Поняття про гранулометричний склад і властивості частинок грунту
Гранулометричним складом грунту називають віднсний по масі вміст груп частинок або фракцій грунту різноі велечини, вираженої у відсотках до загальної маси абсолютно сухого грунту. Для його визначення проводиться так званий гранулометричний аналіз, що складається з розділення наважки грунту на його складові фракції частинок та уламків та подальше визначення відсоткового вмісту кожного компоненту фракції до маси наважки.
Гранулометричний склад є однією з найважливіших характеристик грунт, що має визначне значення для оцінки його фізикомеханічних властивостей при використанні йог в якості основи, середовища і матеріала для будівництва дорог.
В дорожній класифікації грунтів, розподіляють їх частинки на гравійну, пісчану, пилову та глинисту фракції.
Гравійні частинки (розмір 70-2 мм) являєть собою шліфовані уламки гірських порід, різних по мінеральному та хімічному складу. Водопровідність таких фракцій досить велика (більше 100м\добу), капілярність відсутня. Гравійні астинки при їх наявності в грунті більше 30% надають йому міцності та стійкості.
Пісчані частинки (розміром 2-0,05мм) в більшості випадків є уламками кварцу, рідше польові шпати та інші мінерали, крейдопилові частинки звичайно складаються з кварца або аморфної кремневої кислоти.
Пилоподібні частинки (розміром 0,05-0,001 мм)характеризуються вкрай поганою звязаністю, в воді не набухають, або набухають незначним чином. Мають здатність в короткий термін підіймати воду на висоту до 3 метрів. Відрізняються від пісчаноподібних частинок здатністю легко переходити до пливучого стану. Водопровідність такої фракції вкрай незначна.
Глинисті частинки (менше 0,001 мм)є найбільш активною частиною грунту і являють собою сумвш мінералів каолініта, монтморилоніта, гілратів окислів заліза та марганця, кварца, а також тонких частинок гумусових речовин. Глинисті частинки практично водонепроникні, мають велику вологоємкість і сильно набухають у воді. На відміну від фракцій більших часток глиняні частки проявляють властивість звязності. Пластичність, липкість, набухання і водостримуюча властивості глинистих частинок дуже проявляються, так само як і коагуляція, під дією розчинів різних солей. Глинисті частинки мають здатність до поглинання (адсорбції)різних речовин із розчинів, також і коллоідних
Класифікація грунтів по гранулометричному складу з з врахуванням їх пластичності.
Найбільш досконалими класифікаціями грунтів по гранулометричному складу є трьох- або чотирьохчленні, основані на врахувані співвідношень в їх складі трьох (пісчана, полова та глиняна) або чотирьох (гравіцна, пісчана, пилова, глиняна) фракцій.
В данний час при проектувані та будівнийтві автомобільних доріг користуються гранулометричною класифікацією з розділенням незцементованих груп, без жорстких зв?зків між частинками, на крупнообломочних, пісчаних та глиняних.
В залежності від велечини частинок, їх кількісного складу і властивостей вказані групи грунтів розділяють на види відповідно до даних табл. 1 і 2.
Крупноуламкові і піщані грунти характеризуються відсутністю зв'язаності. Вони сипучі в сухому стані і не мають пластичності при зволоженні. Число пластичності цих грунтів менше 1.
Глинисті грунти діляться на різновиди. При за запропонованою автором класифікацією (див. Табл. 2) враховують чисельні значення двох показників; 1) вміст піщаних і гравійних частинок у даному грунті і 2) число пластичності.
Крупноуламкові і піщані грунти характеризуються доброю водопроникністю, відсутністю або дуже малою капілярністю. Їх застосовують у якості дренуючого матеріала в підстилаючих шарах, як гранулометричні добавки або як наповнювачі в цементному або асфальтному бетоні ( якщо вони відповідають відповідним технічним вимогам).
Піски пилуваті в сухому стані також незв'язні. При зволоженні вони переходять в пливунний стан.Як дренуючий матеріал малопридатні.
Супеси легкі характеризуються відносно сприятливими властивостями при застосуванні їх у якості матеріалу проїжджої частини грунтових доріг і в основах дорожніх покриттів. Вони малопластичні і непластичні. У сухому стані мають достатню зв'язаність, пилоутворення незначне. Швидко висихають, не набухають і не мають липкості. Ці грунти стійкі в сухому і у вологому стані, оскільки поєднують в собі позитивні сторони піщаних ( велике внутрішнє тертя і добру водопроникність) і глинистих ( зв'язність у сухому стані) частинок.
