Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава (заменен на ГОСТ 12536-2014)

ГОСТ 12536-79

УДК 624.131.2:539.215.2:006.354

Группа Ж39

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГРУНТЫ

Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

Soils.

Methods of laboratory granulometric (grain-size) and microaggregate distribution

МКС 13.080.20

93.020

Дата введения 1980-07-01

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 12 октября 1979 г. № 189

ВЗАМЕН ГОСТ 12536-67

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2003 г.

Настоящий стандарт распространяется на песчаные и глинистые грунты и устанавливает методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава, применяемые при исследованиях грунтов для строительства.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Гранулометрический (зерновой) состав грунта следует определять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженное в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа.

1.2. Микроагрегатный состав грунта следует определять по весовому содержанию в нем водостойких микроагрегатов различной крупности, выраженное в процентах, по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа.

1.3. Отбор образцов грунта для определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава следует производить по ГОСТ 12071-2000.

1.4. Гранулометрический (зерновой) и микроагрегатный состав грунтов следует определять методами, предусмотренными табл. 1.

Таблица 1

1.5. Пробы грунта при разделении их на фракции подготавливают:

для выделения частиц размером более 0,1 мм — растиранием грунта;

для выделения частиц размером менее 0,1 мм — размачиванием, кипячением в воде с добавлением аммиака и растиранием грунта, а для грунтов, суспензия которых коагулирует при опробовании на коагуляцию, — растиранием грунта и добавлением пирофосфорнокислого натрия.

Для специальных целей, предусмотренных заданием, пробу грунта подготавливают: для определения гранулометрического (зернового) состава глинистого грунта максимальной диспергации — кипячением в воде с добавлением пирофосфорнокислого натрия, а для определения микроагрегатного состава глинистого грунта — замачиванием в воде с последующим взбалтыванием на встряхивающем аппарате.

1.6. Для определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава грунтов следует брать образцы, высушенные до воздушно-сухого состояния и растертые в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником.

Допускается растирать образцы грунта в растирочной машине, не вызывающей дробления частиц.

1.7. Для определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава грунтов, содержащих органические вещества, следует брать образцы природной влажности.

1.8. При определении гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом с промывкой водой применяют водопроводную или профильтрованную дождевую (речную) воду, а при определении гранулометрического (зернового) или микроагрегатного состава глинистых грунтов — дистиллированную воду.

1.9. При определении гранулометрического (зернового) или микроагрегатного состава глинистых грунтов ареометрическим или пипеточным методом цилиндры, в которых производится отстаивание суспензии, должны быть защищены от колебания температуры и не подвергаться сотрясениям.

1.10. Взвешивание проб грунта на технических весах должно проводиться с погрешностью до 0,01 гс, а при весе проб грунта 1000 гс и более взвешивание допускается производить с погрешностью до 1 гс.

Взвешивание на аналитических весах должно производиться с погрешностью до 0,001 гс.

1.11. Результаты вычисления гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава грунтов должны определяться с погрешностью до 0,1%.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО (ЗЕРНОВОГО) СОСТАВА ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ СИТОВЫМ МЕТОДОМ

2.1. Аппаратура

2.1.1. Для определения гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом необходима следующая аппаратура:

набор сит (с поддоном); сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм;

весы лабораторные по ГОСТ 24104-2001 с гирями по ГОСТ 7328-2001;

стаканчики стеклянные по ГОСТ 25336-82;

ступка фарфоровая по ГОСТ 9147-80;

пестик по ГОСТ 9147-80 с резиновым наконечником;

чашка фарфоровая по ГОСТ 9147-80;

груша резиновая;

нож;

эксикатор по ГОСТ 25336-82 с прокаленным хлористым кальцием по ТУ 6-09-5077-87;

шкаф сушильный.

2.2. Подготовка к испытанию

2.2.1. Для разделения грунта на фракции ситовым методом без промывки водой применяют сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; с промывкой водой — сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм.

Сита монтируют в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий. На верхнее сито надевают крышку.

2.2.2. Среднюю пробу для анализа следует отбирать методом квартования. Для этого распределяют грунт тонким слоем по листу плотной бумаги или фанеры, проводят ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отбирают понемногу грунт из каждого квадрата.

Вес средней пробы должен составлять: для грунтов, не содержащих частиц размером более 2 мм, — 100 гс; для грунтов, содержащих до 10% (по весу) частиц размером более 2 мм, — не менее 500 гс; для грунтов, содержащих от 10 до 30% частиц размером более 2 мм, — 1000 гс; для грунтов, содержащих свыше 30% частиц размером более 2 мм, — не менее 2000 гс.

2.3. Проведение испытания

2.3.1. Разделение грунта на фракции без промывки водой.

