Na podstawie:

PKN-CEN ISO/TS 17892-4

Florkiewicz Mariusz
gr 7 Budownictwo WIL

• skład granulometryczny: udział cząstek

gruntu różnych rozmiarów obecnych w

badanym gruncie.

• średnica zastępcza-średnica obliczona z

danych sedymentacyjnych na podstawie

prawa Stokesa, przy założeniu kulistego

kształtu cząstek.

• grunty niespoiste-grunty zawierające

ziarna żwiru i/lub piasku z cząstkami

drobnymi w ilości mniejszej niż 10%

• grunty drobnoziarniste: grunty zawierające

więcej niż 10% cząstek drobnych, niekiedy z

piaskiem, ale bez frakcji żwirowej lub tylko z

niewielka ilością. Ta kategoria zawiera

zarówno grunty spoiste jak i niespoiste.

• grunty mieszane- grunty zawierające żwir,

piasek i więcej niż 10% cząstek drobnych

• drobne cząstki - cząstki przechodzące przez

sito o średnicy oczek 0,063mm

• D90-najmniejsza średnica oczek sita, przez

które przechodzi 90% lub więcej cząstek

gruntu

• wagi-powinny mieć dokładność 0.3% i rozdzielczość 0.1%

całkowitej masy próbki w stanie suchym

• suszarki-powinny zapewniać utrzymanie temperatury 105

o

C +/-

5

o

C i 50

o

C+/-5

o

C

• eksykator-powinien zawierać bezwodny żel silikonowy

Ustrzeżenie :

Tradycyjny niebieski żel, zawiera chlorek

kobaltu, który sklasyfikowano w dyrektywie UE 98/98/WE

jako potencjalnie rakotwórczy przy wdychaniu.

• parowniczka-powinna być wykonana z porcelany lub nie

podlegającego korozji metalu i mieć pojemność minimum 100ml

• sita-zestaw sit powinien zawierać sita o średnicy oczek 0.063 mm,

odpowiednio wzmocnione, aby można go używać do przemywania,

z odbiornikiem i sita o średnicy oczek 2mm

• Należy stosować sita z drutu

metalowego lub blachy metalowej

perforowanej. Wymiary oczek sit

powinny odpowiednio pokrywać

zakres wymiarów ziaren badanego

gruntu. Zaleca się zakres od 125mm -

0.063mm i nie mniej niż 12 sit. Sita

powinny być przed każdym użyciem

sprawdzane.

 

• Sprzęt pomocniczy - odporne na

korozje naczynia, plastikowe tace lub

wiadra, łopatki, szczotki do sita,

gumowe uszczelki, cylindryczne

zlewki, wstrząsarki

• Areometr-powinien być szklany, w kształcie

torpedy, a szkło powinno mieć jak najmniej

widocznych defektów. Szkło powinno być odporne

na chemikalia i dobrze wyżarzone. Nóżka i bańka

powinny być okrągłe w przekroju i symetryczne

względem głównej osi i bez różnic w przekroju

poprzecznym. Areometr powinien zawsze unosić

się w cieczy w całym zakresie pomiarowym z nóżką

nachyloną 1.5

o

do pionu. Skala i napisy powinny

być wyraźnie zaznaczone w równych odstępach.

Podziałka powinna być co 0.0005g/ml, a zasięg

areometru powinien być pomiędzy 0.9950 g/ml a

1.0300 g/ml. Areometr powinien być oznaczony

niezmywalnym piaskiem i mieć nadany

niepowtarzalny numer identyfikacyjny.

• wycechowane cylindry szklane- powinny mieć

równoległe ściany i stały przekrój poprzeczny

wzdłuż ich długości. Średnica cylindrów powinna

być przynajmniej 2 razy większa niż średnica bańki

areometru, a długość wystarczającą aby areometr

mógł swobodnie się unosić w 1000ml czystej wody.

• termometry- zakres 0-50

o

C i dokładność do 0.5

o

C

• łaźnia wodna-szklana z czujnikiem temperatury.

• mechaniczna wstrząsarka- umożliwiają utrzymanie

odpowiedniej ilości gruntu i wody w stałej

zawiesinie.

• stoper-dokładność do 1s

• stół roboczy wolny od wibracji

• wirówka-do oddzielania poszczególnych frakcji

• Pipeta - powinna mieć objętość 20 ml i być

zamontowana w statywie

• Przyrządy-waga, termometr, łaźnia wodna,

mechaniczna wstrząsarka, stoper, stół roboczy,

wirówka

• Odczynniki-powinny być jakości analitycznej
- woda destylowana, dejonizowana/demineralizowana
- odczynnik rozpraszający – może być nim woda
- nadtlenek wodoru – do usuwania materii organicznej
- kwas solny – do usuwania węglanów

Przykład urządzenia do

badania metodą

pipetową

• Metodę badania należy wybrać zgodnie z

podanymi niżej zasadami:

o Dla gruntów mieszanych powinno się

stosować zarówno metodę sitową, jak i
sedymentacyjna.

o Jeśli 90 % ziaren jest większych niż 0.063

mm należy stosować metodę sitową .

o Jeżeli więcej niż 10% ziaren jest mniejszych

niż 0.063 mm należy stosować metodę
sedymentacyjną.

Przygotowanie

próbki:

Należy stosować

przygotowanie próbki na
mokro.
Dla gruntów zawierających
więcej niż 10% cząstek
drobnych przygotowywanie na
sucho może spowodować
znaczące błędy.
Próbka reprezentatywna
powinna być przygotowana
przez wytrząsanie lub
ćwiartkowanie i suszenie. Masy
minimalnych suchych próbek
wymaganych do badań podano
w Tablicy obok.
Jeśli okaże się, że ilość gruntu
nie jest wystarczająca należy
odnotować to w sprawozdaniu z
badań.

Jeśli zachodzi konieczność zastosowania dodatkowo

metody sedymentacyjnej, powinna ona być wykonana
na osobnej niewysuszonej próbce gruntu.
W razie potrzeby z gruntów przed badaniem można
usunąć rozpuszczone sole, materię organiczną i
węglany.
Sucha próbka powinna być zważona z dokładnością
do 0,1% całkowitej suchej masy (m).
Próbkę należy umieścić na tacy lub w wiadrze i zalać
wodą. Należy ją tak zostawić przynajmniej na 1h, co
jakiś czas mieszając.
Próbka powinna być przemywana przez sito o
średnicy 2mm, umieszczone w sicie o średnicy oczek
0.063 mm do momentu aż woda stanie się wizualnie
czysta.
Cały materiał pozostawiony na sitach należy
przenieść, wysuszyć w suszarce i zważyć z
dokładnością do 0.1% całkowitej suchej masy próbki.

Wysuszony materiał należy przesiać przez sita o

wymiarach oczek aż do 0.063mm, ważąc grunt jaki
pozostaje na kolejnym sicie i cały materiał, jaki
przechodzi przez sito o wymiarze oczek 0.063mm. Masy
pozostałe na każdym sicie nie powinny przekraczać
wartości podanej w Tablicy 2.
Przesiewanie powinno trwać przynajmniej 10min (za
pomocą wstrząsarki) i przynajmniej 2min w przypadku
przesiewania ręcznego, do momentu aż żaden material
nie przechodzi przez sita.
Dla każdej sekwencji przesiewania należy obliczyć
łączną masę gruntu, jaka pozostaje na każdym sicie i
przechodzi przez ostatnie sito. Jeśli obliczona masa
różni się od masy jaka była przed rozpoczęciem
przesiewania więcej niż 1% przesiewanie należy
powtórzyć.

