Analiza makroskopowa

OPIS TEORETYCZNY

Badania makroskopowe mają na celu wstępne określenie rodzaju gruntu i niektórych jego cech fizycznych bez pomocy przyrządów. Badania te wykonuje się w terenie i laboratorium. Wykonuje się je zawsze, bez względu na ostateczny zakres dokumentacji badawczej. Próbka do badania powinna mieć naturalne uziarnienie i wilgotność. Najczęściej badania makroskopowe obejmują określenie rodzaju i nazwy gruntu, stanu gruntu, jego barwy i wilgotności oraz zawartości węglanu wapnia. Dodatkowo rozpoznajemy rodzaj i ilość domieszek.

Oznaczenie rodzaju gruntu

W celu określenia rodzaju gruntu musimy wstępnie zaklasyfikować grunt, to znaczy ustalić: czy grunt jest mineralny, czy organiczny, a w ramach tych grup: skalisty czy nieskalisty (podział gruntów budowlanych wg PN-86/B-02480). Następnie w grupie gruntów mineralnych, należy ustalić spoistość gruntu tzn. określić czy grunt jest niespoisty czy spoisty. Dalsze czynności badawcze w celu dokładnego określenia nazwy gruntu zależą od wyniku wstępnej klasyfikacji. Czynności te są odmienne dla poszczególnych grup gruntów.

 

Podział naturalnych gruntów budowlanych (wg PN-86/B-02480)

GRUNTY BUDOWLANE
grunty rodzime			grunty nasypowe
skaliste	nieskaliste		nasypy budowlane nasypy niekontrolowane
twarde miękkie	mineralne	organiczne

Grunt organiczny makroskopowo odróżniamy od mineralnego między innymi po "gnilnym" zapachu, bardzo ciemnej barwie, widocznych w nim częściach organicznych. Grunt organiczny jest wyraźnie lżejszy od mineralnego.

Gdy grunt mineralny w stanie powietrzno-suchym tworzy zwarte grudki, to mamy do czynienia z gruntem spoistym. W przypadku gdy w tym stanie grunt stanowi nie związane ze sobą cząstki lub grudki rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcami, to jest on niespoisty.

Oznaczenie nazwy gruntów niespoistych

Nazwa gruntów niespoistych zależy od procentowej zawartości frakcji o danych wymiarach i jest określana makroskopowo na podstawie wzrokowej oceny wielkości i ilości ziaren poszczególnych frakcji, zgodnie z poniższą tabelą:

nazwa gruntu		zawartość frakcji [%]			dodatkowe kryteria, uwagi
				> 2mm		> 0,5mm	> 0,25mm
Żwir	Ż	> 50	-	-	fi  2%
Pospółka	Po	50 ÷ 10	> 50	-	fi  2%
Piasek gruby	Pr	< 10	> 50	-	d50 > 0,5mm
Piasek średni	Ps	< 10	< 50	> 50	0,25mm  d50  0,5mm
Piasek drobny	Pd	< 10	< 50	< 50	d50  0,25mm
Piasek pylasty	P	< 10	< 10	< 10	fi  2%

Oznaczenie nazwy gruntów spoistych

  Rodzaj gruntów spoistych zależy przede wszystkim od zawartości w nim frakcji iłowej, a nazwa zależy ponadto od zawartości frakcji pyłowej i piaskowej.

 Wyróżnia się cztery grupy gruntów spoistych, przy czym spoistość nadaje gruntom frakcja iłowa (patrz poniższa tabela).

 Do ustalenia spoistości gruntu służą dwie próby: wałeczkowania (próba podstawowa) i rozmakania (próba uzupełniająca).

 Warunki wykonania próby wałeczkowania i rozmakania określa norma PN-88/B-04481.

 W celu określenia zawartości frakcji piaskowej należy wykonać próbę rozcierania gruntu w wodzie. W zależności od wyników poszczególnych prób dokładnie określamy nazwę gruntu spoistego zgodnie z poniższą tabelą:

Rodzaj gruntu, wskaźnik plastyczności Ip i zawartość frakcji iłowej fi	Rodzaj i nazwa gruntów w zależności od  zawartości frakcji piaskowej			Rozpoznanie stopnia spoistości gruntu
		Grunt I piaszczyste	Grunt II pośrednie	Grunt III pylaste	próba wałeczko- wania	próba rozma- kania
mało spoisty Ip < 5% fi < 5%	Piasek gliniasty	Pył piaszczysty	Pył	Kulka rozpłaszcza się lub rozsypuje; grunt nie daje się wałeczkować	Grudka rozmaka natychmiast
mało spoisty Ip = 5÷10% fi = 5÷10%	Piasek gliniasty	Pył piaszczysty	Pył	Wałeczek rozwarstwia się podłużnie	Grudka rozmaka w czasie 0,5÷5 minut
średnio spoisty Ip = 10÷20% fi = 10÷20%	Glina piaszczysta	Glina	Glina pylasta	Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka bez połysku; wałeczek pęka poprzecznie	Grudka rozmaka w czasie 5÷60 minut
zwięzło spoisty Ip = 20÷30% fi = 20÷30%	Glina piaszczysta zwięzła	Glina zwięzła	Glina pylasta zwięzła	Wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem; pęka poprzecznie	Grudka rozmaka w czasie 1÷24 godzin
bardzo spoisty Ip > 30% fi > 30%	Ił piaszczysty	Ił	Ił pylasty	Kulka i wałeczek od początku z połyskiem	Grudka rozmaka w czasie dłuższym niż jedna doba
Próba rozcierania w wodzie; Rozpoznawanie ilości frakcji piaskowej.	między palcami pozostaje dużo ostrego piasku	wyczuwa się pojedyncze drobne ziarna piasku	ziarn piasku nie wyczuwa się

 

Oznaczenie nazwy gruntów organicznych

nazwa gruntu	symbol	charakterystyka	Iom
Grunty próchnicze	H	Grunty nieskaliste, w których zawartość części organicznych jest wynikiem wegetacji roślinnej oraz obecności mikroflory i mikrofauny;	2% < Iom  5%
Namuły Namuły piaszczyste Namuły gliniaste	Nm Nmp Nmg	Grunty powstałe na skutek osadzania się substancji mineralnych i organicznych w środowisku wodnym; Mają własności gruntu niespoistego; Mają własności gruntu spoistego;	5% < Iom  30%
Gytie	Gy	Namuły z zawartością węglanu wapnia > 5%, który może wiązać szkielet gruntu;	5% <Iom  30%
Torf	T	Gruntu powstałe z obumarłych i podlegających stopniowej karbonizacji części roślin	Iom > 30%

Oznaczenie stanu gruntów

Oznaczenie stanu gruntów niespoistych

 Makroskopowe określenie stanu gruntu niespoistego nie jest możliwe w większości przypadków. W sposób bardzo przybliżony stan gruntu można określić na podstawie oporu gruntu przy nacisku palcem na powierzchnię próbki o nienaruszonej strukturze.

Oznaczenie stanu gruntów spoistych

  Stan gruntu określa się po uprzednim oznaczeniu rodzaju gruntu. Makroskopowo stan gruntów spoistych określa się za pomocą próby wałeczkowania. Wałeczkowanie przeprowadza się na próbie o naturalnej wilgotności w taki sam sposób, jak to się robi przy określaniu rodzaju gruntu, przy czym w tym przypadku nie wolno zwilżać gruntu. W trakcie wykonywania próby wałeczkowania osuszamy grunt dłońmi doprowadzając go do wilgotności odpowiadającej granicy plastyczności. 

Wyróżnia się sześć stanów gruntu:

1. zwarty

2. półplastyczny:

• twardoplastyczny,

• plastyczny

a)miękkoplastyczny

b)płynny.

Określamy: 

stan zwarty - gdy z gruntu nie można uformować kulki, 

stan półzwarty - gdy można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania (liczba wałeczkowań równa 0), 

stany twardoplastyczny, plastyczny i miękkoplastyczny - na podstawie liczby kolejnych wałeczkowań tej samej kulki, biorąc pod uwagę ile razy uzyskano niespękany wałeczek średnicy 3 mm. Liczba zarejestrowanych wałeczków powinna oznaczać liczbę wałeczków z tej samej kulki, które nie popękały. Próbę wałeczkowania powtarza się co najmniej trzykrotnie. Za miarodajną przyjmuje się najwyższą z uzyskanych liczb wałeczkowań. 

Określenia stanu gruntu na podstawie ilości wałeczkowań dokonujemy w oparciu o poniższą tabelę 
(wg PN-88/B-04481):

Rodzaj gruntu	Stan gruntu w zależności od liczby wałeczkowań
		twardoplastyczny	plastyczny	miękkoplastyczny
Mało spoisty	1	2	> 2
Średnio spoisty	< 2	2 ÷ 4	> 4
Zwięzło spoisty	< 3	3 ÷ 7	> 7
Bardzo spoisty	< 5	5 ÷ 10	> 10

stan płynny - gdy grunt w trakcie tworzenia się z niego kuleczki rozmazuje się na dłoni. 

Wskazówki dodatkowe ułatwiające określenie rodzaju i stanu gruntu spoistego: 

• wałeczkujemy kulkę o średnicy 7mm do grubości wałeczka 3mm; 

• liczba wałeczkowań oznacza ile razy uzyskujemy wałeczek o średnicy 3mm do jego charakterystycznych spękań, jeśli wałeczek pęka w czasie czwartego wałeczkowania to oznacza ilość wałeczkowań równą 3;

• po zachowaniu się wałeczka i jego wyglądzie określimy rodzaj gruntu spoistego; 

• grunty bardzo spoiste pozwalają się wałeczkować do grubości 1mm; 

• grunt zwarty nie poddaje się naciskowi palców; 

• grunt półzwarty pozwala formować się w kulkę, nie wałeczkuje się; 

• pył mało wilgotny pozostawia na palcach jasną mączkę, a glina i iły nie. 

Oznaczenie wilgotności 

Makroskopowo wilgotność określamy, obserwując zachowanie się zgniatanych na dłoni grudek gruntu oraz zawilgacanie nimi pewnych przedmiotów. Przyjmujemy następujący podział: 

suchy -jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu pęka, a w stanie rozdrobnionym nie wykazuje zawilgocenia; 

mało wilgotny - jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie lecz papier filtracyjny lub ręka przyłożone do gruntu nie stają się wilgotne; 

wilgotny - jeżeli papier filtracyjny lub ręka przyłożone do gruntu stają się wilgotne; 

mokry - jeżeli przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się z niego woda; 

nawodniony - jeżeli woda odsącza się z gruntu grawitacyjnie. 

Oznaczenie barwy gruntu

• barwę określamy na przełomie bryły gruntu o naturalnej wilgotności;

• kolor dominujący określa się na końcu (np. szary);

• natężenie barwy określamy jako jasny, ciemny; podajemy na początku (np. jasny);

• podajemy odcień (np. żółty);

• otrzymamy pełną nazwę barwy gruntu (np. jasnożółtoszary). 

 

Oznaczenie zawartości węglanu wapnia

Zawartość CaCO3 [%]	Reakcja gruntu na roztwór HCl
> 5	Burzy się intensywnie i długo
3 ÷ 5	Burzy się intensywnie lecz krótko
1 ÷ 3	Burzy się słabo i krótko
1 >	Ślady lub brak wydzielania gazu

 

---