Определение влажности на границе раскатывания

7.7.2. Влажность на границе раскатывания грунта характеризуется влажностью (в процентах), при которой тесто, изготовленное из грунта и воды, раскатываемое в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на отдельные кусочки длиной 3-10 мм.

7.7.3. Для определения влажности на границе раскатывания грунтов применяют следующую аппаратуру: сито с сеткой № 1 с размером отверстий 1 мм (по ГОСТ 3584-73), фарфоровую ступку с пестиком (по ГОСТ 9147-80Е) с резиновым наконечником, шпатель, стеклянный сосуд с крышкой, стеклянный стаканчик для взвешивания (по ГОСТ 23932-79Е) или алюминиевый стаканчик с крышкой.

7.7.4. Образец воздушно-сухого грунта объемом около 50 см³ растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником, одновременно удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, просеивают сквозь сито с сеткой № 1, увлажняют дистиллированной водой до состояния густоты теста, перемешивая шпателем, и выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.7.5. Образец влажного грунта объемом около 50 см³ разминают (с добавкой дистиллированной воды, если это требуется), удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, протирают сквозь сито с сеткой № 1 и выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

Примечание. Для определения влажности на границе раскатывания может быть использовано грунтовое тесто, оставшееся от определения влажности на границе текучести.

7.7.7. Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный стеклянный или алюминиевый стаканчик, плотно закрываемый крышкой для предохранения его содержимого от высыхания. Как только количество кусочков жгута из грунта в стаканчике достигнет массы не менее 10 г, производят определение влажности грунта согласно п.7.6, результат выражают в целых процентах.

Примечание. Если из приготовленного теста невозможно раскатать жгут диаметром 3 мм (грунт рассыпается), то считают, что данный грунт не имеет границы раскатывания (пластичности).
7.7.8. Для каждого образца грунта производят не менее двух параллельных определений влажности на границе раскатывания. Расхождение в результатах параллельных определений влажности более 2% не допускается.

За границу раскатывания образца грунта принимают среднеарифметический результат параллельных определений влажности.

Результаты определения влажности на границе раскатывания должны сопровождаться указанием процентного содержания (по массе) растительных остатков, если их масса составляет более 5% от массы сухой минеральной части грунта.
7.8. Определение влажности на границе текучести
7.8.1. Влажность на границе текучести образцов грунта, состоящего преимущественно из частиц размером менее 1 мм (см. п.7.7.), определяется по ГОСТ 5180-84.

7.8.2. Граница текучести грунта характеризуется влажностью (в процентах) теста, изготовленного из грунта и воды, при которой балансирный конус погружается под действием собственной массы за 5 с на глубину 10 мм.

7.8.3. Для определения влажности на границе текучести грунтов используют следующие устройства и приспособления:

- балансирный конус (рис. 10), основной частью которого является полированный конус из нержавеющей стали с углом при вершине 30° и высотой 25 мм, на расстоянии 10 мм от вершины по высоте конуса вырезана круговая метка (риска);

- фарфоровая ступка с пестиком по ГОСТ 9147-80Е с резиновым наконечником; шпатель; сито с сеткой № 1 по ГОСТ 3584-73 (с размером отверстий 1 мм);

- стеклянный сосуд с крышкой; цилиндрический стаканчик диаметром не менее 40 мм и высотой не менее 20 мм.

На рис. 11 представлен усовершенствованный балансирный конус ППГ.

7.8.5. Образец влажного грунта объемом около 50 см³ разминают шпателем (с добавкой дистиллированной воды, если это требуется), удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, протирают сквозь сито с сеткой № 1, затем выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.8.6. Приготовленное грунтовое тесто тщательно перемешивают шпателем и укладывают небольшими порциями в цилиндрический стаканчик: в процессе укладки теста постукивают форму об упругую поверхность для предотвращения образования в тесте воздушных полостей; поверхность грунтового теста заглаживают шпателем в уровень с краями формы.

