Viktig säkerhetsanmärkning: Detta är en professionell arkivtext, inte en aktuell laboratorie- eller fältmanual. De beskrivna procedurerna inkluderar kvicksilver, öppna lågor, uppvärmning, paraffin och annan utrustning och material som kan vara farligt eller oacceptabelt idag. Använd dem inte utan giltiga standarder, riskbedömning, säkerhetsdatablad, lämplig laboratorie- och professionell övervakning. Texten ingår inte i det aktuella utbudet av produkter och tjänster från Savo Kusić.
Bestämning av jordens volymetriska vikt
Det finns flera metoder för att bestämma jordens volymvikt, av vilka vi kommer att beskriva de vanligaste: cylindermetoden, metoden med nedsänkning av provet i vatten, metoden med nedsänkning av provet i kvicksilver och metoden med sand.
Procedur med cylinder
Denna procedur är den mest använda och utförs på fältet och i laboratoriet. Det appliceras på bunden och obunden jord.
En metallcylinder av känd volym, med en vässad nedre kant, pressas in i jorden eller i ett ostört eller konstgjort sammanpressat prov, så att det är helt fyllt med jordmassa. Därefter jämnas ytan av provet med en kniv med cylinderns övre och nedre kanter och stängs omedelbart med metallkåpor och vägs på en våg.
Om W är vikten av provet med cylinder och lock, W0 är vikten av själva cylindern med lock, V är cylinderns volym
markdensiteten γ är:
γ = (W - WP)/V
Procedur med att sänka provet i vatten
Denna procedur är baserad på den fysiska egenskapen att volymen av en kropp nedsänkt i vatten är lika med volymen undanträngt vatten. Det används endast för bunden jord, när ett prov med regelbunden geometrisk form inte kan erhållas.
Från den ostörda jorden eller från ett större prov, ta en bit makakformad prov och mät dess vikt W i naturligt tillstånd på en våg. Därefter täcks provet med smält paraffin, som inte får vara för varmt, utan precis tillräckligt för att smälta. Ett tunt lager paraffin 1-2 mm bör helt täcka hela provet. Därefter vägs provet med paraffin på en våg och vikten W’ erhålls. Vikten av paraffin är W’ – W.
Volymen paraffin VP erhålls från formeln: VP * γP = W’ – W,
där γP är volymvikten av paraffin, som är känd och är γP = 0,892 p/cm3.
Från ekvationen ovan har vi: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Sl. 1. Bestämma jordens volymetriska vikt genom att sänka provet i vatten
Sedan hängs det paraffinlindade provet på en våg med en tunn sidentråd (fig. 1), vågen bringas i balans och direkt efter det dras ett kärl med destillerat vatten under provet, så att hela provet sänks ned i vatten. Eftersom på grund av provets uppenbara viktförlust i vattnet, balansen på vågen rubbas, återställs den genom att ta bort vikterna, så att vikten av provet med paraffin nedsänkt i vattnet W erhålls. Skillnaden i vikten av provet med paraffin i icke nedsänkt och nedsänkt tillstånd ger vikten av det undanträngda vattnet, d.v.s. om volymvikten vatten YW = 1,00, volymen undanträngt vatten Vw
Vi subtraherar volymen paraffin VP från volymen Vw och erhåller provets volym.
Jordens volymetriska vikt är: γ = W/(Vw – VP)*m
där m är korrigeringskoefficienten på grund av skillnaden i vattentemperatur, eftersom Y = 1,0 för vattentemperaturen vid 4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Procedur med nedsänkning av provet i kvicksilver
Denna procedur tillämpas för bundna jordar, även i de fall där det är nödvändigt att avstå från att ta ett prov av en vanlig geometrisk form, vilket är fallet, till exempel vid bestämning av gränserna för jordkrympning.
Sl. 2. Bestämma jordens volymetriska vikt genom att sänka provet i kvicksilver
Provet sänks ned i ett kärl helt fyllt med kvicksilver (fig. 2) och med hjälp av en glasskiva med tunna metallpiggar pressas det så att det är helt nedsänkt i kvicksilver. Det pressade kvicksilvret hälls i ett större kärl, varifrån dess vikt tas och mäts. Om W är provets vikt, Wz är vikten av det undanträngda kvicksilvret, γz är kvicksilvrets volymetriska vikt, Vz=V är volymen av det undanträngda kvicksilvret som är lika med provets volym;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
då är bulkdensiteten för jorden:
γ =W*γz /Wz.
Procedur med sand
Detta test utförs i fält och tillämpas oftast på obundna jordar, grus, grussand, moränmaterial och i andra fall då uttag av ostörda prover med cylindrar inte är möjlig. Principen för denna procedur består i att gräva ett hål i marken och sedan fylla det med normal sand med känd volymetrisk vikt, baserat på vilken hålets volym bestäms. Jordens volymvikt bestäms utifrån vikten av den utgrävda massan och hålets volym.