2.3.1.1. Среднюю пробу грунта надлежит отобрать в воздушно-сухом состоянии методом квартования (п. 2.2.2) и взвесить на технических весах.

2.3.1.2. Взвешенную пробу грунта следует просеять сквозь набор сит с поддоном (п. 2.2.1) ручным или механизированным способом. При просеивании пробы весом более 1000 гс следует высыпать грунт в верхнее сито в два приема.

Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, высыпают, начиная с верхнего сита, в ступку и дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеивают на этих же ситах.

Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхиванием каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжают до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать частицы.

2.3.1.3. Фракции грунта, задержавшиеся после просеивания на каждом сите и прошедшие в поддон, следует перенести в заранее взвешенные стаканчики или фарфоровые чашечки и взвесить.

Сложить веса всех фракций грунта. Если полученная сумма веса всех фракций грунта превышает более чем на 1% вес взятой для анализа пробы, то анализ следует повторить.

Потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их весу.

2.3.2. Разделение грунта на фракции с промывкой водой.

2.3.2.1. Следует отобрать среднюю пробу грунта (п. 2.2.2).

2.3.2.2. Пробу грунта надлежит высыпать в заранее взвешенную фарфоровую чашку, смочить водой и растереть пестиком с резиновым наконечником. Затем следует залить грунт водой, взмутить суспензию и дать отстояться 10—15 с. Слить воду с неосевшими частицами (взвесь) сквозь сито с отверстиями размером 0,1 мм.

Взмучивание и сливание следует производить до полного осветления воды над осадком: смыть оставшиеся на сите частицы при помощи резиновой груши в фарфоровую чашку, а отстоявшуюся воду слить.

2.3.2.3. Промытую пробу грунта необходимо высушить до воздушно-сухого состояния и взвесить чашку с грунтом.

2.3.2.4. Вес частиц грунта размером менее 0,1 мм следует определить по разности между весом средней пробы, взятой для анализа, и весом высушенной пробы грунта после промывки.

2.3.25. Грунт следует просеять сквозь набор сит (п. 2.2.1). Полноту просеивания фракций грунта сквозь каждое сито следует проверять над листом бумаги (п. 2.3.1.2).

2.3.2.6. Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, следует взвесить отдельно. Потерю грунта при просеивании разносят по фракциям пропорционально их весу.

2.4 Обработка результатов

2.4.1. Содержание в грунте каждой фракции А в % надлежит вычислять по формуле

,(1)

где g_ф — вес данной фракции грунта, гc;

g₁ — вес средней пробы грунта, взятой для анализа, гс.

2.4.2. Результаты анализа регистрируют в журнале (см. приложение 1). в котором указывают процентное содержание в грунте фракций:

а) размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1; 1—0,5 и менее 0,5 мм — при разделении грунта без промывки водой;

б) размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1; 1—0,5; 0,5—0,25; 0,25—0,1 и менее 0,1 мм — при разделении грунта с промывкой водой.

Результаты анализа необходимо сопровождать указанием метода определения.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО (ЗЕРНОВОГО) СОСТАВА ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ АРЕОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Гранулометрический (зерновой) состав глинистых грунтов ареометрическим методом проводят путем измерения плотности суспензии ареометром в процессе ее отстаивания.

3.1. Аппаратура, материалы и реактивы

3.1.1. Для определения гранулометрического (зернового) состава глинистых грунтов необходима следующая аппаратура:

ареометр со шкалой 0,995—1—1,030 и ценой давления 0,001 (см. чертеж);

набор сит с поддоном; сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1,0; 0,5; 0,25; 0,1 мм;

весы лабораторные по ГОСТ 24104-2001 с гирями по ГОСТ 7328-2001;

стаканчики стеклянные по ГОСТ 25336-82;

ступка фарфоровая по ГОСТ 9147-80;

пестик по ГОСТ 9147-80 с резиновым наконечником;

чашка фарфоровая по ГОСТ 9147-80;

нож;

эксикатор по ГОСТ 25336-82 с прокаленным хлористым кальцием по ТУ 6-09-5077-87;

шкаф сушильный;

колба коническая плоскодонная емкостью 750-1000 см³;

воронки по ГОСТ 25336-82;

цилиндр мерный емкостью 1 л и диаметром 60±2 мм;

термометр с погрешностью до 0,5 °С по ГОСТ 28498-90;

мешалка;

секундомер;

промывалка;

пипетка на 25 мл;

обратный холодильник;

4% или 6,7 %-ный пирофосфорнокислый натрий по ГОСТ 342-77;

25 %-ный раствор аммиака по ГОСТ 3760-79;

баня песчаная.