7.8.7. Подносят к поверхности грунтового теста, находящегося в форме, конус, смазанный тонким слоем вазелина так, чтобы острие касалось поверхности теста; опускают конус, позволяя ему погружаться в тесто под действием собственной массы.

7.8.8. Погружение конуса в грунтовое тесто в течение 5 секунд на глубину 10 мм показывает, что искомая влажность на границе текучести достигнута.

7.8.9. При погружении конуса в грунтовое тесто за 5 с на глубину менее 10 мм тесто вынимают из формы, присоединяют к грунтовому тесту, приготовленному для определения, добавляют в тесто немного дистиллированной воды, тщательно перемешивают его и повторяют операции, указанные в пп.7.8.4 и 7.8.5.

7.8.10. При погружении конуса в грунтовое тесто за 5 с на глубину более 10 мм тесто из стаканчика, приготовленное для определения, переносят на стекло, перемешивают шпателем, давая ему немного подсохнуть, затем повторяют операции, указанные в пп.7.8.4 и 7.8.5.

7.8.11. Отбирают из исследованного теста пробу массой не менее 10 г и производят определения влажности (см. п.7.6). Результаты выражают в целых процентах.

7.8.12. Для каждого образца грунта производят не менее двух параллельных определений границы текучести. Расхождение в результатах параллельных определений влажности более 2% не допускается.

За границу текучести образца принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений влажности. Результаты такого определения должны сопровождаться указанием процентного содержания (по массе) растительных остатков, если их масса более 5% от массы сухой минеральной части грунта.

7.9.2. В приложении 13 даны указания по определению максимальной молекулярной влагоемкости методом высоких колонн.

7.9.3. Образец грунта естественной влажности следует поместить в фарфоровую чашку, размять шпателем или нарезать ножом в виде тонкой стружки (добавив дистиллированной воды, если это требуется), удалить из него растительные остатки крупнее 1 мм, протереть сквозь сито с сеткой № 1, затем выдержать (кроме паст из илов) не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.9.4. Если в лабораторию доставлен образец грунта, не сохранивший естественной влажности, его подсушивают на воздухе до воздушно-сухого состояния, затем отбирают около 300 г грунта, растирают в растирочной машине или в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником и просеивают через сито с размером отверстий 1 мм, переносят в фарфоровые чашки, увлажняют дистиллированной водой до состояния густого теста при тщательном перемешивании шпателем и выдерживают 15-17 часов (от конца рабочего дня до начала следующего). Чашки с грунтом закрывают крышками для предотвращения подсыхания грунта и образования корки.

7.9.5. Для удаления избытка влаги из образцов илов необходимо производить обжатие грунтовой пасты, помещенной в хлопчатобумажную ткань между листами фильтровальной бумаги, под давлением (пресс, груз).

7.9.6. Определение границы текучести грунтов, содержащих органические вещества, необходимо производить согласно п.7.8.

7.9.7. Из грунта при влажности W_т отбирают пробу для определения влажности, как указано в п.7.6.

7.9.8. Шаблон толщиной 2 мм с отверстием d = 5 см укладывают на хлопчатобумажную ткань и заполняют грунтовой массой. Избыток пасты срезают ножом вровень с краями шаблона. Шаблон удаляют, а полученную пробу покрывают сверху такой же тканью.

7.9.9. На подготовленную пробу и под нее кладут по 20 листов фильтровальной бумаги размером 9х9 см, пробу размещают между деревянными или металлическими пластинками и кладут под пресс. Прессом создают давление 6,55 МПа и выдерживают в течение 10 мин.

7.9.10. Для контроля завершения водоотдачи грунта снимают давление пресса, вынимают пробу и, удалив фильтровальную бумагу и ткань, сгибают образец. Опыт считается завершенным, когда проба на сгибе дает трещину.

7.9.11. При отсутствии трещины определение повторяют на новой пробе, увеличив длительность прессования на 10 мин по сравнению с длительностью предыдущего испытания. Повторные испытания продолжаются до завершения опыта по п.7.9.10.

7.9.12. По завершении опыта следует определить влажность пробы в соответствии с п.7.6.

7.9.13. Допускается одновременное прессование 8-10 проб при соблюдении требований пп.7.9.10 и 7.9.11.

7.9.14. Настоящие испытания применимы для определения границы раскатывания в случае получения сопоставимых результатов контрольных определений. Контрольные определения следует проводить не менее чем для 20% общего числа образцов из каждого инженерно-геологического элемента с параллельными испытаниями по п.7.7.

7.10.1.2. Плотность частиц грунта зависит только от их минералогического состава и увеличивается с увеличением содержания в грунте тяжелых минералов. Для дисперсных грунтов, так же как и распространенных породообразующих минералов, плотность частиц колеблется в небольших пределах.

7.10.1.3. При определении плотности минеральных частиц следует учитывать, что растворение простых солей приводит к ошибочному заниженному результату плотности частиц грунта. Во избежание этого определение плотности частиц засоленных грунтов следует производить в нейтральных жидкостях (бензин, керосин и др.).

7.10.1.4. Определение плотности частиц следует производить с предварительным кипячением грунта или под вакуумом для полного удаления воздуха из грунта.

7.10.1.5. Для определения плотности частиц незасоленных грунтов применяют дистиллированную воду; для определения плотности частиц засоленных грунтов (солончаки, грунты с видимыми выцветами солей и т.п.) - керосин. Керосин должен быть обезвожен и профильтрован. Керосин обезвоживают путем взбалтывания его с силикателем, прокаленным в муфеле при 500 °С в течение 4 часов; силикатель берут из расчета 250 г на 1 л керосина. Плотность применяемого керосина должна быть установлена заранее с помощью ареометра.

7.10.1.6. Для определения плотности частиц грунта применяют следующую аппаратуру: технические весы, пикнометр (по ГОСТ 22524-77Е), фарфоровую ступку с пестиком, сито с сеткой № 2 (по ГОСТ 3584-73) с размером отверстий 2 мм, баню песчаную, сушильный шкаф, вакуумный насос, ареометр (денсиметр). Взвешивание должно производиться с точностью до 0,01 г.

7.10.1.7. Для каждого образца грунта производят два параллельных определения плотности частиц. Недопустимо расхождение между результатами параллельных определений более чем на 0,02 г/см³ для значений плотности частиц грунта _s  2,75 г/см³ и 0,03 г/см³ для значений _s > 2,75 г/см³. За плотность частиц образца грунта принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений.
7.10.2. Определение плотности частиц незасоленных грунтов
7.10.2.1. Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размельчают в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком; отбирают из размельченного грунта методом "квадратов" среднюю пробу массы примерно 100-200 г и просеивают ее сквозь сито с сеткой № 2, остаток на сите после просева переносят в фарфоровую ступку, дробят и затем просеивают сквозь то же сито.

7.10.2.2. Из средней пробы берут навеску для определения плотности частиц; массу навески определяют из расчета примерно 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра.

7.10.2.3. Из этой же средней пробы одновременно со взятием навески для определения плотности частиц берут две навески для определения количества гигроскопической воды по ГОСТ 5180-84 (см. п.7.6).

7.10.2.4. В заранее взвешенный пикнометр при помощи воронки переносят взятую навеску грунта; пикнометр с грунтом взвешивают с точностью до 0,01 г; вычитая из массы пикнометра с грунтом массу пикнометра, определяют массу введенного в пикнометр грунта в воздушно-сухом состоянии (m₂).

Массу грунта в пикнометре (внося поправку на гигроскопическую воду) вычисляют по формуле:

m_o,g = m₂ / (1 + 0,01 · W_g), (31)

где m_o,g - масса навески грунта в пикнометре с поправкой на гигроскопическую воду, г; m₂ - масса навески грунта в пикнометре в воздушно-сухом состоянии, г; W_g - количество гигроскопической воды, %.

В пикнометр наливают дистиллированную воду примерно на 1/2 его емкости. Дистиллированную воду следует предварительно прокипятить в течение 1 ч и хранить в закупоренной бутылке.

7.10.2.5. Суспензию взбалтывают в пикнометре и кипятят на песчаной бане, не допуская разбрызгивания; в случае образования обильной пены при закипании температуру песчаной бани снижают; кипячение производят в течение 30 мин (считая с момента закипания) для песков и супесей, в течение 1 часа - для суглинков и глин.

7.10.2.6. Пикнометр доливают до мерной черты кипяченой в течение 1 часа дистиллированной водой; при определении плотности частиц в пикнометре с капилляром (в пробке) воду доливают до шейки пикнометра; охлаждают пикнометр с суспензией в ванне с водой до комнатной температуры; температуру суспензии в пикнометре замеряют с точностью до 0,5 °С.

7.10.2.7. Положение мениска поправляют путем добавки в пикнометр пипеткой по каплям кипяченой дистиллированной воды такой же температуры, как и суспензия в пикнометре.

В случае применения пикнометра с капилляром доливают кипяченую дистиллированную воду, имеющую температуру суспензии, примерно до середины шейки пикнометра, закрывают пикнометр пробкой и удаляют фильтровальной бумагой выступившую из капилляра воду так, чтобы край мениска был на уровне верхнего конца капилляра. Проверяют отсутствие пузырьков воздуха под пробкой, слегка наклоняя пикнометр. При наличии пузырьков воздуха пробку снимают, доливают воду до прежнего уровня и вновь закрывают пробкой.

Тщательно вытирают пикнометр фильтровальной бумагой снаружи; в пикнометре с мерной чертой протирают шейку внутри до мерной черты при помощи куска фильтровальной бумаги, свернутой в трубку; после чего пикнометр с суспензией взвешивают (m_3,g).

7.10.2.8. Выливают из пикнометра суспензию, тщательно ополаскивают его, наливают в него кипяченую дистиллированную воду и охлаждают в ванне с водой до температуры суспензии.

Выполняют операции, указанные в п.7.10.2.7 и взвешивают пикнометр с водой (m₃).

При проведении большого количества опытов рекомендуется заранее составлять таблицу масс пикнометров с водой для различных показателей температуры воды. Таблица масс пикнометров с водой может быть составлена для воды, температура которой 20 °С; в этом случае при выполнении операций, указанных в пп.7.10.2.6, 7.10.2.7, температуру суспензии и воды необходимо доводить до 20 °С.

7.10.2.9. Величину плотности частиц грунта _s, г/см³, вычисляют по формуле:

_s = (m_o,g · _W) / (m_o,g + m₃ - m_3,g), (32)

где m_o,g - масса навески грунта с поправкой на гигроскопическую воду, г; m_3,g - масса пикнометра с водой и грунтом, г; m₃ - масса пикнометра с водой, г; _W - плотность воды, г/см³.

Результат выражают с точностью до 0,01 г/см³.
7.10.3. Определение плотности частиц засоленных грунтов
7.10.3.1. Для определения плотности частиц засоленных грунтов (солончаков, грунтов с видимыми выцветами солей и т.д.), а также высокодисперсных и сильнонабухающих глин применяют нейтральную жидкость - керосин. Керосин подготавливают к опыту в соответствии с п.7.10.1.5.

7.10.3.2. Выполняют операции, указанные в пп.7.10.2.1, 7.10.2.2. Высушивают взятую навеску в сушильном шкафу до постоянной массы при 100-105 °С (ГОСТ 5180-84).

7.10.3.3. Переносят сухую навеску при помощи воронки в заранее высушенный и взвешенный пикнометр. Пикнометр с грунтом взвешивают; вычитая из массы пикнометра с грунтом массу пикнометра, определяют массу грунта в пикнометре (m₀).

7.10.3.4. Наливают в пикнометр с грунтом керосин примерно до половины; последовательно выполняют операции, указанные в пп.7.10.2.5-7.10.2.8, применяя керосин вместо дистиллированной воды и вакуумирование вместо кипячения; степень разряжения при вакуумировании определяется началом выделения пузырьков воздуха; вакуумирование продолжают до прекращения выделения пузырьков, но не менее 1 часа. Температура керосина должна быть постоянной при всех взвешиваниях в пределах ±1 °С.

7.10.3.5. Величину плотности частиц грунта _s, г/см³, вычисляют по формуле:

_s = [m₀ / (m₀ + m₃ – m_3,g)] · _к, (33)

где _к - плотность керосина, г/см³; m₀ - масса навески грунта, высушенного до постоянной величины, г; m_3,g - масса пикнометра с керосином и грунтом, г; m₃ - масса пикнометра с керосином, г.

Примечание. Для ориентировочных расчетов допускается принимать плотность частиц для песков равной 2,66 г/см³; для супесей - 2,70 г/см³; для суглинков - 2,71 г/см³ и для глин - 2,74 /см³.

7.10.4.2. Валовая плотность частиц может быть определена по формуле:

где _s,v - валовая плотность частиц; - средневзвешенная плотность крупных частиц материала; _s,m - плотность частиц мелкозема; Q - содержание щебня и дресвы в процентах.

7.10.4.3. Средневзвешенная плотность частиц крупнообломочного материала (валуны, щебень, дресва) определяется по формуле:

, (35)

где _s1, _s2, ..., _sn - плотность частиц различных петрографических фракций; Ф₁, Ф₂, ..., Ф_n - содержание различных петрографических фракций в процентах (берется суммарно по всем гранулометрическим фракциям).

7.10.4.4. В тех случаях, когда крупность частиц крупнообломочного материала и мелкозема мало отличается друг от друга, рекомендуется определять плотность частиц для породы в целом по обычным методам, описанным выше, и при расчетах пористости мелкозема и крупнообломочных включений использовать эти данные.

В приложении 2 приведено описание специального конусного устройства для определения плотности крупнообломочного материала.

- плотность влажного грунта (, г/см³), равную отношению массы образца грунта к его объему;

- плотность сухого грунта (_d, г/см³), равную отношению массы образца грунта, высушенного при 100-105 °С до постоянной массы, к его первоначальному объему (т.е. до высушивания).

7.11.1.2. Плотность образцов песчаного и глинистого грунтов, доставленных в лабораторию и на месте их отбора, определяется по ГОСТ 5180-84.

7.11.1.3. Для определения плотности применяют два метода: метод режущего кольца и метод парафинирования.

Метод режущего кольца применяют для связных грунтов, легко поддающихся вырезке, а также в тех случаях, когда объем и форма отбираемого образца грунта могут быть сохранены только при помощи жесткой тары.

Метод парафинирования применяют для связных грунтов, трудно поддающихся вырезке или склонных к крошению.

Плотность песчаного грунта ненарушенного сложения и природной влажности определяют на месте отбора образца методом режущего кольца.

7.11.1.4. Для определения плотности применяют следующую аппаратуру: режущие кольца из некоррозирующего металла внутренним диаметром не менее 50 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной не более 0,02 мм диаметра и не менее 1,5 мм; режущее кольцо из некоррозирующего металла внутренним диаметром 40 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной до 0,3 мм; нож с прямым лезвием; технические весы; стеклянный сосуд для воды; подставку; два плоских стекла или пластинки с гладкой поверхностью из плексигласа или металла для накрывания кольца с грунтом; стеклянный стаканчик для взвешивания по ГОСТ 23932-79Е или алюминиевый стаканчик с крышкой.

7.11.1.5. Взвешивание должно производиться с точностью до 0,01 г.

7.11.1.6. Для каждого образца грунта количество параллельных определений устанавливают в зависимости от степени неоднородности грунта, но не менее двух (независимо от метода определения):

Расхождение в результатах параллельных определении для однородных грунтов более 0,03 г/см³ не допускается.

7.11.1.7. За плотность образца грунта принимают среднее арифметическое значение результатов параллельных определений.

Окончательный результат выражают с точностью до 0,01 г/см³.

7.11.1.8. Результаты определений плотности должны сопровождаться указанием метода определения (метод режущего кольца или парафинирования), сложения грунта (ненарушенное природное, грунт из тела насыпи и т.д.), величины влажности, при которой было выполнено определение.