Температурная поправка ±с

Температура суспензии Т,0С	Поправка – с к отсчету ареометра	Температура суспензии Т,0С	Поправка + с к отсчету ареометра
10,0 10,5 11,0 11.5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0	–1,2 –1,2 –1,2 –1,1 –1,1 –1,1 –1,0 –0,9 –0,9 –0,8 –0,8 –0,7 –0,6 –0,6 –0,5 –0,4 –0,3 –0,3 –0,2 –0,1	20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 26,0 26,5 27,0 27,5 28,0 28,5 29,0 29,0 30,0	+0,1 +0,2 +0,3 +0,4 +0,5 +0,6 +0,7 +0,8
+0,9 +1,0 +1,1 +1,3 +1,4 +1,5 +1,6 +1,8 +1,9 +2,1 +2,2 +2,3

Следует отметить, что, используя формулу Стокса (7.3), определяют не действительные размеры частиц, а диаметр d шара, который падал бы в жидкости с такой же скоростью, как и сложная по форме частица. Погрешности в определение размеров частиц вносит также использование в расчете средней плотности частиц ρ _s различного минералогического состава.

Формула (7.3) принята за основу построения номограммы (рис. 7.3), с помощью которой определяется диаметр частиц при ареометрическом методе гранулометрического анализа. Для каждого тарированного ареометра имеется отдельный экземпляр номограммы со своей шкалой R.

В результате тарировки каждого ареометра и с учетом глубины его погружения в суспензию шкалу R соотносят со шкалой Η; (путь, проходимый частицами). По шкале погруженного в суспензию ареометра берут отсчеты R для каждого момента времени t, отсчитываемого с момента окончания взмучивания пробы грунта и перевода всех частиц в плавающее состояние. Затем учитывают поправки а, b и с и по исправленному значению R_{t и} с помощью номограммы находят диаметр выпавших частиц.

Номограмма состоит из пяти размерных (Т ⁰, ρ _s, Н или R, d, t) и одной (I) безразмерной (вспомогательной) шкал (рис. 7.3). На шкалу Н нанесены результаты тарировки данного ареометра – шкала R. Значение диаметра d частицы по отсчету ареометра R_{t и} опредeляют с помощью ключа. Для данного опыта на соответствующие размерные шкалы наносят постоянное значение ρ _s и замеренные при i –ом отсчете значения , R_{t и i} и t_i. Последовательно на пересечении отрезка прямой 1-1 со шкалой I отмечают точку 2; точку 2 соединяют отрезком прямой 2–2 со значением отсчета R_{t и i} на шкале R и на пересечении со шкалой ρ _s отмечают точку 3; точку 3 соединяют отрезком прямой 3–3 со значением отсчета времени от начала опыта на шкале t и на пересечении со шкалой d определяют искомый для данного i -го отсчета ареометра диаметр частицы d_i.

Таким образом, в каждый момент отсчета t частицы грунта по крупности разделяются на выпавшиеиз суспензии (≥ d_t) и находящиеся в ней (< d_t).

Процентное содержание частиц, содержащихся в суспензии на момент времени отсчета t, определяется следующим образом. Примем, что после ситового анализа процентное содержание фракций меньше 0,25 мм, взятых для ареометрического анализа, составляет р ₀, а их масса равна m ₀. Тогда, обозначая m_t общую массу всех частиц, находящихся в плавающем состоянии к моменту отсчета t, запишем их процентное содержание p_t в виде соотношения

p_t / p ₀ = m_t / m ₀,

отсюда

p_t = m_{t .}

Значение p_t можно выразить через R_{t и}, для этого составим два следующих уравнения. Для первого используем (7.1):

.

Второе уравнение запишем в виде отношения

, (7.4)

где m _c – масса суспензии; V _с – объем суспензии; m _в – масса воды в суспензии; V_t – объем плавающих частиц в суспензии; (V _c – V_t) – объем воды в суспензии; ρ _w – плотность воды; ρ _s – плотность частиц грунта, определяемая перед ареометрическим анализом.

Принимая ρ _w =1,0г/см³ и решая совместно относительно m_t уравнения (7.1) и (7.4), получим

.

Процентное содержание по массе фракций меньше данного диаметра d_t, находящихся в суспензии на момент отсчета t, составит

. (7.5)

Опыт проводят до тех пор, пока не будет выделена фракция меньше минимально необходимого для данного анализа диаметра частиц грунта.

Подготовка пробы грунта. В соответствии с требованиями ГОСТ подготовка грунтовой пробы выполняется по следующей методике. Из прошедших после ситового анализа через сито 0,5 мм частиц грунта способом квартования (см. работу 1) отбирают среднюю пробу массой т ₀ = 40г для супесчаных грунтов, 30г – для суглинков и 20г – для глин.

Навеску грунта переносят в коническую с плоским дном колбу емкостью 1000см³ и заливают десятикратным, по отношению к массе пробы грунта, количеством дистиллированной воды. Выдерживают пробу грунта в воде в течение 12 часов, после чего растирают комки набухшего грунта.

Для разрушения агрегатов прибавляют в колбу 1см³ 25%-ного раствора аммиака и содержимое колбы кипятят в течение 1 часа. Затем остывшую суспензию пропускают через сито 0,1мм. Суспензию собирают в фарфоровую чашку. Сохранившиеся агрегаты следует осторожно растереть мягким резиновым пестиком.

Частицы, оставшиеся на сите 0,25мм, переносят с помощью промывалки в бюкс, высушивают на песчаной бане, взвешивают и результат взвешивания записывают в журнал, в графу фракции 0,5–0,25мм, (см.табл. 6.1, лабораторная работа 6).

Проведение опыта. Для учебных лабораторных исследований из поддона комплекта сит ранее выполненного ситового анализа (см. табл. 6.1, 6.2) отбирают пробу грунта с частицами d < 0,25мм. Суспензией с частицами менее 0,25мм заполняют литровый цилиндр высотой 45 см и диаметром 6 см. Доливают цилиндр до 1000см³ дистиллированной водой с указанной выше концентрацией аммиака*.

Суспензию взбалтывают мешалкой до полного перемешивания грунта с водой. По окончании взмучивания включают секундомер и через 50 секунд осторожно опускают в суспензию ареометр, так чтобы в плавающем состоянии он не касался стенок цилиндра.

На 60-й секунде после окончания взмучивания берут первый упрощенный отсчет R_t, фиксируя его на шкале ареометра по верхнему краю мениска (см. рис. 7.2). Значения R_t при t = 60^// = 1^/ заносят в графу 4 табл. 7.2 «Журнала лабораторных работ…» в строку 1^/ отсчета времени.

 

 

Рис. 7.3. Номограмма и ключ к ней для определения диаметра

частиц грунта ареометрическим методом

 

Таблица 7.2