BADANIA MAKROSKOPOWE

Badania makroskopowe mają na celu określenie nazwy gruntu i niektórych jego cech fizycznych bez pomocy przyrządów. Najczęściej badania makroskopowe obejmują określenie rodzaju i nazwy gruntu, jego nazwy i barwy i wilgotności oraz zawartości węglanu wapnia. Oznaczenia i podział gruntów skalistych makroskopowo dokonuje się przez oględziny i proste próby wytrzymałościowe. Przy oznaczaniu nazwy gruntów gruboziarnistych i drobnoziarnistych należy wstępnie oddzielić grunty spoiste od niespoistych. Grunt uznaje się za spoisty, jeśli po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego tworzy on zwarte grodki. Natomiast grunt uznaje się za sypki, jeśli po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego stanowi on nie związane ze sobą cząstki lub grudki rozpadające się pod lekkim naciskiem. Jeśli trzeba określić czy grunt jest spoisty czy też nie, gdy próbka jest wilgotna, z gruntu tego próbuje się uformować na dłoni kulkę o średnicy 7 - 8 mm., jeśli kulka da się uformować - grunt można zaliczyć do gruntów spoistych, jeśli nie - do sypkich.

Rozpoznanie stopnia spoistości gruntu jego nazwy, barwy, wilgotności oraz zawartości węglanu wapnia.

1. Barwa gruntu

Jedną z cech makroskopowych gruntu jest jego barwa. Barwa w niektórych przypadkach jest wynikiem określonego składu mineralnego gruntu lub zawartych w nim domieszek. Barwę gruntu określa się na przełamie gruntu o wilgotności naturalnej. Określenie barwy gruntu może być wyrazem kilkuczłonowym, przy czym najpierw podaje się intensywność i odcień barwy, a następnie barwę podstawową, dominującą. Należy pamiętać, że grunt może zmieniać barwę po wysuszeniu. Dlatego też określa się ją w gruncie o wilgotności naturalnej, a w przypadku określenia barwy gruntu wyschniętego fakt ten trzeba odnotować.

Po dokładnych oględzinach naszego gruntu barwę jego można opisać jako jasnożółto-brązowa

2. Próba wałeczkowania

Próba ta polega na uformowaniu ze środka większej bryły gruntu o wilgotności naturalnej, kuleczki o średnicy 7 mm, usuwając z niej ziarna żwirowe. Następnie formuje się wałeczek na dłoni, aż do momentu gdy wałeczek osiągnie jednakowa grubość na całej długości, ok. 3 mm. Jeśli wałeczek nie wykazuje spękań i nie łamie się przy podnoszeniu do w palcach do góry, zgniatamy go i rozpoczynamy formowanie kuleczki i wałeczka od nowa. Czynności te powtarza się, aż do momentu gdy wałeczek przy osiągnięciu średnicy 3 mm. Rozsypuje się lub zaczyna pękać. W czasie wałeczkowania obserwuje się : rodzaj spękań, zmiany wyglądu powierzchni wałeczka. Charakter spękań oraz wygląd wałeczka pozwala na określenie rodzaju gruntu spoistego, ( stopnia spoistości ). Próbę wałeczkowania przeprowadza się co najmniej na dwóch grudkach gruntu. Rozbieżność wyników przy założeniu, że wałeczkowanie zostało wykonane prawidłowo, może świadczyć o niejednorodności próbki gruntu.

Grunt wyznaczony do badania pękał już podczas pierwszego wałeczkowania. Pęknięcia występujące w tym gruncie były spękaniami poprzecznymi, od początku wałeczkowania widoczny jest brak połysku. Pozwala to na określenie stanu gruntu jako stan półzwarty.

3. Próba rozcierania

Próbkę gruntu przeznaczonego do badania rozciera się miedzy dwoma palcami zanurzonymi w wodzie. Jeśli podczas tego rozcierania pozostaje miedzy palcami dużo ziaren piasku, grunt zalicza się do gruntów o największej zawartości piasku, jeśli wyczuwa się tylko pojedyncze ziarna - grunt o pośredniej zawartości piasku jak i pyłu, natomiast jeśli się nie wyczuwa ziaren piasku - grunt o minimalnej zawartości piasku, na korzyść obecności pyłu.

W gruncie który był przeznaczony do badań, wyczuwalne były zaledwie pojedyncze ziarna

Określanie rodzaju i nazwy gruntu spoistego.

Rodzaje i nazwy gruntów w zależności od zawartości frakcji piaskowej			Rozpoznanie stopnia spoistości gruntu
Próba rozcierania w wodzie			Próba wałeczkowania
Między palcami pozostaje dużo piasku	Wyczuwa się pojedyncze drobne ziarenka	Ziaren się nie wyczuwa
Piasek gliniasty	Pył piaszczysty	Pył	Kulka rozsypuje się lub rozpłaszcza; grunt nie daje się wałeczkować
Piasek gliniasty	Pyl piaszczysty	Pył	Wałeczek rozwarstwia się podłużnie
Glina piaszczysta	glina	Glina pylasta	Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka bez połysku; wałeczek pęka poprzecznie
Glina piaszczysta zwięzła	Glina zwięzła	Glina pylasta zwięzła	Wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem; pęka poprzecznie
Ił piaszczysty	Ił	Ił pylasty	Kulka i wałeczek od początku z połyskiem

Połączenie wyników obu tych badań, pozwala nam na określenie nazwy badanego gruntu. Badanym gruntem jest glina .

4. Zawartość węglanu wapnia

Węglany mogą występować w gruntach bądź w stanie rozproszonym, bądź też w postaci większych lub mniejszych skupień, kryształków, kukiełek. Ilość węglanów w niektórych gruntach może dochodzić nawet do 30 %. Zawartość tych związków w gruntach powoduje ich silna agregację, co w zasadniczy sposób może wpływać na właściwości tych gruntów. Makroskopowo określa się zawartość węglanu wapnia na podstawie obserwacji reakcji gruntu po skropieniu go 20 - procentowym roztworem kwasu solnego.

Zgodnie z PN - 88/B - 04481 zawartość węglanu wapnia w gruntach dzielimy na cztery klasy:

• jeśli burzy intensywnie i długo, określa się jako silnie wapnisty ( >5 % CaCO₃ )

• jeśli burzy się intensywnie lecz krótko, określa się go jako wapnisty (3 -5 % CaCO₃ )

• jeśli grunt burzy się słabo i krotko, określa się jako słabo wapnisty ( 1 -3 % CaCO₃)

• natomiast jeśli nie burzy lub wykazuje tylko slady reakcji, określa się go jako grunt bezwapnisty ( , 1 % CaCO₃ )

Może zaistnieć sytuacja, że wyraźnie burzą się tylko pojedyncze ziarna gruntu, fakt ten należy odnotować.

Grunt nasz nie burzył się - co oznacza , iż można określić go jako bezwapnisty.

5. Wilgotność gruntu

Makroskopowo wilgotność gruntu określa się wyróżniając pięć stopni wilgotności gruntów spoistych:

• suchy - jeśli grudka gruntu przy zgniataniu pęka, a po rozdrobnieniu daje suchy proszek,

• mało wilgotny - jeśli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie, lecz papier lub ręka przyłożone do gruntu nie staja się wilgotne,

• wilgotny - jeśli grudka przyłożona do papieru lub ręki zostawia na nich wilgotny ślad,

• mokry - jeśli przy ściskaniu grudki w dłoni z gruntu odsącza się woda,

• nawodniony - jeśli z gruntu płynnego lub nasyconego woda, woda odsącza się grawitacyjnie

Grunt w naszym badaniu, był mało wilgotny ponieważ grudka gruntu przy zgniataniu odkształcała się plastycznie lecz papier ani ręka przyłożona do gruntu nie stają się wilgotne.

GRUNT SYPKI

Określenie wilgotności gruntu sypkiego określa się jako:

• suchy, gdy nie wykazuje śladu wilgoci, a przy przesypywaniu kurzy się,

• wilgotny, gdy zostawia ślad na papierze lub dłoni,

• nawodniony, gdy woda odsącza się z niego samoczynnie.

Po porównaniu gruntu sypkiego, dostarczonego do badania, z gruntem wzorcowym można określić, że posiadał on ziarna o średnicy do 2 mm, co kwalifikuje go do grupy piasków. Barwę jego można określić jako ciemnobrązową. Wilgotny.