Przygotowanie próbki:

 Próbkę niewysuszonego gruntu należy dobrać zgodnie z Tablicą:

Rodzaj gruntu

Masa gruntu suchego

g

Grunty piaszczyste

Do 75

Grunty spoiste z mało ilością

piasku lub bez piasku

30-50

Plastyczne i miękkoplastyczne

iły

10-30

Próbkę gruntu należy umieścić w kolbie stożkowej. Następnie
dodać 100ml odczynnika rozpraszającego. Próbkę należy wstrząsać
aż wszystkie cząstki znajdą się w zawieszeniu. Zawiesinę można
uzyskać używając mechanicznej wstrząsarki.

 Przygotowaną zawiesinę gruntową należy przenieść na sito o
średnicy 0.063 mm

Zawiesinę przechodzącą przez sito należy przenieść do
cylindra pomiarowego i uzupełnić wodą do 1l.

Materiał pozostały na sicie należy umieścić w parowniczce i
wysuszyć w suszarce.

Każdy materiał przechodzący przez sito o najmniejszej
średnicy oczek należy dodać do cylindra sedymentacyjnego.
Zawiesina powinna pozostać w stanie nienaruszonym
przynajmniej przez 12h.

Należy przygotować cylinder sedymentacyjny, zawierający
roztwór odniesienia składający się ze 100ml odczynnika
rozpraszającego i 900 ml wody.

 Zawiesinę należy energicznie wstrząsać aż do momentu

całkowitego zawieszenia cząstek gruntu

 Cylinder należy odstawić i rozpocząć mierzenie czasu
 Odczyt areometru R’

h

należy przeprowadzić z menisku górnego

po krótkim czasie (np. 0.5-1-2 min) z dokładnością do
0.001g/ml.

 Aerometr należy umieścić w roztworze odniesienia, a

odczytaną z dokładnością do 0.001g/ml wartość należy zapisać
jako wartość odniesienia R

0

 Aerometr należy ponownie włożyć do zawiesiny gruntu, w

odpowiednich przedziałach czasu, około 15s zanim odczyt jest
odpowiedni.

 Temperatura zawiesiny powinna być odnotowywana po

pierwszych 15 min, a później po każdym odczycie z aerometru –
z dokładnością do 0.5

o

C

 Jeżeli temperatura z kolejnego odczytu różni się o więcej niż 1

o

C od poprzedniego pomiaru, należy również odczytać

temperaturę roztworu doniesienia.

Procedurę badań przedstawiono

na rysunku:

Temperatura suszarki powinna być sprawdzana przynajmniej raz na dwa
lata z użyciem wykalibrowanego urządzenia pomiarowego.
Suszenia należy przeprowadzić w temperaturze 105

0

C+/- 5

0

C, jeśli grunt

nie jest wrażliwy na ogrzewanie. Grunty wrażliwe należy suszyć w
temperaturze 50

0

C.

Przygotowanie próbki:
Próbkę należy przygotować tak jak opisano to dla metody
areometrycznej. Masa suchego gruntu powinna wynosić około 50g dla
gruntów piaszczystych i 20g dla gruntów ilastych.

Wykonanie badania:

 Należy wysuszyć pewną liczbę parowniczek w temp. 105

0

C, a

masę każdej z nich oznaczyć z dokładnością do 0.1 g (m1)

Zawiesinę należy wzburzyć energicznie obracając cylinder góra-
dół 60 razy w ciągu 2 min.

Cylinder należy odstawić i rozpocząć mierzenie czasu.

Temperaturę zawiesiny należy oznaczyć, a głębokość i czas
zanurzenia dla poszczególnych frakcji odczytać z podanej Tablicy:

 Pipetę należy umieszczać ostrożnie w zawiesinie do wymaganej

głębokości. Pipeta powinna być wypelniana stopniowo i opróżniona
do wysuszonej parowniczki. Pipetę należy opłukać wodą, a to co
zostało wymyte należy dodać do tej samej parowniczki.

 Parowniczkę z gruntem należy suszyć w suszarce, aż do uzyskania

stałej masy, a masę suchego gruntu (m2) oznaczyć z dokładnością
do 0.1 mg.

