ANALIZA GRANULOMETRYCZNA

1. Wstęp

Analizę granulometryczną wykonuje się w celu określenia składu granulometrycznego gruntów nie skalistych, a więc wyznaczenia procentowej zawartości występujących w nich poszczególnych frakcji. Pozwala to w końcowym efekcie na wykreślenie krzywej uziarnienia oraz ustalenie rodzaju i nazwy badanego gruntu. Znajomość rodzaju badanego gruntu pozwala na prognozowanie jego właściwości oraz ustalenie zakresu dalszych działań. Analizę granulometryczną wykonuje się metodami mechanicznymi (analiza sitowa) oraz metodami sedymentacyjnymi(analiza areometryczna, pipetowa i inne). Analizę sitową należy stosować jako badanie podstawowe, dla gruntów niespoistych oraz jako badanie uzupełniające, dla gruntów spoistych.

2. Metodyka

Komplet sit ustawia się w kolumnę tak aby na górze znajdowało się sito o największym wymiarze oczek a następnie w kolejno sitka o coraz mniejszym wymiarze oczek. Pod ostatnim oczkiem umieszcza się płaskie, dopasowane do rozmiaru sit naczynie do zbierania najdrobniejszych frakcji. Sita powinny być osadzone sztywno aby w trakcie przesiewania nie ulegały przesunięcia. Skompletowane sita umieszcza się na wytrząsarce i na górne sito wsypuje wcześniej zważony grunt. Do badania użyto 500 g gruntu, który zważono na wadze o dokładności 0,01 g. Następnie szczelnie przykrywa się górne sito i całość przymocowuje uchwytami do wytrząsarki. W naszym przypadku wytrząsanie trwało 10 min po których sprawdzono czy wszystkie frakcje zostały rozdzielone. Po kolei wyciągano sita przesypując zawartość na arkusz papieru który znajdował się na wytarowanej wadze. Zapisywano rozmiar oczek sita i wagę poszczególnych frakcji , wyniki te były potrzebne przy końcowych obliczeniach oraz do wykonania krzywej uziarnienia. Z krzywej uziarnienia odczytano zawartość poszczególnych frakcji oraz określono nazwę gruntu.

Zawartość poszczególnych frakcji oblicza się w procentach w stosunku do próbki wysuszonej według wzoru:

m_i - masa frakcji pozostałej na sicie w [g].

m - masa szkieletu gruntowego w [g].

Różnicę pomiędzy masą pierwotną, a masą uzyskaną z sit stanowi tzw. rozsyp.

W naszym doświadczeniu rozsyp wyniósł 5,59 [g], co stanowi 1,12 [%] początkowej masy próbki.

Uzyskany niedobór wagi rozkładamy zgodnie z procentowym rozkładem masy ziaren na poszczególnych sitach, zgodnie ze wzorem:

p_i - procentowa zawartość poszczególnych frakcji

R - całkowity rozsyp

Tabela 1. Wyniki analizy sitowej.

Średnice poszczególnych frakcji	Wielkość oczek sitka	Masa frakcji pozostałej na sicie mi	Masa frakcji na sicie po poprawce mi	Procentowa zawartość wagowa poszczególnych frakcji	Zawartość cząstek o średnicy większej	Zawartość cząstek o średnicy mniejszej
mm	mm	g	g	%	%	%
				0,00	0,00	100,00
> 2	2	0,18	0,18	0,036	0,036	99,964
2,0 - 1,0	1	1,68	1,71	0,342	0,378	99,622
1,0 - 0,5	0,5	314,00	317,00	63,40	63,778	36,222
0,5 - 0,25	0,25	157,05	158,55	31,71	95,488	4,512
0,25 - 0,2	0,2	8,20	8,70	1,74	97,228	2,772
0,2 - 0,12	0,12	10,62	11,12	2,224	99,452	0,548
0,12 - 0,1	0,1	2,31	2,35	0,47	99,992	0,078
0,1 - 0,063	0,063	0,37	0,39	0,078	100,00	0,00
Suma [g]		494,41	500,00	100
Masa gruntu m użyta do analizy [g]			500,00
Różnica ∆m [g]			5,59

3. Interpretacja

Z załączonego wykresu odczytano następujące średnice zastępcze (średnice d₁₀, d_{50 i} d₆₀ wyznacza się z wykresu uziarnienia, prowadząc od rzędnych 10%, 50% i 60 % proste, do przecięcia się z krzywą, a następnie rzutując otrzymane punkty na oś odciętych) :

- d₁₀ = 0,27 mm

- d₅₀ = 0,58 mm

- d₆₀ = 0,62 mm

Obliczony wskaźnik niejednorodności uziarnienia U wynosi :

d₆₀ - średnica ziaren, których wraz z mniejszymi jest w gruncie 60%

d₁₀ - średnica ziaren, których wraz z mniejszymi jest w gruncie 10 %

Obliczony wskaźnik różnoziarnistości wyniósł 2,30 co wskazuje na grunt równoziarnisty (1 ≤ U ≤ 5).

Na podstawie sporządzonej krzywej uziarnienia można rozpoznać frakcję badanego gruntu, w tym przypadku jest to frakcja piaskowa. Rodzaj wielkości uziarnienia gruntu można stwierdzić na podstawie średnicy zastępczej d₅₀, która dla piasku grubego wynosi więcej niż 0,5 mm (d₅₀ >0,5 mm) i tak jest w tym przypadku.

4. Wnioski

Na podstawie analizy sitowej gruntu określono następujące właściwości badanej próbki:

- frakcja piaskowa,

- grunt to piasek gruby (d₅₀ >0,5 mm),

- uziarnienie równoziarniste (U = 2,30).

Analiza granulometryczna jest badaniem prostym do wykonania lecz do obliczenia i interpretacji wyników jest potrzebna odpowiednia literatura.

---