Badania makroskopowe gruntów budowlanych PDF

Preview

Summary

Badania makroskopowe gruntów budowlanych...

Description

Badania makroskopowe gruntów budowlanych 1. WSTĘP Gruntem budowlanym nazywamy część skorupy ziemskiej mogącą współdziałać z obiektem budowlanym, stanowiącą jego element lub służącą jako tworzywo do wykonywania z niego budowli ziemnych. Badaniami makroskopowymi nazywa się przybliżone określenie rodzaju gruntów i ich cech fizycznych bez pomocy przyrządów. Badania makroskopowe należy stosować: a) jako badania polowe w terenie, b) jako wstępne badania w laboratorium w celu właściwego wyznaczania próbek do szczegółowych badań laboratoryjnych, c) w badaniach laboratoryjnych w celu porównania rodzaju i stanu badanych próbek użytych do innych badań laboratoryjnych. Badania makroskopowe mają na celu określenie następujących cech gruntów: 1) rodzaju i nazwy, 2) stanu, 3) barwy, 4) wilgotności, 5) zawartości węglanu wapnia 2. OKREŚLENIE RODZAJU I NAZWY GRUNTÓW 2.1. Wstępne ustalenie spoistości gruntu Grunt należy określać jako spoisty, jeżeli po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego tworzy zwarte grudki. Grunt należy określać jako niespoisty, jeżeli po wyschnięciu do stanu po wietrzno suchego stanowi niezwiązane ze sobą cząstki lub grudki, rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem (około 1 N). Charakterystyka porównawcza niektórych cech gruntów spoistych i niespoistych: a. Iły silnie nawodnione przy stopniowym wysychaniu zmieniają swój stan przechodząc w ciało stałe. Grunty piaszczyste nie wykazują żadnej spoistości przy dowolnym nasyceniu wodą. b. Grunty ilaste przy wysychaniu zmniejszają swoją objętość, kurczą się, natomiast grunty piaszczyste nie wykazują skurczu przy wysychaniu. c. Grunty piaszczyste mają zdolność filtracyjną w zależności od wielkości ziaren mniejszą lub większą , natomiast przepuszczalność iłów jest znikoma. d. Grunty ilaste, jeżeli nie znajdują się w stanie płynnym wykazują w miarę wysychania coraz większą przyczepność wzajemną między cząstkami, czyli spójność. 2.2. Oznaczanie rodzaju i nazwy gruntów spoistych Rozróżnia się cztery rodzaje gruntów spoistych: mało spoiste, średnio spoiste, spoiste zwięzłe i bardzo spoiste. Każdy rodzaj obejmuje trzy grunty o różnej zawartości frakcji piaskowej: grunty piaszczyste (grupa I), pośrednie (grupa II) i pylaste (grupa III). Istnieją dwie metody oznaczania rodzaju gruntu: próba wałeczkowania i próba rozmakania, oraz jedna metoda oznaczania zawartości frakcji piaskowej: próba rozcierania w wodzie. Rodzaj i nazwę gruntu określamy na podstawie zestawienia wyników próby wałeczkowania (i ewentualnie rozmakania) z wynikiem próby rozcierania w wodzie. Należy w tym celu użyć tabeli 1.1. Każdy rodzaj gruntu jest w niej reprezentowany przez jeden poziom (wiersz), natomiast kolumny 3, 4 i 5 odpowiadają trzem wspomnianym grupom zawartości frakcji piaskowej. Nazwę danego gruntu odczytujemy na skrzyżowaniu odpowiedniego wiersza i kolumny.

