Поплавок и сосуд соединяются между собой тремя крючками, припаянными к поплавку, и тремя штырьками, припаянными к сосуду.
Между соединенными поплавком и сосудом имеется зазор шириной 1 - 2 мм, через который при погружении в воду из сосуда свободно выходит воздух и поступает вода. С целью центровки и придания прибору устойчивого положения при упаковке и переноске его, на дне футляра уложено резиновое кольцо, а на крышке имеется углубление.
Проверка прибора
Перед началом работы прибор должен быть проверен. Проверяют:
1) вес режущего цилиндра, который должен быть равен 123 г ?? 1;
2) вес сосуда - 272 г ± 1 (в воде 240 г);
3) герметичность поплавка;
4) поплавок (с присоединенным к нему сосудом и вложенным внутрь его режущим цилиндром, без грунта), который должен погружаться до начала шкалы «ВЛ» (1,2) и шкалы «Ч» (1), нанесенных на трубке. Если это условие соблюдается, то прибор пригоден для испытания. Незначительные отклонения уровня воды от этой черты регулируются снятием (если уровень воды выше черты) или добавлением (если уровень воды ниже черты) тарировочного груза, находящегося в крышке поплавка.
Рис. 6. Плотномер-влагомер Ковалева:
1 - крышка футляра; 2 - ведро-футляр; 3 - стальная насадка; 4 - нож; 5 - поплавок; 6 - резиновое кольцо; 7 - сосуд; 8 - трубка поплавка; 9 - крышка поплавка; 10 - замок поплавка; 11 - режущий цилиндр; 12 - тарировочный груз; 13 - замок футляра; 14 - крючки
Рис. 7. Схема отбора проб грунта режущим цилиндром (прибор Ковалева):
1 - режущий цилиндр; 2 - насадка
После проверки прибора производят контрольное определение объемного веса влажного грунта и влажности весовым методом. Проверку прибора и контрольное определение объемного веса и влажности весовым методом рекомендуется проводить не реже 1 - 2 раз в месяц. Особое внимание следует обращать на состояние резиновой прокладки в крышке поплавка.
Определение объемного веса влажных грунтов
Для отбора пробы грунта с ненарушенной структурой на поверхности грунта выравнивается площадка и на нее острым краем ставится режущий цилиндр. С помощью насадки цилиндр вдавливается в грунт вручную или молотком. Верхний край режущего цилиндра должен быть погружен на 3 - 4 мм ниже поверхности грунта. Чтобы грунт при этом не уплотнялся, в насадке предусмотрено свободное пространство над цилиндром (рис. 7). За глубиной погружения режущего цилиндра в грунт наблюдают через отверстия в насадке.
Цилиндр с грунтом откапывают ножом и излишний грунт срезают по краям цилиндра. Наружную поверхность цилиндра очищают от грунта и цилиндр с грунтом и надетой на него крышкой помещают в крышку поплавка. На крышку сверху надевают поплавок и закрывают замки, после чего поплавок опускают в воду, налитую в ведро-футляр. Против уровня воды по шкале «ВЛ» берется отсчет объемного веса влажного грунта .
Примечание. Если необходимо определить объемный вес рыхлого или текучего грунта, который не удерживается в поднятом режущем цилиндре, то при отборе пробы используется крышка поплавка. После того, как режущий цилиндр погружен в грунт, верхнюю половину его снаружи освобождают от грунта. Избыток грунта срезают по верхнему краю цилиндра ножом и на цилиндр надевают крышку с плоским дном. Затем под режущий цилиндр с грунтом подводят нож, и цилиндр вместе с грунтом опрокидывают так, чтобы крышка оказалась внизу. В дальнейшем отобранную пробу выравнивают ножом по острому краю цилиндра, цилиндр и крышку очищают с наружной поверхности от грунта. Дальнейшее определение объемного веса влажного грунта выполняется описанным выше способом.
Определение объемного веса скелета грунта (плотности)
После определения объемного веса влажного грунта пробу переносят из режущего цилиндра в сосуд и заливают водой приблизительно на 1/2 емкости сосуда: грунт тщательно размешивают.
После того, как в воде не останется комков грунта; в сосуд доливают воду до 1/2 - 1/3 его объема. К сосуду присоединяют поплавок и сосуд с поплавком погружают в воду. Вода через зазор между поплавком и сосудом заполняет оставшееся пространство сосуда. По шкале «Ч», «П», или «Г», соответственно типу испытываемого грунта, отсчитывается объемный вес скелета грунта (плотности) ск.
Если удельный вес грунтов более 2,72, можно ск находить по шкале «Г» и полученный результат пересчитывать по формуле
где ??ск - объемный вес скелета, найденный по шкале прибора, г/см3;
у - удельный вес грунта.
Полученное значение ск будет истинным.
