На страницах нашего онлайн портала alivahotel.ru мы расскажем много самого интересного и познавательного, полезного и увлекательного для наших постоянных читателей.
Песок входит в число наиболее востребованных природных сыпучих материалов. Особенно он популярен в строительстве, где используются практически все существующие разновидности этого представителя нерудных материалов, отличающиеся своими свойствами. Качество песка оценивается по значению его основных технических характеристик, одной из которых является коэффициент фильтрации песка.
Что такое фильтрация песка?
Между отдельными песчинками всегда есть свободное пространство. Поэтому, если на песок вылить какое-то количество воды, то она будет просачиваться между песчинками и остановится только когда попадает на плоскую и твердую поверхность. Замеряя скорость, с которой вода проходит через слой песка, можно определить значение коэффициента фильтрации. Для измерения используется метрическая единица «метров в сутки», показывающая какое расстояние в метрах пройдет вода за 24 часа через песок разного вида — карьерный, сеяный, речной и пр. Для обозначения величины коэффициента обычно пишется «песок кф» и указывается цифровое значение, хотя иногда добавляется и единица измерения, например, песок кф 3 м в сутки.
Факторы, влияющие на величину коэффициента фильтрации
Значение коэффициента фильтрации у разных видов песка отличается из-за воздействия множества факторов. В числе основных можно назвать следующие:
Методы определения коэффициента фильтрации песка
Определение конкретного значения коэффициента фильтрации песка может выполняться в лабораторных или в полевых условиях. Для этого отбирается партия песка с максимальной плотностью и оптимальным уровнем влажности. Указания на методы лабораторного определения содержатся в ГОСТе 25584 от 2016 года. Для работы в полевых условиях используются специальные измерительные приборы, например, КФ-00М, ПКФ-СД или СоюзДорНИИ.
Покупайте песок в нашей компании
Покупать песок нужно у нас, так как наша компания практикует размещение в сертификате соответствия значение величины коэффициента фильтрации, хотя это и не требуется, если следовать указаниям ГОСТа 8736 от 2014. Приобретая необходимый тип песка, вы можете быть уверены в качестве приобретаемого строительного материала. Звоните по размещенному на сайте номеру телефона и заказывайте требуемый объем песка нужного типа.
Химическая формула речного песка – SiO2 – 98%, остальное – AI2O3 (оксид алюминия) и Fe2O3 (оксид железа). Основной составляющей песка является диоксид кремния. Это формула кварцевого песка, и от нее всегда отталкиваются, делая расчеты при проведении строительно-ремонтных работ, направленные на составление пропорций цементно-песчаного или бетонного растворов. Кварцевый песок, особенно речной, имеет наиболее чистый состав.
Формула кварцевого песка
Как рассчитать коэффициент фильтрации песка
Песок используют для приготовления растворов и смесей (мокрых или сухих) в строительстве самых разных объектов и сооружений – от жилья до стратегических конструкций и для дорожного строительства, от фундаментов до влагонепроницаемых герметичных сооружений. Выбирая требуемую фракцию и степень очистки песка, принимают в расчет модуль крупности, наличие глинистых примесей, объемную массу, коэффициент фильтрации. Справочные значения коэффициента фильтрации песка приведены в таблице:
Грунт
КФ
КФ
Гравий, галька
0,125-0,175
0,135-0,25
Песчаный грунт
0,175-0,30
0,20-0,40
Супеси
0,22-0,32
0,28-0, 5
Суглинки
0,3-0,38
0,45-0,65
Глинистый грунт
0,35-0,45
0,55-0,75
Крупнообломочный грунт
0,25
0,35
Точное определение коэффициента фильтрации песка нужно для того, чтобы узнать его способность пропускать воду (водопроницаемость). Скорость прохождения воды через определенную толщу песка вычисляют посредством применения гидравлического градиента со значением 1, единица измерения – м/сут (метров в сутки). Результат измерений отображает расстояние, на которое просочилась вода через слой песка за 24 часа, то есть плотность песка. Определение коэффициента фильтрации грунтов
Коэффициент фильтрации песка (КФ) определяет его проникающую способность и параметры качества. Самая маленькая пропускная способность песка имеет КФ = 0. По значениям КФ можно определить объемное присутствие примесей глины и по этому показателю применять песок для тех или иных растворов или смесей.
Чем ниже коэффициент фильтрации, тем меньше диапазон применения песка, так как его качество определяет прочность бетонной или цементно-песчаной конструкции. Наивысший КФ имеет крупнозернистый песок, так как между зернами материала остается больше воздуха и вода может свободно и быстро просачиваться через толстый слой песка.
Чтобы лабораторным путем узнать КФ песка и провести исследования, пользуются мерной пробиркой: в нее наливают воду уровнем выше отметки «0» на 0,5 см и более. При стекании воды через перфорированное дно с отверстиями хронометром замеряют время, за которое вода опустится в мерной пробирке ниже 5,0 см. Такие измерения проводят 4 раза подряд, и каждый раз воду в мерную пробирку доливают на 0,5 см. При десятиминутном снижении уровня воды измерения можно делать при значении начального градиента давления 2,0. Мерная пробирка и подставка вынимаются из стакана и устанавливаются на специальный поддон. При проведении замеров необходимо следить за тем, чтобы вода в мерной пробирке не опускалась ниже верхнего уровня стройматериала. Прибор для определения значения фильтрации песка
Плотность сухого сыпучего материала в резервуаре (ρdi, г/см 3 ) рассчитывают таким образом: ρdi = m1 / (Vi х (1+Wi)), где:
Vi – объем грунта в мерной пробирке, см 3 ;
Wi – влажность грунта в мерной пробирке.
КФ рассчитывают по формуле: K = h / t 0 x α (S / H0) x 864 / T, где:
h – высота песчаной насыпки для фильтрации в мерной пробирке (см);
S – визуальное уменьшение уровня от начального (см);
H0 – значение предельно минимального давления жидкости (см);
t 0 – время падения уровня (сек);
Т = (0,7 + 0,03 Тф) – коэффициент, применяемый для приведения КФ песка к приемлемым условиям фильтрации жидкости при температуре 10 0 С, где:
Тф – температура при проведении опытов, 0 С;
Т = (0,7 + 0,03 х 18) = 1,24.
КФ для разных типов песка
Разный по свойствам грунт обладает различными коэффициентами поглощения воды или другой жидкости (коэффициентом водопроницаемости). Точные данные приведены в ГОСТ 25584. Свойства жидкости в расчет не принимаются – основным параметром для расчетов служит размер фракций песка и включений в нем. Прибор КФ-00М
Коэффициент проницаемости жидкости для карьерного песка – 0,5-7 м/сут, так как в этом стройматериале много посторонних включений – глина, пыль, и т.д. Все эти ненужные компоненты задерживают жидкость, поэтому при приготовлении смесей и растворов на основе цемента этот песок применяют очень редко.
После того как карьерный песок очистили при помощи воды, КВ увеличивается, а качество песка становится лучше. КФ в карьерном намытом песке достигает 5-20 м/сут, а размер средних фракций песка остается на уровне 1,5 мм. Такой промытый карьерный песок уже разрешается применять при приготовлении бетонных и цементно-песчаных смесей.
Песок мелкой фракции с пропускной способностью 1-10 м/сут широко применяют при производстве сухих строительных смесей – штукатурных, кладочных, и т.д. При наличии любых посторонних примесей в мелкофракционном песке его КФ значительно уменьшается.
Очень высокий показатель КВ у песка крупной зернистости – это материал практически максимальной водопроницаемости, так как между крупными зернами всегда остается воздух, сквозь который вода или любая другая жидкость может свободно протекать. Разные фракции песка
КФ служит для определения параметров песка. Высокая водопроницаемость определяет чистоту песка и степень пригодности к использованию в строительстве, так как качество песка прямо влияет на показатели надежности и длительность эксплуатации строительных объектов.
Коэффициент для чистой почвы (значения для инженерных геологических изысканий)
Коэффициент для лесных почв
Суглинистый грунт
≤ 0,07 мм/мин
0,1м/сутки
1,9-2,4 мм/мин (до 16,7 мм/мин)
Серый лесной грунт на лессовидной суглинистой почве
Супесь и тонкозернистая песчаная почва
0,07-1,4 мм/мин
0,1-2,0 м/сут
Мелкозернистая песчаная почва
1,4-7,0 мм/мин
2,0-10,0 м/сут
2,4-3,9 мм/мин
Песчаный подзолистый грунт
Среднезернистая песчаная почва
7,0-20,0 мм/мин
Расчет КФ
Учитывая постоянный спрос на песок для организации любых строительных работ – как в промышленном, так и в индивидуальном строительстве и ремонте – характеристики этого стройматериала должны быть такими, чтобы обеспечить максимально возможные качественные, прочностные, фильтрационные (КФ) и другие параметры. Ориентировочные значения КФ песка
Подробнее о проведении опыта по измерению КФ песка:
В пробирку прибора КФ-00М насыпают сухой песок, который необходимо исследовать, а сетка с отверстиями прикрепляется ко дну пробирки. Устройство ставят на горизонтальную поверхность, песок в пробирке следует плотно утрамбовать. Для этого его засыпают маленькими порциями, и каждая порция трамбуется отдельно. Всего порций делают три или больше. Аппарат для определения водопоглощения в лаборатории
Расстояние от верхнего края пробирки до начала уровня песка необходимо измерить, и, если оно больше, чем 100 мм, песок трамбуют дополнительно. Исследовать единицу КФ начинают заливкой воды в пробирку таким образом, чтобы она была выше нуля на 0,5 см. Как только жидкость начнет стекать через перфорированное дно, хронометром измеряют время до отметки 50 мм – до нее должна опуститься вода. Доливают жидкость в пробирку воду четыре раза по 5 мм. Результатом измерений будет среднее арифметическое всех проведенных замеров.
