Песчаные частицы имеют размеры: Осипов Виктор Иванович

Песчаные грунты

Песчаные грунты относятся к группе сыпучих. Они состоят из минеральных зернистых частиц различной крупности размером 0,05х2,0 мм и представляют продукт механического разрушения (выветривания) горных пород. Главными минеральными компонентами песчаных грунтов являются кварц и полевой шпат, которые отличаются большой прочностью. Частицы песчаных грунтов имеют малую удельную поверхность соприкасания, чем и объясняется их сыпучесть. Благодаря зернистому строению песчаные грунты обладают большим коэффициентом фильтрации, то есть водопроницаемостью.

Основными характеристиками песчаных грунтов, определяющими их строительные качества и несущую способность, являются размеры зерен, плотность и влажность.

Зерновой состав песчаных грунтов определяется размерами минеральных частиц, составляющих грунтовой скелет. Песчаные грунты в зависимости от гранулометрического состава делятся на крупнообломочные и песчаные.

Эти виды в свою очередь подразделяются по крупности и весу:

Крупность частиц, мм Вес, % от веса сухого грунта
Крупнообломочные грунты
Щебенистый (при преобладании окатанных частиц—галечниковый). 10   >50
Дресвяный (при преобладании окатанных частиц—гравийный) 2   >50
Песчаные грунты
Гравелистый песок 2 >25
Крупный песок 0,5 >50
Средней крупности песок 0,25 >50
Мелкий песок 0,1 >75
Пылеватый песок 0,1 <75

Для установления наименования грунта по зерновому составу последовательно суммируют проценты содержания частиц исследуемого грунта сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм и так далее. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований, приведенных выше. Плотность песчаных грунтов определяется коэффициентом пористости e – отношением объема пор к объему минеральных частиц в образце, взятом без нарушения его природного сложения. Плотность песков изменяется в сравнительно малых пределах и зависит от соотношения размеров зерен и характера их размещения. Свеженасыпанный песок всегда рыхлый; его можно уплотнить встряхиванием, вибрированием, трамбованием. Наибольшую плотность имеют пески разной крупности зерен, когда более мелкие частицы располагаются в пустотах между крупными зернами.

По степени плотности песок бывает плотный, средней плотности и рыхлый, в зависимости от величин коэффициентов e:

Виды песчаных грунтов

Плотность сложения грунтов
Плотные Средней плотности Рыхлые
Пески гравелистые, крупные и средней крупности e < 0,55 0,55 < e < 0,65 e > 0,65
Пески мелкие e < 0,60 0,60 < e < 0,70 e > 0,70
Пески пылеватые e < 0,60 0,60 < e < 0,80 e > 0,80

 

Влажность (объёмная) песчаных грунтов характеризуется отношением объема воды в порах грунта к максимально возможному ее объему при заполнении всех пор. Влажность песков, так же, как и плотность, колеблется в небольших пределах. Наибольшее количество воды в песке равно объему в нем пустот; излишняя вода располагается выше поверхности песка.

По степени влажности песчаные, а также глинистые макропористые грунты называются маловлажными,

  • если вода заполняет не более 50 % всего объема пор;
  • очень влажными, если вода заполняет 50–80 % всего объема пор;
  • насыщенными водой — если вода заполняет более 80 % всего объема пор.

Указанные характеристики оказывают влияние на строительные свойства песчаных грунтов и на сопротивление грунтов сжатию. Так, чем крупнее зерна и плотнее грунт, тем меньше его осадка под влиянием нагрузки и тем больше его сопротивление. Наличие воды значительно снижает сопротивление основания из мелких и пылеватых песков, но оказывает малое влияние на грунт из крупного песка или на гравелистый грунт.

Песчаные грунты могут служить надежным основанием, способным сопротивляться значительным нагрузкам, если они залегают слоем достаточной толщины (не менее ширины или полуторной ширины подошвы фундаментов), имеют необходимую плотность и не подвержены действию текучей воды.

