Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

w Suwałkach

Instytut Politechniczny

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Temat ćwiczenia:

Analiza sitowa i areometryczna

Numer ćwiczenia: 3

Laboratorium z przedmiotu:

Mechanika gruntów

Studia stacjonarne

Kod: BS5093

Suwałki 2013

1

1. WPROWADZENIE – DEFINICJE

1.1. Grunty naturalne stanowią mieszaninę (w różnych stosunkach ilościowych) ziaren i
cząstek o różnych średnicach.
1.2. Skład granulometryczny gruntu - jest to zawartość poszczególnych frakcji w gruncie. Na
jego podstawie sporządza się wykres uziarnienia oraz określa nazwę gruntu.
1.3. Frakcja gruntu - to zbiór ziaren i cząstek gruntu o średnicach d zawartych w określonym
zakresie. Grunty mogą składać się następujących frakcji:

FRAKCJE GRUNTÓW NIESKALISTYCH

Nazwa frakcji

Symbol frakcji

Zakres średnic zastępczych d*

[mm]

KAMIENIE kamienista

f

k

d

>

40

ZIARNA żwirowa

f

ż

40

≥

d

>

2

piaskowa

f

p

2

≥

d

>

0,05

CZĄSTKI pyłowa

f

π

0,05

≥

d

>

0,002

iłowa

f

i

0,002

≥

d

* d - średnica zastępcza jest to średnica cząstki kulistej o tej samej gęstości właściwej co cząstka gruntowa,
opadającej w wodzie z taką samą prędkością jak rzeczywista cząstka gruntowa.

1.4. Metody badania składu granulometrycznego gruntów
1.4.1. Metoda makroskopowa - orientacyjnie,
1.4.2. Analiza sitowa,
1.4.3. Analiza areometryczna.
1.5. Analiza sitowa polega na określeniu składu granulometrycznego gruntów niespoistych
przez rozdzielenie poszczególnych frakcji na znormalizowanych sitach.
1.5.1. Zawartość procentową ziaren gruntu pozostałych na każdym sicie oblicza się według
wzoru:

Z

m

m

i

s

s

i

=

100

, %

gdzie: m

s

i

- masa ziarn pozostałych na sicie i , g,

m

s

- masa szkieletu gruntowego wziętego do analizy, g.

1.6.

Analiza areometryczna polega na określeniu składu granulometrycznego gruntów

spoistych i piasku pylastego na podstawie pomiarów zmian (w czasie) gęstości zawiesiny
gruntowej za pomocą areometru.

2. CEL i ZAKRES

Ć

WICZENIA LABORATORYJNEGO

Celem ćwiczenia laboratoryjnego nr 2 jest opanowanie umiejętności przeprowadzania

badań uziarnienia gruntów niespoistych lub spoistych metodami sitową lub areometryczną w
celu m.in. określenia rodzaju (nazwy) gruntu.

Oznaczenie uziarnienia metodą sitową lub areometryczną stosuje się do wszystkich

rodzajów gruntów o zawartości części organicznych

%

2

〈

om

I

, w przypadku gruntów spoistych

należy stosować próbki NW lub NNS.

2

3. METODYKA BADA

Ń

– według PN-88/B-04481

3.1. Badanie makroskopowe – p-t 3.
3.2. Analiza sitowa – p-t 4.1.
3.3. Analiza areometryczna – pt 4.2.
3.3.1. Kolejność czynności przy analizie areometrycznej
a)

Wycechować areometr czyli określić wielkości:

R

P

V

A

m

h

h

l

H

a

∆

;

;

;

;

;

;

;

1

0

według p-tu

4.2.3.

b)

Makroskopowo określić nazwę gruntu, zważyć próbkę -

m

m

, określić wilgotność w,

obliczyć całkowitą masę szkieletu gruntowego wziętą do badania, według wzoru:

m

m

w

s

m

=

+

100

100

, g,

c) Przygotować zawiesinę, przemyć przez sito, pozostałość na sicie wysuszyć, zważyć -

m

s

1

,

gdy

m

m

s

s

1

5%

≥

wykonać analizę sitową pozostałości

m

s

1

, obliczając zawartość

procentową ziarn na poszczególnych sitach według wzoru:

Z

m

m

i

s

s

i

=

1

100 , %,

d) Wymieszać zawiesinę w cylindrze,
e) Wykonać odczyty na skali areometru

R

T

po czasach T : 30s; 1; 2; 5; 15; 30 min; 1; 2; 4;

24h,
f) Wykonać pomiary temperatury zawiesiny t po czasach: 3min; 1; 4; 24h,
3.3.2.