Определение влажности грунта
По найденному объемному весу влажного грунта и объемному весу скелета ск влажность W рассчитывается по формуле
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ ГРУНТА БАЛАНСИРНЫМ КОНУСОМ
1. Границу текучести грунта определяют с помощью «балансирного конуса» (ГОСТ 5184-64), основная часть которого полированный конус из нержавеющей стали и балансирное устройство, состоящее из двух шариков с коромыслом (рис. 8). Общий вес прибора - 76 г.
Под границей текучести понимают влажность грунтового теста, при которой конус прибора под действием собственного веса погружается за 5 сек на 10 мм (до круговой метки).
2. Пробу воздушно-сухого грунта весом около 500 г, пропущенного через сито с отверстиями 1 мм, замешивают с водой до получения густого теста и до испытания конусом выдерживают в закрытом сосуде не менее 20 - 30 мин (для тяжелых суглинков и глин время выдерживания следует увеличить до 2 ч).
Рис. 8. Балансирный конус для определения границы текучести (по ГОСТ 5184-64):
1 - подставка; 2 - круговая метка; 3 - ручка; 4 - конус с углом 30°; 5 - грунтовое тесто; 6 - балансирный шар
3. Подготовленным грунтом с помощью шпателя заполняют стаканчик и сглаживают поверхность грунта наравне с краями стаканчика.
4. К поверхности грунта подносят и опускают острие конуса, слегка смазав его вазелином или жиром.
Если конус погрузится на 10 мм в течение 5 сек, то значит достигнута искомая граница текучести.
5. Влажность грунта меньше границы текучести, если конус погрузится менее чем на 10 мм. В этом случае к пробе грунта добавляют немного воды, грунт тщательно перемешивают и испытания повторяют.
Если конус погрузится более чем на 10 мм, то влажность грунта больше границы текучести. В этом случае грунтовое тесто в чашке следует подсушить, перемешивая его шпателем, и все операции повторить.
6. Влажность грунта, соответствующую границе текучести, определяют или высушиванием до постоянного веса при 105 °С или прибором Ковалева. В последнем случае кольцо прибора наполняют грунтом подобранной консистенции вровень с краями. Дальнейший ход работ по определению влажности прибором Ковалева описан ранее (приложение 1, разд. 6).
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ
Под границей раскатывания понимают влажность, при которой грунт, раскатанный в жгут диаметром 3 мм, распадается на кусочки длиной 3 - 10 мм.
Грунт подготавливают к испытанию так же, как и для определения границы текучести (ГОСТ 5184-64).
Затем выполняют следующее:
1. Из подготовленного грунтового теста берут небольшой кусочек, раскатывают на стекле до образования жгута диаметром около 3 мм (вместо стекла можно использовать гладкую металлическую пластинку, плотную глянцевую или восковую бумагу).
2. Если жгут не крошится, его переминают и вновь раскатывают до указанного диаметра; если жгут при диаметре 3 мм начинает крошиться по всей длине на кусочки 3 - 10 мм, считают, что граница раскатывания найдена. Кусочки грунта собирают в бюкс и закрывают крышкой. Затем операцию повторяют, пока вес грунта в бюксе не достигнет 10 г, после чего определяют влажность грунта путем высушивания его в бюксе до постоянного веса.
3. Границу раскатывания каждого образца грунта определяют не менее двух раз. При этом расхождение весовой влажности допускается не более 2 %. За величину влажности на границе раскатывания принимают среднее арифметическое из выполненных определений, выраженное в целых процентах.
4. Если из увлажненного грунта невозможно раскатывать жгут диаметром 3 мм, то считают, что данный грунт не имеет границы раскатывания.
Методика определения влажности границы раскатывания ускоренным способом
Ускоренным способом определение границы раскатывания рекомендуется только для несцементированных глинистых грунтов-супесей, суглинков и глин (предварительно проводят пробное определение раскатываемости грунта для выявления его вида: относится он к глинистым или песчаным).
Границу раскатывания этим методом определяют следующим образом:
1. Грунт в воздушно-сухом состоянии размельчают и просеивают сквозь сито с отверстиями 0,5 мм.
2. Примерно 150 г грунта замешивают с водой до тестообразного состояния, как это обычно делают при подготовке грунта к определению границы текучести. Как правило, используют грунт, остающийся после определения границы текучести балансирным конусом.
Примечание. Для ускорения водоотдачи высокосвязные грунты-глины - рекомендуется замешивать на слабосолевом растворе - СаСl2 (0,6 г соли на 1 л воды).
3. На ровную поверхность, покрытую листом бумаги, кладут металлический шаблон - кольцо высотой 2 мм диаметром 50 мм и заполняют его грунтовой массой. Избыток грунта, выступающего из шаблона, срезают ножом заподлицо с краем шаблона. Шаблон снимают, а полученный образец перекладывают на одну половину полоски из полотна (не синтетического) и покрывают сверху другой половиной.
