Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 1/8
——————————————————————————————————————————————
Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna Data ćw. ………………………
Data zal. ………………………
Ilość pkt./ ocena ….……………………
Nazwisko i imię:
Rok akad.: Grupa: Prowadzący:
M E C H A N I K A G R U N T Ó W – L A B . # 3
Temat : Oznaczenie cech fizycznych gruntu.
Oznaczenie zawartości części organicznych.
Wg PN-88/B-04481 (PN).
1. Terminy i definicje (PN)
1.1 Wilgotność naturalna
Wilgotnością naturalną w
n
[% lub liczba bezwzględna], nazywamy stosunek masy wody zawartej w danej
próbce gruntu w warunkach naturalnych do masy szkieletu gruntowego tej próbki. Wyznaczamy ją wzorami:
%
100
⋅
=
s
w
n
m
m
w
lub
st
st
mt
n
m
m
m
w
−
=
gdzie: m
w
- masa wody zawarta w próbce [g],
m
s
- masa szkieletu gruntowego [g],
m
mt
- masa gruntu o wilgotności naturalnej [g],
m
st
- masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105 – 110
o
C [g].
1.2 Gęstość objętościowa
Gęstością objętościową
ρ
gruntu nazywa się stosunek masy próbki gruntu (w stanie naturalnym) do jej
objętości. Wyznacza się ją ze wzoru:
V
m
m
=
ρ
gdzie:
ρ
- gęstość objętościowa [g/cm
3
],
m
m
- masa próbki gruntu w stanie naturalnym [g],
V - objętość badanej próbki gruntu [cm
3
],
W zależności od rodzaju gruntu oraz stanu i wielkości próbki, przeznaczonej do badań, przy
oznaczaniu gęstości objętościowej gruntu stosuje się jedną z czterech metod (PN-88/B-04481):
(wymienić metody)
1.3 Gęstość właściwa
Gęstością właściwą
ρ
s
szkieletu gruntowego [g/cm
3
], nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do
jego objętości. Wyznacza się ją ze wzoru:
wg
t
g
wt
t
g
s
s
s
m
m
m
m
m
m
V
m
−
−
+
−
=
=
)
(
ρ
gdzie: m
s
- masa szkieletu gruntowego [g],
V
s
- objętość szkieletu gruntowego [cm
3
],
m
g
- masa kolby z gruntem wysuszonym w temperaturze 105 – 110
o
C [g],
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 2/8
——————————————————————————————————————————————
m
wt
- masa kolby wypełnionej do kreski na szyjce wodą destylowaną [g],
m
wg
- masa kolby z gruntem i wodą wypełniającą kolbę do kreski na szyjce [g],
m
t
- masa kolby wysuszonej w temperaturze 105 – 110
o
C [g],
W większości przypadków stosuje się metodę piknometru opisaną w normie PN-88/B-04481.
1.4 Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego
Gęstością objętościową szkieletu gruntowego
ρ
d
Praktycznie obliczenia gęstości objętościowej szkieletu gruntowego dokonujemy wzorami:
1.5 Porowatość gruntów
Porowatość gruntu n [-] to
1.6 Wskaźnik porowatości gruntu
Wskaźnik porowatości gruntu e [-] to
1.7 Zależność między porowatością a wskaźnikiem porowatości
1.8 Stopień wilgotności gruntu
(wg PN-86/B-02480)
Stopień wilgotności gruntu S
r
[-] to
Stopień wilgotności S
r
Stan wilgotności Symbol
1.9 Wilgotność całkowita
Wilgotność całkowita w
r
[%] przy stopniu wilgotności S
r
=1,0 wyznaczamy:
1.10 Gęstość objętościowa gruntu o wilgotności całkowitej w
r
, który zalega powyżej zwierciadła
wody gruntowej:
=
sr
ρ
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 3/8
——————————————————————————————————————————————
1.11 Gęstość objętościowa gruntu o wilgotności całkowitej w
r
, który zalega poniżej zwierciadła wody
gruntowej:
=
'
ρ
, wzór uproszczony dla gruntów spoistych:
=
'
