Oznaczanie wilgotności naturalnej, gęstości objętościowej i właściwej gruntów budowlanych.

Wprowadzenie

1. Wilgotność naturalna – liczba niemianowana wyrażana stosunkiem masy wody zawartej w danej próbce gruntu w warunkach naturalnych do masy szkieletu gruntowego tej próbki.

$$Wn = \frac{m_{w}}{m_{s}}\ \times 100\%$$

Gdzie:

Wn – wilgotność naturalna

m_w - masa wody zawarta w gruncie obliczana ze różnicy masy próbki gruntu zawilgoconego naturalnie do masy tej wysuszonej próbki: m_w=m-m_s

m – masa gruntu wilgotnego

m_s – masa gruntu wysuszonego

Błąd: Może się pojawić przy niedokładnym wysuszeniu próbki gruntu, bądź jej niedokładnym zważeniu.

1. Gęstość objętościowa – wyrażany w gramach na cm³ bądź tonach na m³ stosunek masy gruntu (suma masy poszczególnych ziaren składających się na gruntu i wody zawartej w gruncie), w stanie naturalnym do objętości gruntu.

$$\delta_{O} = \frac{m}{V}$$

Gdzie:

δ_O – gęstość objętościowa

m – masa próbki gruntu w stanie naturalnym.

V – objętość próbki gruntu wyznaczana metodą parafinową:

• Wycięcie próbki gruntu i pomiar jej masy

• Obwiązanie próbki i zanurzenie jej w parafinie (75^oC)

• Ważenie parafinowanej próbki na wadze hydrostatycznej (parafina gwarantuje szczelność i zachowanie masy próbki)

• Wyliczenie objętości:

$$V = \frac{m_{p} - m_{\text{pw}}}{\delta_{w}} - \frac{m_{p} - m_{}}{\delta_{p}}$$

m_p – masa próbki gruntu z parafiną

m_pw – masa parafinowanej próbki gruntu na wadze hydrostatycznej (ważenie w wodzie)

δ_w – gęstość wody (0,998 g/cm³ w 22^oC)

δ_p – gęstość parafiny (0,93 g/cm³)

Błąd: Oprócz zwykłych błędów i dokładność odczytywanych wartości należy zwrócić szczególną uwagę na jakość izolacji parafinowej wokół próbki od której zależy szczelność próbki na wadze hydrostatycznej i precyzja dalszego pomiaru masy do dziesiętnych części grama.

1. Gęstość Właściwa - wyrażany w gramach na cm³ bądź tonach na m³ stosunek masy gruntu (suma masy poszczególnych ziaren składających się na grunt), do ich objętości.

$$\delta_{S} = \frac{m_{s}}{V_{s}}$$

Gdzie:

δ_S – gęstość właściwa

m_s – masa gruntu suchego (odjęcie masy kolby z gruntem od masy kolby)

Vs – objętość gruntu suchego obliczamy na podstawie prostego prawa Archimedesa: że ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na ciężarze tyle, ile waży ciecz wyparty przez to ciało, wiec:

• Ważymy masę kolby, masę kolby z gruntem i masę kolby z wodą, oraz masę kolby z gruntem i wodą. Wszystkie kolby są wypełniane do punktu skali.

• Różnica masy kolby z gruntem i masy kolby da nam masę gruntu

• A do kolby z wodą dodając próbkę gruntu o wiadomej masie otrzymamy możliwość wyliczenia masy wypartej wody przez odjęcie masy kolby z gruntem i wodą.

• Wystarczy teraz podzielić otrzymaną masę przez gęstość wody aby otrzymać objętość wypartej wody odpowiadająca objętości szkieletu gruntowego.

$$V_{S} = \frac{\left( m_{\text{kw}} + m_{s} \right) - m_{\text{kgw}}}{\delta_{w}}$$

m_kw – masa kolby z wodą

m_kgw – masa kolby z wodą i gruntem

δ_w – gęstość wody (0,998 g/cm³ w 22^oC)

(m_kw + m_s) – masa kolby z woda po dodaniu całej próbki gruntu.

Błąd: może się pojawić przy obliczeniach i odczytach wagowych a także przy nieprawidłowym przygotowaniu próbki, np. 30minutowe gotowanie gruntu w celu rozdrobnienia i ziaren budujących szkielet gruntowy.