4. Приготовленный образец помещают между двумя пачками фильтровальной бумаги, по 15 - 20 листков каждый (диаметр листка не менее 10 см).
5. Под образец подкладывают металлическую пластинку со строго параллельными плоскостями и покрывают такой же пластинкой сверху. Толщина металлической пластинки должна быть не менее 4 - 5 см, а минимальные размеры пластинок в плане - не менее 10 см.
6. Образец устанавливают на гидравлический или рычажный пресс и выдерживают при нагрузке 200 кГ (10 кГ/см2) с точностью до 20 кГ (??1 кГ/см2).
Примечание. Давление, показываемое манометром гидравлического пресса, соответствующее сжатию P = 10 кГ/см2, вычисляют заранее по формуле:
где р - показание манометра, кГ/см2;
Р - требуемое давление, кГ/см2;
f - площадь образца, см2;
F - площадь поршня пресса, см2.
7. Время выдерживания образцов под нагрузкой составляет 10 мин 1 мин.
8. Спрессованный образец разламывают и помещают в сушильный стаканчик, взвешивают и сушат до постоянного веса при температуре 100 - 105 °С в сушильном шкафу или иным ускоренным способом.
9. Одновременно можно закладывать несколько образцов (2 - 4), устанавливая их столбиком и разделяя металлическими пластинками (п. 5 данной методики). Параллельное определение границы раскатывания одного и того же образца грунта рекомендуется проводить при повторной закладке. Фильтровальную бумагу можно использовать несколько раз, предварительно высушивая ее после каждого употребления.
Полотно необходимо промывать чистой водой и высушивать.
10. Если значение полученной влажности составит менее 11 - 12 %, следует повторить пробную раскатку образца для выявления его вида, так как подобный грунт, по всей вероятности, является песком или находится на границе с супесью.
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА ГРУНТА МЕТОДОМ РЕЖУЩЕГО КОЛЬЦА
Объемный вес скелета грунта определяют на образце грунта, взятом без нарушения его структуры, с помощью стального кольца объемом около 500 см3 с режущим краем (рис. 9).
Техника отбора проб грунта следующая: на зачищенную поверхность грунта ставят режущим краем вниз слегка смазанное вазелином кольцо, помещенное в специальное приспособление для отбора проб (рис. 10), и забивают его легкими ударами гири по крышке в грунт. После погружения кольцо окапывают со всех сторон и, подрезав ножом монолит снизу, осторожно извлекают на поверхность. Грунт, выступающий с верхней и нижней стороны, срезают ножом заподлицо с краями кольца. Затем кольцо с грунтом взвешивают на весах с точностью до 1 г.
Объемный вес влажного грунта (г/см2) определяют по формуле
где P1 - вес влажного грунта с кольцом, г;
Р2 - вес пустого кольца, г;
V - объем грунта в кольце, см3.
После взвешивания образца из кольца отбирают пробу для установления влажности, которую определяют высушиванием до постоянного веса.
Затем подсчитывают объемный вес скелета грунта:
где W - весовая влажность грунта, %.
Рис. 9. Кольцо для отбора проб грунта
Рис. 10. Приспособление для отбора проб грунта без нарушения его структуры
При отборе проб из смеси талого и мерзлого грунтов, а также из грунтов с включением гравелистых частиц объем кольца должен быть увеличен до 2 - 3 л.
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА ГРУНТА МЕТОДОМ ПАРАФИНИРОВАНИЯ
Этот метод применяют преимущественно при контроле за уплотнением грунта в зимних условиях. Из уплотненного слоя вырубают монолит грунта объемом не менее 200 - 300 см3, взвешивают его и определяют вес g.
Затем производят парафинирование образца, взвешивают его с парафиновой оболочкой и определяют вес g1.
Взвешенный образец погружают в мерный цилиндр с водой и определяют объем вытесненной воды, равный объему запарафинированного образца грунта V1.
Если запарафинированный образец грунта имеет большой объем и в цилиндр не помещается, то объем его можно определить следующим образом: стеклянную банку или кастрюлю объемом 2 - 3 л наполняют водой до краев и устанавливают в какой-либо сосуд. Затем образец, подвязанный на нитке, погружают в воду. При этом часть воды, равная объему образца будет вытеснена и выльется через края банки в сосуд.
Измерив объем вытесненной воды мерным цилиндром, определяют объем запарафинированного образца V1.
Более точно объем запарафинированного образца можно определить по величине потери веса при погружении образца в воду. Взвешивать образец в воздухе и в воде при этом рекомендуется на обычных технических весах. Вычитая из веса образца в воздухе вес его в воде, получают объем образца с парафином V1.
По разности между весом запарафинированного образца g1 и весом образца g определяют вес парафина g2, затраченного на парафинирование образца:
