Гранулометрического состава: Определение гранулометрического состава почвы

Определение гранулометрического состава грунта ситовым методом

Гранулометрический состав грунта показывает содержание по весу частиц разных фракций, что выражается в их процентном отношении к общей массе конкретного образца. Такая процедура дает сведения о водорастворимых элементах грунта, для вычисления его пористости, пластичности, капиллярности, устойчивости к усадке и сдвигу, сжимаемости.

Результаты исследований используются в следующих случаях:

• для определения типа грунта на заданном участке;
• для определения грансостава песков;
• для определение грансостава песчаной составляеющей в глинистых породах;
• при оценке пригодности почвы для устройства насыпных сооружений при строительстве земляных плотин, дорог, дамб;
• при подборе отверстий для установки скважинных фильтров;
• для оценивания грунтов, как возможного наполнителя при производстве цементно-бетонных смесей и строительных материалов;
• при расчете возможного проседания грунта в котлованах, выемках, фильтрующих плотинах.

Работы могут проводиться в полевых или лабораторных условиях для песчаных и крупнообломочных грунтов. Взятый образец почвы разделяется на частицы разных величин путем поочередного просеивания массы пробы через сита с отверстиями диаметром 0,1, 0,25, 0,5, 2 мм.

Ход работы

Для ситового метода специалисты отбирают 100-2000 г грунта, который помещается на бумажный лист или в алюминиевую чашу и высушивается до сухого состояния. Крупные элементы растираются пестиком с обрезиненным наконечником.

Полностью просушенная масса взвешивается и высыпается в сито с самыми крупными отверстиями. Дальнейшие гранулометрическиеисследования могут проводиться сухим или мокрым способом.

При сухом методе взвешенная масса просеивается через весь комплект сит, что можно сделать как сразу, расположив их один в другом, так и по отдельности. Остатки, скопившиеся на ситах и поддоне, взвешиваются. Результаты складываются, и полученный показатель сравнивается с весом пробы, изначально взятой для анализа. Если расхождение превышает 0,5%, то исследование повторяется.

Мокрый метод применяется для грунта с фракциями более 0,25 мм в диаметре. Частицы пропускаются через сито с отверстиями 0,25 мм, полученную массу взвешивают и переносят на сито с отверстиями 0,1 мм и промывают до тех пор, пока выливающаяся вода не будет полностью прозрачной. Оставшиеся на сите частицы земливысушивают и взвешивают.

Вес частиц с диаметром меньше 0,1 мм определяется путем подсчета разницы веса элементов мельче 0,25 мм и веса остатков на сите с отверстиями 0,1 мм.

Компания «GeoCompani» выполнит геологические изыскания земельных участков в Москве и Московской области по выгодным ценам. У нас можно заказать комплексные работы и отдельные услуги. Получить консультацию можно по телефону +7-495-777-65-35 или WhatsApp.

Читайте также:

1. Геология участка – зачем она нужна?
2. Как проводятся геологические и геодезические изыскания?
3. Как определить стоимость инженерных изысканий?
4. Из чего складывается цена на геологические изыскания в Московской области?
5. Сколько стоит топографическая съемка?

Ареометрический метод определения гранулометрического состава грунта

Гранулометрический состав грунта показывает частицы каких фракций содержатся в общей массе и каков вес каждой группы по отношению к общему весу образца. Такие исследования дают информацию о водорастворимых элементах грунта, помогают определить его свойства –пористость, пластичность, капиллярность, стойкость к усадке и сдвижению, сжатию. Результаты изысканий используются при планировании строительных работ различного назначения.

Закажите изыскания со скидкой до 12 мая

Цена от: 28000

За 3 скважины по 8 метров

Перезвоните мне
Рассчитать стоимость

Зерновой состав грунта определяется при помощи замеров ареометром плотности суспензии во время ее отстаивания.

200 г средней пробы высушенного грунта просеивается через комплект сит с диаметром отверстий 1, 2, 5, 10 мм. Те элементы, которые задержались на ситах и упали в поддон, взвешиваются. Отдельно отбираются образцы грунта весом не меньше 15 г для подсчета их удельного веса и природной влажности.

Из тех частиц, которые прошли через сито с отверстиями в 1 мм, отбирается средняя проба и помещается в фарфоровую чашу (вес уже известен) и взвешиваются. Показатели для глинистых почвы должны быть – 20 г, суглинков – 30 г, супесей – 40 г.

