Ćw. III    PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE

punkty oznaczone na czerwono są niezbędnym do zaliczenia minimum

 

A. Wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej

1. Pojęcia i definicje:

• podstawowe cechy fizyczne (w_n, ρ,  ρ_s),

w_n -Wilgotnością gruntu nazywamy procentowy stosunek masy wody Mw zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego Md:

w= (M_w/M_d)*100%

gdzie:

mw- masa wody,

md- masa szkieletu gruntowego

w= [(m1-m2)/(m2-mc)]*100%

gdzie:

m1- masa wilgotnej próbki gruntu wraz z pojemnikiem

m2- masa wysuszonej próbki wraz z pojemnikiem

mc- masa pojemnika

Wilgotnością naturalną wn nazywamy wilgotność, jaką ma grunt w stanie naturalnym.

ρ- gęstość objętościowa gruntu

ρ m_m/V= (m_s+M_W)/(V_s+V_p)

ρ_s - gęstość właściwa szkieletu gruntowego

ρ_s= m_s/V_s

• pochodne cechy fizyczne (ρ_d, n, e, w_r, S_r, ρ_sr, ρ')

ρ_d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego

n- porowatość

e- wskaźnik porowatości

w_r - wilgotność w stanie całkowitego nasycenia porów wodą

S_r - stopień wilgotności gruntu- określa stopień wypełnienia porów gruntu wodą.

Zależnie od wartości stopnia wilgotności gruntu Sr rozróżniono następujące stany zawilgocenia gruntów niespoistych:

• suchy- Sr= 0

• mało wilgotny 0< Sr< 0.4

• wilgotny 0.4< Sr≤ 0.8

• nawodniony 0.8< Sr≤ 1.0

Jeżeli Sr = 1 to gruntu jest w pełni nasycony.

Sr= Vw/Vp= [((Vw ƍw)/ md)*100]/ [((Vpƍw)/md)*100]= wn/ wsat

ρ_sr - gęstość objętościowa przy całkowitym nasyceniu porów wodą

ρ'

2.  Laboratoryjne metody oznaczania podstawowych cech fizycznych - metody wykonywania badań i interpretacji wyników:

• wilgotność naturalna (metoda suszarkowa), /metoda grawimetryczna/

(UMSC) Stosowana standardowo metoda suszarkowa polegająca na ważeniu mokrej próbki gleby, jej suszeniu, powtórnym ważeniu i wyliczeniu ilości wody, która wyparowała z próbki, jest archaiczna przez swą pracochłonność, czasochłonność, wymaga ona wyposażenia laboratoryjnego, nie nadaje się do automatyzacji i dodatkowo, stosując tą metodę niszczymy obiekt badany.

Aparatura:

- suszarka z możliwością regulacji w zakresie temperatur (105±2)ºC i w której atmosfera powietrza wymienia się od 3 do 5 razy na godzinę. Szybkość przepływu powietrza powinna być taka, aby cząstki próbki nie były porywane z naczynka.

- naczynko wagowe, wykonane ze szkła lub materiału niekorodującego oraz odpornego na wysoką temperaturę, z dobrze dopasowaną pokrywą

- waga, pozwalająca na ważenie próbki z odpowiednią dokładnością

* eksykator, w celu uniknięcia adsorpcji wilgoci z powietrza przez próbkę

Przygotowanie próbki: przed rozpoczęciem oznaczenia, wymieszać próbkę analityczną, najlepiej mechanicznie

Procedura: należy wykonać co najmniej 2 oznaczenia dla próbki do testów.

- wysuszyć puste naczynko wagowe z pokrywką w odpowiedniej temperaturze a następnie schłodzić do temperatury pokojowej

- zważyć naczynko z pokrywką z odpowiednią dokładnością

- wprowadzić próbkę analityczną do naczynka wagowego równą warstwą i zważyć naczynko z pokrywką z odpowiednią dokładnością

- ogrzewać odkryte naczynko z próbką i pokrywkę w odpowiedniej temperaturze.

- umieścić pokrywkę na naczynku znajdującym się jeszcze w suszarce. Przenieść naczynko z zawartością do eksykatora. Pozostawić do ostudzenia do temperatury pokojowej.

-zważyć naczynko z pokrywką i próbką z odpowiednią dokładnością.

Obliczenia: dla każdego oznaczenia zawartości wilgoci w próbce analitycznej, w stanie analitycznym, wyrażonej jako masowy udział procentowy, należy wykonać obliczenia według równania:

Mar= [(m2- m3)/(m2- m1)] *100

gdzie: m1- masa pustego naczynka z pokrywką, w gramach

m2- masa naczynka z pokrywką i próbką przed suszeniem, w gramach

m3- masa naczynka z próbką i pokrywką po suszeniu, w gramach

Próbka analityczna suszona jest w danej temperaturze, a udział procentowy zawartości wilgoci, jest obliczany jako ubytek masy próbki.

(badania polowe, strona 169)

• gęstość objętościowa gruntu (metoda pierścienia tnącego, cylindra, metody wyporu hydrostatycznego)

strony 166-167

• gęstość właściwa szkieletu gruntowego (metoda badania w piknometrze).

Strona 173

 *** W zależności od rodzaju gruntu oraz stanu i wielkości próbki przeznaczonej do badań przy oznaczaniu gęstości objętościowej gruntu stosuje się jedną z czterech metod badań:

•metoda pierścienia tnącego - stosowana przy badaniu próbek
spoistych o nienaruszonej strukturze (NNS), o dostatecznie dużej
objętości oraz w stanie pozwalającym na zastosowanie pierścienia
bez naruszenia struktury próbki.

•metoda rtęciowa - stosuję się ją (sporadycznie) przy badaniu
próbek o dużej spoistości (grunty nieskaliste, spoiste i grunty
skaliste), których próbki nie rozkruszają się podczas badania. Nie
stosuje się jej dla gruntów makroporowych lub spękanych.

•metoda w wodzie (parafinowania) - stosuję badania próbek gruntów spoistych, których objętość lub stan nie pozwalają na wycięcie próbki za pomocą pierścienia. Metodę tą można stosować dla próbek o dowolnej wielkości i kształcie.

•metoda w cylindrze - przy badaniu gruntów sypkich.

3. Wzory przeliczeniowe dla pochodnych cech fizycznych.

B. Wymagania w zakresie praktycznej umiejętności wykonywania badań:

1. Oznaczanie wilgotności naturalnej gruntu metodą „suszarkową”.

2. Oznaczanie gęstości objętościowej gruntu metodą pierścienia tnącego.

---