background image

 

 

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 

 

 
 

background image

 

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

>

                                   piaskowa 

f

p

 

2

d

>

0,05 

CZĄSTKI                  pyłowa 

f

π

 

0,05

d

>

0,002 

                                   iłowa 

f

i

 

0,002

* 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. 
 
 
 

background image

 

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 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. 

 
 
 
 

background image

 

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 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

background image

 

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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

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 

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

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

 
 
 
 
 

background image

 

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.