Ćwiczenie 4
Skład granulomeryczny gruntu
1. wstęp
W zależności od umownej średnicy ziaren „d” można wyróżnić w gruncie następujące podstawowe frakcje:
fi - frakcja iłowa d < 0.002 mm.
fπ - frakcja pyłowa 0.002 ≤ d < 0.05 mm
fp - frakcja piaskowa 0.05 ≤ d < 2 mm
fż - frakcja żwirowa 2 ≤ d < 40 mm
fk - frakcja kamienista 40 ≤ d.
W celu ustalenia zawartości podstawowych frakcji w gruncie należy wyznaczyć jego skład granulometryczny. Dla celów budowlanych jest on najczęściej określany metodą sitową (dla ziaren o d >0.075 mm) i areometryczną (dla ziaren o d <0.075 mm).
2.1. Analiza sitowa
Analiza sitowa gruntu jest to metoda badania składu granulometrycznego gruntu, wykorzystująca proces przesiewu, tj. rozdzielenia poszczególnych frakcji wg ich wielkości za pomocą sit. Wykonuje się dla gruntów o uziarnieniu powyżej 0.075 mm.
2.1. Przygotowanie próbki do analizy
a) pobrać próbkę gruntu, nie zawierającą ziaren większych od 40 mm i wysuszyć w tem. 105÷110ºC,
b) odważyć próbkę o masie:
- piasek drobny (200 ÷ 250 g),
- piasek średni (250 ÷ 500 g),
- piasek gruby, żwir, pospółka (500 ÷ 5000 g),
z dokładnością do 0,1 g,
c) w przypadku wystąpienia w próbce zlepionych cząstek próbkę należy przemyć w celu oddzielenia cząstek iłowych i pyłowych. Oddzielanie wykonać przez rozcieranie gruntu w naczyniu z wodą i zlewaniu powstającej zawiesiny na sito o najdrobniejszych oczkach. Osad z sita należy spłukać do parownicy. Przemywanie wykonywać tak długo, aż spływająca woda będzie czysta.
2.2. Wykonanie analizy
Metoda analizy polega na przesianiu odważonej próbki przez szereg sit i podaniu wagowego udziału poszczególnych frakcji w procentach do całej przesianej próbki, której wagę przyjmuje się za 100%.
a) zestawić komplet sit (9 sit o wymiarach oczek kwadratowych 40, 25, 10, 2, 1, 0,5 0,25, 01, 0,071 lub 0,063 mm) tak, aby sito o największym wymiarze boku oczka było najwyżej, a na dole znajdowało się sito o najmniejszym wymiarze. Pod dolne sito podstawić naczynie do zbierania przesiewu,
b) przesiewać próbkę ręcznie lub mechanicznie na wibratorze, wibrowanie powinno trwać 5 min,
c) po zakończeniu przesiewania sprawdzić stopień rozdzielenia frakcji przez ręczny przesiew (1 min) nad arkuszem papieru. Jeżeli po zakończeniu przesiewu ręcznego cząstki gruntu znajdują się na arkuszu papieru, to należy je przenieść pędzelkiem do naczynia z przesiewu i przesiewać przez 3 min,
d) pozostałość na poszczególnych sitach zważyć z dokładnością nie mniejszą niż:
0,01 g - jeżeli masa ważonej frakcji (mi) 50 g,
0,1 g - jeżeli masa ważonej frakcji (mi) 50 ÷ 500 g,
1 g - jeżeli masa ważonej frakcji (mi) 5000 g.
2.3. Obliczanie wyników:
a. Zawartość poszczególnych frakcji (Zi) należy oznaczyć w [%] według wzoru
Zi =
gdzie:
mi - masa frakcji gruntu [g],
ms - masa wysuszonej próbki gruntu pobranej do badań [g].