 Należy za pomocą pipety pobrać próbkę z roztworu odniesienia i

umieścić ją w parowniczce. Pipetę należy wypłukać a to co zostało
dodać do parowniczki. Parowniczkę należy suszyć aż do uzyskania
stałej masy.

 Czynności należy powtórzyć dla wszystkich wymaganych

rozmiarów cząstek.

 Należy oznaczyć przynajmniej 3 frakcje równomiernie pokrywające

krzywą uziarnienia.

Metoda Sitowa

Frakcje gruntu przechodzące przez poszczególne sita obliczamy ze

wzoru

F

n

=[(m

1

+m

2

+…+m

n

)/m]*100%

gdzie:
F

n

-frakcja przechodząca przez sito [%]

m

1

-masa gruntu przechodzącego przez sito o najmniejszych oczkach [g]

m

2

,m

n

-masa gruntu przechodzącego przez kolejne sita, aż do sita rozważanego [g]

m-całkowita masa suchej próbki [g]

Uwaga:

Jeśli grunt podano początkowo czynnościom, masa suchego gruntu po

tych czynnościach zastępuję masę m.

Czasem trzeba usunąć ziarna większe niż 2mm i nie uwzględniać ich w
obliczeniach, jeśli są one nie znaczące. Jeśli do tego doszło ilość materiału
użytego należy odnotować w sprawozdaniu z badań, podając ją w procentach
całkowitej masy. Jest to zalecane dla gruntów mieszanych.

Metoda Areometryczna

Całkowitą masą szkieletu gruntowego obliczmy ze wzoru

:

M=M

W

*100/(100+w)

gdzie:
m-masa szkieletu gruntowego
M

W

- masa gruntu w stanie wilgotnym

w- wilgotność [%]

Rzeczywisty odczyt z areometru
R

h

=R’

h

+C

m

gdzie:

R

h

-rzeczywisty odczyt areometru

R’

h

-obserwowany odczyt

C

m

-poprawka na menisk

Średnica zastępcza, odpowiadająca odczytowi R

h

:

Di=0,005531*sqrt[(ni*H

t

)/((q

S

-1)*t)]

di-średnica zastępcza
ni-dynamiczna lepkość wody
H

t

- efektywna głębokość areometru

q

S

- gęstość właściwa

t- czas

Zmodyfikowany odczyt areometru:

R

d

=R’

h

-R’

0

gdzie:
R

d

- zmodyfikowany odczyt areometru

R’

h

-obserwowany odczyt areometru

R’

0

-obserwowany odczyt areometru w

roztworze odniesienia
R’

h

- ,R’

0

powinny zawierać tylko

dziesiętne części odczytu pomnożone
przez 1000

Frakcja mniejsza niż średnica zastępcza

K=[(100xq

s

)/m(q

s

-1)]*R

d

gdzie:
K – frakcja mniejsza niż średnica zastępcza
(%)
q

s

– gęstość właściwa

m- masa szkieletu gruntowego
R

d

– zmodyfikowany odczyt areometru

Metoda Pipetowa

Całkowitą masę szkieletu gruntowego należy obliczyć ze wzoru:

M=M

W

*100/(100+w)

gdzie:
m-masa szkieletu gruntowego
M

W

- masa gruntu w stanie wilgotnym

w- wilgotność [%]

Frakcja mniejsza niż średnica zastępcza

Sprawozdanie z badań powinno potwierdzać, że badanie
przeprowadzono zgodnie z dokumentem i powinno zawierać
następujące informacje:

 Metoda badań
 Dane identyfikacyjne próby do badań
 Wyniki badań
 Wartości gęstości właściwej stosowanej w obliczeniach
 Metody czynności początkowych
 Nazwę zakładu badającego
 Wszelkie odchylenia od procedur i szczegóły które mogą być

istotne dla interpretacji wyników badań

Wykres uziarnienia gruntu :