ρ
2. Wykonanie ćwiczenia w laboratorium: wg PN-88/B-04481.
2.1 Oznaczenie wilgotności naturalnej
Wykonanie badania polega na:
Obliczenie wyników. (Wyniki na formularzu)
2.2 Oznaczenie gęstości objętościowej
2.2.1 Metodą pierścienia tnącego i cylindra
Wykonanie badania polega na:
Obliczenie wyników. (Wyniki na formularzu)
2.2.2 Metodą wyporu hydrostatycznego wody
Wykonanie badania polega na:
Obliczenie wyników. (Wyniki na formularzu)
2.2.3 Metodą wyporu hydrostatycznego w cieczach organicznych
Wykonanie badania polega na:
Obliczenie wyników. (Wyniki na formularzu)
2.3 Oznaczenie gęstości właściwej szkieletu gruntowego
Wykonanie badania polega na:
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 4/8
——————————————————————————————————————————————
Obliczenie wyników. (Wyniki na formularzu)
3. Obliczyć pozostałe cechy fizyczne gruntów, dla których oznaczono w badaniach laboratoryjnych:
wilgotność naturalną, gęstości objętościową i gęstość właściwą szkieletu gruntowego.
Lp.
Wzór Dane
Wartość
1
Nr próby
2
Nazwa gruntu
3
Wilgotność naturalna
4
Gęstość objętościowa
5
Gęstość właściwa szkieletu
gruntowego
6
Gęstość objętościowa szkieletu
gruntowego
7
Porowatość
8
Wskaźnik porowatości
9
Stopień wilgotności
10
Wilgotność całkowitą
11
Gęstość objętościowa przy pełnym
nasyceniu porów wodą.
12
Gęstość objętościowa z
uwzględnieniem wyporu wody.
(Skomentować otrzymane wyniki.)
3. Oznaczanie zawartości substancji organicznej (PN)
Pod pojęciem „części organiczne” rozumie się zarówno nierozłożoną substancję organiczną, jak i
jej część zhumifikowaną (próchnicę).
Przez zawartość części organicznych I
om
rozumie się stosunek masy części organicznych w stanie
powietrzno-suchym do masy szkieletu gruntowego w próbce gruntu.
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 5/8
——————————————————————————————————————————————
Tab. 3 Klasyfikacja gruntów z organiczna zawartością wg PN-EN ISO 14688-2: 2005
Grunt Zawartość składników organicznych
(
≤ 2mm) % suchej masy
Mało-organiczny
2 do 6
Średnio-organiczny
6 do 20
Wysoko-organiczny >
20
Metody wyznaczania I
om
:
3.1 Oznaczenie zawartości substancji organicznej metodą utleniania
Wykonanie badania polega na:
(Dane i wyniki na formularzu)
3.2 Oznaczenie zawartości substancji organicznej metodą prażenia
Wykonanie badania polega na:
(Dane i wyniki na formularzu)
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 6/8
——————————————————————————————————————————————
Oznaczanie
wilgotności (w) i gęstości objętościowej (ρ) gruntów
Metodą wyporu hydrostatycznego
Oznaczenie makroskopowe
Nr próby……….......Miejsce pobrania ……………………………Rodzaj gruntu: …………………..……………….….....…
Domieszki: ……………….………………..…. Zaw. CaCO
3
:
.………….. Barwa: ..………………………………………......
Wilgotność: .……………….Plastycz./forma ziaren.:
……….……………………………..………………………………………………………………………………………….....
Konsystencja …………………………...………….……………………………………………………………….………
Oznaczanie wilgotności 1 Nr nacz.. ………
masa nacz. z gr. wilg. (g) m
mt
………..…. - m
st
…………….…….
masa nacz. z gr. suchym (g) m
st
............... - masa
nacz.
m
t
………
w = ( - / - )*100 = %
Oznaczanie wilgotności 2 Nr nacz…………
masa nacz. z gr. wilg. (g) m
mt
………. - m
st
…………………….
masa nacz. z gr. suchym (g) m
st
............... - masa
nacz.
m
t
……
w = ( - / - )*100 = %
Obliczenie w =
Oznaczenie ρ metodą wyporu hydrostatycznego
w wodzie
Oznaczenie ρ metodą wyporu hydrostatycznego
w cieczach organicznych
Masa próbki gruntu [g]: m
m
Masa próbki gruntu pokrytego parafiną: m
p
Masa próbki gruntu pokrytej parafiną
i zanurzonej w wodzie [g]: m
pw
Gęstość właściwa wody [g/cm
3
]: ρ
w
Gęstość właściwa parafiny: ρ
p
= 0,93 g/cm
3
ρ =m
m
/((m
p
-m
pw
)/ρ
w
-(m
p
-m
m
)/ρ
p
= …….... g/cm
3
Masa próbki [g]: m
m
Masa próbki zanurzonej w cieczy [g]: m
mc
Gęstość właściwa cieczy ………….
