Определение влажности грунта

Влажность - одна из главных характеристик, относящихся к определению физических свойств различных грунтов. Чтобы определить ее, нужно найти отношение массы воды, содержащейся в образце, к массе полностью сухого грунта. Чаще всего она выражается в процентном отношении, реже - в долях.
Определение влажности грунтов требует специальных лабораторных условий (проводится в соответствии с ГОСТ 5180-2015).
Влажность грунта не стоит путать с его влагоёмкостью.

Естественная влажность грунтов

Под понятием естественной влажности подразумевается объем воды, входящей в состав пор почв и горных пород, сформированных естественным путем.
Перед тем как определить процентное отношение естественной массы, необходимо хорошо высушить проверяемые образцы до той степени, пока их вес не станет постоянен (об этом мы ещё поговорим чуть позднее). Оптимальная температура для проведения исследования - 105-107°. Данный температурный режим указан в нормативах; необходимо пользоваться им, чтобы испытание проходило в соответствии со всеми стандартами.
Как правило, по сравнению с гигроскопичностью грунтов их естественная влажность имеет большую величину. По этой причине зачастую относительная влажность грунтов составляет 100%.
Под понятием абсолютной влажности подразумевается такая влажность, которая определяется отношением к массе сухого грунта. Что касается относительной влажности, то она характеризует степень заполнения водой пор породы. Ее называют коэффициентом влажности грунта или его степенью насыщенности.
Вернемся к нашему основному понятию - естественной влажности. На самом деле именно она помогает сделать окончательный вывод о физических свойствах той или иной породы. Например, она позволяет выявить ее прочность, благодаря чему можно найти пути для решения различных технических задач, которые касаются этой породы.
Но, чтобы увидеть полную картину, мало лишь знать (или определить) влажность грунта. Нужно разобраться во всех данных, касающихся степени заполнения пор водой. Именно поэтому не стоит пренебрегать исследованием одной из самых главных характеристик грунта - его относительной влажности.
Понятие влажности грунта можно разделить на два основных типа: весовую и объемную. Чтобы найти весовую влажность, необходимо определить отношение между количеством воды и количеством твердых частиц, которые находятся в том или ином грунте.
Что касается объемной влажности, она также определяется отношением воды и твердых частиц, только уже не веса, а их объемов. Абсолютно в любом грунте показатель объемной влажности будет выше, чем у весовой.
Чтобы определить степень влажности, необходимо найти отношение природной влажности к той, которая характеризуется максимальным заполнением пор. Этот показатель также бывает разным: если грунт полностью сухой, то он будет равняться нулю, а вот максимально насыщенный водой грунт будет иметь коэффициент, равный единице.
Грунт называется маловлажным, если показатель Sr меньше 0,5, если он будет находиться в пределах 0,5-0,8, то он будет называться влажным, при Sr больше 0,8 - насыщенным (Sr - обозначение степени влажности грунта).
Под определением естественной влажности грунта подразумевается весь объем воды, которая находится в порах грунта. Можно выделить закономерность: чем глубже расположен грунт, тем показатель его естественной влажности становится больше.
Значение просадочных характеристик повышается вместе с увеличением расстояния от горных массивов. Если расположение грунта составляет более одного метра в глубину, то по сравнению с более верхними слоями он будет пластичнее. Благодаря испытаниям в лаборатории можно определить точный коэффициент суглинковой фильтрации, который, например, может быть 0,1-0,45 в сутки.
Что касается процентного коэффициента естественной влажности, он может составлять от 3 до 8, и при этом основное влияние на нижний показатель оказывают именно песчаные грунты. Если говорить о нем в общем, то определённое число назвать сложно, так как наблюдается большой разрыв, который может быть даже выше 60%.
Самый высокий показатель выявлен у глинистых и пылеватых грунтов. А вот степень влажности песчаных пород, как правило, уже ниже. Если при проверке было обнаружено, что числовой коэффициент не соответствует нормативам (а именно, если он ниже), то перед тем, как приступать к трамбовке, необходимо замачивать котлован. Также грунт необходимо дополнительно увлажнять несколько раз, используя особые скважины.

Метод высушивания до постоянной массы

Пожалуй, главный способ определения влажности в лаборатории — высушивание тестируемых экземпляров до того момента, пока их вес не зафиксируется на определенном уровне. Рассмотрим этот опыт подробнее.

