5.pdf

ĆWICZENIA NR 5

OZNACZANIE POWIERZCHNI WŁAŚCIWEJ GRUNTU

1. Wstęp

Wiele właściwości fizyczno-mechanicznych gruntów jest wynikiem współdziałania fazy

stałej i ciekłej. Intensywność tych zjawisk zależy między innymi od wielkości powierzchni,

na której te zjawiska zachodzą. Powierzchnię taką nazywa się powierzchnią właściwą

gruntu i wyraża najczęściej w m 2 /kg. Wielkość powierzchni właściwej zależy od wielkości

cząstek i ziarn, z których składa się grunt, a w przypadku gruntów spoistych - od składu

mineralnego frakcji iłowej.

Znajomość wielkości powierzchni właściwej gruntu pozwala na ocenę jego aktywności,

zwłaszcza w stosunku do wody. Istnieje wiele metod określania powierzchni właściwej: są

to metody bezpośrednie albo pośrednie – oparte na obserwacji i pomiarach zjawisk

występujących na granicach faz: ciało stałe-ciecz lub ciało stałe-gaz.

Do normy PN-88/B-04481 wprowadzono metodę oznaczania powierzchni właściwej

gruntu metodą sorpcji błękitu metylenowego. Metoda ta opiera się na założeniu, że

całkowita powierzchnia właściwa gruntów ( S t ) równa jest sumie rzutów powierzchni

poszczególnych cząstek błękitu metylenowego, zaadsorbowanych przez grunt w postaci

warstwy jednocząsteczkowej. Określa się ją w stosunku do 1 g masy suchego gruntu o

wymiarze ziarn mniejszych od 2 mm.

Metoda jest bardzo prosta w zastosowaniu, ale uzyskane wyniki dają tylko wartości

przybliżone, zwłaszcza przy małym doświadczeniu wykonującego badania. Określenie,

czy otoczka wokół gruntu jest już zabarwiona, czy jeszcze nie, jest bowiem bardzo

subiektywne.

2. Odczynniki i sprzęt pomocniczy

− roztwór błękitu metylenowego o stężeniu 10 g na 1000 cm 3 ,

− bibuła filtracyjna o średniej gęstości,

− pipeta,

− mieszadło magnetyczne,

− moździerz,

− sito o wymiarach oczek 2,0 mm,

− zlewki o pojemności 250 cm 3 ,

− naczyńka wagowe, parownica.

3. Przebieg badania

1. Próbkę gruntu o masie 50-100 g suszy się na powietrzu w warunkach

laboratoryjnych do stanu powietrznosuchego.

2. Wysuszoną próbkę rozciera się w moździerzu, tak aby nie rozkruszać ziarn i

cząstek.

3. Całość przesiewa się przez sito o wymiarach oczek 2,0 mm i do badania używa

frakcji mniejszej od 2 mm.

4. Do właściwego oznaczenia pobiera się 2 równoległe próbki o masie:

2 g w przypadku gruntów bardzo spoistych,

2-4 g z gruntów zwięzło-spoistych,

4-7 g z gruntów średnio spoistych,

7-10 g z gruntów mało spoistych i niespoistych.

5. Próbki waży się z dokładności do 0,01 g.

6. Próbkę wsypuje się do zlewki i miesza z wodą destylowaną (ok. 100 cm 3 ).

7. Do zlewki dodaje się 0,5 cm 3 roztworu błękitu metylenowego i miesza

mieszadełkiem przez 3 min.

8. Po zakończeniu mieszania przenosi się pipetką 1-2 krople zawiesiny na bibułę

filtracyjną.

9. Jeśli na bibule w przeniesionej kropli zabarwiony jest tylko grunt, a wokół niego

pozostaje otoczka czystej wody, do zlewki dodaje się dalsze 0,5 cm 3 błękitu i

powtarza się czynność kilkakrotnie, tak długo, aż otoczka wokół gruntu na bibule

wykaże zabarwienie niebieskie. Oznacza to, że zdolność sorpcyjna gruntu została

przekroczona i nadmiar barwnika zostaje w roztworze.

10. Badanie uznaje się za zakończone po stwierdzeniu pojawienia się barwnej otoczki

wokół gruntu.

4. Obliczanie wyników

Pojemność sorpcyjną (MBC) gruntu w stosunku do błękitu metylenowego oblicza

się ze wzoru:

MBC =

100

⋅

−

gdzie:

MBC – pojemność sorpcyjna gruntu oznaczająca ilość gramów błękitu

metylenowego zaadsorbowanego przez 100 g suchego gruntu,

m – masa błękitu metylenowego w gramach zawarta w 1 cm 3 roztworu, w

przeliczeniu na substancje 3-wodną (masę mnoży się przez 1,169):

1000 ml roztworu – 10 g błękitu

1 ml roztworu - 0,1 g błękitu

0,1 g x 1,169 = 0,1169g błękitu w 1 cm 3 roztworu

m s – masa gruntu użytego do badania,

V i – objętość roztworu błękitu metylenowego, przy którym zdolność sorpcyjna

została przekroczona [cm 3 ],

V i-1 – objętość roztworu błękitu metylenowego, przy przedostatniej porcji

roztworu przed przekroczeniem zdolności sorpcyjnej gruntu, cm 3 .

Powierzchnię właściwą gruntu oblicza się ze wzoru:

gdzie:

S t = k 1 MBC

k 1 – współczynnik, którego wartość wynosi 20,94 m 2 /g, określający sumę

rzutów powierzchni 1 g cząsteczek błękitu metylenowego

MBC – j.w.

Za wynik ostateczny przyjmuje się średnią arytmetyczną 3 oznaczeń.

Uzyskany wynik powinien być zgodny z wartościami podanymi w poniższej tabeli.

Powierzchnia właściwa gruntów (m 2 /g)

rodzaj gruntu

powierzchnia właściwa

piaski

7-13

gliny

14-23

iły

15-200

torfy

500-1000

Sprawozdanie powinno zawierać:

− cel ćwiczenia,

− wartości mierzonych parametrów,

− obliczenia,

− wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: