1.TEMAT : Laboratoryjne sposoby oznaczania podstawowych właściwości

fizycznych gruntu.

2.WPROWADZENIE TEORETYCZNE

Podstawowe właściwości fizyczne gruntu to:

1° gęstość objętościowa i ciężar objętościowy

ρ=m /V [g / cm³]

γ= ρ∗g [kN/m² ]

2° gęstość właściwa i ciężar właściwy szkieletu gruntowego

ρ_s=m_s / V_s [g/cm³]

γ_s= ρ_s∗g [kN/m²]

3°wilgotność w=m_w/m_s∗100%

2.1.Oznaczenie gęstości i ciężaru objętościowego w zależności od ilości i rodzaju posiadanego gruntu

2.1.1.w pierścieniu metalowym

Metodę tą stosuje się do badania gruntów spoistych o nienaruszonej strukturze i zachowanej wilgotności naturalnej .

Pierścień powinien być wykonany z nierdzewnego metalu o średnicy wewnętrznej i wysokości około 4cm. Za pomocą suwmiarki wyznacza się wymiary cylindra i oblicza jego objętość ze wzoru :

πD²h

V_p=

4

gdzie : D—średnica wewnętrzna pierścienia

h—wysokość pierścienia

Pierścień należy zważyć i wcisnąć go w przygotowaną próbkę gruntu i zważyć razem z gruntem.

Gęstość objętościową liczymy ze wzoru :

m_mt- m_t

ρ=

V_p

Ciężar objętościowy liczymy ze wzoru :

γ=ρ∗g

gdzie : m_mt—masa pierścienia wraz z gruntem [g] ,

m_t—masa pierścienia [g] ,

V_p—wewnętrzna objętość pierścienia .

Gęstość objętościową wyznacza się na dwóch próbkach tego samego gruntu w celu sprawdzenia dok ladności wykonania badania. Za wynik przyjmuje się średnią arytmetyczną wyników , gdy ich różnica nie przekracza 5% średniej wartości. W przypadku większej różnicy należy wykonać oznaczenie na dwóch dodatkowych próbkach i za wynik przyjmujemy średnią arytmetyczną z czterech oznaczeń.

2.1.2. w cylindrze stalowym

Metodę tę można stosować do różnych gruntów , ale szczególnie dobre wyniki uzyskuje się dla gruntów niespoistych.

Oznaczenie wykonuje się w cylindrze , do którego pobrano grunt z miejsca budowy. Najpierw mierzymy wewnętrzną średnicę i wysokość cylindra oraz wysokość od powierzchni gruntu do krawędzi cylindra.

Cylinder ważymy razem z gruntem, a następnie pusty.

Gęstość objętościową liczymy ze wzoru :

4(m_mt-m_t)

ρ=

πDh

Pomiary wykonujemy dwukrotnie i za wynik przyjmujemy średnią arytmetyczną z obu pomiarów jeżeli różnią się o mniej niż 5% wartości średniej.

2.1.3.za pomocą rtęci

Metodę tą stosuje się do badania gruntów o znacznej spoistości.

Z próbki NNS wycinamy dwie kostki o objętości około 10cm³ każda, wygładzamy powierzchnię i ważymy. Naczynie pomiarowe wkładamy do kuwety i napełniamy rtęcią do pełni. Górny menisk rtęci usuwamy przez przyłożenie płytki z kołeczkami. Naczynie z rtęcią wkładamy do drugiej kuwety . Na rtęć kładziemy badaną kostkę gruntu i wciskamy ją do rtęci za pomocą płytki. Wypchniętą rtęć ważymy w parowniczce.

Gęstość objętościową liczymy ze wzoru:

m_m∗ρ_n

ρ=

m_r

gdzie : m_m—masa próbki,

m_r—masa rtęci wypchniętej przez grunt,

ρ_n—gęstość właściwa rtęci przyjmowana w zależności od temp.

Pomiary wykonujemy dwukrotnie i za wynik przyjmujemy średnią arytmetyczną obu wyników, jeżeli różnią się o mniej niż 5% wartości średniej.

2.2.Gęstość właściwa szkieletu gruntowego

Wykonanie oznaczenia : kolbę cechujemy (wg zaleceń normy PN-88/ B-04481 punkt5.3.), a następnie przygotowujemy próbkę : do parowniczki wkładamy próbkę gruntu i suszymy w temp.105-110°. Po wysuszeniu do stałej masy grunt rozcieramy w moździerzu i przesiewamy przez sito o wymiarach oczek 2mm. Odsiany grunt ponownie suszymy i schładzamy. Wycechowaną kolbę ważymy i wsypujemy do niej grunt, a następnie ponownie ważymy razem z gruntem. Do kolby wlewamy wodę destylowaną do 2/3 objętości kolby i gotujemy na niedużym płomieniu 0.5h od chwili zagotowania się wody. Następnie kolbę chłodzimy dolewamy wody destylowanej do kreski na szyjce kolby, wstawiamy do kąpieli wodnej (temp. pokojowa) i po dwóch godzinach mierzymy temp. wody w kolbie i w kąpieli. Ponownie dolewamy wody do kreski kolby i ważymy wraz z wodą i gruntem.

Gęstość objętościową liczymy ze wzoru :

m_g-m_t

ρ_s = ∗ρ_w

[ m_wt + ( m_g-m_t) -m_wg]

gdzie : m_g—masa kolby z gruntem wysuszonym w temp.105-110°C,

m_t—masa kolby,

m._wt—masa kolby z wodą (do kreski),

m._wg—masa kolby z gruntem i wodą,

ρ_w—gęstość wody.

Jeżeli wynik oznaczenia ρ_s różni się od podanych w normie (PN -88/ B-04481) wartości dla poszczególnych rodzajów gruntu należy wykonać co najmniej dwa dodatkowe oznaczenia, a za wynik przyjąć średnią wartość dwu oznaczeń różniących się od siebie nie więcej niż 5% wartości średniej.

2.3.Oznaczenie wilgotności naturalnej

Z gruntu NNS lub NW pobieramy dwie próbki (o masach około 500g dla gruntów gruboziarnistych ; 50g dla piasków i pyłów ; 30g dla pozostałych ) , które umieszczamy w uprzednio zważonych parowniczkach. Parowniczki razem z gruntem ważymy i suszymy w suszarce w temp.105-110°C do stałej masy. Następnie grunt chłodzimy w eksykatorze i ważymy.

Wilgotność naturalną liczymy wg wzoru :

m_mt-m_st

w = ∗100

m_st-m_t

gdzie : m_mt—masa próbki wilgotnej razem z masą parowniczki,

m_st—masa próbki wysuszonej razem z masą parowniczki,

m._t—masa parowniczki.

Za wynik ostateczny przyjmuje się średnią arytmetyczną dwóch oznaczeń jeżeli ich wartość nie przekracza 5% wartości średniej.

3.WYNIKI BADAŃ

Przed przystąpieniem do oznaczenia podstawowych właściwości fizycznych gruntu musimy określić jego nazwę i rodzaj. Do tego celu wykorzystałam metodę makroskopową :

1. próba wałeczkowania : wałeczek z połyskiem pod koniec wałeczkowania ; zawartość frakcji iłowej 20-30% ; pęka poprzecznie w dziewiątym wałeczkowaniu ( liczba wałeczkowań X=8).

2. próba rozcierania gruntu w wodzie : pod palcem wyczułam dużo ziaren piasku → należy do pierwszej grupy

3. próba rozmakania w wodzie nie przeprowadzona , bo trwałaby bardzo długo

Na podstawie powyższych badań stwierdzam ,że jest to glina piaszczysta zwięzła .

Stan gruntu : miękkoplastyczny.

3.1.Oznaczenie wilgotności

--masa parowniczek : m_t¹⁹=21.8g

m_t⁷⁹=21.5g

--masa parowniczek z gruntem : m_mt¹⁹=59,1g

m_mt⁷⁹=54.3g

--masa parowniczek z gruntem wysuszonym : m_st¹⁹=51.8g

m_st⁷⁹=47.7g

WILGOTNOŚĆ NATURALNA :

59.1-51.8

w_n¹⁹= ∗100 =24.33%

51.8-21.8

54.3-47.7

w_n⁷⁹= ∗100 = 25.19%

47.7-21.5

24.33+25.19

w_n = = 24.76%

2

Wnioski : Dla warunków jak wyżej norma PN -81 / B - 03020 podaje wartość wilgotności naturalnej dla gliny piaszczystej zwięzłej W_n=30% , wynik naszych badań to W_n= 24.76%. Różnice te pozwalają stwierdzić ,że badania nie odbywały się na próbkach o naturalnej wilgotności.

3.2 Oznaczenie gęstości objętościowej (wykonujemy na dwóch próbkach)

--masa pierścienia : m_t =50g

--masa pierścienia z gruntem : m_mt¹=106.85g

m_mt² =106.45g

--objętość pierścienia V_p

D=3.5cm

h=2.95cm 3.14∗(3.5)²

V_p = ∗ 2.95 = 28.36cm³

4

GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA

m_mt¹ -m_t 106.85-50.00

ρ¹ = = =2.00 g/cm³

V_c 28.36

m_mt² -m._t 106.45-50

ρ² = = =1.99 g/cm³

V_c 28.36

2.00+1.99

ρ = =1.995 g/cm³

2

Wnioski :norma PN -81 / B-03020 podaje wartość ρ = 1.95 g/cm³ , nasze badania dały wartość ρ =1.995 g/cm³. Różnice wyników mogą być skutkiem niedokładnie przeprowadzonego badania lub tego, że nie była to próbka o nienaruszonej strukturze.

3.3.Oznaczenie gęstości właściwej szkieletu gruntowego

Badanie to przeprowadzamy na piasku średnioziarnistym.

--masa kolby : m_t =123.5g

--masa kolby z gruntem suchym : m_g =175.1g

--masa kolby wypełnionej do kreski wodą destylowaną : m_wt =621.7g

--masa kolby wypełnionej do kreski wodą destylowaną i gruntem : m_wg=653.5g

GĘSTOŚĆ WŁAŚCIWA SZKIELETU GRUNTOWEGO :

175.1-123.5

ρ_S = *1 = 2.6 g/cm³

621.7+(175.1 - 123.5) - 653.5

Wnioski : wg normy PN-81 / B-03020 ρ_s=2.65g/cm³ ; wynik naszych badań to ρ_s=2.6g/cm³ . Różnice w wyniku badań są prawdopodobnie spowodowane niedokładnością przeprowadzonych badań.