Прежде чем испытывать образцы ареометрическим методом, выполняется испытание суспензии почвы на коагуляцию. Для этого проба грунта весом в 2 г растирается в фарфоровой емкости с 4-6 см³ дистиллированной воды, после чего в чашу добавляется еще 14-16 см³ воды и полученная смесь кипятится на протяжении 5-10 минут. Взвесь помещается в мерный цилиндр или пробирку объемом 100-150 см³, куда доливается дистиллированная вода в таком количестве, чтобы общий объем для глинистого грунта достигал 100 см³, для суглинков – 70см³, для супесей – 50см³. Смесь взбалтывается и отставляется на сутки. Если в это время произошла коагуляция, то жидкое содержимое должно быть прозрачным, а осадок иметь рыхлую структуру с хлопьевидными частицами.

Если суспензия не коагулирует, то для ее разбавления пробы используется дистиллированная вода с добавлением 25% аммиачного раствора в расчете 0,5см³ на 1 л жидкости. Полученная суспензия поддается кипячению на протяжении часа, после охлаждается при комнатной температуре. После коагуляции в суспензию доливается вода, все это взбалтывается и выливается в сито с отверстиями 0,1 мм. Те частицы, которые задержались на сите, помещаются в фарфоровую чашу и растираются. Образовавшаяся взвесь снова пропускается через сито с отверстиями 0,1 мм. Процедура повторяется до полного осветления воды над осадком, который скапливается на дне чаши.Частички, которые остались на сите в последний заход и осадок в чаше переносятся в заранее взвешенную емкость, отправляются на песчаную баню для выпаривания и высушиваются в сушильном шкафу до постоянного веса, после чего просеиваются через комплект сит с отверстиями 0,1, 0,25, 0,5 мм. Фракции грунта, которые остались на ситах, взвешиваются. Частицы грунта, которые прошли через сито с отверстиями 0,1 мм переносятся в цилиндр с коагулирующей суспензией, объем в мерном цилиндре доводится до 1 л.

Если проводится определение состава грунта, суспензия которого коагулирует, то до момента введения воды в пробирку добавляется 25см³4-6,7% пирофосфорнокислого натрия. Взвесь перемешивается до полного исчезновения осадка, момент завершения смешивания фиксируется секундомером. По таблице определяется время от завершения перемешивания до изучения плотности суспензии.

За 10-12 секунд до начала определения плотности, в суспензию опускается ареометр, который не должен касаться стенок и дна емкости, после чего берется отсчет по данному прибору, что не должно превышать 5-7 секунд.

Температурный контроль суспензии выполняется за 5 минут до начала опыта, а также после каждого замера плотности взвеси ареометром. Если температура отличается от +20 градусов, то результаты ареометра рассматриваются с поправкой в соответствии со следующей таблицей:

Специалисты изучают результаты и оформляют отчетную документацию.

Компания «GeoCompani» в сжатые сроки и по выгодным ценам выполнит лабораторные исследования грунтов различными методами. Работаем в Москве и Московской области. Задать вопросы и подать заявку можно по телефону +7-495-777-65-35 или WhatsApp..

По применению — МЕТТЛЕР ТОЛЕДО

Лабораторное взвешивание

Измерение плотности с помощью лабораторных весов, подготовка проб для титрования, тестирование выбросов — гравиметрическое определение твердых частиц, определение нелетучих остатков — гравиметрическое определение содержания NVR, определение содержания влаги, остатка пестицидов Тестирование – подготовка точных стандартов, разработка рецептур и производство точных рецептур, элементный анализ CHNSO – подготовка проб, анализ следовых количеств металлов: подготовка проб и стандартов, подготовка буферов – решения, расчет и решение общих проблем, подготовка культуральных сред, статистический контроль качества в лабораториях, Автоматическое дозирование растворителя, Автоматическое дозирование порошка, Заполнение капсул, Высокопроизводительные эксперименты (HTE) — роботизированная подготовка проб, хроматографический анализ — подготовка проб и стандартов, ситовой анализ

Лабораторные аналитические приложения

Применения для термического анализа, определения температуры плавления и каплепадения, титрования, измерения pH, определения содержания влаги, измерения плотности, определения показателя преломления, УФ/видимого излучения

Применения AutoChem

Химический синтез, кристаллизация и осаждение, разработка и масштабирование химических процессов, безопасность химических процессов, технологическая аналитическая технология (PAT), распределение частиц по размерам, размер частиц в рецептурах, параллельный синтез, ферментация и биотехнология, проточная химия, рамановская спектроскопия, FTIR-спектроскопия

