Найти природную влажность грунта

Влажность грунта

Влажность грунта — характеристика грунта в его природной среде (естественный показатель влажности); параметры вне естественной среды (относительный, также весовой, объемный показатели влажности, прочие).

Что такое влажность грунта?

Под влажностью принято понимать количество воды, которое располагается в порах грунта. Этот показатель может выражаться в процентном соотношении, долях или численных значениях.

Под естественной влажностью понимают характеристику отобранного грунта в природных, естественных для него условиях. Чтобы её рассчитать, нужно массу влаги в грунте соотнести с массой высушенного грунта.

Следует учитывать, что этот показатель может разниться для верхних и нижних горизонтов. Так, для первых он может меняться, в зависимости от условий времени года и атмосферных осадков, а для вторых является относительно стабильным, связан с уровнем водоносного горизонта, пористостью, а также рядом определенных особенностей грунта.

Определение степени влажности грунта необходимо для принятия грамотных проектных решений — по расположению объекта, выбору типа фундамента и прочих.

От этого показателя напрямую зависит несущая способность породы, её устойчивость к будущим нагрузкам. Так, при росте влажности происходит уменьшение трения между его частицами и их смещение для дисперсных пород. Глинистые почвы переходят в текучее, а также гибкое пластичное состояние, что приводит к деформациям. В отношении скальных грунтов, их несущая способность практически не зависит от влажности.

При этом влажность сказывается и на других значимых характеристиках пород:

• плотности;
• просадочности и сжимаемости;
• прочности;
• набухаемости и пучении морозном;
• плодородии.

В ходе проектирования чрезвычайно важно учитывать данные параметры для глинистых, пылеватых, мелких песчаных, скальных грунтов. От этого напрямую зависит грамотность проектных решений, бюджет, безопасность строительства и эксплуатации объекта.

Определение природной влажности грунта — далеко не единственное, на чем важно остановиться в ходе лабораторных исследований. При изучении параметров важно учитывать и другие типы влажности, о которых поговорим ниже.

Типы влажности

Существуют разные типы показателей влажности грунта. Рассмотрим наиболее популярные, используемые в целях строительства, проектирования.

Весовая влажность

Определение весовой влажности грунта подразумевает соотношение массы воды mвлаги к массе твердых фракций грунта mгрунта (скелета). В отличие от природного показателя, этот параметр может фиксироваться в дополнительно высушенных или же наоборот увлажненных образцах. Он может разниться с характеристикой в естественной среде.

Для полностью сухого грунта данный показатель равен 0. Далее он может варьироваться до бесконечности. Иногда влага может иметь больший вес, чем сухая часть породы (например, торфяной грунт с весовой влажностью 1 000-3 000%, > 10-30 единиц).

Объемная влажность

Если соотнести объем влаги в отобранном образце породы к объему, который занимает её скелет (твердые частицы), то получим объемную влажность. У абсолютно сухого образца грунта показатель будет равен нулю. Далее он может варьироваться в пределах до 100% (для полностью водонасыщенных грунтов). Определяется по формуле:

Для одного и того же образца весовая влажность меньше, чем объемная. Это связано с учетом плотности. Они согласуются между собой следующей формулой:

Относительная влажность

Фиксация относительной влажности — или уровня водонасыщенности, а также коэффициента влажности — осуществляется с учетом вышеописанных параметров (объемная, весовая влажности). Она дает понимание о заполненности грунтовых пор жидкостью.

Для полностью сухого грунта показатель Sr составляет 0. Далее он варьируется до 1 (для полностью водонасыщенных пород).

Характеристики грунтов, в зависимости от Sr:

Влажность гигроскопическая

С целью исследования влагоемкости, способности поглощать воду, а также гранулометрической структуры грунта выполняется анализ показателем гигроскопической влажности. Он также позволяет оценить уровень связанной воды в образце.