Водопроницаемость почвы
Уклон участка (в тысячных долях)
Длина поливной борозды (м)
Величина струи в борозду (литров в секунду)
Слабая
Большой (0,005-0,01) Средний (0,001-0,005) Малый (≤ 0,001)
120-150
0,3-0,5
Средняя
Большой (0,005-0,01) Средний (0,001-0,005) Малый (≤ 0,001)
100-120
0,6-0,8
Высокая
Большой (0,005-0,01) Средним (0,001-0,005) Малый (≤ 0,001)
80-100
Добыча морского песка
Грязный песок, добытый в карьере, имеет низкий коэффициент фильтрации по ГОСТ – не выше 0,5-0,7 м/сут. При его промывке глина и другие посторонние примеси вымываются, а крупные посторонние зерна (камень, крошка гранита или щебня) остаются. Для получения более высокого качества такого песка его необходимо не только просушить, но и просеять, после чего можно смело использовать для получения высококачественных растворов или смесей. КФ для таких песков получается высоким – ≤ 20 м/сут, так как из него промывкой и просеиванием удаляются все сторонние фракции и примеси.
Таблица: коэффициент фильтрации грунтов по ГОСТ
Тип грунта
Приблизительный КФ, м/сут
Галька
≥ 200
Гравий
100-200
Крупнообломочный грунт с песчаным наполнителем
100-150
Гравелистые пески
50-100
Крупный песок
25-75
Среднекрупный песок
10-25
Мелкий песок
2-10
Пылеватый песок
0,1-2
Супесчаный грунт
0,1-0,7
Суглинистая почва
0,005-0,4
Глинистая почва
≤ 0,005
Слаборазложившийся торфяник
1-4
Среднеразложившийся торфяник
0,15-1
Сильноразложившийся торфяник
0,01-0,15
Добыча морского песка
Выводы
Чтобы использовать песок, добытый в карьере, для промышленного строительства, его необходимо промывать. Такой намывной стройматериал можно применять при изготовлении кирпича или бетонных блоков, плит и других конструкций, укладывать бордюры из элементов, сделанных на его основе, использовать в дорожно-строительных работах.
Но если есть возможность работать с речным или морским песком, особенно при возведении многоэтажных зданий и укладке дорожного полотна, то ее нельзя упускать. Среднее значение КФ такого сыпучего стройматериала – 10-20 м/сут. Коэффициент сильно зависит от значения модуля крупности.
Коэффициент фильтрации грунтов: таблица, ГОСТ песка для дорожного строительства
Песок является в какой-то степени уникальным материалом, который используется во многих отраслях, включая строительство, сельское хозяйство и т.д. Он повсеместно используется для приготовления цементных и бетонных растворов, для строительства дорог, зданий и насыпей. Приобретая песок, нужно уделять внимание некоторым его характеристикам, среди которых можно отметить модуль крупности, наличие примесей и глины в песке, а также коэффициент уплотнения и фильтрации. О последнем параметре и пойдет речь в данной статье.
Что это такое – коэффициент фильтрации песка по ГОСТу и почему его используют в строительстве, ремонтно-дорожных работах и др.
Люди, которые весьма отдаленно знакомы со спецификой такого материала, как песок, задаются вопросом – что такое коэффициент фильтрации песка? Если говорить понятным языком, без лишней терминологии, то этот показатель свидетельствует о прохождении жидкости через слой песка.
Иными словами, речь идет о водонепроницаемости данного материала. Определение скорости просачивания воды через песок определяется под влиянием гидравлического градиента. Как правило, его значение равно единице. Данный показатель измеряется в м/сут (метрах в сутки).