Приложения для анализа технологических процессов

Биотехнологические и гигиенические процессы, химические процессы, анализ технологических и складских газов, очистка воды (Thornton), применение сточных вод, производство перчаток

Промышленные приложения для взвешивания

Дозирование, составление рецептуры, взвешивание в опасных зонах, взвешивание в движении, контрольное взвешивание с превышением/недостатком, простое взвешивание, статистический процесс и контроль качества, валидация, весоизмерительная ячейка/бункер, взвешивание в бункерах и емкостях, взвешивание во влажных зонах, почтовые приложения, покраска — Смесительные весы, Автоматическое определение веса, Перевалка сыпучих материалов, Контроль качества в процессе производства, Калибровка приборов/расходомеров, Высокоточное взвешивание

Приложения для транспорта и логистики

Взвешивание грузовых автомобилей, взвешивание на железнодорожном транспорте, планирование упаковки и загрузки, складские весы, возврат доходов, отгрузка и декларирование, сортировка и отслеживание Проверка качества содержимого и упаковки, отслеживание и сериализация, статистический процесс и контроль качества, приложения для проверки этикеток

Розничная торговля

Свежие продукты, прилавок со свежими продуктами, подсобное помещение, пекарня, касса, специальные

Понимание и интерпретация расчетов распределения частиц по размерам

Понимание и интерпретация расчетов распределения частиц по размерам

• Страна/регион

Научный

Вернуться к обзору продуктов для определения характеристик частиц
Вернуться к изучению частиц

Выполнение анализа размера частиц — лучший способ ответить на вопрос: какого размера эти частицы? После завершения анализа у пользователя есть множество подходов для сообщения результатов. Некоторые люди предпочитают однозначный ответ — каков средний размер? Более опытные ученые, изучающие частицы, съеживаются, когда слышат этот вопрос, зная, что одно число не может описать распределение выборки. Лучшим подходом является указание как центральной точки распределения, так и одного или нескольких значений для описания ширины распределения. Другие подходы также описаны на этой веб-странице.

Центральные значения: среднее, медиана и мода

Для симметричных распределений, подобных показанному на рис. 1, все центральные значения эквивалентны: среднее = медиана = мода. Но что представляют собой эти ценности?

Среднее

Рис. 1: Симметричное распределение, где среднее=медиана=мода

Среднее — расчетное значение, аналогичное понятию среднего. Различные расчеты средних значений определены в нескольких стандартных документах (ссылка 1,2). Существует несколько определений среднего значения, поскольку среднее значение связано с основой расчета распределения (число, поверхность, объем). См. (ссылка 3) для объяснения распределения количества, поверхности и объема. Результаты лазерной дифракции сообщаются на основе объема, поэтому для определения центральной точки можно использовать среднее значение объема, хотя при использовании этого метода медиана используется чаще, чем среднее значение. Уравнение для определения среднего объема показано ниже. Лучший способ обдумать этот расчет — представить себе таблицу гистограмм, показывающую верхний и нижний пределы каналов размера n вместе с процентом внутри этого канала. Д _i  значение для каждого канала представляет собой среднее геометрическое, квадратный корень из верхнего и нижнего диаметров. В качестве числителя возьмите геометрическое D _i в четвертой степени, умноженное на процент в этом канале, суммированный по всем каналам. В качестве знаменателя возьмите геометрическое D _i в третьей степени, умноженное на процент в этом канале, суммированный по всем каналам.

Среднеобъемный диаметр имеет несколько названий, включая D4,3. Во всех дифракционных программах HORIBA это просто называется «средним» всякий раз, когда результат отображается в виде объемного распределения. И наоборот, когда результат в программном обеспечении HORIBA преобразуется в распределение площади поверхности, отображаемое среднее значение представляет собой среднее значение поверхности или D3,2. Уравнение для среднего значения поверхности показано ниже.

Описание для этого расчета такое же, как для расчета D4,3, за исключением того, что значения D _i  возводятся до значений степени 3 и 2 вместо 4 и 3. Обобщенная форма уравнений, показанная выше для D4,3 и D3,2 показано ниже (в соответствии с условными обозначениями из ссылки 2, ASTM E 799).

Где:

• D‾            = черта сверху в D обозначает процесс усреднения
• (p-q)p>q  = алгебраическая степень D _pq
• D _i               = диаметр частицы ith D _iq , представляющий все частицы в образце

Некоторые из наиболее распространенных репрезентативные диаметры:

• D‾10          = среднее арифметическое или числовое значение
• D‾32          = среднее значение объема/поверхности (также называемое объема (также называемого средним значением де Брукера )

Примеры результатов, показанные в ASTM E 799, основаны на распределении жидких капель (частиц) в диапазоне от 240 до 6532 мкм. Для этого распределения были рассчитаны следующие результаты:

• D(1,0)         = 1460 мкм
• D(3,2)         = 2280 мкм
• D50            = 2540 мкм 9 0040
• D(4,3)         = 2670 мкм

Эти результаты довольно типичны в том смысле, что D(4,3) больше, чем D50 – среднее значение по объему.

Медиана

Медианные значения определяются как значение, при котором половина населения проживает выше этой точки, а половина — ниже этой точки. Для распределения частиц по размерам медиана называется D50 (или x50, если следовать определенным рекомендациям ISO). D50 — это размер в микронах, который разделяет распределение на половину выше и половину ниже этого диаметра. Dv50 (или Dv0,5) является медианой для объемного распределения, Dn50 используется для числового распределения, а Ds50 используется для поверхностного распределения. Поскольку первичным результатом лазерной дифракции является объемное распределение, указанное по умолчанию значение D50 представляет собой медиану объема, а D50 обычно относится к Dv50 без включения v. Это значение является одним из наиболее простых для понимания статистических данных, а также одним из наиболее распределения частиц по размерам.

Мода

Рисунок 2: Несимметричное распределение, где среднее, медиана и мода будут тремя разными значениями

Мода — это пик частотного распределения, или его может быть проще визуализировать как самый высокий видимый пик в раздаче. Мода представляет собой размер частиц (или диапазон размеров), наиболее часто встречающийся в распределении. Меньше внимания уделяется тому, чтобы указать, основано ли значение на объеме, поверхности или числе, поэтому либо рискуйте принять объемную основу, либо проверьте, чтобы убедиться в основе распределения. Этот режим используется не так часто, но может быть описательным; в частности, если в распределении имеется более одного пика, то моды полезны для описания средней точки различных пиков.

Для несимметричных распределений среднее значение, медиана и мода будут тремя различными значениями, показанными на рисунке 2.

Ширина распределения

Рисунок 3: Нормальное распределение. Среднее значение окружено 1 и 2 точками стандартного отклонения.

Большинство приборов используются для измерения распределения частиц по размерам, что подразумевает интерес к ширине или широте распределения. Опытные ученые обычно избегают использования одного числового ответа на вопрос «Какого размера эти частицы?» и предпочитают включать способ определения ширины. В области статистики предусмотрено несколько расчетов для описания ширины распределения, и эти расчеты иногда используются в области характеристики частиц. Наиболее распространенными расчетами являются стандартное отклонение и дисперсия. Стандартное отклонение (St Dev.) является предпочтительным значением в нашей области исследования. Как показано на рисунке 3, 68,27% всего населения находится в пределах +/- 1 St Dev и 95,45% лежит в пределах +/- 2 ст. откл. Хотя это иногда упоминается, использование стандартного отклонения сократилось, когда аппаратное и программное обеспечение вышло за рамки предположения о нормальном распределении или распределении Розина-Раммлера. Как только были введены «независимые от модели» алгоритмы, многие ученые, занимающиеся частицами, начали использовать различные расчеты для описания ширины распределения. Одним из распространенных значений, используемых для результатов лазерной дифракции, является диапазон, строгое определение которого показано в приведенном ниже уравнении (2):

Рисунок 4: Три значения по оси X D10, D50 и D90

В редких случаях уравнение пролета может быть определено с использованием других значений, таких как Dv0,8 и Dv0,2. Лазерные дифракционные инструменты должны предоставлять пользователям такую ​​гибкость.

Дополнительный подход к описанию ширины распределения заключается в нормализации стандартного отклонения путем деления на среднее значение. Это коэффициент вариации (COV) (хотя его также можно назвать относительным стандартным отклонением или RSD). Хотя это значение включено в программное обеспечение HORIBA для лазерной дифракции, оно редко используется так часто, как следует, учитывая его статус. Расчет COV используется и поощряется как расчет для выражения воспроизводимости результатов измерения. ISO 13320 (ссылка 4) рекомендует всем пользователям измерять любой образец не менее 3 раз, вычислять среднее значение, стандартное отклонение и COV (стандартное отклонение/среднее), а стандарт устанавливает критерии прохождения/непрохождения на основе значений COV.

Другим распространенным подходом к определению ширины распределения является указание трех значений по оси x: D10, D50 и D90, как показано на рисунке 4. D50, медиана, была определена выше как диаметр, при котором половина население находится ниже этого значения. Точно так же 90 процентов населения находится ниже D90, а 10 процентов населения — ниже D10.

Зависимость от техники

Компания HORIBA Scientific предлагает инструменты для определения характеристик частиц, основанные на нескольких принципах, включая лазерную дифракцию, динамическое светорассеяние и анализ изображений. Каждый из этих методов дает как похожие, так и уникальные результаты. Большинство методов могут описывать результаты, используя стандартные статистические расчеты, такие как среднее значение и стандартное отклонение. Но общепринятые методы описания результатов развились для каждого метода.

Лазерная дифракция

Все расчеты, описанные в этом документе, произведены программным пакетом HORIBA для лазерной дифракции. Результаты могут отображаться на основе объема, площади поверхности или числа. Статистические расчеты, такие как стандартное отклонение и дисперсия, доступны как в арифметической, так и в геометрической формах. Наиболее распространенный подход к выражению результатов лазерной дифракции заключается в сообщении значений D10, D50 и D90 на основе объемного распределения. Вычисление диапазона является наиболее распространенным форматом для выражения ширины распределения. Тем не менее, нет ничего плохого в использовании любого из доступных расчетов, и действительно, многие клиенты включают D4,3 в отчеты о результатах.

Следует предостеречь при рассмотрении возможности преобразования объемного распределения либо в площадь поверхности, либо в числовую основу. Хотя преобразование предусмотрено в программном обеспечении, оно предназначено только для сравнения с другими методами, такими как микроскопия, которые по своей сути измеряют частицы на разных основаниях. Преобразование допустимо только для симметричных распределений и не должно использоваться для каких-либо других целей, кроме сравнения с другим методом.

Динамическое рассеяние света

Динамическое рассеяние света (DLS) является уникальным среди методов, описанных в этом документе. Первичным результатом DLS обычно является среднее значение гармоники на основе интенсивности, которое обычно называют Z-средним. (Дополнительную информацию см. на веб-странице Что такое Z-Average?). Ширина распределения описывается с помощью индекса полидисперсности (PDI). Можно преобразовать интенсивность в объемное или числовое распределение для сравнения с другими методами.

Анализ изображений

Первичные результаты анализа изображения основаны на распределении чисел. Они часто конвертируются в объемную основу, и в этом случае это принятое и действительное преобразование. Анализ изображений предоставляет гораздо больше значений данных и параметров, чем любой из других методов, описанных в этом документе. Измерение каждой частицы дает пользователю непревзойденную гибкость для расчета и представления результатов измерения размера частиц.

Инструменты для анализа изображений могут сообщать о распределении на основе длины частиц, а не на основе сферической эквивалентности, и они могут строить объемные распределения на основе форм, отличных от сфер.

Инструменты анализа изображений позволяют пользователям выбирать различные дескрипторы длины и ширины, такие как максимальный диаметр Фере и минимальный диаметр наибольшей хорды, как описано в ISO 13322-2 (ссылка 5).

С возможностью измерять частицы любым количеством способов приходит решение сообщать об этих измерениях любым количеством способов. Пользователей снова предостерегают от сообщения одного значения — число означает наихудший выбор из возможных вариантов. Опытные специалисты по частицам часто сообщают о D10, D50 и D9. 0, или включать расчеты стандартного отклонения или диапазона при использовании инструментов анализа изображений.

Выводы

Все приборы для анализа размера частиц позволяют измерять и сообщать о распределении размера частиц в образце. Существует очень мало приложений, в которых единственное значение является подходящим и репрезентативным. Современные ученые, изучающие элементарные частицы, часто предпочитают описывать все распределение по размерам, а не только одну его точку. (Единственным исключением могут быть чрезвычайно узкие распределения, такие как стандарты размеров латекса, где ширина незначительна.) Почти все реальные образцы существуют в виде распределения размеров частиц, и рекомендуется указывать ширину распределения для любого анализируемого образца. Наиболее подходящий вариант для выражения ширины зависит от используемой техники. В случае сомнений часто целесообразно ссылаться на принятые в отрасли стандарты, такие как ISO или ASTM, чтобы соответствовать общепринятой практике.