Różnica pomiędzy masą wysuszonej próbki gruntu, a sumą mas wszystkich frakcji nie powinna przekraczać 0,5% wartości ms. Do obliczenia wyników różnicę tę należy rozdzielić na wszystkie frakcje, proporcjonalnie do ich mas.
b. Wykonać wykres krzywej składu ziarnowego przyjmując na osi odciętych otwory sit w skali logarytmicznej, a na osi rzędnych wagowy udział ziarn o średnicy równej i mniejszej aniżeli dany otwór sita, poczynając od o największych otworach (patrz rys. 1). Na wykresie zaznaczmy obszary funkcji podstawowych.
Rys. 1. Krzywe uziarnienia.
Kształt krzywej uziarnienia umożliwia także ustalenie charakteru uziarnienia gruntu. Wskaźnik różnoziarnistości gruntu, określający stopień niejednorodności gruntu (wg Hazena), określa się jako stosunek średnicy cząstek
, których w gruncie wraz z mniejszymi jest 60% do średnicy cząstek
, których w gruncie wraz z mniejszymi jest 10%
U = .
Wielkości te wyznacza się z krzywej uziarnienia (rys. 1). W zależności od wielkości U wyróżniamy:
U < 5 grunt równoziarnisty
5 < U < 15 grunt różnoziarnisty
U > 15 grunt bardzo różnoziarnisty
2.3.1. Zasada wykorzystania trójkąta Fereta
Nazwę gruntu, w którym sumaryczna zawartość frakcji kamienistej i żwirowej nie przekracza 10%, ustalamy korzystając z trójkąta Fereta (rys. 2). W tym celu obliczamy najpierw tzw. frakcje zredukowane według wzorów
- piaskowa zredukowana
- pyłowa zredukowana
- iłowa zredukowana
gdzie:
fi - frakcja iłowa,
fπ - frakcja pyłowa,
fp - frakcja piaskowa,
fż - frakcja żwirowa,
fk - frakcja kamienista.
Każdy bok trójkąta równobocznego oznacza frakcję zredukowaną od 0 ÷ 100%. Prowadząc z punktu wyrażającego zawartość danej frakcji prostą równoległą do odpowiedniego boku i powtarzając te czynności dla dwóch pozostałych uzyskujemy punkt przecięcia. Obszar, w którym ten punkt wypadnie określa rodzaj gruntu.
Jeżeli sumaryczna zawartość frakcji kamienistej i żwirowej przekracza 10 %, grunt zaliczamy do grupy gruntów gruboziarnistych:
- żwir - fk + fż > 50% , ≤ 2%
- żwir gliniasty fk + fż > 50%, > 2%
- pospółka 50% ≥ fk + fż > 10%, ≤ 2%
- pospółka gliniasta 50% ≥ fk + fż > 10%, > 2%
Rys. 2. Trójkąt Fereta
3. Analiza areometryczna
3.1. ZASADA OZNACZANIA
W analizie areometrycznej (prowadzonej dla cząstek o średnicach zastępczych mniejszych niż 0,06÷0,074 mm ) wykorzystuje się prawo Stokesa, który ustalił, że drobne cząstki kuliste opadają w cieczach z prędkością jednostajną określoną wzorem
, (1)
gdzie:
V - prędkość opadania cząstek [cm s-1],
g - przyspieszenie ziemskie [cm s-2],
r - promień cząstki [cm],
d - średnica cząstki [cm],
ρs - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [gcm-3],
ρw - gęstość właściwa cieczy [gcm-3],
η - współczynnik lepkości dynamicznej cieczy; dla wody przy temperaturze15oC równa się 1,14 [N s m-2].
Ponieważ jednocześnie (rys. 3)
V = ,
gdzie:
H - głębokość mierzona od poziomu wody [cm],
t - czas opadania [s],
to, na głębokości H po upływie czasu t nie będzie cząstek równych lub większych aniżeli d, których średnicę wylicza się ze wzoru
. (2)
Opadaniu cząsteczek towarzyszy zmniejszanie gęstości objętościowej zawiesiny, którą mierzy się przy pomocy areometru (rys. 3).