Получается, что конечная величина говорит о том расстоянии, которое проходит вода сквозь слой песка за 24 часа. Если показатель оказывается меньше 1, то такой песок считается недостаточно высокого качества.
Сыпучий материал не подойдет для использования в строительстве фундаментов и несущих конструкций. Для остальных же целей он вполне пригоден.
От чего зависит данный показатель
Коэффициент фильтрации песка очень важен для оценки его качественных характеристик, а также проникающей способности.
Знание данного показателя позволяет определить область применения песка, ведь для каждой отрасли и цели есть свои определенные требования.
Если показатель оказывается максимальным, то это говорит о том, что в таком песке практически отсутствуют различные примеси и глина. Соответственно, если песчинки крупные, а состав более чистый, то такой песок обладает меньшей прочностью, что является преимуществом.
Если порода обладает такими характеристиками, то жидкость проходит через нее без препятствий. Данное обстоятельство позволяет использовать цементный раствор при масштабном строительстве, производстве, заливке фундаментов, стяжки пола и для кладки.
Если у песка низкое значение коэффициента, то это говорит о присутствии в составе песка глины и крупных песчинок. Это ведет к увеличению водонепроницаемости материала, ведь вода практически не проходит через глину.
Да, такой песок будет обладать высокой прочностью, но его можно будет использовать только в весьма узких и специфических работах. Это неудивительно, ведь при приготовлении любых растворов используется вода, а такой песок затрудняет данные процессы.
Характеристики
Песчинки карьерного песка характеризуются коэффициентом, находящимся в диапазоне от 0,5 до 7 метров за сутки. Данный коэффициент в таблице достаточно средний, поэтому такой песок не может использоваться для масштабных строительств.
Намытый песок представляет больший интерес в этом плане, ведь материал проходит тщательную обработку и очистку с помощью воды. Это позволяет вымыть из состава примеси и глину, а сам коэффициент фильтрации песка средней крупности составляет от 5 до 20 метров за 24 часа.
При этом, размер песчинки составляет не более 2,5 мм. Такой песок используется в тех видах работы, где присутствие глиняных примесей строго запрещено.
Размер фракций песка равный 1-2 мм характеризуется тем, что его пропускная способность составляет от 1 до 10 метров за 24 часа. Такой вид песка считается наиболее предпочтительным, поэтому его используют в ремонтных и отделочных работах.
Естественно, все это сказывается и на его стоимости.
Определение коэффициента пылеватого песка, средней крупности и др. – испытание метода
Определение коэффициента фильтрации карьерного, кварцевого песка происходит с помощью специального опыта с использованием простейших предметов. Данное испытание позволяет узнать глубину, на которую вода просачивается сквозь слой песка за 24 часа.
Согласно ГОСТ 8736, данный метод должен проводиться с использованием следующих инструментов:
Прибор КФ-00М представляет собой конструкцию, состоящую из:
Определение коэффициента фильтрации песка, согласно ГОСТ, проходит следующим образом:
Эти манипуляции позволяют определить временной промежуток, за который жидкость опускается ниже уровня 5 см. Повторять это нужно не менее четырех раз, каждый раз наливая воду на 5 миллиметров выше.
Чтобы показатель был наиболее точным, нужно взять усредненное значение из всех совершенных манипуляций.
Помните, что категорически запрещено допускать падения жидкости в трубке ниже уровня песка. В противном случае, весь опыт окажется бесполезным.
При использовании полусухой стяжки пола можно быстро сформировать основу напольного покрытия. Полусухая стяжка пола – это качество, быстрота и эффективность.
При проведении ремонтных работ в обязательном порядке производят штукатурку стен. Тут узнаете, сколько сохнет штукатурка на стенах.
Цемент является главным строительным материалом при строительстве любого сооружения. Здесь ознакомитесь как развести и какие пропорции песка и цемента.
ГОСТ 25584 содержит информацию об определенном коэффициенте песка для каждого из видов данного материала. В частности, коэффициент фильтрации песка пылеватого составляет от 0,1 до 2 метров в сутки. Это очень небольшой показатель, поэтому сфера применения такого материала крайне ограничена.
Установленный ГОСТ позволяет значительно упростить определение сферы использования конкретного вида песка. Так, карьерный песок обладает низким показателем фильтрации, поэтому он может использоваться лишь для штукатурных работ, где особо не важны данные показатели.
