Belangrike veiligheidsnota: Hierdie is ’n professionele argiefteks, nie ’n huidige laboratorium- of veldhandleiding nie. Die prosedures wat beskryf word, sluit in kwik, oop vlamme, verhitting, paraffien en ander toerusting en materiaal wat vandag gevaarlik of onaanvaarbaar kan wees. Moenie dit toepas sonder geldige standaarde, risikobepaling, veiligheidsdatablaaie, toepaslike laboratorium en professionele toesig nie. Die teks is nie deel van die huidige aanbod van produkte en dienste van Savo Kusić nie.
Bepaling van volumetriese gewig van grond
Daar is verskeie metodes om die volumetriese gewig van die grond te bepaal, waarvan ons die mees gebruikte sal beskryf: die silindermetode, die metode met onderdompeling van die monster in water, die metode met die onderdompeling van die monster in kwik, en die metode met sand.
Prosedure met silinder
Hierdie prosedure is die algemeenste en word in die veld en in die laboratorium uitgevoer. Dit word op gebonde en ongebonde grond toegedien.
’n Metaalsilinder met ’n bekende volume, met ’n skerpgemaakte onderrand, word in die grond of in ’n onversteurde of kunsmatig gekompakteerde monster ingedruk, sodat dit heeltemal met grondmassa gevul is. Daarna word die oppervlak van die monster gelyk gemaak met ’n mes met die boonste en onderste rande van die silinder en onmiddellik toegemaak met metaalbedekkings en op ’n skaal geweeg.
As W die gewig van die monster met silinder en doppe is, W0 gewig van die silinder self met deksels, V volume van die silinder
gronddigtheid γ is:
γ = (W - WP)/V
Die prosedure om die monster in water te dompel
Hierdie prosedure is gebaseer op die fisiese eienskap dat die volume van ’n liggaam wat in water gedompel is, gelyk is aan die volume verplaasde water. Dit word slegs vir gebonde grond gebruik, wanneer ’n monster van ’n gereelde geometriese vorm nie verkry kan word nie.
Uit die onversteurde grond of uit ’n groter monster word ’n stuk makaakvormige monster geneem en sy gewig W in sy natuurlike toestand word op ’n skaal gemeet. Dan word die monster bedek met gesmelte paraffien, wat nie te warm moet wees nie, maar net genoeg om te smelt. ’n Dun lagie paraffien 1-2 mm moet die hele monster heeltemal bedek. Dan word die monster met paraffien op ‘n weegskaal geweeg en die gewig W’ word verkry. Die gewig van paraffien is W’ – W.
Die volume paraffien VP, verkry uit die vorm: VP * γP = W’ – W,
waar γP die volumetriese gewig van paraffien is, wat bekend is en neerkom op γP = 0,892 p/cm3.
Uit die bogenoemde vergelyking het ons: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Fig. 1. Bepaling van die volumetriese gewig van die grond deur die monster in water te onderdompel
Dan word die met paraffien toegedraaide monster op ’n skaal gehang met ’n dun sydraad (fig.1), word die balans gebalanseer, en dan word ’n houer met gedistilleerde water onder die monster getrek, sodat die hele monster in water ondergedompel word. Aangesien, as gevolg van die oënskynlike gewigsverlies van die monster in die water, die balans op die skaal versteur word, word dit weer ingestel deur die gewigte te verwyder, sodat die gewig van die monster met paraffien wat in die water gedompel is W verkry word. Die verskil in die gewig van die monster met paraffien in die ononderwater en ondergedompelde toestand gee die gewig van die verplaasde water, dit wil sê as die volumetriese gewig van die water YW =1,00, volume verplaasde water Vw
Ons trek die volume paraffien VP van die volume Vw af, en verkry die volume van die monster.