Rys. 3. Schemat pomiaru gęstości zawiesiny za pomocą areometru: a) areometr, b) pomiar:
1 - cylinder z zawiesiną, 2 - areometr ( Hi - głębokość zanurzenia środka wyporu
nurnika areometru, c - poprawka na menisk)
Gęstość zawiesiny określa zależność
(3)
gdzie:
- masa szkieletu [g],
- masa wody [g],
- objętość zawiesiny [cm3],
a masa wody:
(4)
Wstawiając (4) do (3) i przyjmując
wyrażenie na gęstość zawiesiny w jednostce objętości (1
) przyjmuje postać
(5)
skąd
(6)
Znając gęstość zawiesiny (na podstawie pomiaru areometrycznego) można określić masę szkieletu w jednostce objętości: na głębokości pomiaru. Wiedząc, że w wyznaczonej masie znajdują się cząsteczki o średnicy nie większej aniżeli określone zależnością (2), pozwala to na określenie procentowej zawartości wyżej wymienionych ziaren w szkielecie, w jednostce objętości Vz = 1 cm3.
3.2. PRZYRZĄDY I MATERIAŁY
Analiza areometryczna polega na określeniu, przy pomocy areometru, zmian gęstości zawiesiny (utworzonej z danego gruntu poprzez zmieszanie go z wodą) w czasie i wyznaczeniu na tej podstawie jego składu granulometrycznego.
a) sito tkane o wymiarach boków oczek kwadratowych 0,071 lub 0,063 mm, w przypadku braku takich sit można je zastąpić sitami o wymiarach boków oczek kwadratowych 0,074 lub 0,06 mm,
b) areometr skalowany dla temperatury + 20oC,
c) waga laboratoryjna o dokładności ważenia 0,01 g,
d) kolby stożkowe o pojemności 750÷1000 ml,
e) cylindry miarowe o pojemności 1000 ml i średnicy wewnętrznej 60÷65 mm,
f) termometr o zakresie pomiarów 10÷30oC i podziałce elementarnej 0,2 lub 0,5oC,
g) mieszadełko - pręt o długości 60÷70 cm, na którego końcu osadzona jest prostopadła płytka o średnicy 45 mm, z czterema otworami o średnicy 5 mm każdy,
h) woda destylowana,
i) amoniak, roztwór 25%,
j) sekundomierz.
3.3. PRZYGOTOWANIE ZAWIESINY GRUNTU DO OZNACZENIA oraz
OZNACZENIA POMOCNICZE
Część pobranej próbki gruntu w stanie nienaruszonej wilgotności (NW) o masie mm, pobrana do analizy, powinna być w takiej ilości, aby masa szkieletu gruntowego wynosiła:
a) przy iłach 30÷40 g,
b) przy glinach pylastych i pyłach 40÷60 g,
c) przy glinach piaszczystych i piaskach gliniastych 60÷80 g,
d) przy piaskach pylastych 80÷150 g.
Przeznaczony do analizy grunt należy dokładnie wymieszać z taką ilością wody destylowanej, aby uzyskał konsystencję miękkoplastyczną i pozostawić na kilkanaście godzin w celu jednolitego nasycenia. Z uzyskanej w ten sposób pasty gruntowej należy pobrać dwie próbki do oznaczenia wilgotności i próbkę do oznaczenia gęstości właściwej ρs. Dla gruntów mało spoistych dopuszcza się przyjmowanie stałych wartości ρs według tabeli 1 w instrukcji do ćwiczenia 2.
Po oznaczeniu wilgotności należy określić masę szkieletu gruntowego pobranej do analizy próbki, stosując wzór
,
gdzie:
m - ciężar próbki wilgotnej [g],
w - wilgotność gruntu [%].
Po nasyceniu próbki wodą, co następuje zwykle na drugi dzień, pastę należy powtórnie dokładnie wymieszać, dodając wodę z domieszką stabilizatora. Jako stabilizator stosuje się 25-procentowy roztwór amoniaku w ilości 6 ml na 1000 ml zawiesiny, z czego połowę daje się do wody destylowanej w czasie przygotowania zawiesiny, a drugą połowę należy dodać do zawiesiny ostudzonej i zlanej do cylindra.
