотности грунта проводится по формуле: ρ=m0*ρp*ρw/(ρp(m1-m2)-ρw(m1-m0)), где ρp — плотность парафина, ρw — плотность воды.
Метод для образцов правильной геометрической формы
Задействуется для скальных и мерзлых грунтов. Из монолита выпиливается образец в виде цилиндра, куба или прямоугольника. Проводится взвешивание и замеры пробы, вычисляется объем. Определяется плотность по формуле: ρ0 = m/V0.
Пикнометрический метод
Сухой образец грунта измельчается, отбирается 100-200 г в качестве пробы. Почва просеивается через сито, из всей массы отбирается часть грунтового порошка из расчета 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и высушивается. Пикнометр на 1/3 заполняется дистиллированной водой и взвешивается. В емкость всыпаются частицы грунта, прибор снова взвешивается, взбалтывается и выставляется для кипячения на песчаную баню на 30-60 минут. После этого прибор охлаждается, доливается вода до мерной риски, корпус вытирается и пикнометр взвешивается. Затем выливается его содержимое, вливается вода, выдерживается в водяной ванне и снова взвешивается.
Плотность грунтовых частиц вычисляется по формуле: p = pн*m0/(m0+m2-m1), где m0 – масса сухого порошка грунта, m1 — масса пикнометра с водой и грунтом по завершению кипячения, m2 — масса пикнометра с водой, рн — плотность воды.
Метод лунки
Применяется в полевых условиях при работе с мерзлыми дисперсными и крупнообломочными породами в открытых горных выработках. На дне шурфа проделывается лунка, выбранный из нее грунт взвешивается. Лунка застилается пленкой, наполняется водой или сухим песком, после чего изменяется объем наполнителя, который соответствует объему выбранного грунта. По формуле: p = m/V вычисляется плотность грунта.
Наша организация в сжатые сроки и по выгодным ценам выполнит геологические изыскания в Москве и Московской области. Получить консультацию и оформить заявку можно по телефону +7-495-777-65-35.
Источник
Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
Стандарт распространяется на грунты без жестких структурных связей и устанавливает методы лабораторного определения их физических характеристик — влажности и плотности при исследованиях грунтов для строительства. Стандарт не распространяется на крупнообломочные грунты.
Обозначение: | ГОСТ 5180-84 |
Название рус.: | Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик |
Статус: | заменен |
Заменяет собой: | ГОСТ 5180-75 «Грунты. Метод лабораторного определения влажности» ГОСТ 5181-78 «Грунты. Метод лабораторного определения удельного веса» ГОСТ 5182-78 «Грунты. Методы лабораторного определения объемного веса» ГОСТ 5183-77 «Грунты. Методы лабораторного определения границ текучести и раскатывания» |
Заменен: | ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик» |
Дата актуализации текста: | 05.05.2017 |
Дата добавления в базу: | 01.09.2013 |
Дата введения в действие: | 01.04.2016 |
Утвержден: | 24.10.1984 Государственный комитет СССР по делам строительства (177) |
Опубликован: | Издательство стандартов (1985 г. ) Стандартинформ (2005 г. ) |
Ссылки для скачивания: |