Belangrijke veiligheidsopmerking: Dit is een professionele archieftekst, geen actuele laboratorium- of veldhandleiding. De beschreven procedures omvatten kwik, open vuur, verwarming, paraffine en andere apparatuur en materialen die tegenwoordig gevaarlijk of onaanvaardbaar kunnen zijn. Pas ze niet toe zonder geldige normen, risicobeoordeling, veiligheidsinformatiebladen, passend laboratorium- en professioneel toezicht. De tekst maakt geen deel uit van het actuele aanbod van producten en diensten van Savo Kusić.
Bepaling van het volumegewicht van grond
Er zijn verschillende methoden om het volumegewicht van de grond te bepalen, waarvan we de meest gebruikte beschrijven: de cilindermethode, de methode met onderdompeling van het monster in water, de methode met onderdompeling van het monster in kwik, en de methode met zand.
Procedure met cilinder
Deze procedure wordt het meest gebruikt en wordt zowel in het veld als in het laboratorium uitgevoerd. Het wordt toegepast op gebonden en ongebonden grond.
Een metalen cilinder met een bekend volume, met een geslepen onderrand, wordt in de grond of in een ongestoord of kunstmatig verdicht monster gedrukt, zodat deze volledig gevuld is met grondmassa. Daarna wordt het oppervlak van het monster met een mes geëgaliseerd met de boven- en onderrand van de cilinder en onmiddellijk afgesloten met metalen deksels en gewogen op een weegschaal.
Als W het gewicht is van het monster met cilinder en doppen, is W0 het gewicht van de cilinder zelf met doppen, V is het volume van de cilinder
bodemdichtheid γ is:
γ = (W - WP)/V
De procedure waarbij het monster in water wordt ondergedompeld
Deze procedure is gebaseerd op de fysieke eigenschap dat het volume van een lichaam ondergedompeld in water gelijk is aan het volume verplaatst water. Het wordt alleen gebruikt voor gebonden grond, wanneer er geen monster met een regelmatige geometrische vorm kan worden verkregen.
Van de ongestoorde grond of van een groter monster wordt een stuk makakenvormig monster genomen en het gewicht W in zijn natuurlijke staat wordt op een schaal gemeten. Vervolgens wordt het monster bedekt met gesmolten paraffine, die niet te heet mag zijn, maar net genoeg om te smelten. Een dunne laag paraffine 1-2 mm moet het hele monster volledig bedekken. Vervolgens wordt het monster met paraffine op een balans gewogen en wordt het gewicht W’ verkregen. Het gewicht van paraffine is W’ – W.
Het volume paraffine VP, verkregen uit de vorm: VP * γP = W’ – W,
waarbij γP het volumetrische gewicht van paraffine is, dat bekend is en bedraagt γP = 0,892 p/cm3.
Uit de bovenstaande vergelijking vinden we: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Afb. 1. Bepalen van het volumegewicht van de grond door het monster onder te dompelen in water
Vervolgens wordt het in paraffine gewikkelde monster met een dunne zijden draad op een weegschaal gehangen (fig. 1), wordt de schaal in evenwicht gebracht en wordt vervolgens onmiddellijk een bak met gedestilleerd water onder het monster getrokken, zodat het gehele monster in water wordt ondergedompeld. Omdat door het schijnbare gewichtsverlies van het monster in het water het evenwicht op de weegschaal wordt verstoord, wordt dit door het verwijderen van de gewichten hersteld, zodat het gewicht van het monster met paraffine ondergedompeld in het water W wordt verkregen. Het verschil in het gewicht van het monster met paraffine in niet-ondergedompelde en ondergedompelde toestand geeft het gewicht van het verplaatste water weer, d.w.z. als het volumegewicht van water YW = 1,00, het volume verplaatste water Vw
Van het volume Vw trekken we het volume paraffine VP af en verkrijgen we het volume van het monster.
