Плотность частиц грунта ρs — расчёт пикнометром по ГОСТ 5180
Калькулятор плотности частиц грунта ρs пикнометрическим методом по ГОСТ 5180-2015 п.8. С поправкой на температуру воды.
Ввод данных
Высушенная при 105±2°C до постоянной массы навеска
Взвешивание после удаления воздуха
При той же температуре, что и m₁
Подставляется ρw из таблицы ГОСТ
Из таблицы для нестандартной t°
Результат
Формула
Плотность частиц грунта по ГОСТ 5180-2015 (метод пикнометра):
ρs = m₀ · ρw / (m₀ + m₂ − m₁)
где ρs — плотность твёрдых частиц грунта, г/см³; m₀ — масса сухого грунта, г; m₁ — масса пикнометра с грунтом и водой при t°, г; m₂ — масса пикнометра с водой (без грунта) при той же t°, г; ρw — плотность воды при t°, г/см³.
Знаменатель (m₀ + m₂ − m₁) численно равен массе воды, вытесненной частицами грунта; делением на ρw получаем объём твёрдой фазы Vs.
Плотность воды ρw, г/см³
t, °C
4
10
15
20
25
30
ρw
1,0000
0,9997
0,9991
0,9982
0,9970
0,9957
Пример
Сухой грунт m₀ = 30,00 г, пикнометр+грунт+вода m₁ = 194,05 г, пикнометр+вода m₂ = 175,50 г, t = 20 °C (ρw = 0,9982).
Масса вытесненной воды = 30 + 175,50 − 194,05 = 11,45 г.
Объём твёрдой фазы Vs = 11,45 / 0,9982 = 11,4708 см³.
ρs = 30 / 11,4708 = 2,615 г/см³ — соответствует кварцевому песку.
FAQ
Какой ГОСТ регулирует метод?
ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик», п. 8 «Метод определения плотности частиц грунта пикнометром». Метод применим для всех видов грунтов, кроме мёрзлых и засолённых выше 5 %.
Зачем поправка на температуру воды?
Плотность воды зависит от температуры: 1,0000 г/см³ при 4 °C, 0,9982 при 20 °C, 0,9970 при 25 °C. Для расчёта ρs с точностью до 0,01 г/см³ нужна ρw с точностью до четвёртого знака, поэтому температуру воды в пикнометре обязательно фиксируют термометром.
Какой пикнометр применяют?
Стеклянный пикнометр объёмом обычно 100 мл (для песков допускается 50 мл) с притёртой пробкой и капилляром или с горловиной и риской-меткой на шейке. Пикнометр предварительно тарируют, заполняя дистиллированной водой до метки и взвешивая при разных температурах — это и есть величина m₂(t).
Как готовят навеску грунта?
Грунт растирают в ступке, просеивают через сито 1 мм (для песков — 2 мм), отбирают навеску 15–30 г и сушат при 105±2 °C до постоянной массы. После охлаждения в эксикаторе навеску переносят в пикнометр, заливают дистиллированной водой и кипятят 30–60 мин для удаления воздуха из пор.
Типичные значения ρs по видам грунта?
Кварцевые пески — 2,65–2,66 г/см³; полевошпатовые пески — 2,55–2,76; супеси — 2,68–2,72; суглинки — 2,69–2,73; глины — 2,70–2,80; торфы — 1,45–1,85. Значения ниже 2,4 или выше 2,9 г/см³ для минеральных грунтов указывают на ошибку взвешивания или неполное удаление воздуха из пикнометра.
Расчёт плотности твёрдых частиц грунта ρs (плотность скелета без пор и воды) пикнометрическим методом. Введите массу высушенной при 105 °C навески m₀, массу пикнометра с грунтом и водой m₁ и массу того же пикнометра с одной водой m₂ при той же температуре. Калькулятор автоматически подставит плотность воды ρw из таблицы (от 4 до 25 °C) или примет ваше значение. На выходе — ρs в г/см³ и кг/м³, плюс промежуточные величины: масса вытесненной воды и объём твёрдой фазы Vs. Ориентировочные значения ρs: кварцевые пески 2,65–2,66, супеси 2,68–2,72, суглинки 2,69–2,73, глины 2,70–2,80, торфы 1,45–1,85 г/см³. Используется при расчёте пористости, коэффициента пористости, степени водонасыщения и в классификации грунтов.