Powstałą pastę gruntową należy teraz przemyć przez sito (0,06 lub 0,074 mm) ustawione na dużej parownicy. Cząstki gruntu pozostałe na sicie należy rozcierać palcami (pamiętając o dokładnym zmyciu przylepionych cząstek tak, aby nie nastąpiły straty masy) używając tryskawki. Przemywanie należy prowadzić do momentu, gdy woda przepływająca przez sito będzie zupełnie czysta. Objętość wody zużytej do przemywania gruntu nie powinna być większa niż 600 ml.
Pozostałość na sicie należy wysuszyć i poddać analizie sitowej w przypadku, gdy masa suchej pozostałości przekracza 5% suchej masy całej próbki poddanej badaniu.
Powstałą zawiesinę zlewa się z parowniczki do kolby stożkowej i poddaje się gotowaniu przez pół godziny. Po zakończeniu gotowania i ostudzeniu do temperatury otoczenia, zawiesinę zlewa się do cylindra miarowego, dopełniając go do 1000 ml wodą destylowaną i dodając równocześnie drugą połowę stabilizatora. Cylinder z zawiesiną pozostawia się w spokoju na okres 15÷20 godzin, zabezpieczając go przed znaczniejszymi zmianami temperatury.
3.4. Cechowanie areometru
Cechowanie areometru polega na sprawdzeniu skali areometru oraz wyznaczeniu odległości środka wyporu nurnika areometru od poszczególnych podziałek skali.
Sprawdzenie skali areometru należy wykonać przez kolejne odczytanie wskazań areometru w cieczach o znanych gęstościach (woda destylowana i np. roztwory chlorku sodowego w wodzie destylowanej).
Poprawkę podziałki areometru ΔR należy oznaczyć według wzoru (7)
= [( rr - 0. 9982 ) 103 ] - R (7)
gdzie:
rr - gęstość stosowanych cieczy kontrolnych w danej temperaturze [g/cm3],
R - odczyt areometru w cieczy o znanej gęstości i temperaturze w jednostkach wskaźnika skróconego określonego wg wzoru (8)
R = (r - 1.0) 103 (8)
gdzie:
r - odczyt na skali areometru [g/cm3].
Sprawdzenie ustalonych poprawek należy przeprowadzać co najmniej co 200 analiz wykonanych przy użyciu danego areometru.
Wyznaczenie głębokości zanurzenia środka wyporu nurnika areometru (HR) poniżej zwierciadła cieczy w cylindrze należy określić w cm, według wzoru (9)
HR = (30-R)/30l + ho+ h1 - VH /2A (9)
gdzie:
30 - długość skali areometru w jednostkach wskaźnika skróconego R,
R - skrócony wskaźnik odczytu,
l - długość skali areometru od R =30.0 do R = 0.0 cm,
ho - odległość od górnego końca nurnika do podziałki R = 30.0 cm,
h1 - odległość środka wyporu nurnika areometru od górnego końca nurnika [cm],
A - pole przekroju cylindra używanego przy badaniu [ cm2 ],
VH - objętość nurnika areometru w [cm3].
Wartości l oraz ho należy mierzyć za pomocą suwmiarki. Położenie środka wyporu nurnika należy oznaczyć przez zanurzenie areometru w cylindrze mierniczym z wodą destylowaną do takiego położenia, aby poziom wody podniósł się na wysokość odpowiadającą połowie objętości nurnika.
3.5. KONTROLA STABILNOŚCI ZAWIESINY
Przy wykonywaniu analiz areometrycznych zwrócić należy uwagę na stabilność zawiesiny, tj. na możliwość wystąpienia koagulacji cząstek gruntu jako: wyraźne skłaczkowanie się zawiesiny, powstanie w górnej części zawiesiny wyraźnie odgraniczonej warstwy wody wolnej od cząstek gruntu.
W przypadku skoagulowania się zawiesiny należy odczekać, aż cząstki gruntu osiądą, zlać wodę czystą znad osadu, cylinder dopełnić do 1000 ml wodą destylowaną (bez dodatku stabilizatora) i wymieszać mieszadełkiem. Czynność tę należy powtarzać do czasu, aż objawy koagulacji staną się niedostrzegalne po upływie 48 godzin.