Супеси пилуваті характеризуються переважанням пилуватих частинок. У сухому стані малозв'язні, дуже пилять. При зволоженні швидко розмокають і переходять у пливунний стан. Досить швидко і на велику висоту піднімають капілярну воду (до 3 м), що в деяких випадках сприяє утворенню пучин на дорогах. Мають малу пластичність і погану водопроникністью. У дорожному відношенні це досить несприятливі грунти, особливо супесі важкі пилуваті. До цієї групи грунтів відносяться також деякі види лесів.
Суглинки легкі відрізняються зв'язністю і незначною водопроникністю. Пластичність, липкість, набухання і капілярні властивості проявляються значною мірою, особливо із збільшенням кількості глинистих частинок.
Важкі суглинки в сухому стані мають значну зв'язність і густину. Важко піддаються розробці. Повільно просихають після зволоження і мають дуже низьку водопроникність. Пластичність, липкість, набухання, вологомісткість і капілярні властивості різко виражені.
Суглинки легкі пилуваті і суглинки важкі пилуваті за своїми властивостями близькі до важкосуглинистих грунтів. Білша висота капілярноо підняття води і здатність переходити в пливунний стан при зволоженні (за невеликої кількості глинистих частинок) зумовлюють досить незадовільні властивості цих грунтів при застосуванні в дорожніх спорудах.
Глини часто характеризуються великою густиною і зв'язністю. Практично водонепроникні і важко піддаються розробці. Мають високу пластичність, липкість і набухання. Капілярні властивості виражені меншою мірою, ніж у суглинистих і пилуватих грунтів. В основах дорожніх покриттів за поганого водовідводу глини мають малу несучу здатність, тобто недостатньо стійкі під навантаженням. При насиченні водою утримубть її довгий час. В дорожному полотні за умови належного ущільнення і доброго водовідводу характеризуються задовільною стійкістю.
Гранулометричний склад грунтів є хоча і дуже важливою, але не єдиною ознакою, за якою можна робити висновки про їх стійкість в дорожніх спорудах. Для повнішої оцінки властивостей грунтів необхідно також враховувати їх генезис, мінеральний і хімічний склад, фізичний склад та інші особливості.
Принципи визначення гранулометричного складу грунтів.
Дотепер у практиці лобороторних випробувань є ряд методів гранулометричного аналізу грунтів, основаних на різних принципах. Нижче описуються лише ті з них, які найширше використовуються в дорожнобудівельних лобораторіях.
Ситовий метод полягає в розділенні уламків і частинок грунту по величині шляхом просіювання його через набір сит із отворами різного діаметру. Залишки на ситах зважуються і відносяться до загальної наважки грунту. Ситовий метод застосовується лише для визначення вмісту частинок більше 0,1 або 0,07 мм.
Метод відкаламучування грунтується на врахуванні швидкості падіння частинок у спокійній воді після їх скаламучування, оскільки великі частинки швидше осаджуються у воді, а дрібні – повільніше.
Найбільшого поширення набув метод відкаламучування, розроблений А. Н. Сабаніним. У дрібних піщаних і супіщаних грунтах ним виділяються наступні фракції частинок (в мм): 0,25 - 0,05, 0,05 - 0,01 і менше 0,01.
Для грунтів із значною кількістю глинистих частинок відкаламучування робиться рідко через дуже малу швидкість осідання цих частинок.
Метод відбору проб суспензії піпеткою (піпеточний метод) також базується на врахуванні швидкості падіння частинок у спокійній воді. У цьому випадку приготовану суспензію зкаламучують і залишають у спокої на деякий час, після чого піпеткою (об'ємом 20 – 30 см3) відбирають з визначеної глибини пробу суспензії. Така проба містить лише ті частинки, які не встигли осісти за вказаний чвс відстоювання. При наступних пробах, взятих піпеткою через більші проміжки часу від початку відстоювання суспензії, отримують дрібніші частинки. Визначивши масу висушених проб і знаючи розмір відібраних частинок ( що розраховується по строку відставання суспензії та глубині взятих проб), після перерахунку отримаємо данні про виіст частинок цього розміру в усьму об?ємі суспензії.
Ареометричний метод передбачає заміри густини суспензії, що відстоюється, через зазначені проміжки часу за допомогою ареометра. Гусина виміряна ареометром, залежить від вмісту твердих частинок в суспензії. Чим вище вміст їх у суспензії тим вище її густина. Отримавши значення густини, що зменшується, через задані проміжки часу, за допомргоюрозрахункових формул чи номограм, вираховують кількість частинок зазначеного розміру, відповідаючій часу взятого відліку.