Рыхлые песчаные грунты значительно сжимаются (деформируют­ся) под действием нагрузки и дают большие и неравномерные осадки, вследствие чего не могут служить основанием под ответственные сооружения. В качестве основания часто применяют свеженасыпанный песок, уплотненный вибрированием или трамбованием небольшими слоями по 15–20 см. Последнее возможно лишь при условии, что подстилающий слой грунта водопроницаем, так как одновременно с трамбованием песок необходимо поливать водой. Величины расчетных сопротивлений песчаных грунтов приведены в табл. 8.

Грунты и фундаменты. Типы грунтов, свойства грунтов. Песчаные грунты

Для выбора фундамента необходимо знать, что за грунты слагают основание участка, какая у них несущая способность и свойства – просадка, пучинистость, возможность плывуна под верхними слоями грунта. Все это и еще – все, что возможно, о грунтовой воде, ее высоте, агрессивности к бетону, напорная она или более выражена как фильтрационная, как меняется по сезонам. Для получения полной информации нужны исследование – геологические и гидрологические.

Механические свойства грунта верхнего слоя можно определить и своими руками, и хозяева участков отлично знают свои грунты. Способы определения свойств по морфологии образца грунта несложные.

Песчаные грунты, их состав и свойства

Пески – это мелкодисперсные грунты, состоящие главным образом из частиц размерами от 0,25 мм до 2 мм. Это наиболее часто встречающиеся пески на планете. Чтобы рассмотреть песчинки, микроскоп не нужен, и на первый взгляд, они все одинаковы. Но это не так, пески из различных мест и их свойства очень сильно отличаются. В пустынных песках, иногда на речном и морском берегу, песок состоит из окатанных, сглаженных и округлых частиц. Нередко встречаются практически идеальные «шары».

У подножий горных склонов песок будет совершенно другой – песчинки неокатанные, остроребристые, «колючие», с четкими очертаниями кристаллов. В песочке с пляжа вероятнее всего можно будет увидеть в микроскоп и слабоокатанные и кристаллические зерна.

Основной минерал в составе песков – кварц, материал исключительной твердости и прочности. Полевой шпат и слюда в составе песков имеет меньший процент. Состав песка обусловлен его образованием. Скальные грунты – граниты, гнейсы и др. выветриваются в результате многовековых колебаний температур, солнечной радиации, мороза, ветра, прорастания корней растений, воды и влаги и еще многих природных факторов.

Наиболее стойкий минерал – кварц, и в результате миллионов лет геологических процессов и выветривания кварц остается основным составом песков, но даже кварц разрушает всесильное время. Поверхность кварцевых песчинок покрывается слоем силикатов или глинистых минералов. При миграциях с дождями, ветрами, в реках и т.п, попадая на морское дно, песок за тысячи лет превращается в песчаник, затем опять выветривается, и процессы эти бесконечны.

К чему все эти сказки? Да просто к тому, что недостаточно определить свой грунт на своем участке – это песок. У песков очень большой диапазон свойств! И поведут себя пески различной крупности и рыхлости под фундаментами и в дренажных подушках очень по-разному.

Песок имеет особые свойства, невозможные для других грунтов. Форма и размеры песчинок при отсыпке слоев обуславливает их рыхлую, «воздушную» укладку. Плотным слой песка станет только если применить вибрационное воздействие и уплотнить его механически. Песчинки укладываются компактно, слой становится значительно тоньше – может «сесть» на четверть высоты и более и приобретает несущие качества.

Также можно уплотнить песок, пропуская через него воду. Песчинки мгновенно перераспределяются, «переориентируются» в водной массе и образуют плотный массив. Они упаковываются компактно и плотно, в результате активная пористость песка снижается. Это явление известно всем, кто ходил по пляжу, иногда по песочку возле прибоя можно бегать, как по асфальту.

Прием уплотнения песков способом пропускания через него воды в строительстве применяется редко. В некоторых случаях нормы прямо запрещают уплотнение проливкой, одна из причин – большое количество воды размывает нижележащие грунты, может нарушить их структуру на участке под будущей конструкцией, и в результате снизить их несущую способность. Еще у песка есть «неприятное» свойство, хорошо знакомое строителям, да и дачникам тоже – песок способен с водой просачиваться сквозь слои даже плотных глин и при этом утягивать часть глины с собой. Особенно этим отличаются речные пески. В конструкциях пирогов отсыпок, отмосток и пр. эти свойства песка и глин обязательно учитывают.

Слагать основание участка могут как плотные, так и рыхлые пески, и разница для выбора фундамента огромная. Зачастую для усиления оснований приходится применять меры – уплотнение не только механическое, но и различные виды цементаций, силикатизаций и многие другие. Притчи и выражения вида «построить домик на песке» относятся именно к рыхлым сухим песчаным грунтам. Строить на этих грунтах – рискованно.

Песчаные грунты разнообразны по составу, их свойства зависят от условий образования, климатических условий местности и от минералогического состава, от вида горных пород, которые в составе песка. Пески делят на следующие виды – гравелистый, крупный, средней крупности и мелкий, причем в одном отложении песок может быть всех видов сразу. Минералы, входящие в состав песка — до 70% кварца, до 8% полевых шпатов, до 3% кальцита, соли и железо. Чаще всего встречаются песок кварцевый и кварцево-полевошпатовый.

Классифицируют пески по ГОСТу, исходя из размера зерен и процента содержания частиц разного размера в массе пробы, то есть по гранулометрическому составу:

  • Пески гравелистые. По содержанию – более 25% частиц размером более 2мм
  • Пески крупные. По содержанию – более 50% частиц размером более 0,5 мм
  • Пески средней крупности, или средние. По содержанию – более 50% частиц размером более 0,25 мм
  • Пески мелкие. По содержанию – более и равное 75 % по массе число частиц размером более 0,1 мм
  • Пески пылеватые. По содержанию – до 75% частиц более 0,1 мм

По плотности и несущей способности песчаные грунты подразделяют на пески плотной и средней плотности. Плотные пески, как правило, расположены глубже 1,5 м, и спрессовались под давлением от расположенных выше слоев грунта. Такие пески являются хорошим основанием для фундаментов.

Пески средней плотности – те, что находятся на глубине до 1,5 или отсыпаны и уплотнялись искусственно. Эти пески имеют несущую способность похуже, и подвержены значительной осадке под фундаментом.

Понятна взаимосвязь между плотностью и несущей способностью песчаных грунтов. Для гравелистых песков средней плотности предел нагрузки до 5 кгс/см2, у плотных – больше 6 кгс/см2. Средние пески плотные имеют предел несущей способности до 4-5 кгс/см2, среднеплотные – до 3-4 кгс/см2. Мелкие пылеватые пески в плотном состоянии максимально несут нагрузку в 3кгс/см2, при средней плотности – до 2кгс/см2. Водонасыщенные пески резко снижают свою несущую способность до 2 кгс/см2.

Эта особенность песчаных грунтов связана с их способностью резко терять прочность и переходить в «текучее» состояние при насыщении водой и вибрациях. На крайнем полюсе этого явления – зыбучие пески. Разжижение водонасыщенных песков связано с процессами разрушения их структуры при заводнении, а затем новом уплотнении и уменьшении прочности. Причем в текучее состояние переходят не только пески пылеватые, имеющие в составе тонкие глинистые частицы и коллоидные примеси, увеличивающие тиксотропию (разжижение при механическом воздействии). Неожиданно потерять прочность могут и слои чистых крупных песков.

Характеристики прочности связаны с другой характеристикой песка – пористостью. Пористость – это отношение воздушных пор в объеме грунта к его общему объему, и измеряется в процентах. У гранита и базальта пористость составляет десятые доли процента, у глин – до 80%. У песков пористость меньше, чем у глин – 30-38%, у крупных гравелистых песков до 50%, но пески в отличие от глин отлично пропускают воду, являются дренирующими грунтами. А глины, имея пористость от 35 до 80%, практически водонепроницаемые. Объяснение – в структуре грунтов. У песка поры крупные, до 0,01 мм, так как частицы песка имеют размеры от 0,1 до 2,5 мм, а глинистые грунты содержат тонкие частицы от 0,0001 до 0,005 мм и менее, и поэтому имеют тонкопористую структуру, где вода начинает испытывать силы капиллярного притяжения. Тонкие поры глин воду не пропускают и делают слой уплотненной глины отличным водоупором, несмотря на высокий процент пористости. Пески, особенно гравелистые, фильтруют воду с большой скоростью, это отлично видно при дожде, когда участок сложен крупными песками. Луж не будет даже после ливня.

Другое дело – если грунт сжать. Крупные поры песков разрушатся очень быстро, а тонкие поры глин могут сохраняться долгое время при нагружении грунта. Поры размером более 0,01 мм называют активными, а структуры грунтов оценивают еще одной важной характеристикой – активной пористостью.

На прочность слоя песчаного грунта в основании участка их пористость влияет в огромной степени, причем абсолютно по-разному на крупные и мелкие пылеватые пески. Вода уходит через поры крупных песков, а нагрузки воспринимает скелет грунта. Поэтому песок с низкой пористостью влагу держит плохо, и практически не подвержен морозному пучению. Чем меньше влажность песка и выше его плотность, тем больше несущая способность данного основания.

Самый лучший вид песчаного грунта для устройства фундамента – крупные и гравелистые пески. Фундамент можно выбирать практически любого типа, в зависимости от веса, архитектурного плана здания и нагрузок. Эти пески практически не насыщаются водой, а фильтруют ее без изменений своей структуры, и вода не может влиять на их плотность. Хороший дренаж – как следствие малая степень пучинистости, и в итоге — не будет подвижек грунта. Вследствие этого крупные и гравелистые пески отличаются наибольшей несущей способностью.

Мелкий и пылеватый песок отличаются тем, что воду не фильтруют, а впитывают и удерживают. Образуется, простыми словами, грязь, которая при замерзании значительно увеличивается в объеме, и происходит процесс под названием морозное пучение, способный вытолкнуть дом из земли, повредить дорожное покрытие и т. далее. Пылеватые пески – основание, склонное к сильному пучению, и этот фактор ограничивает выбор видов фундамента и требует расчета глубины заложения.

Фундаменты на гравелистых, крупных и средних песках можно устраивать ленточные или ленточно-столбчатые, заглубляя подошву на 30-70 см. Эти пески под действием нагрузок быстро уплотняются, мало промерзают, их поведение в основаниях довольно стабильно. В отличие от крупных, пылеватые мелкие пески зачастую испытывают просадку под фундаментами многие годы, отличаются невысокой прочностью и «держат», а не фильтруют воду. Если УГВ высокий, то фундамент на пылеватых песках следует закладывать ниже глубины промерзания грунта.

При необходимости строительства на мелких пылеватых песках необходимо особое внимание уделять связи их свойств с возможным высоким уровнем грунтовых вод. Одна из особенностей пылеватых песков с примесями глины – образовывать плывуны при насыщении водой. Если в основании участка мелкие и пылеватые пески, и близко есть (или был) водоем, болото или заболоченное место, исследование геологии участка – практичное решение.

Как измерить размер частиц песка

••• Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Обновлено 25 апреля 2017 г. 2 мм в диаметре. Более мелкие частицы обозначаются как ил. Измерение частиц имеет решающее значение для безопасной эксплуатации подводных труб (например, нефтегазовых) и оборудования. Здесь описаны три метода: с помощью пипеток, с помощью ареометров и с помощью автоматических мониторов промышленных труб. Четвертый метод (которого еще не существует) изучается американскими военными для обеспечения более быстрых детекторов в двигателях самолетов и вертолетов для работы в условиях пустыни, где избыток песка и пыли является частой причиной провала миссии.

