3.8. Определение гранулометрического (зернового) состава

0. Грунта ситовым методом

Этот метод является достаточно простым, не требует сложного оборудования и дает точные результаты испытаний.

Для определения гранулометрического состава грунта ситовым методом необходимо иметь набор стандартных сит; технические весы с разновесами; фарфоровую ступку и пестик с резиновым наконечником; фарфоровые чашечки или стеклянные стаканчики; ложку или совок; грушу резиновую; нож; эксикатор с прокаленным хлористым кальцием; шкаф сушильный; лист бумаги; журнал.

Подготовка к испытанию

1. Для разделения грунта на фракции ситовым методом без промывки водой применяют сита с диаметром отверстий 10, 5, 2, 1, 0,5 мм, т.е. пять сит. Если ситовой анализ выполняется с промывкой водой - 7 сит с диаметром отверстий 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,1 мм.

2. Сита монтируют в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий (рис. 3.4).

	1 – крышка; 2 – поддон; 3 – сита
Рис. 3.4. Схема комплекта набора сит для гранулометрического анализа грунтов

На верхнее сито надевают крышку. Для отбора средней пробы грунт в воздушно-сухом состоянии рассыпают тонким слоем на листе бумаги. Проводят шпателем борозды в продольном и поперечном направлениях, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отбирают грунт понемногу из каждого квадрата.

Масса средней пробы должна составлять для грунтов, не содержащих частиц размером крупнее 2 мм – 100 г; для грунтов, содержащих частицы до 10 % ( по массе) крупнее 2 мм – не менее 500 г; для грунтов, содержащих от 10 до 30 % частиц размером крупнее 2 мм – 1000 г; для грунтов, содержащих свыше 30 % частиц размером крупнее 2 мм – не менее 2000 г. Содержание частиц в грунте крупнее 2 мм определяют визуально.

Проведение испытания

а) при разделении грунта на фракции без промывки водой

1. Отобранную пробу грунта в воздушно-сухом состоянии взвешивают на технических весах. Для упрощения и удобства расчета желательно, чтобы общая масса пробы была равна целым граммам.

2. Пробу грунта высыпают в верхнее сито собранного набора (рис. 3.4), плотно закрывают крышкой и просеивают, совершая колебательные движения. Фракции грунта, оставшиеся на ситах, высыпают, начиная с верхнего сита, в ступку и дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеивают на этих же ситах. Полноту просеивания фракции грунта проверяют встряхиванием каждого сита над листом бумаги. Если на лист выпадают частицы грунта, то их высыпают на следующее сито. Просеивание продолжают до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать частицы.

3. Фракции грунта, оставшиеся на сите после просеивания и прошедшие в поддон, следует перенести в заранее взвешенные стаканчики или чашечки (m₁) и взвесить для определения их массы (m₂). Сложить массы всех фракций грунта. Сумма всех масс должна быть равна массе всей навески грунта, которую используют для анализа. Если полученная сумма превышает более чем на 1 % массу взятой для анализа пробы, то испытание следует повторить.

4. Потери грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их массе.

б) при разделении грунта на фракции с промывкой водой

1. Пробу грунта отбирают так же, как для анализа без промывки водой.

2. Отобранную пробу высыпают в заранее взвешенную фарфоровую чашку, увлажняют и растирают пестиком с резиновым наконечником.

3. Заливают грунт водой, взмучивают суспензию и дают ей отстояться в течение 10-15 секунд. Взвесь с неосевшими частицами пропускают через сито с размером отверстий 0,1 мм. Взмучивание и сливание продолжают до полного осветления воды над осадком. После этого сливают оставшиеся на сите частицы при помощи резиновой груши в фарфоровую чашку, а оставшуюся воду сливают.

4. Промытую пробу грунта высушивают до воздушно-сухого состояния и взвешивают чашку с грунтом.

5. Массу частиц грунта размером менее 0,1 мм вычисляют по разности между массой средней пробы, взятой для анализа, и массой высушенной пробы грунта после промывки.

6. Промытый и высушенный грунт просеивают сквозь набор сит. Повторяют пункты анализа 2, 3, 4, указанные выше при разделении грунта на фракции без промывки водой.

Обработка результатов анализа

1. Содержание в грунте каждой фракции А вычисляют по формуле

А =m_ф / m₁ , (3.7)

где m_ф - масса данной фракции грунта, г;

m₁ - масса средней пробы, взятой для анализа, г.

2. Все данные анализа записывают в журнал (табл.3.7) , в котором указывают процентное содержание в грунте фракций:

а) размером более 10; 10-5; 5-2; 2-1; 1-0.5 и менее 0,5 мм- при разделении грунта на фракции без промывки водой;

б) размером более 10; 10-5; 5-2; 2-1; 1-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1 и менее 0,1мм при разделении грунта на фракции с промывкой водой.

Таблица 3.6

Журнал

определения гранулометрического состава грунта ситовым методом

Наименование	Размеры фракций грунта, мм
	> 10	10-5	5-2	2-1	1-0.5	0.5 -0,25	0,25 -0,1	< 0,1
1. Масса тары (фарфоровая чаша), m1, г
2. Масса тары с грунтом, m2, г
3. Масса фракции, А, г
4. Содержание фракции, %

Результаты анализа сопровождают указанием метода определения.

При определении гранулометрического состава глинистых грунтов используются рекомендуемые ГОСТ и литературой [8, 12, 22, 30] методы, основанные на отмучивании грунта в воде. Эти методы предусматривают, что скорость падения частиц грунта в воде зависит только от их размеров. В действительности же она зависит также от формы и минералогического состава частиц, температуры, минерализации воды, освещенности суспензии, способов подготовки грунта к анализу и т.д. Эти методы требуют значительного времени для анализа и применяются для специальных целей. [22, 30].