Для фиксации этого показателя пробу высушивают до 105-107°С. Происходит конденсация влаги из атмосферы. Показатель может варьироваться, в соответствии с влажностью воздуха и дисперсностью грунта (для мелких фракций поверхность конденсации выше).

Влажность оптимальная

При заданной нагрузке извне образец с оптимальным показателем влажности приобретает максимальное уплотнение. Эту характеристику фиксируют в условиях лаборатории посредством постепенного увлажнения сухого образца и утрамбовывания специальным прибором. В процессе составляется график.

Определение оптимальной влажности грунта для отдельных типов пород:

• Связные грунты. С ростом влажности показатель плотности сперва увеличивается, а затем снижается (образуется дуга). Верхняя точка отвечает за влажность оптимальную.

• Несвязные грунты. Трамбование и увлажнение осуществляется до момента появления жидкости на поверхности (точка отжатия воды). Показатель на 1-1,5% < этой точки отвечает за оптимальную влажность.

Другие виды влажности

Кроме вышеперечисленных, также определяются:

• уровень допустимой влажности;
• показатель влажности на пределе усадки, а также на границе текучести;
• уровень влажности в точке раскатывания;
• а также влажность набухания.

Методы определения

Методы могут разниться, в зависимости от требований, вида исследований и прочих показателей.

Влагомер (полевые испытания)

В полях показатель влажности можно определить посредством влагомера. Это специальный прибор со щупом, который соприкасается непосредственно с грунтом. Полученная информация выводится на экране устройства. Однако показания влагомера не всегда точные. Поэтому в условиях строительной площадки его можно использовать только в том случае, если нет особых требований к предельной точности показателей.

Высушивание проб

Этот метод используется в лабораторных условиях для определения преимущественно весовой влажности (но необязательно). Для этого потребуется образец грунта, стакан, сушильный шкаф и весы.

Сперва грунт взвешивают во влажном естественном состоянии и получают массу m (за исключением веса стакана). Далее образец просушивают при температуре 105-107°С, для загипсованных — 80°С. После этого грунт снова взвешивают, а потом снова сушат еще 1-2 часа (в зависимости от типа). Процедура повторяется до тех пор, пока различие между показателями веса после сушки составит < 0,02 г. Для органических грунтов (масса которых растет после просушки) фиксируется минимальное значение.

Далее проводятся вычисления по формуле:

Другие методы

Для фиксации гигроскопической влажности используются те же приборы, что и в предыдущем опыте. Образец доводится до полностью сухого состояния, затем растирается и пропускается сквозь сито. Затем 1-2 часа сохнет на воздухе, а после впитывания из него влаги, почву засыпают в пустой стакан и взвешивают. Потом грунт еще раз сохнет и взвешивается. Далее используется вышеописанная формула.

Для фиксации влажности на границе раската используется отобранный образец грунта, вес которого составляет 300 г (влажность естественная). Его измельчают и тщательно протирают сквозь сито. Далее он остается на 2 часа в закрытой емкости. Затем просушивается, растирается в порошок и вновь просеивается. После примешивается, добавляется очищенная вода до получения однородной массы, которая раскатывается в шнур длиной меньше ладони и шириной до 3 мм. Далее его повторно сминают, а затем раскатывают до тех пор, пока образец не распадется на мелкие кусочки (1 см). Когда наберется вес порядка 16-20 г, фиксируют влажность. Существуют и прочие методы исследований.

Грунтовая лаборатория Гектар Групп готова выполнить испытания любой сложности. Свяжитесь с нами удобным для вас способом!

Источник

Лабораторная работа № 2 определение природной влажности грунта

Влажность грунта «w« — содержание в нем некоторого количества воды. Влажностью грунта называют отношение массы воды, содержащейся в порах образца грунта, к массе сухого грунта того же образца:

где т_d, — масса сухого грунта; т_w — масса воды, находящейся в порах грунта.

Влажность грунта природного сложения называется естествен­ной.