Volumetriese gewig van grond is: γ = W/(Vw – VP)*m
waar m die korreksiekoëffisiënt is as gevolg van die verskil in watertemperatuur, aangesien Y =1,0vir die watertemperatuur by4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Prosedure met onderdompeling van die monster in kwik
Hierdie prosedure word toegepas vir gebonde gronde, ook in gevalle waar dit nodig is om op te hou om ’n monster van ’n gereelde geometriese vorm te neem, wat byvoorbeeld die geval is wanneer die grense van grondkrimping bepaal word.
Sl.2. Bepaling van die volumetriese gewig van die grond deur die monster in kwik te dompel
Die monster word in ’n houer gedompel wat heeltemal met kwik gevul is (fig. 2) en met behulp van ’n glasplaat met dun metaalpunte word dit gedruk sodat dit heeltemal in kwik gedompel word. Die geperste kwik word in ’n groter houer gegooi, vanwaar die gewig daarvan geneem en gemeet word. As W die gewig van die monster is, Wz is die gewig van verplaasde kwik, γz is die volumetriese gewig van kwik, Vz=V is die volume verplaasde kwik wat gelyk is aan die volume van die monster;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
dan is die volumetriese gewig van die grond:
γ =W*γz /Wz.
Sandprosedure
Hierdie toets word in die veld uitgevoer en word meestal toegepas op ongebonde gronde, gruis, gruissand, morenemateriaal en in ander gevalle, wanneer die onttrekking van onversteurde monsters met silinders nie moontlik is nie. Die beginsel van hierdie prosedure bestaan daarin om ’n gat in die grond te grawe en dit dan te vul met normale sand met ’n bekende volumetriese gewig, op grond waarvan die volume van die gat bepaal word. Die volumetriese gewig van die grond word bepaal uit die gewig van die uitgegrawe massa en die volume van die gat.
Die oppervlak van die grond, waarvan die volumetriese gewig bepaal moet word, word gelykgemaak sodat dit horisontaal is, dan ’n blikplaat van ongeveer.40x40 cm(fig.3), met ’n sjabloon wat in die middel van die deursnee Ø = uitgesny is20 cm, dikte5 mm, vir die grawe van ’n gat in die grond. Die blikbord word plat op die grond gelê en met penne vasgemaak. ’n Gat met ’n deursnee van20 cm, diepte ongeveer20 cm, verkieslik met vertikale mure, maar nie buite die sjabloon nie en maak goed skoon. Al die uitgegrawe materiaal word op die plaat geplaas, dan onmiddellik na grawe, terwyl dit nog sy natuurlike humiditeit het, word dit op ’n skaal geweeg en sy gewig W word bepaal. Om later die natuurlike humiditeit te bepaal, word die monster in ’n blikboks met deksels geplaas om na die droogkamer geneem te word nadat die veldwerk afgehandel is. Onmiddellik daarna word droë normale sand in die uitgegrawe gat gegooi, waarvan die volumetriese gewig γd bepaal word deur te meet, dit wil sê uit die voorheen uitgevoer laboratorium eksperiment, deur sand deur dieselfde tregter en vanaf dieselfde hoogte te gooi, val h as in die veldeksperiment.
Sl.3. Bepaling van die volumetriese gewig van die grond met behulp van die sandtoets
Voordat die toets begin word, meet die gewig van normale sand in maatbekers, en dan nadat jy die gat in die grond met daardie sand gevul het tot op die boonste oppervlak van die blikplaat, waarmee dit in lyn is met ’n staalliniaal van lengte40 cm, weeg die res van die sand in die beker, sodat die presiese gewig Wd van die droë normale sand in die gat tot by die boonste oppervlak van die plaatmetaal verkry word. Die volume Vd van die uitgegrawe gat tot by die boonste oppervlak van die plaatmetaal word bepaal op grond van die formule Vd = Wd/γd.
Die volume V van die gat in die grond word verkry deur die volume v van die opening van die bliksjabloon af te trek:
Grondvolumetriese gewig γ is: γ = W/V, waar W die gewig is van opgegrawe grond uit die gat gemeet onmiddellik na uitgrawing. Daar word kennis geneem dat gips, olie of koue asfalt gebruik word in plaas van sand, wat minder sensitief is in nat weer. Daarbenewens is daar ook spesiale toestelle vir makliker en vinniger werk aan die toets met sand.
Geskatte waardes van grondvolumetriese gewigte word in tabel 1 gegee, met ’n nota dat in geomeganiese ontledings in elke geval, die grondvolumetriese gewig deur eksperiment in die laboratorium of in die veld bepaal moet word.
Bepaling van grondvog
Die toets van grondvogbepaling word op verskeie maniere uitgevoer, naamlik die laboratoriummetode met behulp van ’n elektriese droër, veldmetodes met droog op ’n oop vuur, gebruik van karbied, meting onder water en die gebruik van ’n lugpyknometer. Hier sal ons slegs die eerste twee metodes beskryf, wat die meeste in ons land toegepas word.
Laboratoriummetode met elektriese droër
Hierdie metode is die mees betroubare en mees toegepas vir alle soorte grond. ’n Stuk grond van ’n onversteurde monster word tussen twee konkawe glase, genaamd uurglase, geplaas wat met ’n metaalklem vasgemaak en op ’n analitiese weegskaal saamgeweeg word, en dan in ’n elektriese droër geplaas word waar dit by 105°C gedroog word totdat die gewig konstant is (fig. 4). Die verskil in temperatuur tydens droging moet nie groter as ±2°C wees nie, aangesien by ’n laer temperatuur nie volledige droging uitgevoer word nie, en by ’n hoër temperatuur kan die organiese bestanddele in die monster verbrand. Die benaderde tydsduur om die monster met ’n uurglas in die droër te droog is ongeveer 6 uur vir sand, en ongeveer 12 uur vir klei. Na droging word die monster wat in uurglase met ’n klamp toegemaak is, in ’n uitdroger geplaas om af te koel tot kamertemperatuur, waarna dit weer gemeet word.
Fig. 4. Monster droog in uurglase met klem
As W die gewig van die monster in die natuurlike toestand van vog met die uurglas en klamp is, Ws die gewig van die monster in die droë toestand met die uurglas en klamp, Wt die gewig van die uurglas en die klamp, die grondvog w volgens Atterberg se definisie gedeel is deur die gewig van water, dus is die verdeling in die gewig van water: w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Bepaling van grondporositeit en porositeitskoëffisiënt
Die toets word op ’n onversteurde monster uitgevoer, mits die volume daarvan in ’n onversteurde toestand bepaal kan word.
Ons druk ’n metaalsilinder met ’n bekende volume in die onversteurde grond of in ’n monster van groter afmetings, maak die boonste oppervlak van die monster gelyk met die rande van die silinder en sit dit om droog te word.105°Ctotdat die gewig konstant is, laat dit dan by kamertemperatuur afkoel, en weeg dit weer op die skaal saam met die silinder.
As V die interne volume van die silinder is, Vm die volume grondvaste stowwe sonder porieë is, Wd die droë gewig van die monster is, γs die volumegewig van die vaste stofdeeltjies is, die grondporositeit n is
Ons bepaal die volume Vm gebaseer op die droë gewig van die monster Wd:
dit wil sê in persentasies van die totale grondvolume
Aangesien γd = Wd/V, dit wil sê droë volumetriese gewig van die grond, kan dit gestel word
n =100* (1– γd/ γs) [%].
Die porositeitskoëffisiënt word verkry uit die vorm e = n/(1-n).
Vir ontwerp, gehaltebeheer of uitvoering van werke, gebruik huidige regulasies, gestandaardiseerde toetsmetodes en ’n gemagtigde laboratorium. Hierdie teks word as ’n historiese opvoedkundige hulpbron bewaar.