2.2.1. Próba wałeczkowania Z przeznaczonej do badań grudki gruntu bez frakcji kamienistej i żwirowej, należy uformować kulkę o średnicy 7 mm. Kulkę należy położyć na wyprostowanej dłoni i nasadą drugiej dłoni wałeczkować grunt nieznacznie uciskając. Wałeczkować należy z szybkością około 2 obrotów na sekundę aż do otrzymania wałeczka o średnicy około 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykazuje uszkodzeń, należy ugnieść go i ponownie uformować kulkę oraz powtórzyć wałeczkowanie. Czynność tę należy powtarzać tak długo, aż wałeczek po uzyskaniu średnicy 3 mm wykazuje spękania, rozwarstwienia lub rozsypuje się. Rodzaj uszkodzeń oraz wygląd wałeczka według kolumny 6 w tabeli 1.1 określa rodzaj gruntu. Próbę wałeczkowania należy przeprowadzić przynajmniej na dwóch próbkach (kulkach), a w przypadku wyraźnej niezgodności wyników - dodatkowo na trzeciej próbce. 2.2.2. Próba rozcierania gruntu w wodzie Grudkę gruntu przeznaczonego do badań należy rozcierać między dwoma palcami zanurzonymi w wodzie. Jeżeli podczas wykonywania próby pozostaje pomiędzy palcami dużo ziaren piasku - grunt należy zaliczyć do grupy I, jeżeli wyczuwa się tylko pojedyncze ziarna - do grupy II, gdy nie pozostają ziarna piasku -do grupy III (kolumny 3 - 5 w tabeli 1). 2.2.3. Próba rozmakania Z przeznaczonego do badań gruntu należy pobrać grudkę o średnicy 10÷15 mm i wysuszyć do stałej masy w temperaturze 105 + 110°C. Tak przygotowaną grudkę należy umieścić na siatce o wymiarach boków oczek kwadratowych 5 mm i zanurzyć całkowicie w wodzie. Czas rozmakania grudki mierzy się od chwili zanurzenia w wodzie do chwili jej przeniknięcia przez siatkę w wyniku rozmoknięcia. Tabela 1 Cechy rozpoznawcze gruntów spoistych Rodzaj gruntu, wskaźnik plastyczności (Ip)

Wyniki badania

Grupa I grunty piaszczyste Piasek gliniasty

Grupa II grunty pośrednie Pył piaszczysty

Grupa III grunty pylaste Pył

Kulka rozpłaszcza się lub rozsypuje i grunt nie daje się wałeczkować

Grudka rozmaka natychmiast

Piasek gliniasty

Pył piaszczysty

Pył

Wałeczek rozwarstwia się podłużnie

Grudka rozmaka w ciągu 0,5 - 5 minut

Średnio spoisty Ip =10- 20% fi = 10 - 20%

Glina piaszczysta

Glina

glina pylasta

Grudka rozmaka w ciągu 5 - 60 h

Zwięzło spoisty Ip = 20 - 30% fi = 20 - 30%

Glina piaszczysta zwięzła

Glina zwięzła

Glina pylasta zwięzła

Bardzo spoisty Ip > 30% fi > 30%

Ił piaszczysty

Ił

Ił pylasty

Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka bez połysku, wałek pęka poprzecznie Wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem, pęka poprzecznie Kulka i wałeczek od początku z połyskiem

Zawartości frakcji iłowej (fi) Rodzaje i nazwy gruntów w zależności od wyników próby wałeczkowania lub rozmakania

Rodzaje i nazwy gruntów w zależności od zawartości frakcji piaskowej

Mało spoisty a) Ip 2 mm > 0,5 mm

> 0,25 mm

> 50 50 ÷ 10 < 10 < 10

> 50 > 50 < 50

> 50

< 10

< 50

< 50

Uwagi: -Piasek pylasty po wyschnięciu tworzy lekko spojone grudki, które rozsypują się między palcami przy ich podnoszeniu. -Pył mało wilgotny przy rozcieraniu między palcami zachowuje się jak mąka kartoflana, a palce pokrywają się jasną mączką. W stanie wysuszonym pył roztarty ma wygląd zbliżony do cementu. -Gliny i iły w stanie mało wilgotnym nie zostawiają na palcach mączki pylastej. Gliny morenowe zawierają najczęściej pojedyncze okruchy skalne i ziarna żwirowe. -Grunty osadzone w wodzie charakteryzują się widocznymi warstewkami o różnym uziarnieniu i odmiennym zabarwieniu, np. iły warstwowe maj ą ciemne warstewki iłowe i jaśniejsze pyłowe; po przełamaniu grudki jest widoczna w przekroju łupliwość wzdłuż równoległych powierzchni osadzenia się cząstek w wodzie. W celu dobrego rozpoznania uwarstwień należy grunt wysuszyć do stanu powietrzno suchego i przez lekkie uderzenie młotkiem rozkruszyć daną próbkę, spękania przebiegają przeważnie wzdłuż uwarstwień, które na skutek tego są dobrze widoczne.

3. OZNACZANIE STANU GRUNTÓW SPOISTYCH Stan gruntów spoistych należy oznaczać na podstawie liczby kolejnych wałeczkowań tej samej kulki gruntu biorąc pod uwagę, ile razy uzyskano wałeczek o średnicy 3 mm bez jego uszkodzenia. Wałeczkowanie należy przerwać, gdy na powierzchni wałeczka występują wyraźne poprzeczne spękania, a wałeczek długości 4÷5 cm podnoszony za je, den koniec pęka pod swoim ciężarem lub gdy wałeczek popękał na kilka oddzielnych kawałków. Wałeczkowanie należy również przerwać, gdy wałeczek rozwarstwia się lub rozsypuje. Stan gruntu i stopień plastyczności wyznacza się z nomogramu na Rys.1, w zależności od rodzaju badanego gruntu.