w temp.badania t = ºC [g/cm
3
]: ρ
c
ρ
= m
m
· ρ
c
/ (m
m
- m
mc
) = ………..…. g/cm
3
Oznaczenie ρ metodą wyporu hydrostatycznego
w wodzie
Oznaczenie ρ metodą wyporu hydrostatycznego
w cieczach organicznych
Masa próbki gruntu [g]: m
m
Masa próbki gruntu pokrytego parafiną: m
p
Masa próbki gruntu pokrytej parafiną
i zanurzonej w wodzie [g]: m
pw
Gęstość właściwa wody [g/cm
3
]: ρ
w
Gęstość właściwa parafiny: ρ
p
= 0,93 g/cm
3
ρ =m
m
/((m
p
-m
pw
)/ρ
w
-(m
p
-m
m
)/ρ
p
= …….... g/cm
3
Masa próbki [g]: m
m
Masa próbki zanurzonej w cieczy [g]: m
mc
Gęstość właściwa cieczy ………….
w temp.badania t = ºC [g/cm
3
]: ρ
c
ρ
= m
m
· ρ
c
/ (m
m
- m
mc
) = ………..…. g/cm
3
Obliczenie ρ =
Obliczenie ρ =
Wykonał: ………………………………. ……… Grupa …….……….. dn. ………………………..
Sprawdził: ……..………………………………….……………… dn. ………………………..
Oznaczanie gęstości właściwej (ρ
s
) gruntów w piknometrze
Nr piknometru
Masa piknometru
m
t
=
Masa piknometru z gruntem suchym
m
g
=
Masa piknometru z woda i gruntem
m
wg
=
Masa piknometru z wodą
m
wt
=
Masa szkieletu gruntowego
m
s
= m
g
- m
t
=
Objętość szkieletu gruntowego
V
s
= (m
wt
+ m
s
- m
wg
)/
ρ
w
=
Gęstość właściwa szkieletu gruntowego
ρ
s
= m
s
/ V
s
= g/cm
3
Wykonał: ……………………..
Sprawdził: ………………………
Data: ……………..
Data: ……………..
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 7/8
——————————————————————————————————————————————
Oznaczanie wilgotności (w)
i gęstości objętościowej (ρ) gruntów
w pierścieniu i cylindrze
Oznaczenie makroskopowe
Nr próby ……………Miejsce pobrania ………….…………..…Rodzaj gruntu: ………………….………..…..…….................
Domieszki: ……………….………………..…..…. Zaw. CaCO
3
:
.…….….. Barwa: ..…………………………………………..
Wilgotność: .……………….Plastycz./forma ziaren.: ………...…….……………………………..……………………………...
Konsystencja …………………………...………….………………………………………………………………….……
Oznaczanie wilgotności 1 Nr nacz.. ………
masa nacz. z gr. wilg. (g) m
mt
………..…. - m
st
…………….…….
masa nacz. z gr. suchym (g) m
st
............... - masa
nacz.
m
t
………
w = ( - / - )*100 = %
Oznaczanie wilgotności 2 Nr nacz…………
masa nacz. z gr. wilg. (g) m
mt
………. - m
st
…………………….
masa nacz. z gr. suchym (g) m
st
............... - masa
nacz.
m
t
……
w = ( - / - )*100 = %
Oznaczenie ρ w pierścieniu Oznaczenie
ρ w cylindrze
Masa próbki w pierścieniu: m
mt
Masa pierścienia: m
t
.
Masa próbki: m
m
Objętość pierścienia: V = cm
3
ρ
= m
m
/ V = ………………. g/cm
3
Masa próbki w cylindrze: m
mt
Masa cylindra: m
t
Masa próbki: m
m
Objętość cylindra: V = cm
3
ρ
= m
m
/ V = ………………. g/cm
3
Obliczenie ρ =
Oznaczenie makroskopowe
Nr próby ……………Miejsce pobrania ………………..…Rodzaj gruntu: ………………….………..…..… ……….......
Domieszki: ……………….………………..…. Zaw. CaCO
3
:
.…….. Barwa: ..…………………………………………..
Wilgotność: .……………….Plastycz./forma ziaren.: ……….……………………………..……………………………...
Konsystencja …………………………...………….………………………………………………………………….……
Oznaczanie wilgotności 1 Nr nacz.. ………
masa nacz. z gr. wilg. (g) m
mt
………..…. - m
st
…………….…….
masa nacz. z gr. suchym (g) m
st
............... - masa
nacz.
m
t
………
w = ( - / - )*100 = %
Oznaczanie wilgotności 2 Nr nacz…………
masa nacz. z gr. wilg. (g) m
mt
………. - m
st
…………………….
masa nacz. z gr. suchym (g) m
st
............... - masa
nacz.
m
t
……
w = ( - / - )*100 = %
Oznaczenie ρ w pierścieniu Oznaczenie
ρ w cylindrze
Masa próbki w pierścieniu: m
mt
Masa pierścienia: m
t
.
Masa próbki: m
m
Objętość pierścienia: V = cm
3
ρ
= m
m
/ V = ………………. g/cm
3
Masa próbki w cylindrze: m
mt
Masa cylindra: m
t
Masa próbki: m
m
Objętość cylindra: V = cm
3
ρ
= m
m
/ V = ………………. g/cm
3
Obliczenie ρ =
Wykonał: …………………..… ……….… Grupa …………….. dn. ….………….………….
Sprawdził: ……..……………………………………….…………dn. ……………….………..
Instytut Inżynierii Technicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Jarosławiu , Zakład Budownictwa
Lab. # 3 8/8
——————————————————————————————————————————————
Oznaczanie części organicznych (I
om
)
oraz strat przy prażeniu (I
ż
)
Badanie makroskopowe
Nr ćwiczenia ……………………Nr próbki ……
Rodzaj gruntu/symbol …………………………..
Domieszki: …………………………………..….
Barwa: ………………………………………..…
Plastyczność
: ………………………………...
Miejsce pobrania ………………..Typ próbki ………………
Opakowanie ………………………………………………....
Zawartość CaCO
3
: ………………………………………….
Wilgotność: …………………………………………………
Konsystencja gruntu/forma ziaren
: ………………………
Oznaczanie zawartości części organicznych (I
om
) metodą utleniania H
2
O
2
Zlewka nr …………… Masa zlewki z gruntem wysuszonym m
st
= ………………… g
Masa m
t
…………… Masa gruntu m
s
= ………………… g
Masa zlewki z gruntem po utlenieniu i wysuszeniu do stałej masy
m
u
= ………………… g
100
*
t
st
u
st
om
m
m
m
m
I
−
−
=
= ……… %
Zlewka nr …………… Masa zlewki z gruntem wysuszonym m
st
= ………………… g
Masa m
t
…………… Masa gruntu m
s
= ………………… g
Masa zlewki z gruntem po utlenieniu i wysuszeniu do stałej masy
m
u
= ………………… g
100
*
t
st
u
st
om
m
m
m
m
I
−
−
=
= ……… %
Oznaczanie strat przy prażeniu (I
ż
)
Tyg. nr ……… Tygiel zlewki z gruntem wysuszonym (+105-110
o
C) m
st
= ……………… g
m
t
……… m
t
= ……………… g
m
s
= ……………… g
Tygiel z gruntem po I prażeniu m
I
= ……………… g
Tygiel z gruntem po II prażeniu m
u
= ……………… g
100
*
t
st
u
st
ż
m
m
m
m
I
−
−
=
= ……… %
Tyg. nr ……… Tygiel zlewki z gruntem wysuszonym (+105-110
o
C) m
st
= ……………… g
m
t
……… m
t
= ……………… g
m
s
= ……………… g
Tygiel z gruntem po I prażeniu m
I
= ……………… g
Tygiel z gruntem po II prażeniu m
u
= ……………… g
100
*
t
st
u
st
ż
m
m
m
m
I
−
−
=
= ……… %
Wykonał: ………………….…………………Grupa ……………… dn. ……………………….
Sprawdził: ……..……………………………………… …. dn. ……………