Метод гидрометра используется для определения гранулометрического состава мелкозернистых грунтов, проходящих через сито 75 µ. Гидрометр измеряет удельный вес суспензии грунта в центре его колбы. Удельный вес зависит от массы присутствующих твердых частиц, которая, в свою очередь, зависит от размера частиц.
Теория гидрометрического испытания
Процедура испытания гидрометра
- Часть – 1: Калибровка гидрометра
- Часть – 2: Коррекция мениска
- Часть – 3 : Предварительная обработка и диспергирование
- Часть – 4: Испытание на седиментацию
- Лист данных для гидрометрического испытания
- Результат испытания гидрометра
Распределение частиц почвы по размерам методом гидрометра
Необходимое оборудование
Для проведения испытания требуется следующее оборудование:
Гидрометр
Стеклянный мерный цилиндр (банка), 1000 мл
Резиновая пробка для цилиндра (банки)
Механическая мешалка
Весы, точность 0,01 г
Печь
Дефлокулирующий агент.
Дезиккатор
Испарительная посуда
Коническая колба или мензурка, 1000 мл
Часы с секундомером
Промывочная бутылка
Термометр
Водяная баня
Сито 75 мк
Весы
Теория гидрометрического теста
Размер частиц (D) определяется по формуле:
Где
где
n = вязкость воды в пуазах,
G = удельный вес твердых частиц,
Pw = плотность воды (гм/мл); ,
He = эффективная глубина,
t= время в минутах, в течение которого ведется наблюдение, отсчитываемое от начала седиментации.
Процентное содержание частиц мельче размера D определяется следующим образом
где,
R= скорректированное показание гидрометра, Ms= масса сухой почвы в 1000 мл суспензии.
Процедура испытания гидрометра
Часть – 1: Калибровка гидрометра
Наберите около 800 мл воды в один мерный цилиндр. Поместите цилиндр на стол и наблюдайте за начальным показанием.
Погрузите гидрометр в цилиндр. Снимите показания после погружения.
Определите объем гидрометра (VH), которая равна разнице между конечным и начальным показаниями. В качестве альтернативы взвесьте ареометр с точностью до 0,1 г. Объем ареометра в мл приблизительно равен его массе в граммах.
Определите площадь поперечного сечения (A) цилиндра. Она равна объему, указанному между двумя любыми делениями, деленному на расстояние между ними. Расстояние измеряется с помощью точной шкалы.
Измерьте расстояние (H) между горлышком и дном колбы. Запишите это как высоту колбы (h).
Измерьте расстояние (H) от горлышка до каждой метки на гидрометре (Rh).
Определите эффективную глубину (He), соответствующую каждой из меток (Rh) как
[Примечание: фактор VH/A не следует учитывать, если гидрометр не вынимается при снятии показаний после начала отстаивания в течение ½, 1, 2 и 4 минут].
Постройте калибровочную кривую между He и Rh. В качестве альтернативы подготовьте таблицу между Он и Rh. Кривая может быть использована для нахождения эффективной глубины He соответствующей показанию Rh.
Метод гидрометра
Калибровочная диаграмма гидрометра
Часть – 2 : Коррекция мениска
Вставьте ареометр в мерный цилиндр, содержащий около 700 мл воды.
Снимите показания гидрометра в верхней и нижней части мениска.
Определите поправку на мениск, которая равна разнице между двумя показаниями.
Поправка мениска Cm положительна и постоянна для гидрометра.
Наблюдаемое показание гидрометра Rh’ корректируется для получения скорректированного показания гидрометра Rh как
Часть – 3 : Предварительная обработка и диспергирование
Взвесьте с точностью до 0,01 г около 50 г высушенного на воздухе образца почвы, прошедшего 2-мм сито, полученного путем рифления из высушенного на воздухе образца, прошедшего 4,75 мм сито. Поместите образец в коническую колбу с широким горлом.
Добавьте около 150 мл перекиси водорода к образцу почвы в колбе. Осторожно перемешайте стеклянной палочкой в течение нескольких минут.
Накройте колбу стеклянной пластиной и оставьте на ночь.
Осторожно нагрейте смесь в конической колбе, поместив ее в испарительную посуду. Периодически перемешивайте содержимое. Когда активное вспенивание прекратится, реакция будет завершена. Уменьшите объем до 50 мл путем кипячения. Прекратите нагревание и охладите содержимое.
Если почва содержит нерастворимые соединения кальция, добавьте к охлажденной смеси около 50 мл соляной кислоты. Перемешивайте раствор стеклянной палочкой в течение нескольких минут. Дайте ему отстояться в течение часа или около того. По окончании обработки раствор будет иметь кислую реакцию на лакмус.
Профильтруйте смесь и промывайте ее теплой водой до тех пор, пока в фильтрате не исчезнет кислотная реакция.
Перенесите влажную почву на фильтре и воронке в испарительную посуду, используя струю дистиллированной воды. Используйте минимальное количество дистиллированной воды.
Поместите испарительную посуду с содержимым в духовку и высушите ее при температуре 105-110 градусов C. Перенесите посуду в дешикатор и дайте ей остыть.
Измерьте массу высушенной в духовке почвы после предварительной обработки и определите потерю массы в результате предварительной обработки.
Добавьте 100 мл раствора гекса-метафосфата натрия к высушенной в печи почве в испарительной посуде после предварительной обработки.
Осторожно нагревайте смесь в течение 10 минут.
Перенесите смесь в чашку механической мешалки. С помощью струи дистиллированной воды смойте все следы почвы из испарительной чашки. Используйте около 150 мл воды. Перемешивайте смесь в течение примерно 15 минут.
Перенесите почвенную суспензию на сито 75 µ IS, установленное на приемнике (кастрюле). Промойте почву на этом сите струей дистиллированной воды. Используйте около 500 мл воды.
Перенесите почвенную суспензию, прошедшую 75 мк сито, в мерный цилиндр объемом 1000 мл. Добавьте больше воды, чтобы объем был точно равен 1000 мл.
Соберите материал, оставшийся на сите 75 µ. Высушите его в печи. Определите его массу. При необходимости проведите ситовой анализ этой фракции.
Часть – 4: Тест на седиментацию
Установите резиновую насадку на открытый конец мерного цилиндра, содержащего почвенную суспензию. Энергично встряхните его с конца на конец, чтобы тщательно перемешать суспензию.
После окончания встряхивания снимите насадку. Поставьте мерный цилиндр на стол и запустите секундомер.
Осторожно погрузите ареометр на глубину немного ниже глубины всплытия, а затем дайте ему свободно всплыть.
Снимите показания гидрометра (Rh’) через 1/2, 1, 2 и 4 минуты, не вынимая гидрометр из цилиндра.
Выньте ареометр из цилиндра, промойте его дистиллированной водой.
Поместите гидрометр в другой цилиндр, содержащий только дистиллированную воду при той же температуре, что и в контрольном цилиндре.
Выньте ареометр из цилиндра с дистиллированной водой и очистите его стержень. Вставьте его в цилиндр с суспензией, чтобы снять показания через общий интервал времени, равный 8 минутам. При снятии показаний должно пройти около 10 секунд. После снятия показаний выньте ареометр, промойте его и поместите в дистиллированную воду.
Повторите шаг (7) для снятия показаний через 15, 30, 60, 120 и 240 минут.
После снятия показаний через 240 минут (4 часа), снимите показания дважды в течение 24 часов. Точное время снятия показаний должно быть отмечено.
Запишите температуру суспензии один раз в течение первых 15 минут и затем во время каждого последующего считывания.
После последнего показания перелейте суспензию в испарительную посуду, высушите ее в печи и найдите ее сухую массу.
Определите поправку на состав до начала испытания, а также через 30 мин, 1, 2 и 4 часа. После этого сразу после каждого показания определяется композитная поправка.
Для определения комплексной поправки (С), вставьте ареометр в цилиндр сравнения, содержащий 100 мл раствора диспергирующего агента в 1000 мл дистиллированной воды при той же температуре. Снимите показания, соответствующие вершине мениска. Отрицательное значение этого показания является поправкой к составу.
Движение гидрометра вниз
Таблица данных для испытания гидрометра
Масса сухой почвы (Ms)=_______ г.
Поправка на мениск (Cm)= +_______
Удельный вес твердых частиц (G)= ______
Таблица 1: Лист записи наблюдений
Sl. Нет.
НАБЛЮДЕНИЯ
РАСЧЕТЫ
Прошедшее время
Показания гидрометра
Температуратемпература
Композитная поправка
Исправленное показание
Rh=Rh’+Cm
Высота
(см) Он
Показания R= Rh’+C
Фактор
M
Размер частиц
D
%
Мельче
1
1/2 мин
2
1 ”
3
2 ”
4
4 ”
5
8 ”
6
15 ”
7
30 ”
8
1 час.
9
2 ч.
10
4 ч.
11
8 час.
12
12 час.
13
24 час.
Результат гидрометрического испытания
Кривая распределения частиц по размерам может быть построена с использованием размера частиц и процентной тонкости.