Rys.1. Nomogram do oznaczania stanu gruntów spoistych

Stany nie objęte nomogramem określa się następująco: a) stan półzwarty - gdy z gruntu można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania, b) stan zwarty - gdy z gruntu nie można uformować kulki, c) stan płynny - gdy liczba wałeczkowań przekracza wartość maksymalną przewidzianą w nomogramie dla danego rodzaju. Należy pamiętać, że niemożność uformowania kulki lub jej rozpad podczas pierwszego wałeczkowania mogą być związane z bardzo małą spoistością gruntu lub jej całkowitym brakiem (por. punkt 2.1. Wstępne ustalenie spoistości gruntu). W takiej sytuacji grunt należy określić jako niespoisty. 4. OKREŚLANIE BARWY GRUNTU Barwę gruntu należy określać na przełomie gruntu o naturalnej wilgotności. W opisie barwy gruntu należy podać najpierw odcień i intensywność barwy, a następnie barwę podstawową np. jasnożółta - szara. Przy występowaniu kilku barw należy podać charakter ich występowania, np. zielona z czerwonymi smugami. 5. OKREŚLANIE WILGOTNOŚCI Grunt należy określić jako: a) suchy, jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu pęka, a w stanie rozdrobnionym nie wykazuje zawilgocenia, b) mało wilgotny, jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie, lecz papier filtracyjny lub ręka nie stają się wilgotne, c) wilgotny, jeżeli papier filtracyjny lub ręka przyłożona do gruntu stają się wilgotne, d) mokry, jeżeli przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się z niego woda, e) nawodniony -jeżeli woda odsącza się z gruntu grawitacyjnie.

6. OZNACZANIE WĘGLANU WAPNIA CaCO3 Próbkę gruntu przeznaczonego do badań należy zwilżyć kilkoma kroplami 20% roztworu kwasu solnego, a następnie obserwując reakcję gruntu należy na podstawie Tabeli 3 ustalić zawartość CaCO3. Tabela 3 Zawartość węglanu wapnia w gruntach budowlanych Zawartość CaCC>3 w %

Reakcja gruntu w środowisku HC1

>5 3 do 5 1 do 3 20 s) (< 20 s) (< 20 s)

7. DODATKOWE BADANIA MAKROSKOPOWE Oprócz opisanych wcześniej cech makroskopowych gruntu niejednokrotnie określa się dodatkowo: a. Stopień obtoczenia ziaren dla gruntów kamienistych, żwirowych i pospółek. Z uwagi na obtoczenie określa się ziarna jako: ostrokrawędziste, kanciaste, słabo obtoczone, dobrze obtoczone. b. Makrostrukturę i makroteksturę gruntu. Przez makrostrukturę gruntu rozumie się wszystkie makroskopowe cechy gruntów rozpoznawalne gołym okiem: wymiary i kształt elementów makrostrukturalnych (bloków, ziaren itp.), makroszczelinowatość, makroporowatość. Najczęściej spotykane typy makrostruktur: ziarnista, słupkowa, łuskowa, pryzmatyczna i płytkowa (dwie ostatnie są najczęściej spotykane w gruntach spoistych). Makrotekstura gruntu to wszystkie cechy przestrzennego ułożenia elementów makrotekstury. Najczęściej spotykane makrotekstury: brukowa - ziarna i okruchy skalne przylegają do siebie, pseudoporfirowa - w gruncie drobnoziarnistym znajdują się większe ziarna, jednorodna - ziarna są o jednakowych wymiarach lub zbliżonych, warstwowa -w gruncie występują przewarstwienia o różnym układzie granulometrycznym, bezładna - brak jakiegokolwiek widocznego warstwowania. c. Skład mineralny. W niektórych przypadkach możliwe jest makroskopowe oszacowanie składu mineralnego gruntów niespoistych (piasków, żwirów), kamienistych i skalistych. 8. OPISOWA CHARAKTERYSTYKA PRÓBEK GRUNTÓW Przy makroskopowym rozpoznaniu gruntów spoistych należy określenie ich rodzaju uzupełnić opisem przewarstwień, domieszek, zanieczyszczeń oraz typowych cech wtórnych, np. glina piaszczysta z laminatami iłu itp. 9. ZABEZPIECZENIE PRÓBEK PO BADANIU Próbki gruntu powinny być natychmiast po zbadaniu zaparafinowane celem zabezpieczenia ich przed wysychaniem (utratą naturalnej wilgotności). Wyniki przeprowadzonych badań należy wpisać do specjalnych formularzy....