Bodemdichtheid is: γ = W/(Vw – VP)*m
waarbij m de correctiecoëfficiënt is vanwege het verschil in watertemperatuur, aangezien Y = 1,0 voor de watertemperatuur bij 4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Procedure met monsteronderdompeling in kwik
Deze procedure wordt toegepast voor gebonden gronden, ook in gevallen waarin het nodig is om te stoppen met het nemen van een monster met een regelmatige geometrische vorm, wat bijvoorbeeld het geval is bij het bepalen van de grenzen van bodemkrimp.
Afb. 2. Bepaling van het volumegewicht van de grond door het monster onder te dompelen in kwik
Het monster wordt ondergedompeld in een vat dat volledig gevuld is met kwik (fig. 2) en met behulp van een glasplaat met dunne metalen punten zo aangedrukt dat het volledig in kwik wordt ondergedompeld. Het geperste kwik wordt in een groter vat gegoten, van waaruit het gewicht wordt opgenomen en gemeten. Als W het gewicht van het monster is, is Wz het gewicht van het verplaatste kwik, γz het volumetrische gewicht van het kwik, Vz=V het volume van het verplaatste kwik dat gelijk is aan het volume van het monster;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
dan is het volumegewicht van de grond:
γ =W*γz /Wz.
Zandprocedure
Deze test wordt in het veld uitgevoerd en wordt meestal toegepast op ongebonden grond, grind, grindzand, morenemateriaal en in andere gevallen wanneer de extractie van ongestoorde monsters met cilinders niet mogelijk is. Het principe van deze procedure bestaat uit het graven van een gat in de grond en het vervolgens vullen met normaal zand met een bekend volumegewicht, op basis waarvan het volume van het gat wordt bepaald. Het volumegewicht van de grond wordt bepaald op basis van het gewicht van de uitgegraven massa en het volume van het gat.
Het oppervlak van de grond, waarvan het volumegewicht moet worden bepaald, wordt zodanig geëgaliseerd dat het horizontaal is, waarna een tinnen plaat ter grootte van ongeveer 40 x 40 cm (fig. 3) erop wordt geplaatst, met een sjabloon uitgesneden in het midden van de diameter Ø = 20 cm, dikte 5 mm, voor het graven van een gat in de grond. Het tinnen bord wordt plat op de grond gelegd en met haringen vastgezet. Een gat met een diameter van 20 cm, een diepte van ongeveer 20 cm wordt met een handgereedschap (mes, spatel, lepel, beitel) door de opening van de sjabloon gegraven, bij voorkeur met verticale wanden, maar niet buiten de sjabloon en goed schoongemaakt. Al het uitgegraven materiaal wordt op de plaat gelegd en onmiddellijk na het graven, terwijl het nog zijn natuurlijke vochtigheid heeft, op een weegschaal gewogen en het gewicht W bepaald. Om later de natuurlijke vochtigheid te bepalen, wordt het monster in een blikken doos met deksel geplaatst en na voltooiing van het veldwerk naar de droogruimte gebracht. Onmiddellijk daarna wordt droog normaal zand in het uitgegraven gat gestort, waarvan het volumegewicht γd wordt bepaald door meting, d.w.z. op basis van de eerder uitgevoerde laboratoriumtest, door zand door dezelfde trechter te gieten en vanaf dezelfde hoogte valt h als in de veldtest.
Afb. 3. Bepaling van het volumegewicht van de grond met behulp van de zandtest
Meet voordat u met de test begint het gewicht van het normale zand in de beker. Nadat u het gat in de grond met dat zand hebt gevuld tot aan het bovenoppervlak van de tinnen plaat, die is genivelleerd met een stalen liniaal met de lengte 40 cm, meet u de rest van het zand in de beker, zodat het exacte gewicht Wd van het droge normale zand in het gat tot aan het bovenoppervlak van de tinnen plaat wordt verkregen. Het volume Vd van het uitgegraven gat tot het bovenoppervlak van de blikken plaat wordt bepaald op basis van de formule Vd = Wd/γd.