Более подробно о определении коэффициента фильтрации песка смотрите на видео:
Заключение
Для более фундаментальных отраслей строительства можно также использовать карьерный песок, но прошедший определенную очистку водой. Он может использоваться в кирпичном и бетонном производстве, укладке бордюр и т.д.
Для более серьезных целей, таких как строительство дорог и зданий, лучше всего использоваться морской песок. В среднем, коэффициент фильтрации такого песка составляет от 10 до 20 метров в сутки, что вполне пригодно для дорожного строительства.
Естественно, данный коэффициент фильтрации песка напрямую зависит от модуля крупности, поэтому нужно учитывать это обстоятельство до проведения непосредственных работ.
Песок для дорожного строительства. Основные критерии выбора
Что такое коэффициент фильтрации
Коэффициент фильтрации природного песка – это скорость фильтрации воды с учетом единичного гидравлического градиента. Иными словами, данный параметр показывает водопропускную способность. Данный показатель измеряется в метрах за сутки (м/сутки), при расчетах учитывается уровень толщи, которую вода проходит на протяжении 24 часов.
Определение коэффициента фильтрации песка производится на основе доли и вида примеси в самом сырье. Иными словами, чем он чище и крупнее, тем лучше он будет пропускать воду, вне зависимости от её характеристик. К примеру, глинистые пески не будут пропускать воду, из-за чего их применение в строительстве связано с огромнейшим количеством ограничений. Для максимального увеличения КФ, «грязный» материал подлежит обязательной очистке при помощи специальных способов и современных методик.
Факторы, влияющие на величину коэффициента фильтрации
Значение коэффициента фильтрации у разных видов песка отличается из-за воздействия множества факторов. В числе основных можно назвать следующие:
Как вычислить КФ?
Для выявления показателей используется актуальный образец. Исследование проводится в лабораторных условиях при оптимальном уровне влажности и максимальной плотности. Для выяснения оптимальных значений используется таблица коэффициентов фильтрации песка, в соответствии с актуальными строительными нормами и правилами (СНиП).
Для проведения вычисления используются:
Мерная трубка прибора заполняется предметом исследования. К трубке прикрепляется специальная латунная сетка и перфорированное дно. После засыпки, утрамбовки и проведения замеров от крайней точки трубки до поверхности, а также дополнительной трамбовки, в трубку заливается жидкость. При вытекании воды через перфорированное дно, время выхода засекается при помощи секундомера.
Песок
Строительный песок — неорганический сыпучий материал с крупностью до 5 мм, получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования или с использованием специального обогатительного оборудования (карьеры расположены по всей ЛО, на каждом карьере разного качества).
Песок классифицируется по месту происхождения и произведённой обработке:
Основные характеристики песка:
1. МОДУЛЬ КРУПНОСТИ
Песок по модулю крупности подразделяется на группы:
При строительстве очень важно знать модуль крупности, поскольку от данного показателя будет зависеть объем потребления воды для раствора и общий расход вяжущего материала. Также модулем крупности определяется область применения песка в строительстве. От него будет зависеть качество изделий и выполненных работ.
2. КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ
Речь идет о водонепроницаемости песка. Определение скорости просачивания воды через песок, то есть какое расстояние преодолеет вода сквозь песок в течении суток. Данный показатель измеряется в м/сут (метрах в сутки).
Если коэффициент фильтрации низкий, то и область применения материал будет заметно сужена. Причина в том, что применения песка низкого качества негативно влияет на прочностные показатели конструкции. Самые низкие показатели рассматриваемого параметра характерны для песка с глиной, ведь для указной примеси характерные водоупорные свойства, в результате чего материал не пропускает воду.
Чем Коэффициент фильтрации выше, тем песок считается качественнее!
Содержание пылевидных, илистых, глинистых частиц.
Сколько тонн в 1 кубе песка? Зависит от плотности, фракции, влажности. Чем мокрей песок, тем больше его вес. Материал, хранящийся зимой на улице, увеличивается в массе до 15 % из-за снега и льда. Средний удельный вес песка – 1450-1600 кг/куб.
Песок строительный и коэффициент его фильтрации
Сферы применения песка разнообразны и многочисленны. Большое их количество поясняется универсальными характеристиками данного природного материала. Вот лишь несколько областей, в которых используется песок: жилищное строительство, производство строительных растворов и смесей, организация насыпей, устройство дорог, пожаротушение, химическая промышленность, изготовление стекла, ландшафтный дизайн и другие. Однако, в каждом конкретном случает необходимо внимательно относится к выбору вида песка и его характеристикам.