    ••• PhotoObjects.net/PhotoObjects.net/Getty Images

    Высушите песок/глину/ил в микроволновой печи в течение 20 минут. Это пипеточный метод. Используйте ступку и пестик, чтобы разбить образец, затем пропустите остатки через сито с размером ячеек 2 мм. Смешайте образец с 30% дистиллированной водой, вскипятите и добавьте калгон (гексаметафосфат натрия), который способствует разделению. Встряхните и оставьте на шесть часов. Промойте глину и ил через сито 62,5 мм. Все, что останется, будет песком. Теперь его можно высушить и взвесить. Частицы песка разного размера можно отделить, пропустив их через ряд сит разного размера.

    ••• Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

    Используйте блендер для солода, чтобы смешать тщательно взвешенные образцы песка и ила с Калгоном. Это ареометрический метод. Перелейте раствор в отстойник. Через 40 секунд песок окажется на дне, а более легкие частицы будут взвешены наверху (это закон Стокса, который предсказывает, насколько быстро частицы будут выпадать из взвеси в зависимости от их размера и веса по сравнению с вязкостью жидкости). Ареометр может измерять плотность жидкости в любой точке цилиндра. Через два часа измерьте процентное содержание ила и вычтите его из исходного образца (по весу). Это даст процент песка.

    ••• Ким Стил/Photodisc/Getty Images

    Прикрепите акустический монитор песка к внешней стороне любой трубы (подводной или наземной). Этот метод измерения размера частиц песка в настоящее время используется нефтегазовыми компаниями. Звук удара песка о стенку трубы сообщает монитору тип песка и скорость в граммах в секунду. Монитор имеет сигнал тревоги, который можно откалибровать на допустимую норму песка, чтобы можно было отключить трубу до того, как произойдет повреждение. Аналогичным образом можно прикрепить ультразвуковые мониторы.

    Вещи, которые вам понадобятся
    • Стеклянные пипетки
    • Греометр
    • Calgon
    • Sieves
Связанные статьи

Ссылки

    DODSBIRSBIR. Clampon: Ultrasonic Intelligent Sensor

Об авторе

Питер Арнштейн, живущий в Миннеаполисе, начал писать в 1999 году. Он является автором комментариев и примечаний к компакт-диску для MJA Productions и рекламного текста для журнала Fanfare Magazine, а также двух детективных романов. . Арнштейн также является концертирующим пианистом, имеющим докторскую степень по музыке Университета Висконсин-Мэдисон.

Photo Credits

Jupiterimages/Photos. com/Getty Images

Размер частиц

Размер загрязняющих веществ и частиц обычно описывается в микронах, метрической единице измерения, где

  • один микрон равен одной миллионной части Измеритель
  • 1 микрон = 10 -6 M = 1 мкм

в имперских единицах

  • 1 дюйм = 25400 Микрон
  • 1.1544.
  • 1.0061

Обычно глаз может видеть частицы размером более 40 микрон.

Типовой размер загрязняющих веществ и частиц указан ниже. Обратите внимание, что значения сильно различаются в зависимости от того, как обрабатываются продукты. Например, измельчение кукурузного крахмала за 30 минут позволяет уменьшить средний диаметр частиц крахмала с 10 до 0,3 мкм (мкм, 10 -6 мкм). Дальнейшее измельчение может привести к получению частиц размером даже меньше 0,1 микрона.

5

05

4000 9092

05

Particle Particle Size
(microns)
Anthrax 1 — 5
Antiperspirant 6 — 10
Asbestos 0. 7 — 90
Atmospheric Dust 0,001 — 40
Выбросы автомобилей и автомобилей 1 — 150
Бактерии 0,3 — 60 Пляж 90
100 — 10000
Костяная пыль 3 — 300
0,1 — 0,7
.
Carbon Black Dust 0.2 — 10
Carbon Dioxide 0.00065
Cayenne Pepper 15 — 1000
Cement Dust 3 — 100
Clay, coarse 2 — 4
Clay, medium 1 — 2
Clay, fine 0.5 — 1
Coal Dust 1 — 100
Coal Flue Gas 0.08 — 0.2
Coffee 5 — 400
Combustion 0. 01 — 0.1
Combustion-related — motor vehicles, wood burning ,
open burning, industrial processes
up to 2.5
Copier Toner 0.5 — 15
Corn Starch 0.1 — 10
Dot (.) 615
Dust Mites 100 — 300
Глаз иглы .0100

