SPRAWOZDANIE NR 2
Temat: Analiza granulometryczna gruntu metodą
pipetową.
Renata Głos
Gr. 1
II rok geologii
1
Przed przystąpieniem do analizy pipetowej należy najpierw:
- wykonać badanie makroskopowe gruntu,
- wyznaczyć czas, w którym będą dokonywane pomiary (T) dla d = 0,1mm, d =
0,05mm, d = 0,005mm, d = 0,0001mm. Dla d = 0,1mm obliczyć z przekształconego wzoru Stokesa, przyjmując h = 25cm. Dla reszty średnic odczytać czas T z tabel.
9ηh
4
T =
2(ρs - ρw)g d2 [s]
gdzie, η - lepkość wody [1 puaz] 1 puaz = 10-1Pa ⋅ s, h - droga cząsteczki [cm],
ρs - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm3], ρw - gęstość właściwa wody [g/cm3],
g - przyspieszenie ziemskie – 9,81 [m/s2],
d - średnica cząstki.
1. Tok postępowania.
a) Z badanego gruntu o wilgotności naturalnej pobiera się dwie próbki do oznaczenia wilgotności (w) potrzebnej do obliczenia ilości gruntu suchego pobranego do analizy.
b) Odważa się próbkę do właściwej analizy:
50 – 100g dla piasków gliniastych, glin piaszczystych, 10 – 20g dla glin, glin pylastych,
3 – 10g dla iłów.
c) Zważoną próbkę gruntu (mm) wkłada się do parowniczki zalewa wodą destylowaną i rozciera. Rozcierany grunt spłukuje się przez sito o oczkach 0,25mm (lub 0,2mm) do parownicy. Spłukiwany przez sito grunt przemywa się wodą destylowaną aż do momentu, gdy spływająca przez sito woda będzie zupełnie czysta. Przepłukiwanie w pierwszej fazie zaleca się przeprowadzać wodą spływającą do parownicy spod sit dając pewien czas na osiadanie cząstek gruntu w tym naczyniu. Po zakończeniu przepłukiwania pozostałem na sicie cząstki spłukuje się do oddzielnej parowniczki, suszy do stałej masy i o ile stanowią więcej niż 10% masy całej suchej próbki gruntu, należy wykonać analizę sitowa.
d) Przygotowaną zawiesinę zlewa się do kolby Erlenmayera, dodaje połowę stabilizatora (5cm3 pirofosforanu sodowego).
e) Zawiesinę ze stabilizatorem gotuje się na małym płomieniu przez pół godziny od chwili zagotowania (w celu dokładnego rozdzielenia ziarn i usunięcia powietrza).
f) Studzi się zawiesinę do temperatury 20°C i zlewa do cylindra o pojemności 1 dm3
uzupełniając wodą destylowaną do objętości 1dm3 oraz dodaje się drugą połowę stabilizatora (5cm3 pirofosforanu sodowego).
g) Przed rozpoczęciem analizy należy zawartość cylindra, tak długo odwracać do góry dnem, aż całość cząstek osadu oderwie się od dna.
h) Cylinder z dokładnie wymieszaną zawiesiną ustawia się na stole i uruchamia sekundomierz – jest to moment rozpoczęcia analizy pipetowej. W czasie jej trwania nie wolno ruszać cylindra oraz powinna być zachowana stała temperatura otoczenia.
i) Po upływie odpowiedniego czasu T pobiera się pipetą 10cm3 zawiesiny z określonej głębokości h. W ten sposób otrzymuje się w pipecie cząstki mniejsze od d w ilości równej zawartości tych cząstek w 10cm3 zawiesiny na początku.
j) Pobraną pipetą próbkę zawiesiny wylewa się, przepłukując starannie pipetę wodą destylowaną, do uprzedniego zważonej parowniczki (mt).
k) Parowniczkę z zawiesiną suszy się w temp. 105°C do stałej masy i po ostudzeniu w eksykatorze waży się dokładnie masę parowniczki z wysuszonym gruntem (mst).
l) Odejmując od masy parowniczki z gruntem (mst) masę pustej parowniczki (mt) i ewentualną zawartość ponownie skrystalizowanego stabilizatora (0,0025g) otrzymuje 2
się masę cząstek o średnicy mniejszej niż d zawartych w objętości 10cm3 zawiesiny (msd).
2. Obliczanie wyników.
a) Czasu pobrania próby dla d = 0,1mm.
9ηh
4
9⋅ 0,01005 ⋅ 25
4
2,261
4
T = T =
= 0,0647 ⋅ 400 = 25,88 ≈
2(ρs - ρw)g d2 = 2(2.75 - 1)9,81 0,12 = 34,92 0,01
≈ 26s
b) Masa suchej całej próbki użytej do badania.
mm ⋅ 100
ms =
[g] = 15.39x100/36.2x100=11.264[g]
w + 100
c) Masa gruntu.
msd = mst - mt [g]
msd – masa gruntu,
mst – masa parowniczki z gruntem,
mt – masa pustej parowniczki.
Dla parowniczki nr 1
msd =37,71– 37,60 = 0,11g
Dla parowniczki nr 2
msd = 27,70 – 27,61 = 0,09g
Dla parowniczki nr 3
msd = 40,62 – 40,56 = 0,06g
Dla parowniczki nr 4
msd = 37,26 – 37,21 = 0,05g
Dla parowniczki nr 5
msd = 13,27 – 13,25 = 0,02g
d) Procentowa zawartość frakcji mniejszych od danej średnicy d.
msd ⋅ 100
x% =
⋅ 100 [%]
ms
x% - zawartość %,
msd – masa gruntu,
ms – masa gruntu suchego.
Dla:
0,11 ⋅ 100
- 0,1mm x% =
⋅ 100 = 97%
11,269
0,09 ⋅ 100
- 0,05mm x% =
⋅ 100 = 79%
11,269
3
- 0,01mm x% =
⋅ 100 = 53%
11.269
0,05 ⋅ 100
- 0,005mm x% =
⋅ 100 = 44%
11,269
0,02 ⋅ 100
- 0,005mm x% =
⋅ 100 = 17%
11,269
e) Zawartość % masy pozostałości na sicie.
Obliczam z proporcji:
ms – 100%
mpoz – y%
ms – masa gruntu suchego,
mpoz – masa pozostałości na sicie.
11,269g – 100%
0,3g – y%
y% = 2,66%
3. Wnioski.
Na podstawie przeprowadzonej analizy makroskopowej stwierdzono, że badana próbka to ił pylasty, po przeprowadzonym badaniu granulometrycznym metodą pipetową zawartość poszczególnych frakcji wskazuje nam, że badana próbka to glina pylasta.
Przyjmując że badanie makroskopowe zostało wykonane poprawnie, wioskuję, że błędy mogą wynikać z braku dokładności przy wykonywaniu analizy metodą pipetową. Jest ona analizą wymagającą dużej precyzji i wielkiej staranności, należy wyeliminować różnice temperatur, a więc do przeprowadzania badań niezbędne jest pomieszczenie o stałej temperaturze. Kolejne błędy mogą wynikać z nieprawidłowego rozcierania gruntu, a także z braku dokładności przy przelewaniu zawiesiny do cylindra (mały ubytek zawiesiny może wpłynąć znacznie na wynik analizy). Mała dokładność przy gotowaniu zawiesiny oraz przy mieszaniu w cylindrze (zbyt mało energiczne) również może wpłynąć na wynik. Kolejne błędy mogą wynikać z małej ilości punktów pomiarowych, a co za tym idzie małą ilością punktów do zaznaczenia na wykresie co znacznie obniża precyzję wykonania wykresu uziarnienia. Badacz może również
popełnić błędy przy odczytywaniu z wykresu % zawartości poszczególnych frakcji, a to z kolei wpływa na złą analizę badanej próbki.
4