1

LABORATOR 1

GRANULOZITATEA PĂMÂNTURILOR

Rocile – Tari (stâncoase) - Moi (nestâncoase) - roci nelegate (necoezive)

- roci legate (coezive) Pământurile (roci moi cu dimensiunile granulelor < 2 mm) - sunt medii disperse, trifazice - faza solidă

(scheletul mineral), faza lichidă (apa din pori) și faza gazoasă (gazele din pori). Faza solidă e alcătuită din particule de forme și mărimi diferite. Granulozitatea = repartiția procentuală a particulelor după mărimea lor. Determinarea granulozității la pământuri se face prin: - Metoda cernerii pe site – particule între 2 – 0,08…0,05 mm - Metoda sedimentării – particule < 0,08…0,05 mm - Metoda combinată (cernere și sedimentare) – plajă întinsă a granulației (nisip argilos, praf nisipos etc)

METODA CERNERII – STAS 1913/5-85, STAS 10473/1-87 Determinarea granulozității prin cernere se execută cu ajutorul unui aparat compus dintr-o garnitură de

site (baterie) suprapuse, așezate după dimensiunile ochiurilor în ordine descrescătoare, de sus in jos. ECHIPAMENTE UTILIZATE

- site cu cutie şi capac din tablă perforată cu ochiuri rotunde de 20; 10; 5 mm - site Φ200 mm cu cutie şi capac din țesătură de sârmă cu ochiuri pătrate tip ELE de: 2 mm; 1,0 mm;

0,5 mm; 0,25 mm; 0,1 mm; 0,08 mm; 0,05 mm; - maşină cernut AS 200 Basic; - maşină cernut Controls D 406; - şubler 0-170 mm; - balantă analitică Precisa XB 2200 C; - balantă RADWAG 12/30/L/2, 2/5g; - etuvă electrică 100 litri, tip ITM, cu termostat pentru reglarea temperaturii la (105±5) °C; - capsule portelan; - exicator cu clorură de calciu; - pensule; - cutite, linguri, spatule.

MATERIALE SUPUSE ÎNCERCĂRILOR - bolovăniş min. 5 kg; - pietriş cu nisip 1 kg; - nisip mare +mijlociu 0,4-0,5 kg; - nisip fin 0,1-0,2 kg; - nisip argilos 0,07-0,1 kg; - argilă nisipoasă max. 0,07 kg

EFECTUARE ÎNCERCARE Se montează setul de ciururi începând cu cutia, apoi sita cu ochiuri minime şi terminând cu sita cu

ochiuri maxime şi capacul. Proba uscată şi cântărită se toarnă pe setul de site şi ciururi. Cernerea se face până la separarea fracțiunilor granulare, orientativ 15 minute dacă cernerea se face

manual şi 10 minute dacă cernerea se face cu ajutorul unei maşini de cernut. Cernerea se consideră terminată dacă scuturând deasupra unei hârtii sita sau ciurul, nu trece mai mult

de 1 % din materialul cernut. Ceea ce trece se adaugă la sita sau ciurul următor. Fracțiunile granulare rămase după cernere pe fiecare sită sau ciur, se cântăresc într-o capsulă tarată. Dacă suma maselor fracţiunilor granulare diferă cu mai mult de 1 % din cantitatea iniţială, determinarea

se repetă. Dacă restul din cutie depăşeşte 10 % din masa totală iniţială, se aplică şi metoda sedimentării. Dacă e necesară determinarea unor fracțiuni cu diametre mai mari de 20 mm se folosesc ciururi

corespunzătoare, şabloane sau şublerul. Probele ce au prezentat coeziune şi au fost puse la hidratare se antrenează cu apă din capsulă, pe sita cu

țesătură de sârmă de 0,063 mm după care se separă liantul cu un curent de apă până la îndepărtarea sa. Pământul rămas pe sită, se trece într-o capsulă, se usucă la 105 + 2° C şi se analizează prin metoda

cernerii. Dacă masa liantului depăşeşte 10 % din masa totală se aplică şi metoda sedimentării şi

2

cantitatea de apă de spălare a liantului nu trebuie să depăşească 1000 cmc pentru metoda sedimentării; restul din cutie nu trebuie să fie mai mare de 1 % din masa probei.

INTERPRETARE REZULTATE În masa totală se include și masa liantului sau restul din cutie. Procentele fracțiunilor granulometrice se obțin astfel: pentru fracțiunea cu dimensiunea cea mai mare

se scade din 100 valoarea ce exprimă procentual cantitatea din fracțiunea respectivă, față de proba inițială de pământ uscat, și din valoarea ce rezultă se scad procentele față de cantitatea totală de fracțiuni cu diametrul mai mic decât d.

Se poate face și reprezentare grafică, pe o diagramă semilogaritmică prin curba de granulozitate, prin histogramă, sau prin ambele reprezentări.

Histograma este o diagramă în trepte, fiecare treaptă corespunzând fracțiunii granulare definită de cele două diametre care delimitează treapta. Ordonata corespunzătoare unei trepte reprezintă cantitatea procentuală de particule solide cu mărimile cuprinse între două valori limită, adică tocmai mărimea unei fracțiuni granulare.

Fig. Curba granulometrică și histograma

METODA SEDIMENTĂRII – STAS 1913/5-85, STAS 10473/1-87 Analiza granulometrică prin metoda sedimentării se bazează pe viteza diferită de sedimentare a

particulelor în funcție de greutatea lor proprie, respectiv de diametrul acestora. ECHIPAMENTE UTILIZATE

- cilindri de sticlă etalonați de 1000 cmc; - aerometru tip Casagrande etalonat la 20°C; - termometru cu interval de citiri 0-40°C, precizie 0,5°C; - cronometru electronic Sper Scientific; - capsule portelan; - balanţă analitică Precisa XB 2200 C; - balanţă RADWAG 12/30/L/2, 2/5g; - etuvă electrică 100 litri, tip ITM, cu termostat pentru reglarea temperaturii la (105±5) °C; - sită din țesătură de sârmă cu ochiuri pătrate de 0,063 mm, Φ ramă 200 mm ; - exicator cu clorură de calciu; - agitator Controls; - carbonat de litiu anhidru; - soluție diluată de silicat de sodiu, densitate 1,04 g/cmc; - soluție de hexametafosfat de sodiu (40 g hexametafosfat de sodiu dizolvat în 1000 cmc apă distilată) - spatule, linguri, cuțite; - răzătoare, pensulă - mănuși sau degete de cauciuc, - cilindru gradat de 250 cmc; - pahar Berzelius; - pipetă gradată 20 cmc.

MATERIALE SUPUSE INCERCĂRILOR - proba de pământ 75-100 g

3

Daca pământul de analizat prezintă coeziune, proba se acoperă cu apă potabila și se adaugă carbonat de litiu pur 0,2 g și se lasă 24 ore.

EFECTUARE INCERCARE Materialul care se supune analizei se pune într-o capsulă, după care se usucă în etuvă Ia

temperatura (110± 5°C) până Ia masă constantă. După uscare, capsula cu proba de pământ se lasă să se răcească Ia temperatura

mediului ambiant. Din materialul uscat se ia o cantitate de 50 g care se cântărește cu precizia de 0,01 g.

Această masă constituie masa inițială md. Materialul se pune într-o capsulă. Peste material se pune carbonat de litiu anhidru 0,5 g,

se adaugă potabilă și se lasă 8-24 h până se obtine înmuierea completă a materialului. În cazul materialelor cu indice de plasticitate Ip > 10% (argila grasă, argilă nisipoasă, praf

argilos) se folosește ca agent antifloculant 100 cmc soluție hexametafosfat de sodiu. Acest amestec se pune în cupa agitatorului și se supune unei agitări viguroase timp de

1... 15 min Suspensia astfel obţinută se toarnă pe o sită din sârmă cu ochiuri pătrate de 0,063 mm așezată pe o capsulă de porțelan cu diam. cel puţin egal cu cel al sitei. Folosind apă potabilă și prin pensulare, se reține pe sită numai fractiunea mai mare de 0,063 mm.

Materialul rămas pe sită se colectează într-o capsulă și se usucă în etuvă Ia temperatura 105°± 20°C.

Dacă masa materialului rămas pe sită este < 10% din masa inițială a probei md, se cântărește și se înregistrează ca atare; dacă materialul reținut este > 10% din masa inițială a probei, materialul uscat se analizează granulometric prin metoda cernerii.

Materialul ce trece prin sita de 0,063 mm se colectează într-o capsulă de porțelan, se trece într-un cilindru gradat de 1000 cmc, se completează cu apă potabilă până Ia 1000 cmc.

În cazul folosirii carbonatului de litiu ca dispersant, în suspensie se adaugă 5 cmc soluție diluată de siIicat de sodiu, ca agent stabilizator al sistemului dispers.

Suspensia obținută se agită 15...30 sec. prin mișcări verticale. Se introduce areometrul în cilindru cu atenție pentru a nu produce tulburarea suspensiei. Se efectuează citiri pe areometru Ia urmatoarele intervale de timp : 0,5 mm; 1 mm; 2 mm; 4 min; 8 min;

15 min; 30 mm; 1 h; 2 h; 4 h; 12 h. După fiecare citire se măsoară temperatura suspensiei; se recomandă ca încercarea să se efectueze

într-un mediu ambiant în care să se păstreze temperatura de 20°±3°C în care corecțiile de temperatură sunt neglijabile.

Citirile pe areometru se înscriu în Determinarea granulozității prin metoda combinată (cernere și sedimentare) cod L 134/0.

INTERPRETARE REZULTATE Densitățile reduse:

R = (ρ- 1) x 1000 în care: ρ = densitatea efectivă citită pe areometru R = densitatea redusă

Se calculează diametrele granulelor corespunzătoare fiecărei citiri pe areometru cu ajutorul nomogramei din anexa B STAS 1913/5-1985.

Conținutul de granule mp cu dimensiunea < diametrul granulei, în procente se calculează cu relația:

În care: md = masa inițială a probei uscate (g) ρs = densitatea scheletului (g/cmc) ρw = densitatea apei = 1 g/cmc R’ = densitatea redusă corectată Ct = corecția de temperatură

4