---

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

О снови та підвалини будинків і споруд

ҐРУНТИ

Метод вимірювання теплопровідності мерзлих ґрунтів

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

Введено: «ИМЦ» (г. Киев, просп. Краснозвездный, 51; т/ф. 391-42-10) 6

Київ

Мінрегіонбуд України 2010

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

ПЕРЕДМОВА

1 РОЗРОБЛЕНО:

Державне підприємство "Український державний головний науково-дослідний і виробничий інститут інженерно-технічних і екологічних вишукувань УкрНДІІНТВ"

РОЗРОБНИКИ: С. Алтухова; С. Воробйов; А. Дроздов; В. Дроздов; І. Закопайло (відповідальний виконавець); Г. Стріжельчик, канд. геол.-мін. наук (науковий керівник)

2 ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ:

наказ Міністерства регіонального розвитку та будівництва України від 22.12.2009 р. № 663

3 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ (зі скасуванням в Україні ГОСТ 26263-84)

Право власності на цей документ належить державі.

Цей документ не може бути повністю чи частково відтворений,

тиражований і розповсюджений як офіційне видання без дозволу

Міністерства регіонального розвитку та будівництва України

© Мінрегіонбуд України, 2010

Офіційний видавець нормативних документів у галузі будівництва і промисловості будівельних матеріалів

Мінрегіонбуду України

Державне підприємство "Укрархбудінформ"

II

ДСТУ Б В.2.1-18:2009 ЗМІСТ

1. Сфера застосування 1

2. Нормативні посилання 1

3. Терміни та визначення понять 1

4. Загальні положення 2

5. Засоби вимірювання та матеріали 2

6. Відбір і підготовка зразків ґрунту 3

7. Підготовка до вимірювання 3

8. Проведення вимірювання 3

9. Обробка результатів вимірювання 4

10. Оцінювання [похибки вимірювань 4

11. Вимоги безпеки 4

Додаток А

Вимірювальна установка для визначення теплопровідності 5

Додаток Б

Рекомендації з виготовлення тепломіра 6

Додаток В

Журнал вимірювання теплопровідності ґрунту 8

Додаток Г

Журнал властивостей досліджуваного ґрунту 9

Додаток Д

Визначення градуювального коефіцієнта тепломіра 10

III

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

О снови та підвалини будинків і споруд

ҐРУНТИ

Метод лабораторного вимірювання теплопровідності мерзлих ґрунтів

Основания и фундаменты зданий и сооружений

ГРУНТЫ

Метод лабораторного измерения теплопроводности мерзлых грунтов

Bases and foundations of buildings and structures

SOILS
Laboratory method for determining thermalconductivity of frozen soils

Ч инний від 2010-10-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт поширюється на піщані, пилувато-глинисті, біогенні, а також великоуламкові (тільки гравійні) ґрунти в мерзлому стані за температури ґрунту до мінус 20 °С та встановлює метод лабораторного визначення їх теплопровідності при дослідженнях ґрунтів для будівництва.

Допускається також визначення теплопровідності талих ґрунтів у повітряно-сухому або повністю водонасиченому стані.

Стандарт не поширюється на ґрунти із включеннями часток розміром більше ніж 10 мм.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на такі нормативні акти та нормативні документи:

ДСТУ Б В.2.1-2-96 (ГОСТ 25100-95) Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Класифікація

ДСТУ Б В.2.1-8-2001 (ГОСТ 12071-2000) Основи та підвалини будинків_;і споруд. Ґрунти. Відбирання, упакування транспортування і зберігання зразків

ГОСТ 9245-79 Потенциометры постоянного тока измерительные. Общие технические условия (Потенціометри постійного струму вимірювальні. Загальні технічні умови)

СанПиН 4607-88 Санитарные правила при работе со ртутью, ее соединениями и приборами с ртутным заполнением (Санітарні правила при роботі зі ртуттю, її сполуками та приладами зі ртутним заповнювачем)

3 ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

Нижче подано терміни, вжиті в цьому стандарті, та визначення позначених ними понять

3.1 ґрунт мерзлий

Ґрунт, що має мінусову чи нульову температуру, містить у своєму складі видимі льодяні включення і (або) лід-цемент та характеризується кріогенними структурними зв'язками (ДСТУ Б В.2.1-2 (ГОСТ 25100))

3.2 ґрунт сипкомерзлий
"суха мерзлота"

Великоуламковий та піщаний ґрунти, що мають мінусову температуру, але не зцементовані льодом та не мають сил зчеплення (ДСТУ Б В.2.1-2 (ГОСТ 25100))

1

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

3.3 кріогенна текстура

Сукупність ознак складу мерзлого фунту, що обумовлена орієнтуванням, відносним розташуванням та розподілом різних за формою і розмірами льодяних включень та льоду-цементу (ДСТУ Б В.2.1-2 (ГОСТ 25100))

3.4 льодистість ґрунту за рахунок видимих льодяних включень І_i, ч. од.

Відношення об'єму видимих льодяних включень, що містяться в ньому, до об'єму мерзлого ґрунту (ДСТУ Б В.2.1-2 (ГОСТ 25100))

3.5 метод стаціонарного теплового режиму

Метод визначення теплопровідності ґрунту за виміряним при випробуванні сталим (незмінним у часі) тепловим потоком через досліджуваний зразок при постійних температурах на його протилежних поверхнях

3.6 сумарна льодистість мерзлого ґрунту І_tot, ч. од.

Відношення об'єму льоду, що міститься в ґрунті, до об'єму мерзлого льоду (ДСТУ Б В.2.1-2 (ГОСТ 25100))

3.7 теплопровідність ґрунту

Теплофізична властивість ґрунту, що визначає здатність ґрунту проводити тепло, й чисельно дорівнює щільності теплового потоку в ньому при градієнті температур, який дорівнює одиниці

4 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1. Теплопровідність мерзлого ґрунту визначають методом стаціонарного теплового режиму.

2. Теплопровідність ґрунтів визначають на зразках непорушеного складу з природною во-
   логістю й льодистістю за природних або розрахункових температур, значення яких установлюються
   програмою випробувань.

Допускається визначати теплопровідність на штучно приготовлених зразках.

4.3 Результати визначення теплопровідності ґрунтів повинні супроводжуватися даними про
місце відбору проб, найменування ґрунту, тип його кріогенної текстури, льодистість, вологість,
щільність, а також про температурні умови випробування.

5 ЗАСОБИ ВИМІРЮВАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ

5.1 Для визначення теплопровідності мерзлих ґрунтів застосовують вимірювальну установку згідно з додатком А, що укомплектована наступними засобами та устаткуванням:

• вимірювач теплового потоку (тепломір) (додаток Б);

• датчики температури (термопари) - не менше ніж 4 шт.;

• багатограничний потенціометр із межами вимірювання 0,1 мВ і 100 мВ згідно з ГОСТ 9245;

• порожній термостатований диск діаметром 250 мм і висотою 100 мм, виготовлений із мідного
  (латунного) листа завтовшки від 2 мм до 3 мм - 2 шт.;

• рідинний ультратермостат УТ-15 (згідно з чинними нормативними документами) - 2 шт. або
  термоелектрична батарея С-1 (згідно з чинними нормативними документами) - 2 шт. із джерелом
  живлення ВСП-33 (згідно з чинними нормативними документами);

• притискний пристрій, що забезпечує рівномірне обтиснення зразка до 0,05 МПа (0,5 кгс/см²);

• щітковий перемикач типу МГП;

• обойми з органічного скла діаметром від 120 мм до 250 мм, висотою 30 мм при товщині стінок
  10 мм - 1 шт. на зразок;

- теплоізоляційний кожух (дерев'яний);

• посудина Дьюара ємністю від 1,5 л до 2,0 л;

• гумова прокладка завтовшки не більше ніж 1 мм за розміром торцевої поверхні зразка - 2 шт.
  на зразок;

-листовий поролон.

2

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

5.2 Допускається вимірювати тепловий потік іншими приладами, якщо їх точність задовольняє встановленим вимогам.

6 ВІДБІР І ПІДГОТОВКА ЗРАЗКІВ ҐРУНТУ

1. Відбір, упакування, транспортування й зберігання монолітів мерзлого ґрунту повинні вико-
   нуватися відповідно до вимог ДСТУ Б.В.2.1-8 (ГОСТ 12071).

2. Для визначення теплопровідності з відібраних монолітів ґрунту вирізують циліндричні зраз-
   ки діаметром від 100 мм до 230 мм і висотою 30 мм у кількості не менше двох для кожного досліджу-
   ваного різновиду ґрунту. Торцеві поверхні зразків повинні бути пласкими й паралельними між
   собою й мати орієнтацію, що співвіднесена до денної поверхні.

3. Зразки сипкомерзлих ґрунтів підготовлюють в обоймах з органічного скла з металевим дном.

4. Всі операції з підготовки зразків ґрунту до випробувань необхідно виконувати при мінусовій
   температурі з метою збереження мерзлого стану та природного складу грунту.

7 ПІДГОТОВКА ДО ВИМІРЮВАННЯ

1. Зразок в обоймі витримують за мінусової температури, яка відповідає температурі випробу-
   вань, не менше ніж 6 год для піщаних і гравійних, для інших ґрунтів - не менше ніж 12 год.

2. Зразок ґрунту з термопарами (не менше двох з кожної сторони) розміщують на тепломір, по-
   кладений на нижню термостатовану плиту. Термопари розташовують на відстані 10 мм і 40 мм від
   центра зразка.

Зверху на зразок встановлюють верхню термостатовану плиту й притискають її за допомогою притискного пристрою під тиском від 0,02 МПа до 0,05 МПа (від 0,2 кг/см² до 0,5 кг/см²).

Зразок повинен повністю перекривати робочу частину тепломіра. Якщо розміри зразка менші розміру термостатованих плит, то частину простору, яка лишилася вільною, заповнюють теплоізоляційним матеріалом (поролоном).

3. По обидва боки зразка прокладають гумові прокладки або наносять консистентне змащення
   (наприклад, солідол).

3. Складену установку закривають кожухом.

4. Термопари й тепломір підключають через перемикач до потенціометра.

5. Спай порівняння занурюють у посудину Дьюара з талим льодом.

6. Термостатовані плити підключають до ультратермостатів (термоелектричних батарей).

8 ПРОВЕДЕННЯ ВИМІРЮВАННЯ

1. Температуру ультратермостатів установлюють таким чином, щоб середня температура
   термостатованих плит відповідала температурі випробування проби ґрунту. Різниця між темпера-
   турами плит при випробуванні мерзлого ґрунту повинна бути не менше ніж 1 °С. При випробуванні
   талого ґрунту різниця температур плит повинна бути в межах від 0,1 °С до 3 °С.

2. Заміри показань тепломіра починають не менше ніж через 2 год після включення ультратер-
   мостатів і виконують протягом випробування через кожні 20 хв.

3. Закінчення випробування визначають за моментом, коли показання тепломіра відріз-
   няється від попереднього показання не більше ніж на 5 %. При цьому вимірюють температуру ве-
   рхньої й нижньої поверхонь зразка.

4. Показання тепломіра й термопар записують у журнали згідно з додатками В та Г.

3

2. 
   

   ДСТУ Б В.2.1-18:2009

   9 ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ

   
   Теплопровідність визначають не менше ніж для двох паралельних зразків досліджуваного
   ґрунту.

3. Для теплотехнічних розрахунків значення теплопровідності приймають таким, що дорівнює
   середньоарифметичному значенню теплопровідності, визначеної для паралельних зразків ґрунту.

10 ОЦІНЮВАННЯ ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

1. Допустима похибка вимірювання показань вимірювача теплового потоку (тепломір) повин-
   на бути не більше ніж 1 %.

2. Повірка тепломіра виконується не рідше ніж два рази на рік відповідно до додатка Г.

11 ВИМОГИ БЕЗПЕКИ

1. До самостійної роботи з лабораторного визначення теплопровідності мерзлих ґрунтів до-
   пускаються особи не молодше 18 років, що пройшли медичну комісію, навчання та атестовані за
   правилами технічної безпеки, пожежної безпеки, електробезпеки та охорони праці.

2. Виконання лабораторної роботи дозволяється за наявності засобів індивідуального захис-
   ту (бавовняний халат, гумові рукавички, захисні окуляри) та витяжної вентиляції.

11.3 На всіх ділянках робіт повинні бути попереджувальні написи та інструкції з експлуатації приладів.

11.4 При роботі зі ртутними термометрами необхідно додержуватись вимог СанПиН 4607-88.

4

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

5

ДСТУ Б В.2.1-18:2009

ДОДАТОК Б (довідковий)

РЕКОМЕНДАЦІЇ З ВИГОТОВЛЕННЯ ТЕПЛОМІРА

Тепломір - це термобатарея, змонтована на пластині органічного скла діаметром 250 мм і товщиною 4 мм (рисунок Б. 1). Термобатарея може бути виготовлена з відрізків хромельових і копельових дротів діаметром 0,2 мм, сзпоадячниийх послідовно. Термобатарею розміщають у середній частині пластини діаметром 100 мм, яка має 130 отворів діаметром 0,6 мм на відстані 8 мм один від одного. Спаї термобатареї розташовують по черзі з однієї та іншої сторони пластини. До кінців термобатареї приварюють (припаюють) два копельових дроти діаметром 0,5 мм. Клеєм БФ-2 наклеюють шари лакотканини по обидва боки тепломіра.

Визначають градуювальний коефіцієнт виготовленого тепломіра згідно з додатком В. Тепломір повинен мати чутливість до теплового потоку по електрорушійній силі не менше ніж 0,12 мВ∙Вт∙м^-2.