Gdy podany wyżej sposób nie daje pozytywnego wyniku, należy sprawdzić, czy przed koagulacją nie będzie zabezpieczał większy dodatek amoniaku, bądź też dodatek innych stabilizatorów nieorganicznych.
3.6. WYKONANIE OZNACZENIA
Przed rozpoczęciem pomiarów należy zawiesinę dokładnie wymieszać mieszadełkiem. Mieszanie należy przeprowadzić przez początkowo wolne, później szybkie poruszanie mieszadełkiem wzdłuż osi cylindra, nie dotykając osadu.
Następnie należy ująć cylinder z obu końców w ręce (jedna dłoń zamyka dokładnie otwór cylindra) i przewracać go w ciągu jednej minuty około 30 razy dnem do góry. Chwila postawienia na stole cylindra określa początek pomiarów i z tą chwilą należy uruchomić sekundomierz i odnotować czas.
Począwszy od chwili ustawienia cylindra na stole wykonuje się areometrem pomiary gęstości zawiesiny po: 30 s, 1, 2, 5, 30 min, 1, 2, 4, 24 godz. , wykonując odczyty z dokładnością do 0,1 jednostki wskaźnika skróconego R (8).
Zanurzenie lub wyjmowanie areometru powinno odbywać się powolnym ruchem jednostajnym i trwać nie krócej niż 10 s, rozpoczynając go co najmniej 20 s przed wykonywaniem odczytu.
Po wykonaniu odczytu areometr należy opłukać w cylindrze z wodą destylowaną o temperaturze równej temperatury otoczenia i przechowywać go w tym cylindrze w ciągu trwania całej analizy. Rurki skalowanej areometru nie należy dotykać ręką.
Przy wykonaniu pomiarów w okresie do 5 min, areometr może pozostawać w cylindrze z zawiesiną, z wyjątkiem zawiesin gruntów pylastych (pyły, pyły piaszczyste oraz gliny pylaste i gliny pylaste zwięzłe), w których areometr może pozostawać przy pomiarach do 2 min. Po upływie około 3 min. oraz po 1, 4, i 24 godz. , od rozpoczęcia pomiarów należy wykonać pomiary temperatury zawiesiny; dla czasów pośrednich - temperatury można ustalać przez interpolację. Temperatura zawiesiny nie powinna się różnić więcej niż o 2oC od temperatury otoczenia.
Odczyt poziomu zanurzenia areometru R należy wykonać względem górnej krawędzi menisku. Odczytywaną wartość należy skorygować do poziomu cieczy w cylindrze przez dodanie poprawki c na menisk, tzn. że przyjmować należy w obliczeniach R1 = R + c.
Wartość poprawki c należy przyjąć jako równą 0,7 jednostki skróconego wskaźnika, zawsze ze znakiem dodatnim. W przypadku badania gruntów zawierających niewielkie ilości organicznych części, tzn. gdy Iom < 2%, dla zlikwidowania piany utrudniającej wykonanie odczytów dopuszcza się wkroplenie na powierzchnię zawiesiny kropli alkoholu amylowego; w takim przypadku wartość poprawki c należy przyjąć jako równą 0,5.
Dla zwiększenia dokładności wyników zaleca się po wykonaniu odczytu po 24 godz. wymieszać ponownie zawiesinę w sposób jak przed wykonaniem badania i powtórnie oznaczyć gęstość zawiesiny po 30 s, 1, 2, 5 oraz 15 min; jako wartość miarodajną należy przyjąć średnie arytmetyczne obliczone wg wzoru (8,) z tym że dotyczą temperatury zawiesiny T (oC), z obu ustalonych dla każdych czasów sedymentacji.
Po każdej analizie (lub serii analiz) rurkę areometru należy przetrzeć watą nasyconą około 10% roztworem węglanu sodu (NaCO3), a następnie dwukrotnie watą nasyconą wodą destylowaną.