Сначала образец, вес которого должен составлять 15-50 г, необходимо поместить в специальный стаканчик (бюкс), заранее взвесив его и пронумеровав.
Далее необходимо взвесить весовой стаканчик в закрытом положении вместе с крышкой и образцом внутри (при этом масса стаканчика нам известна; её мы впоследствии вычитаем). После этого нужно открыть крышку, поместить бюкс в специальный шкаф, предназначенный для сушки, и полностью просушить его, установив температуру от 105 до 107°. Если говорить о песках, то период их сушки составляет 180 минут (повторно - 60 минут), а других видов грунта - 300 минут (повторно - 120 минут);
Затем нужно провести полное охлаждение до постоянной комнатной температуры в эксикаторе - специальном сосуде, в котором поддерживается определенная влажность воздуха. Важно отметить, что процедура должна проходить с хлоридом кальция (CaCl2), который не дает пробам увлажняться паром, присутствующим в воздухе. После всех процедур проводят окончательное взвешивание образцов вместе со стаканчиком. Из первоначальной массы грунта вычитается получившаяся.

Теперь обратим внимание на некоторые детали.

Как только разница между двумя взвешиваниями (после первой и второй сушки) достигнет отметки 0,02 и меньше, процесс сушки останавливается;
в случае, когда тестируемый экземпляр загипсован, весь процесс сушки равняется восьми часам. При повторном высушивании - 2 часа;
из вышесказанного можно сделать следующий вывод: процесс сушки у глинистых пород сильно варьируется. Причина этого явления заключается в том, что в их состав входит связанная вода (она входит в структуру твердого вещества и бывает кристаллизационная, конституционная, цеолитная), которая по своей природе поддается выпариванию намного сложнее. Именно это является ее основным отличием от пескового грунта, который содержит в себе лишь свободную воду, легко покидающую поры в процессе сушки.

Определение влажности грунта при помощи влагомера

Влагомер - это специальный прибор. Его можно использовать в качестве экспресс-метода, но для более точных измерений лучше испытывать грунт методом, описанным выше.
Влагомер почвы - это многофункциональный прибор, позволяющий определить процентный показатель влажности с определенной точностью прямо в грунте. На сегодняшний день агрегат пользуется большим спросом в сельском хозяйстве, при работе в оранжереях, теплицах и т.п., однако для использования в сфере строительства прибор не годится, так как он не дает такой высокой точности, как лабораторные испытания. Благодаря этому устройству можно легко контролировать состояние грунта, что позволяет принимать быстрые решения при изменении его свойств.
В состав влагомера входит особый датчик-электрод и само устройство. Датчик представлен щупом, размер которого равен примерно 200 мм. Сам анализ показателя влажности проходит именно там, где и расположен этот датчик.
Стоит отметить, что само использование прибора достаточно понятно: не нужны какие-либо дополнительные установки или специальные условия. Благодаря своему удобному устройству и габаритам он удобно лежит в руке. Кроме этого, его очень легко перевозить, ведь он поместится даже в кармане.

Показатели и формулы для определения влажности

Динамика влажности грунта

Как правило, влажность различных грунтов не может находиться в одном положении на протяжении долгого времени. Это связано с изменением окружающих ее факторов, таких как резкое понижение или повышение температуры, смена времени года и др., которые постоянно оказывают на нее свое влияние.

Оптимальная влажность грунта с наибольшей плотностью, методика ее определения

Чтобы грунт имел максимальное уплотнение, нужно, чтобы показатель его естественной влажности был максимально приближен к оптимальному значению. Под определением оптимальной влажности понимается влажность, благодаря которой можно, используя обычное уплотнение, создать грунт максимально плотный.

Для того, чтобы найти оптимальную влажность, необходимо воспользоваться следующей формулой:

Именно оптимальная влажность оказывает основное влияние на оценку грунта в целом, она помогает определить, какие методы при работе с ним будут эффективны, а какие лишь усугубят ситуацию.

После проведенных исследований необходимо вычислить плотность сухого грунта, при этом нужно учесть, что погрешность максимальная должна составлять 0,01 г/см3.

Далее нужно сделать график зависимости плотности грунта от его влажности. Ось абсцисс - влажность (10 мм - 2%), ось ординат - плотность (10 мм - 0,05 г/см3). Все, что остается сделать, это просто найти максимальную точку соприкосновения, которая и соответствует искомому значению.

Заключение

Несмотря на то, что сама процедура определения влажности довольно проста, она играет большую роль в составлении точной характеристики грунта.

Испытания грунта в лаборатории Санкт-Петербурга

Вакансии

Строительная лаборатория ООО "Бюро "Строительные исследования" занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.

Задайте вопрос по этой статье, заполнив форму (телефон не обязателен)