Проведение определения

1. Взвешивают сухой чистый пикнометр (т, г).

2. При помощи воронки переносят взятую навеску грунта о пик­нометр.

Пикнометр с грунтом m₁, г. взвешивают, вычитая из массы пик­нометра с грунтом массу пикнометра. Определяют массу введенного в пикнометр фунта в воздушно-сухом состоянии (m₁ - m), г; вносят поправку на гигроскопическую воду и вычисляют массу сухого грунта m₀ по формуле

m₁ - m

m₀ = —————— (5)

1+0,01ω_g

где m₀ - масса навески грунта в пикнометре, г;

ωg - гигроскопическая влажность рунта, % (≈ 2 %).

3. В пикнометр наливают дистиллированную воду примерно на 1/3 его емкости. Взбалтывают в нем суспензию и кипятят на пес­чаной бане (для удаления адсорбированного воздуха и расчленения агрегатов пылевато-глинистого грунта). Кипячение производят в те­чение 30 минут (считая с момента закипания) для песков и супесей и в течение часа - для суглинков и глин.

4. Охлаждают пикнометр с суспензией до комнатной температуры и доливают в пего дистиллированную поду до мерной черты к нижнему уровню мениска, используя капельницу. Вытирают пик­нометр папиросной бумагой и взвешивают его с суспензией (m₂ г).

5. Выливают из пикнометра суспензию, промывают, заполняют дистиллированной водой до мерной черты и, протерев, взвешивают (m₃ г). Величину плотности частиц груша вычисляют по формуле:

m ₀

ρ_S =—————— ρ_w

m ₀ + m ₃ - m ₂

где m ₀ - масса навески сухого грунта, г;

m ₃- масса пикнометра с водой и грунтом после кипячении при температуре испытания, г; m ₂- масса пикнометра с водой при той же температуре, г ρ_w- плотность поды при той же температуре, г/см³.

Производят параллельно не менее двух определений. За величи­ну ρ_S принимают среднеарифметическое значение.

Результаты определения плотности частиц фунта заносят в табл.6

Таблица 6

Журнал определения плотности частиц фунта пикнометрическим методом

№ п/п	Номер пикнометра	Масса введенного в пикнометр грунта m0, г	Масса пикнометра с грунтом и водой m2, г	Масса пикнометра с водой m3, г	Температура воды t, °С	Плотность частиц грунта ρS г/см3
						отдельный образец		среднее значение
1	2	3	4	5	6	7	8

Лабораторная работа № 4

Метод лабораторного определения плотности сложения песка

Плотность сложения определяется для сыпучих (песчаных) грунтов и может быть оценена через коэффициент пористости [5|.

По плотности сложения песчаные фунты подразделяются на плотные, средней плотности и рыхлые.

Плотность сложения песка в большой степени влияет на его строительные свойства, деформативность, водопроницаемость и т.д. Так, например, если песок находится и рыхлом состоянии, то он может быть использован и качестве основания только после его уплотнения или закрепления.

В данной работе опыт проводится с песком средней крупности нарушенной структуры. По [5] песок средней крупности считается плотным, если коэффициент пористости е<0,55; средней плотности - при 0,55 ≤ е ≤0,70 и рыхлым - при е>0,70. Коэффициент пористости вычисляется по формуле

e = (ρ_S - ρ_α)/ ρ_α (7)

где ρ_S - плотность частиц грунта, принимаемая в данной работе равной 2,65 г/см³; ρ_α - плотность сухого грунта, г/см³:

ρ_α = ρ/ (1 + 0,01ω) (8)

здесь ρ - плотность, г/см³;

ω - естественная влажность грунта, %.

Для количественной оценки деформативных свойств грунтов по компрессионной кривой определяют коэффициент m₀ насыпаемый коэффициентом сжимаемости (коэффициентом уплотнения). Рас­сматривая некоторый окончательный интервал давлении от σ_н до σ_к, можно уменьшение коэффициента пористости e_н - e_к приближенно считать прямо пропорциональным приращению давления σ_к - σ_н

Рис.2. Схема компрессионной кривой

Коэффициент сжимаемости т₀ вычисляют но формуле:

e_н - e_к

m₀ = tgα = ————— (15)

σ_к - σ_н

где e_н - e_к - изменение коэффициента пористости в рассматривае­мом интервале давления;

σ_к - σ_н — изменение давления кПа.

Коэффициент сжимаемости т₀ грунта равен отношению изменения коэффициента пористости к давлению. Он является количественной характеристикой способности фунта уплотняться при невоз­можности бокового расширения. Коэффициент сжимаемости имеет размерность, обратную давлению, и численно равен тангенсу угла в принятом интервале давлений. В ряде случаев удобно пользоваться параметром, называемым коэффициентом относительной сжимае­мости:

m_e = m₀/ (1+ e₀) (16)

Интервал давлений, на котором спрямляется компрессионная кривая, должен выбираться каждый раз в зависимости от условий конкретной решаемой задачи. Так, например, при строительстве какого-либо задания или сооружения σ_н выбирается равным давлению

Деформация, зафиксированная индикаторами, включает в себя и деформацию прибора. Для определения действительной деформации грунта нужно знать деформацию прибора, которая (в том числе и деформация листков фильтровальной бумаги) определяется при его тарировке. Тарировка проводится так же, как и компрессионное испытание, но в этом случае вместо грунта в прибор закладывают металлическую болванку с влажными листками фильтровальной бумаги. Время, необходимое для стабилизации деформаций, в этом случае составляет 3-5 мин. По полученным данным строится график, который используется при, расчете действительной деформации образца. Тарировка проводится 1-2 раза в год.

Внешняя нагрузка на образец вызывает изменение его высоты. Зная деформацию образца ∆hi, при заданном давлении σ, можно определить изменение коэффициента пористости ∆e_i и коэффициент пористости e₀, которые соответствуют той же нагрузке.

Начальный коэффициент пористости вычисляется по формуле:

ρ_s

e₀ = —— (1+0,01ω) -1 (12)

ρ

где ω - природная влажность, %

Изменение коэффициента пористости после уплотнения от каж­дой ступени нагрузки определяются по формуле:

∆e_i = ∆h_i (1+ e₀)/ h₀ (13)

где h₀ - начальная высота образца грунта, мм.

Коэффициент пористости, соответствующий каждой ступени давления, вычисляют, по формуле:

e_i = e₀ - ∆e_i (14)

Вычитая из показаний индикаторов, полученных в процессе ис­пытания, начальный отсчет, находит суммарную деформацию образца грунта и прибора для каждой ступени давления (среднее значение по показаниям обоих индикаторов).

Деформацию образца грунта ∆hi,- определяют для каждой ступени давления путем вычитания деформации прибора (тарировочной поправки) из суммарной деформации.

Данные испытания заносятся в табл.10. Обработан результаты испытания, строят компрессионную кривую, общий вид которой представлен па рис12. Для построения компрессионной кривой по оси абсцисс откладывают вертикальные давлении σ, а по оси ординат - соответствующие им коэффициенты пористости e.

Так как опыт проводится с песком в воздушно-сухом состоянии, то пренебрегая гигроскопической влажностью, то есть считая w = 0, будем иметь ρ_u = ρ.