3.7. OBLICZANIE WYNIKÓW
Maksymalną średnicę ziaren znajdującą się w jednostce zawiesiny (1 cm3) na głębokości odpowiadającej środkowi wyporu areometru określa zależność
dT = , (10)
gdzie:
η - współczynnik lepkości [N s/m2],
ρs - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm3],
ρw - gęstość wody [g/cm3],
T - czas trwania sedymentacji [s],
g - wartość przyspieszenia ziemskiego, g = 9,81 m/s2.
Dla gruntów o gęstości właściwej szkieletu gruntowego 2.65 <
< 2.80 [g/cm3] średnice
określa się ze wzoru uproszczonego
dT = k·dwz (11)
gdzie:
k - współczynnik przeliczeniowy równy 0,25,
dwz - średnica wzorcowa dla HR = 16,0 cm (tabela 1).
Tabela 1
Średnice dwz dla HR = 16,0 cm w zależności od trwania sedymentacji T i temperatury t
Temperatura t ºC |
Średnice wzorcowe [mm] dla czasu trwania sedymentacji T |
||||||||||
|
30 s |
1 min |
2 min |
5 min |
15 min |
30 min |
1 godz. |
2 godz. |
4 godz. |
24 godz. |
48 godz. |
10 |
0,086 |
0,061 |
0,043 |
0,027 |
0,016 |
0,0111 |
0,0079 |
0,0056 |
0,0039 |
0,0016 |
0,0011 |
11 |
0,085 |
0,060 |
0,043 |
0,027 |
0,016 |
0,0110 |
0,0078 |
0,0055 |
0,0039 |
0,0016 |
0,0011 |
12 |
0,085 |
0,059 |
0,042 |
0,026 |
0,015 |
0,0108 |
0,0077 |
0,0054 |
0,0038 |
0,0016 |
0,0011 |
13 |
0,083 |
0,058 |
0,041 |
0,026 |
0,015 |
0,0107 |
0,0076 |
0,0053 |
0,0038 |
0,0015 |
0,0011 |
14 |
0,082 |
0,058 |
0,041 |
0,026 |
0,015 |
0,0105 |
0,0075 |
0,0053 |
0,0037 |
0,0015 |
0,0011 |
15 |
0,081 |
0,057 |
0,040 |
0,026 |
0,015 |
0,0104 |
0,0074 |
0,0052 |
0,0037 |
0,0015 |
0,0011 |
16 |
0,080 |
0,056 |
0,040 |
0,025 |
0,015 |
0,0102 |
0,0073 |
0,0051 |
0,0036 |
0,0015 |
0,0010 |
17 |
0,078 |
0,055 |
0,039 |
0,025 |
0,015 |
0,0101 |
0,0072 |
0,0051 |
0,0036 |
0,0015 |
0,0010 |
18 |
0,077 |
0,05 |
0,039 |
0,025 |
0,014 |
0,0100 |
0,0071 |
0,0050 |
0,0035 |
0,0014 |
0,0010 |
19 |
0,076 |
0,054 |
0,038 |
0,024 |
0,014 |
0,0099 |
0,0070 |
0,0049 |
0,0035 |
0,0014 |
0,0010 |
20 |
0,076 |
0,054 |
0,038 |
0,024 |
0,014 |
0,0097 |
0,0069 |
0,0049 |
0,0034 |
0,0014 |
0,0010 |
21 |
0,075 |
0,053 |
0,037 |
0,023 |
0,014 |
0,0096 |
0,0068 |
0,0048 |
0,0034 |
0,0014 |
0,0010 |
22 |
0,074 |
0,053 |
0,037 |
0,023 |
0,013 |
0,0095 |
0,0067 |
0,0048 |
0,0033 |
0,0014 |
0,0010 |
23 |
0,073 |
0,051 |
0,036 |
0,023 |
0,013 |
0,0094 |
0,0067 |
0,0047 |
0,0033 |
0,0014 |
0,0010 |
24 |
0,072 |
0,051 |
0,036 |
0,023 |
0,013 |
0,0093 |
0,0066 |
0,0047 |
0,0033 |
0,0013 |
0,0009 |
25 |