Jordytan, vars volymvikt ska bestämmas, avjämnas så att den är horisontell, därefter en plåtplåt på ca.40x40 cm(fikon.3), med en mall utskuren i mitten av diametern Ø =20 cm, tjocklek5 mm, för att gräva ett hål i marken. Plåtplattan läggs platt på marken och fixeras med pinnar. Ett hål med en diameter på20 cm, djup ca20 cm, helst med vertikala väggar, men inte utanför mallen och rengör väl. Allt grävt material läggs på plåten, sedan omedelbart efter grävning, medan det fortfarande har sin naturliga fuktighet, vägs det på en våg och dess vikt W bestäms. För att senare bestämma den naturliga luftfuktigheten läggs provet i en plåtlåda med lock, för att föras till torkrummet efter avslutat fältarbete. Omedelbart därefter hälls torr normalsand i det uppgrävda hålet, vars volymvikt γd bestäms genom mätning, d. v. s. från det tidigare utförda laboratorieprovet, genom att hälla sand genom samma tratt och från samma höjd, faller h som vid fältförsöket.
Sl. 3. Bestämma jordens volymetriska vikt med hjälp av sandtestet
Innan testet påbörjas, mät vikten av normal sand i bägaren, sedan efter att ha fyllt hålet i marken med den sanden upp till plåtplattans övre yta, som är utjämnad med en stållinjal av längd 40 cm, mät resten av sanden i bägaren, så att den exakta vikten Wd av den torra normala sanden i hålet upp till plåten upp till plåten. Vi bestämmer volymen Vd av det utgrävda hålet till den övre ytan av plåten baserat på formeln Vd = Wd/γd.
Volymen V för hålet i marken erhålls genom att subtrahera volymen v av öppningen av plåtmallen:
Den volymetriska vikten av jord γ är: γ = W/V, där W är vikten av utgrävd jord från hålet mätt omedelbart efter schaktning. Det noteras att puts, olja eller kall asfalt används istället för sand, som är mindre känsliga i vått väder. Dessutom finns det även speciella anordningar för enklare och snabbare arbete på testet med sand.
Ungefärliga värden på markens volymvikter anges i tabellen 1, med en notering om att vid geomekaniska analyser i varje enskilt fall bör markens volymvikt bestämmas genom experiment i laboratoriet eller i fält.
Bestämning av markfuktighet
Försöket att bestämma markfuktigheten utförs på flera sätt, nämligen genom laboratoriemetoden med hjälp av en elektrisk tork, fältmetoder med torkning på öppen eld, med användning av karbid, mätning under vatten och med hjälp av en luftpyknometer. Här kommer vi bara att beskriva de två första metoderna, som oftast används i vårt land.
Laboratoriemetod med en elektrisk torktumlare
Denna metod är den mest pålitliga och mest använda för alla typer av jord. En bit jord från ett ostört prov läggs mellan två konkava glas, så kallade timglas, som fästs med en metallklämma och vägs ihop på en analytisk våg och sedan placeras i en elektrisk torktumlare där den torkas vid 105°C tills vikten är konstant (fig. 4). Temperaturskillnaden under torkning bör inte vara större än ±2°C, eftersom fullständig torkning inte utförs vid en lägre temperatur och vid högre temperatur kan de organiska ingredienserna i provet brännas. Den ungefärliga varaktigheten för att torka provet med ett timglas i torktumlaren är cirka 6 timmar för sand och cirka 12 timmar för lera. Efter torkning placeras provet inneslutet i timglas med klämma i en exsickator för att svalna till rumstemperatur, varefter det vägs igen.
Sl. 4. Provtorkning i timglas med klämma
Om W är vikten av provet i naturligt fukttillstånd med timglas och klämma, Ws vikt av prov i torrt tillstånd med timglas och klämma, Wt vikt av timglas och klämma, markfuktighet w enligt Atterbergs definition är vikten av vatten dividerat med vikten av jorden i torrt tillstånd, det vill säga: W_ Ws-Wt * 100 [%].
Bestämning av jordporositet och porositetskoefficient
Testet utförs på ett ostört prov, förutsatt att dess volym kan bestämmas i ostört tillstånd.
Vi trycker in en metallcylinder med känd volym i den ostörda jorden eller i ett prov med större dimensioner, jämnar till den övre ytan av provet med kanterna på cylindern och låter den torka vid 105°C tills vikten är konstant, låt den sedan svalna i rumstemperatur och väg den igen på vågen tillsammans med cylindern.
Om V är cylinderns inre volym, Vm är volymen av jordfasta partiklar utan porer, Wd är provets torrvikt, γs är volymvikten av de fasta partiklarna, är jordporositeten n
Vi bestämmer volymen Vm baserat på provets torrvikt Wd:
det vill säga i procent av den totala jordvolymen
Eftersom γd = Wd/V, d.v.s. torr volymetrisk vikt av jorden, kan den sättas
n = 100* (1 – γd/ γs) [%].
Porositetskoefficienten erhålls från formen e = n/(1-n).
För konstruktion, kvalitetskontroll eller utförande av arbeten, använd gällande föreskrifter, standardiserade testmetoder och ett auktoriserat laboratorium. Denna text är bevarad som en historisk pedagogisk resurs.