3.2. Подготовка к испытанию

3.2.1. Следует отобрать методом квартования среднюю пробу грунта (п. 2.2.2) весом около 200 гс в воздушно-сухом состоянии и просеять сквозь набор сит с размером отверстий 10; 5; 2; 1 мм.

Взвешивают фракции грунта, задержавшиеся на ситах и прошедшие в поддон.

Примечание Если в образце нет крупных частиц, просеивание сквозь сито с размером отверстий 2 мм и более не производят.

3.2.2. Для образцов грунта, содержащих органические вещества (п. 1.7), операции, изложенные в п. 3.2.1, производить не следует.

3.2.3. Отбирают методом квартования среднюю пробу из грунта, прошедшего сквозь сито с размером отверстий 1 мм, в заранее взвешенную фарфоровую чашку и взвешивают ее.

Вес средней пробы должен быть для глин около 20 гс, для суглинков — около 30 гс, для супесей — около 40 гс.

Из грунтов, содержащих органические вещества, следует отбирать пробу грунта с учетом природной влажности (п. 1.7), соответственно увеличив величину пробы.

Одновременно с взятием средней пробы для определения гранулометрического состава надлежит отобрать пробы грунта весом не менее 15 гс каждая для определения гигроскопической или природной влажности по ГОСТ 5180-84 и удельного веса по ГОСТ 5180-84.

3.2.4. Производят опробование суспензии грунта на коагуляцию. Отбирают методом квартования пробу грунта весом около 2 гс, растирают ее с 4—6 см³ дистиллированной воды в фарфоровой чашке пестиком с резиновым наконечником. Затем доливают в чашку еще 14—16 см³ дистиллированной воды и кипятят суспензию в течение 5—10 мин. Выливают суспензию в пробирку или в мерный цилиндр емкостью 100—150 см³ и доливают дистиллированную воду в таком количестве, чтобы объем суспензии был равен около 100 см³ для глин, 70 см³ — для суглинков и 50 см³ — для супесей.

Взбалтывают суспензию и оставляют в покое на сутки. Если суспензия за это время коагулирует, выпавший на дно пробирки (или мерного цилиндра) осадок должен иметь рыхлую, хлопьевидную структуру, а жидкость под осадком должна быть прозрачная.

3.2.5. При разделении на фракции пробы грунта, суспензия которого при опробовании на коагуляцию (п. 3.2.4) не коагулирует, для промывания, смывания осадков и разбавления суспензии должна применяться дистиллированная вода с добавлением на 1 л 0,5 см³ 25%-ного раствора аммиака.

3.2.6. Среднюю пробу грунта, суспензия которого при опробовании на коагуляцию не коагулирует, переносят в колбу емкостью 750—1000 см³ смывая остаток пробы в чашке струей воды из промывалки.

Доливают в колбу воду, чтобы общее количество ее было десятикратным по отношению к весу средней пробы грунта.

Грунт, залитый водой, выдерживают одни сутки.

3.2.7. После суточной выдержки в колбу следует прибавить 1 см³ 25%-ного раствора аммиака, закрыть колбу пробкой с обратным холодильником или воронкой диаметром 4—5 см и кипятить суспензию в течение 1 ч (кипячение не должно быть бурным). После кипячения необходимо охладить суспензию до комнатной температуры.

3.2.8. Суспензию необходимо слить в стеклянный цилиндр емкостью 1 л сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, помещенное в воронку диаметром приблизительно 14 см. Оставшиеся на внутренней поверхности колбы частицы грунта следует тщательно смыть водой из промывалки.

3.2.9. К средней пробе грунта, суспензия которого при опробовании на коагуляцию коагулирует, добавляют воду, взбалтывают и сливают взвесь в стеклянный цилиндр сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, не производя размачивания в течение суток и последующего кипячения.

3.2.10. Задержавшиеся на сите частицы и агрегаты грунта необходимо смыть струей воды в фарфоровую чашку, где их тщательно растереть пестиком с резиновым наконечником или пальцем в тонком резиновом чехле. Слить образовавшуюся в чашке взвесь в цилиндр сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм. Растирание осадка в чашке и сливание взвеси сквозь сито в цилиндр следует продолжать до полного осветления воды над частицами, оставшимися на дне чашки.

3.2.11. Частицы грунта, задержавшиеся на сите, надлежит добавить, к частицам, оставшимся на дне фарфоровой чашки, перенести их в заранее взвешенный фарфоровый тигель или стеклянный стаканчик, выпарить на песчаной бане, высушить в сушильном шкафу до постоянного веса.

3.2.12. Высушенные до постоянного веса частицы грунта следует просеять сквозь сита с размером отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм.

При анализе грунтов, содержащих органические вещества, частицы следует просеять сквозь набор сит с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм.

Частицы грунта, прошедшие сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, следует перенести в цилиндр с суспензией.

Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, следует взвесить.

Суспензию в мерном цилиндре необходимо довести до объема 1 л.

3.2.13. При анализе грунта, суспензия которого при опробовании на коагуляцию коагулирует, перед доливанием воды в цилиндр добавляют в него 25 см³ 4% или 6,7%-ного пирофосфорнокислого натрия: 4% — из расчета на безводный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂O₇); 6,7% — из расчета на водный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂O₇×10H₂O).

3.3. Проведение испытания

3.3.1. Суспензию следует взболтать мешалкой в течение 1 мин до полного взмучивания осадка со дна цилиндра, не допуская выплескивания суспензии, и отметить по секундомеру время окончания взбалтывания.

3.3.2. Определить по табл. 2 время взятия отсчета по ареометру после окончания взбалтывания суспензии. Затем за 10—12 с до замера плотности суспензии следует осторожно опустить в нее ареометр, который должен свободно плавать, не касаясь стенок цилиндра, и взять отсчет по ареометру R. Продолжительность взятия отсчета по ареометру должна быть не более 5—7 с.

Таблица 2

Примечание. Для удобства работы с ареометром следует брать упрощенные отсчеты, т. е. в отсчете плотности суспензии на шкале ареометра отбросить единицу и перенести запятую на три знака вправо; в этом случае тысячные деления будут представлять собой целые числа, а десятитысячные, которые берут на глаз, — десятые.

3.3. Контроль за температурой суспензии необходимо осуществлять замером температуры с погрешностью до 0,5°С в течение первых 5 мин (до начала опыта) и затем после каждого замера плотности суспензии ареометром. При температуре, отличающейся от плюс 20°С, к отсчетам по ареометру, снимаемым с учетом примечания к п. 3.3.2, следует внести температурную поправку, определяемую по табл. 3.

Таблица 3

3.3.4. В отсчеты плотности суспензии необходимо внести поправки на нулевое показание ареометра, высоту мениска и диспергатор в соответствии с приложением 2.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Процентное содержание фракций грунта размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1 мм следует вычислить по формуле (1), при этом вес средней пробы грунта следует определять с поправкой на гигроскопическую или природную влажность (п. 3.4.2).

3.4.2. Вес средней пробы грунта g₀ в гс надлежит вычислить по формуле (2) с учетом поправки на гигроскопическую влажность — при анализе воздушно-сухих образцов или на природную влажность — при анализе влажных образцов

,(2)

где g₀ — вес абсолютно-сухой средней пробы грунта, гс;

g₁ — вес средней пробы грунта в воздушно-сухом состоянии (или природной влажности), гс;

W — гигроскопическая (или природная) влажность, %.

3.4.3. Содержание фракций грунта размером более 0,5; 0,25 мм и 0,1 мм L в % следует вычислять по формуле

,(3)

где g_п — вес данной фракции грунта, высушенной до постоянного веса, гc;

g₀ — вес средней пробы грунта с поправкой на гигроскопическую (или природную) влажность (взятой для ареометра) гс;

k — суммарное содержание фракции грунта размером более 1,0 мм, %.

3.4.4. По данным каждого замера ареометром надлежит вычислить суммарное содержание грунта в % по формуле

,(4)

где — суммарное содержание всех фракций грунта менее данного диаметра, %;

g_s — удельный вес грунта, гc/см³;

g_W — удельный вес воды, равный 1 гс/см³;

g₀ — вес абсолютно-сухой средней пробы грунта, гс;

R_п — показания ареометра с поправками (пп. 3.3.3 и 3.3.4);

k — то же, что и в формуле (3).

3.4.5. Определив суммарное процентное содержание фракций грунта с помощью ареометра, необходимо вычислить процентное содержание каждой фракции грунта последовательными вычитаниями из большой величины меньшей.

3.4.6. Фракцию 0,10—0,05 мм находят по разности: из 100% вычитают сумму всех фракций, определяемых с помощью аэрометра и ситовым анализом.

3.4.7. Результаты анализа, надлежит регистрировать в журнале (см. приложение 1), в котором указывают процентное содержание в грунте фракций размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1; 1— 0,5; 0,5—0,25; 0,25—0,1; 0,1—0,05; 0,05—0,01; 0,01—0,005 и менее 0,005 мм, а также методы подготовки грунта к анализу.

Результаты анализа необходимо сопровождать указанием процентного содержания гигроскопической (или природной) влажности и химического вещества, примененного для стабилизации суспензии.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рекомендуемое

ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО (ЗЕРНОВОГО) СОСТАВА ГРУНТА

Исполнитель_____________________________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

Журнал проверил «_____»______________19____г.__________________________________________________

(должность, фамилия, имя, отчество, подпись)