Dla każdego odczytu R

T

obliczyć:

a)

głębokość zanurzenia środka wyporu nurnika areometru poniżej zwierciadła cieczy w

cylindrze:

H

R

l

h

h

V

A

R

H

=

−

+

+ −

30

30

2

0

1

, cm ,

gdzie:

R

R

c

R

a

T

=

+ +

+

∆

,

c - poprawka na menisk: c=0,7 lub c=0,5,

∆

R

- poprawka skali areometru - z cechowania areometru,

a

- poprawka na temperaturę, według Tabl.7.

b)

średnicę zastępczą d

T

największych cząstek znajdujących się po czasie T na poziomie H

R

poniżej zwierciadła zawiesiny w cylindrze:

d

kd

T

wz

=

, mm ,

gdzie:

k

H

R

=

0 25

,

- współczynnik przeliczeniowy, -,

d

wz

- wzorcowa średnica cząstek, mm, w zależności od t oraz T , według Tabl.6.,

c)

procentową zawartość cząstek Z

T

o średnicach zastępczych mniejszych niż d

T

:

R

R

)

(

m

100

Z

w

s

s

s

T

α

=

ρ

−

ρ

ρ

=

, % ,

gdzie:

ρ

s

- gęstość właściwa szkieletu gruntowego, g/cm

3

, można przyjąć według Tabl.9,

ρ

w

- gęstość wody, g/cm

3

, można przyjąć w zależności od t, według Tabl.5,

m

s

- masa szkieletu gruntowego wziętego do analizy, g.

3

Sposób odczytu z podziałki areometru:
w g/cm

3

w jedn. wskaź. skróc. Przykład odczytu:

10 0,990 R= -10
5 0,995 R= 5 r=0,997; R

T

=(0,997-1,000)10

3

= - 3

0 1,000 R= 0
5 1,005 R= 5 r=1,007; R

T

=(1,007-1,000)10

3

= 7

10 1,010 R= 10
15 1,015 R= 15
20 1,020 R= 20
25 1,025 R= 25
30 1,030 R= 30

4. WYMAGANIA BHP

- sita oczyszczać wyłącznie włosiem pędzelka,
- należy pozostawić porządek na stanowisku badawczym.

5. SPRAWOZDANIA STUDENCKIE

5.1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Celem ćwiczenia laboratoryjnego nr 2 jest przeprowadzanie badań uziarnienia gruntu

niespoistego metodą sitową w celu m.in. określenia rodzaju (nazwy) gruntu.
5.2. Opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji
- należy zaplanować i wypisać kolejność czynności oraz symbol wyniku otrzymanego z
danej czynności.
5.3. Zestawienie wyników badań i wnioski


WYNIKI BADANIA UZIARNIENIA GRUNTU NIESPOISTEGO METODĄ SITOWĄ

Grunt nr 1

Makroskopowe określenie rodzaju gruntu:..................................................................

Wyniki analizy sitowej próbki gruntu niespoistego pobranej w terenie:
Wymiar oczek

ZAWARTOŚĆ FRAKCJI Z

i

Suma
zawartości

Nr p-tu na
krzywej

sita [mm]

[ g ]

po wyrówn. [ g ]

[%]

[%]

Uziarnienia

>

10,00

10,00

÷

2,00

2,00

÷

1,00

1,00

÷

0,50

0,50

÷

0,25

0,25

÷

0,10

0,10

÷

0,063

<

0,063

∑

4

Grunt nr 2

Makroskopowe określenie rodzaju gruntu:..................................................................

Wyniki analizy sitowej próbki gruntu niespoistego pobranej w terenie:
Wymiar oczek

ZAWARTOŚĆ FRAKCJI Z

i

Suma
zawartości

Nr p-tu na
krzywej

sita [mm]

[ g ]

po wyrówn. [ g ]

[%]

[%]

Uziarnienia

>

10,00

10,00

÷

2,00

2,00

÷

1,00

1,00

÷

0,50

0,50

÷

0,25

0,25

÷

0,10

0,10

÷

0,063

<

0,063

∑

5.4. Wnioski
5.4.1. Wyniki analizy sitowej nanieść na wykres uziarnienia i wykreślić krzywą uziarnienia
gruntu (Załącznik nr 1.). Nazwę gruntu odczytać na podstawie ustalonych zawartości
procentowych ziaren o określonych średnicach według PN-86/B-02480 Tabl. 6 i 8.

6. LITERATURA

PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
PN-86/B-02480 Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów.
Myślińska E.: Laboratoryjne badania gruntów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
1992.
Pisarczyk S., Rymsza B.: Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Wydawnictwa
Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1990.
Steckiewicz R., Karska Z.: Laboratorium z mechaniki gruntów. Wydawnictwa Politechniki
Białostockiej, Białystok 1981.

5

ZAŁ

Ą

CZNIK 1

Analiza sitowa – zawartość frakcji próbki gruntu nr 1

-

d

>

2mm: ............%

-

2

>

d

>

0,5mm: ............%

-

0,5

>

d

>

0,25mm: ............%

Analiza sitowa – zawartość frakcji próbki gruntu nr 2

-

d

>

2mm: ............%

-

2

>

d

>

0,5mm: ............%

-

0,5

>

d

>

0,25mm: ............%

Rodzaj gruntu wg analizy

sitowej – grunt nr 1

sitowej – grunt nr 2

............................................

...............................................

Wskaźnik jednorodności

uziarnienia

=

=

10

60

d

d

U

Wniosek

.............................................

.............................................

...............................................

...............................................

6

Podział gruntów gruboziarnistych ze względu na uziarnienie wg PN-86/B-02480 pkt 3.8.

Podział gruntów drobnoziarnistych niespoistych ze względu na uziarnienie wg PN-86/B-
02480 pkt 3.10.

Podział gruntów spoistych ze względu na uziarnienie wg PN-86/B-02480 pkt 3.13.