Влажность грунта измеряется в процентах или долях единицы и определяется в лабораторных условиях весовым способом [ 3 ], с помощью которого вы­полняется данная лабораторная работа.

Необходимое оборудование: шпатель, бюксы, технические весы с разновесами, сушильный шкаф, эксикатор с хлористым кальцием (для поглощения влаги).

Методика определения. 1. Взвесить пустой бюкс с крышкой (т, г).

2. Поместить 10. 20 г исследуемого грунта в бюкс, закрыть его крышкой и взвесить (т₁, г).

3. Бюкс с пробой грунта поместить в сушильный шкаф, открыть крышку и постепенно в течение 1. 2 ч поднять температуру до 100. 105°С. Выдерживать образец в шкафу при этой температуре около 5 ч.

4. Закрыть бюкс крышкой и перенести его в эксикатор, где охладить в течение 30. 40 мин. После этого бюкс с грунтом взвесить (т₂ , г ) и опять поместить в шкаф для дополнительной сушки в течение 2ч.

5. Операции, описанные в п. 4, повторять, пока разность между двумя последними взвешиваниями станет меньше 0,02 г. За результат взвешивания принять наименьшую массу бюкса с крышкой и сухим грунтом (т₂, г).

6. Бюкс очистить от грунта, полученные данные занести в журнал (табл. 2) и определить весовую влажность грунта:

1. Произвести параллельно не менее двух определений и за величину w принять среднее арифметическое значение. Расхожде­ние в конечных результатах более 2% не допускается.

Время высушивания грунта (испарения влаги) зависит от вида грунта, его влажности и минералогического состава. Пески высы­хают быстрее, чем глины, каолинитовые глины — быстрее, чем монтмориллонитовые.

Результаты определения природной влажности грунта

т_w= т₂ — т₁

т_d= т₂ — т

Природная влажность грунта

Источник

Лабораторная работа №2 Определение влажности грунта (гост 5180-84)

Влажность бывает весовой и объемной. Весовой природной влажностью называется отношение массы воды, содержащейся в пробе грунта, к массе твердых частиц. Объемной влажностью называется отношение объема воды в образце грунта к объему, занимаемому твердыми частицами.

Влажность песчаных и глинистых грунтов определяют по потере массы пробы в процессе высушивания до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре:

для глинистых и песчаных грунтов — 105 ± 2°C,

для загипсованных грунтов — 80 ± 2°C.

Высушивание производят до получения разности масс между двумя последующими взвешиваниями не более 0,02 г. Погрешность взвешивания не должна превышать ± 0,01г для массы пробы от 15 до 50 г. и ± 1 г для массы 1 кг.

Влажность выражают в долях единицы. Для каждого образца грунта производят не менее двух параллельных определений влажности, расхождение результатов которых должно быть не более 0,001. За окончательный результат принимают среднее из параллельных определений.

Приборы и оборудование: шкаф сушильный, весы лабораторные, бюксы, шпатели металлические.

1. Определяют массу бюкса (m₁).

2. Пробу грунта, массой не менее 15 г из лабораторной работы №1 помещают в бюкс.

3. Бюкс с влажным грунтом взвешивают (m₂) и устанавливают в сушильный шкаф.

Пробы грунта высушивают в бюксах в сушильном шкафу в течение 5 часов — для глинистых; 3 часа — для песчаных грунтов. Постоянство массы контролируется взвешиванием проб после повторного высушивания их через каждые 2 часа — для глинистых и 1 час — для песчаных грунтов.

4. Бюксы с высушенным грунтом охлаждают в эксикаторе и взвешивают (m₃) (на следующем занятии). За окончательный результат взвешивания принимают наименьшую массу грунта с бюксом.

5. Вычисляют влажность грунта:

Результаты испытаний заносят в таблицу 2.

Масса бюкса с влажным грунтом

Масса бюкса с высушенным грунтом m₃, г

Источник