Изоляция стеклопластика 1 — 1000
.
Зерновая пыль 5 — 1000
, очень тонкий (0,08 дюйма) 2000
ГВАВЕТ, штраф (0,16 дюйма)
, штраф (0,16 дюйма)
.0105
ГВАВЕЛ, Средняя (0,3 дюйма) 8000
ГВАВЕЛ, Грустный (0,6 — 1,3 дюйма) 15000 — 30000
GRAVE 65000
Ground Limestone 10 — 1000
Hair 5 — 200
Household dust 0. 05 — 100
Human Hair 40 — 300
Human Sneeze 10 — 100
Humidifier 0.9 — 3
Insecticide Dusts 0.5 — 10
Iron Dust 4 — 20
Lead, solder производство радиаторов — среднее значение 1,3
Производство свинца, аккумуляторов и свинцового порошка 12 — 22
Свинцовая пыль 0,1 — 0,7
Liquid Droplets 0.5 — 5
Metallurgical Dust 0.1 — 1000
Metallurgical Fumes 0.1 — 1000
Milled Flour, Milled Corn 1 — 100
Туман 70 — 350
Плесень 3 — 12
Споры пресс -формы 10 — 30
Mustard
. 0104 6 — 10
Oil Smoke 0.03 — 1
One inch 25400
Oxygen 0.0005
Paint Pigments 0.1 — 5
Pesticides & Herbicides 0,001
PET DARNDE 0,5 — 100
ПЛОЛЕНА 10 — 1000
Радиоактивный Fallout
0104 0.1 — 10
Red Blood Cells 5 — 10
Rosin Smoke 0.01 — 1
Sand, very fine (0.0025 inch) 62
Sand, fine ( 0.005 inch) 125
Sand, medium (0.01 inch) 250
Sand, coarse (0.02 inch) 500
Sand, very coarse (0.02 inch) 500
Saw Dust 30 — 600
Sea Salt 0. 035 — 0.5
Silt, coarse (0.0015) 37
Silt, medium (0.0006 — 0.0012 inche) 16 — 30
Silt, fine  8 — 13
Silt, very fine 4 — 8
Skin flakes 0.5 — 10
Smoke from Natural Materials 0,01 — 0,1
Дым из синтетических материалов 1 — 50
Тлепывание или пылающе 2 — 3
Споры от растений 3 — 100
КРАСМИ 3 — 100
Сахарные.0105
0,01 — 4
Типичная атмосферная пыль 0,001–30
Вирусы 0,005 — 0,3
Yeast.0104 1 — 50
  • one micron is one-millionth of a metre
  • 1 micron = 10 -6 m
  • 1 micron = 1000 nano metre

Airborne particles

Взвешенные в воздухе частицы представляют собой твердые частицы, взвешенные в воздухе.

Более крупные частицы — крупнее

100 мкм

  • предельные скорости > 0,5 м/с
  • быстро выпадают
  • включает град, снег, остатки насекомых, комнатную пыль, агрегаты сажи, крупнозернистый песок, гравий и морские брызги
Частицы среднего размера — в диапазоне

от 1 до 100 мкм

  • скорости оседания более 0,2 м /с
  • оседает медленно
  • включает мелкие кристаллы льда, пыльцу, волосы, крупные бактерии, переносимую ветром пыль, летучую золу, угольную пыль, ил, мелкий песок и мелкую пыль
Мелкие частицы — менее

1 мкм

  • падает медленно, уходит от нескольких дней до нескольких лет, чтобы выйти из спокойной атмосферы. В турбулентной атмосфере они никогда не осядут
  • могут быть вымыты водой или дождем
  • включает вирусы, мелкие бактерии, металлургические пары, сажу, масляный дым, табачный дым, глину и пары

Опасные частицы пыли

Более мелкие частицы пыли могут быть опасны для человека.