Het volume V van het gat in de grond wordt verkregen door het volume v van de opening van de tinnen sjabloon af te trekken:
Volumegewicht van de bodem γ is: γ = W/V, waarbij W het gewicht is van de uitgegraven grond uit het gat, gemeten onmiddellijk na het uitgraven. Opgemerkt wordt dat in plaats van zand gips, olie of koud asfalt wordt gebruikt, die bij nat weer minder gevoelig zijn. Daarnaast zijn er ook speciale apparaten om gemakkelijker en sneller te werken aan de proef met zand.
Geschatte waarden van het volumegewicht van de bodem worden gegeven in tabel 1, met de opmerking dat bij geomechanische analyses in elk geval het volumegewicht van de bodem moet worden bepaald door experimenten in het laboratorium of in het veld.
Bepaling van bodemvocht
De test voor het bepalen van het bodemvocht wordt op verschillende manieren uitgevoerd, namelijk de laboratoriummethode met behulp van een elektrische droger, veldmethoden met behulp van drogen op open vuur, met behulp van carbide, meten onder water en met behulp van een luchtpyknometer. Hier beschrijven we alleen de eerste twee methoden, die in ons land het meest worden toegepast.
Laboratoriummethode met behulp van elektrische droger
Deze methode is de meest betrouwbare en meest toegepaste methode voor alle grondsoorten. Een stukje grond van een ongestoord monster wordt tussen twee concave glazen, zandlopers genoemd, geplaatst die met een metalen klem worden vastgemaakt en samen op een analytische balans worden gewogen, en vervolgens in een elektrische droger worden geplaatst waar het wordt gedroogd op 105°C totdat het gewicht constant is (fig. 4). Het temperatuurverschil tijdens het drogen mag niet groter zijn dan ±2°C, omdat bij een lagere temperatuur geen volledige droging plaatsvindt en bij een hogere temperatuur de organische ingrediënten in het monster kunnen verbranden. De geschatte duur van het drogen van het monster met een zandloper in de droger is ongeveer 6 uur voor zand en ongeveer 12 uur voor klei. Na drogen wordt het monster, afgesloten in zandlopers met een klem, in een exsiccator geplaatst om af te koelen tot kamertemperatuur, waarna opnieuw wordt gemeten.
Afb. 4. Monsterdrogen in zandlopers met klem
Als W het gewicht is van het monster in de natuurlijke staat van vocht met de zandloper en de klem, Ws het gewicht van het monster in de droge toestand met de zandloper en de klem, Wt het gewicht van de zandloper en de klem, is het bodemvocht w volgens de definitie van Atterberg het gewicht van het water gedeeld door het gewicht van de grond in droge toestand, dat wil zeggen: w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Bepaling van bodemporositeit en porositeitscoëfficiënt
De test wordt uitgevoerd op een ongestoord monster, op voorwaarde dat het volume ervan in ongestoorde toestand kan worden bepaald.
We drukken een metalen cilinder met een bekend volume in ongestoorde grond of in een monster met grotere afmetingen, brengen het bovenoppervlak van het monster waterpas met de randen van de cilinder en laten het drogen op 105°C totdat het gewicht constant is, laten het vervolgens afkoelen tot kamertemperatuur en wegen het opnieuw op de weegschaal samen met de cilinder.
Als V het interne volume van de cilinder is, is Vm het volume van niet-poreuze vaste stoffen in de bodem, Wd het droge gewicht van het monster, γs het volumegewicht van de vaste deeltjes, en de porositeit van de bodem n is
Het volume Vm wordt bepaald op basis van het droge gewicht van het monster Wd:
ie in percentage van het totale bodemvolume
Aangezien γd = Wd/V, d.w.z. het droge volumetrische gewicht van de grond, kan dit
n = 100* (1 – γd/γs) [%].
De porositeitscoëfficiënt wordt verkregen uit de vorm e = n/(1-n).
Gebruik voor ontwerp, kwaliteitscontrole of uitvoering van werken de huidige regelgeving, gestandaardiseerde testmethoden en een geautoriseerd laboratorium. Deze tekst wordt bewaard als historisch educatief hulpmiddel.