ANALIZA AREOMETRYCZNA wg PKN-CEN ISO/TS 17892-4

Sprzęt laboratoryjny:

 Areometr
 Wycechowane cylindry szklane
 Termometry ( 0⁰C - 50⁰C ) z dokładnością do 0,5⁰C
 Łaźnia wodna z czujnikiem temperatury
 Mechaniczna wstrząsarka lub mikser
 Stoper o dokładności do 1 s.
 Wirówka

Przebieg badania:

1. Kalibracja areometru:

 Kalibracja objętości:

ważenie areometru z dokładnością do 0,1 g;

wyznaczenie objętości areometru w ml ( V

h

).

 Kalibracja skali:

pomiar odległości ( L ) między podziałkami 100 ml i 1000 ml z
dokładnością do mm,

pomiar odległości najniższej podziałki kalibracyjnej do każdej głównej
podziałki kalibracyjnej ( R

h

(d

i

) ),

pomiar odległości ( N ) od szyjki bańki do najniższej podziałki
kalibracyjnej,

wyznaczenie odległości H ( H=N+d

1

, H=N+d

2

itd. ),

pomiar odległości od szyjki bańki do dna bańki ( h ).

obliczenie głębokości efektywnej H

r

dla każdej głównej podziałki

kalibracyjnej:

gdzie:
H – wysokość od szyjki bańki do podziałki R

h

[mm],

h – długość bańki [mm],
V

h

– objętość bańki [ml],

L – odległość między podziałką 100 a 1000 ml na cylindrze
sedymentacyjnym [mm].

Rys. 1 Kalibracja skali areometru.

 Poprawka na menisk:

umieszczenie areometru w cylindrze sedymentacyjnym z 800 ml wody,

zaczynając poniżej płaszczyzny powierzchni płynu: elipsa musi stać
się linią prostą – odczyt ze skali areometru,

zaczynając powyżej płaszczyzny powierzchni płynu: górna granica
menisku przecina się ze skalą areometru – odczyt,

różnica odczytów stanowi poprawkę C

m

.

 Poprawka temperaturowa:

stosuje się ją w przypadku, gdy gęstość roztworu rozpraszającego nie
jest mierzona przed każdym pomiarem w zawiesinie gruntu.

Poprawkę temperaturową ustala się w oparciu o tablicę w zależności od
temperatury.

2. Przygotowanie próbki:

 Masa próbki zgodnie z poniższą tabelą:

Rodzaj gruntu

Masa gruntu suchego [g]

Grunty piaszczyste

do 75

Grunty spoiste z małą ilością piasku lub bez piasku

30 - 50

Plastyczne i miękkoplastyczne iły

10 - 30

3. Oznaczenie wilgotności wykorzystując oddzielną próbkę zgodnie z PKN-CEN

ISO/TS 17892-1.

4. Usunięcie części organicznych lub węglanów z próbki / w razie konieczności /.

5. Umieszczenie próbki gruntu w kolbie stożkowej.

6. Dodanie do próbki 100 ml odczynnika rozpraszającego / wstrząsać w taki sposób, aby

osiągnąć całkowite rozproszenie cząstek, a uniknąć zjawiska koagulacji /.

7. Przeniesienie zawiesiny na sito o średnicy oczek 0,063 mm zamocowane w naczyniu

zbierającym – wymywanie drobnych cząstek przy użyciu ≤ 800 ml wody.

8. Przeniesienie zawiesiny / przechodzącej przez sito / do cylindra pomiarowego i

uzupełnienie wodą do 1 l.

9. Wysuszenie w parowniczce cząstek pozostałych na sicie.

10. Przesianie pozostałego na sicie gruntu przez sito o najmniejszej średnicy oczek

/materiał, który przejdzie przez takie sito należy dodać do cylindra
sedymentacyjnego/.

11. Umieszczenie cylindra sedymentacyjnego /cylindra z zawiesiną/ w łaźni wodnej

/temp. cylindra = temp. łaźni wodnej/.

12. Przygotowanie drugiego cylindra z roztworem składającym się z 100 ml odczynnika

rozpraszającego i 900 ml wody.

13. Wstrząsanie cylindrem z zawiesiną do całkowitego rozproszenia cząstek.

14. Odstawienie cylindra i od tego momentu rozpoczęcie pomiaru czasu /swobodne

zanurzenie areometru/.

15. Przeprowadzenie odczytu areometru R

’

h

z menisku górnego / po 0,5 min, 1 min i 2

min / z dokładnością do 0,001 g/ml.

16. Umieszczenie areometru w drugim cylindrze z roztworem odniesienia i odczytanie

wartości odniesienia R

0

z dokładnością do 0,001 g/ml.

17. Ponowne umieszczenie areometru w zawiesinie gruntu i odczytywanie pomiarów / w

4, 8, 30, 60, 120, 480 min i po 24 h – minimum 3 odczyty / z dokładnością do 0,001
g/ml.

18. Pomiar temperatury zawiesiny po pierwszych 15 min, a potem kolejno po każdym

odczycie areometru z dokładnością do 0,5

⁰C.

W przypadku, gdy temperatura z kolejnego odczytu różni się więcej niż o 1⁰C od
poprzedniego konieczne jest odczytanie temperatury roztworu odniesienia.

Obliczenia:

 Całkowita masa szkieletu gruntowego:

gdzie:
m – masa szkieletu gruntowego [g],
m

w

– masa gruntu w stanie wilgotnym [g],

w – wilgotność [%].

 Frakcja przechodząca przez poszczególne sita:

Wzór analogiczny jak w przypadku metody sitowej

 Rzeczywisty odczyt areometru:

gdzie:
R

h

– rzeczywisty odczyt areometru,

R

’

h

– obserwowany odczyt areometru,

C

m

– poprawka na menisk.

 Głębokość efektywna:

 Średnica zastępcza

d

i

– średnica zastępcza [mm],

η – dynamiczna lepkość wody ( wartość z tablic w zależności od temperatury ),

ρ

s

– gęstość właściwa [Mg/m

3

],

t – czas [s].

 Zmodyfikowany odczyt areometru:

gdzie:
R

d

– zmodyfikowany odczyt areometru,

R

’

h

– obserwowany odczyt areometru,

R

’

0

– obserwowany odczyt areometru w roztworze odniesienia.

 Frakcja mniejsza niż średnica zastępcza:

gdzie:

K – frakcja mniejsza niż średnica zastępcza [%],

R

d

– zmodyfikowany odczyt areometru.