Analiza granulometryczna

Analizę granulometryczną wykonuje się w celu określenia składu granulo metrycznego gruntów nieskalistych, a więc wyznaczenia procentowej zawartości występujących w nich poszczególnych frakcji. pozwala to na wykreślenie krzywej uziarnienia oraz ustalenie rodzaju i nazwy gruntu. Znajomość rodzaju gruntu pozwala na prognozowanie jego właściwości oraz na ustalenie zakresu dalszych badań. Analizy granulometryczne wykonuje się metodami mechanicznymi oraz metodami sedymentacyjnymi. Ustalenie granicy przedziału miedzy powyższymi metodami zostało ustalone na 0,06 mm, i zostało on podyktowane względami technologicznymi. Cząstek o bardzo małych wymiarach nie można rozdzielić mechanicznie na frakcje na sitach z uwagi na zbyt małe wymiary tych sit, natomiast ziarna zbyt duże nie dadzą się rozdzielić metoda sedymentacyjną gdyż ich szybkość opadania jest za duża, a ponad to w trakcie opadania wykonują one ruch wirowy. Krzywe uziarnienia otrzymane jako końcowy efekt analiz granulometrycznych gruntów pozwalają na określenie rodzaju gruntów i ich nazw, a ponadto śluza do obliczania współczynnika filtracji, do wyboru wielkości oczek siatki filtru, oceny zdolności gruntu do sufozji, do wyboru mieszanek optymalnych.

• 
  Analiza sitowa polega na określeniu składu granulometrycznego gruntu, poprzez rozdzielenie poszczególnych frakcji w wyniku rozsiewania próbki przez znormalizowane sita. Komplet czystych sit ustawia się w kolumnie w ten sposób, że na górze znajdują się sita o największym wymiarze oczek a pod nim sita o coraz mniejszym wymiarze oczek. Zestawione sita umieszcza się na wstrząsarce,(rys.) na górne sito wsypuje się wysuszona i zważona próbkę, całość przymocowuje i uruchamia wstrząsarkę.

• Metody sedymentacyjne, polegają na rozfrakcjonowaniu gruntu w zawiesinie wodnej, są oparte na prawie Stokesa, które określa, że prędkość swobodnego opadania cząstek kulistych jest wprost proporcjonalna do ich średnicy i gęstości właściwej i zależy ponadto od gęstości właściwej i lepkości cieczy, w której cząstki te opadają. Jedną z najpopularniejszych metod sedymentacyjnych jest analiza areometryczna.

Areometr składa się z nurnika wypełnionego śrutem i szklanej rurki z podziałką,(rys.) podziałką areometru ma w zasadzie podziałkę od 0 do 30, często tez ma wartości ujemne, do - 10 oraz wartości ponad 30. W niektórych laboratoriach są uzywane areometry przystosowane bezpośrednio do mierzenia gęstości. W takim przypadku posługujemy się tak zwanym odczytem skróconym R, określanym ze wzoru:

gdzie r jest odczytem, pełnym areometru na skali.

Wyniki sedymentacyjnych analiz granulometrycznych przedstawia się na wykresach w postaci krzywych uziarnienia. Po wykreśleniu krzywej uziarnienia gruntu odczytuje się z niej procentową zawartość poszczególnych frakcji: piaskowej, pyłowej i iłowej, ich suma musi wynosić 100 %. Mając te dane i posługując się trójkątem Fereta (rys.) określamy nazwę gruntu. Trójkąt Fereta, jest trójkątem równobocznym, którego boki są podzielone na 10 równych części, z p—któw podziału trójkąta prowadzone są linie równoległe do pozostałych boków. Odkładając odpowiednią wartość na każdym boku prowadzi się linie równoległe do linii zerowej danej frakcji. Linie te przetną się wewnątrz trójkąta. Punkt ten wyznacza rodzaj i nazwę badanego gruntu.

Obliczenie zawartości poszczególnych frakcji oraz frakcji zredukowanych, wykorzystując do tego wyniki analizy granulometrycznej.

frakcje zredukowane:

po naniesieniu tych wyników na trójkąt Fereta, otrzymujemy nazwę badanego gruntu, jest nim ił.

---