0,071 |
0,050 |
0,036 |
0,022 |
0,013 |
0,0092 |
0,0065 |
0,0046 |
0,0033 |
0,0013 |
0,0009 |
26 |
0,070 |
0,050 |
0,035 |
0,022 |
0,013 |
0,0091 |
0,0064 |
0,0046 |
0,0033 |
0,0013 |
0,0009 |
27 |
0,069 |
0,049 |
0,034 |
0,022 |
0,013 |
0,0090 |
0,0064 |
0,0045 |
0,0033 |
0,0013 |
0,0009 |
28 |
0,069 |
0,049 |
0,034 |
0,021 |
0,013 |
0,0089 |
0,0063 |
0,0045 |
0,0031 |
0,0013 |
0,0009 |
29 |
0,068 |
0,048 |
0,034 |
0,021 |
0,012 |
0,0088 |
0,0062 |
0,0044 |
0,0031 |
0,0013 |
0,0009 |
30 |
0,067 |
0,048 |
0,034 |
0,021 |
0,012 |
0,0087 |
0,0062 |
0,0044 |
0,0031 |
0,0012 |
0,0009 |
Masę cząstek w jednostce zawiesiny na głębokości HR określa zależność (6). Ponieważ, ze wskazań areometru,
,
to masa cząstek w jednostce (12)
. (12)
Stąd, wiedząc iż objętość zawiesiny Vz = 1000 cm3, określa się procentowy udział zawartości cząstek
o średnicach mniejszych niż
według wzoru
, (13)
gdzie:
ρs - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm3],
ρw - gęstość właściwa wody [g/cm3],
msa - masa szkieletu gruntowego użytego do analizy [g],
RT - skrócony wskaźnik odczytu dla czasu opadania T,
c - poprawka na menisk,
ΔR - poprawka podziałki areometru wg wzoru (2),
a - poprawka na temperaturę wg tabeli2.
Tabela 2
Wartości poprawki a w zależności od temperatury zawiesiny t
Temp. zawiesiny t ºC
|
Poprawka |
Temp. zawiesiny t ºC
|
Poprawka |
Temp. zawiesiny t ºC
|
Poprawka |
Temp. zawiesiny t ºC
|
Poprawka |
11,0 |
-1,2 |
16,0 |
-0,6 |
21,0 |
+0,1 |
26,0 |
+1,2 |
11,5 |
-1,1 |
16,5 |
-0,6 |
21,5 |
+0,2 |
26,5 |
+1,3 |
12,0 |
-1,1 |
17,0 |
-0,5 |
22,0 |
+0,3 |
27,0 |
+1,4 |
12,5 |
-1,0 |
17,5 |
-0,4 |
22,5 |
+0,4 |
27,5 |
+1,5 |
13,0 |
-1,0 |
18,0 |
-0,3 |
23,0 |
+0,5 |
28,0 |
+1,6 |
13,5 |
-0,9 |
18,5 |
-0,3 |
23,5 |
+0,6 |
28,5 |
+1,7 |
14,0 |
-0,9 |
19,0 |
-0,2 |
24,0 |
+0,7 |
29,0 |
+1,9 |
14,5 |
-0,8 |
19,5 |
-0,1 |
24,5 |
+0,8 |
29,5 |
+2,0 |
15,0 |
-0,8 |
20,0 |
0,0 |
25,0 |
+0,9 |
30,0 |
+2,2 |
15,5 |
-0,7 |
20,5 |
+0,1 |
25,5 |
+1,0 |
30,5 |
+2,3 |
Masę cząstek stałych (ms) próbki gruntu użytej do danej analizy należy określać według wzoru
ms =,
gdzie:
w - wilgotność gruntu [%],
mm - masa próbki gruntu w stanie wilgotnym [g].
W przypadku gdy różnica dwu oznaczeń wilgotności gruntów przekracza 5% względnych, należy oznaczyć ms przez odparowanie zawiesiny z cylindra i wysuszenie pozostałego gruntu przy temperaturze +105 ÷ +110oC.
Wyniki analizy areometrycznej należy przedstawić na wykresie.