Коэффициент фильтрации является одним из наиболее важных качеств песка наряду с объемно — насыпной массой, модулем крупности и содержанием различных глинистых частиц. Этот показатель определяют в условиях оптимальной влажности при наибольшей (максимальной) плотности материала. При повышенной влажности коэффициент будет более низким, чем в нормальных условиях. При низкой влажности этот показатель будет более высокий.
Коэффициент фильтрации демонстрирует водопроницаемость песка. Это его способность пропускать сквозь частицы воду. Скорость ее прохождения рассчитывается с учетом гидравлического градиента, равным единице. Измеряется данный коэффициент в метрах в сутки. В общем, цифра показывает, какое именно расстояние проходит вода между частицами песка за сутки.
Данную характеристику важно знать, чтобы оценить проникающую способность строительного песка, то есть его качество. Наиболее низкой пропускной способностью обладает глина, она имеет коэффициент фильтрации равный нулю. Низкий коэффициент свидетельствует о том, что количество различных глинистых примесей довольно большое, а значит, и области применения значительно сужаются, так как применение песка строительного такого качества будет негативно влиять на прочность конструкций. Наиболее высокой показатель песок строительный коэффициент фильтрации с крупными зернами, так как между песчинками содержится большой объем воздуха, позволяющего воде свободнее перемещаться.
Различные виды песка характеризуются разными свойствами, поэтому и коэффициент фильтрации у них разный:
Таблицы стандартов ГОСТ указывают коэффициент фильтрации различных видов песка. Повышение качества возможно благодаря особым методам очистки, в результате которых отделяются глинистые частицы.
Технические характеристики песка крупного
Главная / Песок / Информация о песке / Технические характеристики песка крупного
Техническая характеристика на песок для строительных работ
ГОСТ 8736-93
СаС03
75,08
6,75
1,48
0,12
8,97
0,91
0,14
0,31
0,25
6,05
100,06
5.51
12,5
13. Содержание аморфных разновидностей диоксида кремния, растворимого в щелочах — не более 50 ммоль/л. 14.Содсржание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SО3 колеблется от 0.1 О 0,30%. 15.Истинная плотность зерен песка 2,62 — 2,65 г/см.куб. 16.Содержание в песке органических примесей (гумусовых веществ) при обработке раствором гидрооксида натрия — жидкость над пробой светлее эталона. 17. Класс песка по удельной эффективной активности естественных радионуклидов 1 класс применения до 370 Бк/кг.
Продукция сертифицирована в Системе «Мосстройссртификация» и соответствует Государственным нормативным документам.
Информация на сайте носит информационный характер и не является договором оферты. Вся информация размещенная на сайте является собственностьюЗАО «Мансуровское карьероуправление».Любая перепечатка информации с данного сайтавозможна только с письменного разрешенияЗАО «Мансуровское карьероуправление».Напишите нам для получения дополнительной информации.
Водопроницаемость грунтов
Средние ориентировочные значения коэффициента фильтрации для некоторых видов грунтов приведены в табл. 5.5
Ориентировочные значения коэффициента фильтрации грунтов
Грунт
Коэффициент фильтрации kƒ, м/сут.
Галечниковый (чистый)
200
Гравийный (чистый)
От 100 до 200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем
От 100 до 150
Песок: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый
От 50 до 100 От 25 до 75 От 10 до 25 От 2 до 10 От 0,1 до 2
Для хорошо фильтрующих грунтов (песков и супесей) коэффициент фильтрации определяют с помощью прибора (рис. 5.16
), состоящего из трубы длиной l, заполненной грунтом, и двух трубок — подводящей и отводящей воду. При разности напоров Н2 — Н1 вода будет фильтроваться под действием градиента (J). Определив объем воды V, профильтровавшейся за время t, можно по формуле
Зависимость скорости фильтрации (Vƒ) от гидравлического фадиента, характеризующего водопроницаемость фунтов, носит название закона ламинарной фильтрации. Математическое выражение этого закона, предложенное Дарси, имеет вид
Схема установки для определения коэффициента фильтрации
Формулируется закон ламинарной фильтрации следующим образом: скорость движения (фильтрации) воды в грунте прямо пропорциональна гидравлическому градиенту. Фильтрация воды в вязких глинистых грунтах имеет свои особенности, связанные с малыми размерами пор и вязким сопротивлением водноколлоидных пленок, обволакивающих минеральные частицы грунтов.
Движение (фильтрация) воды в глинистых грунтах, в отличие от песчаных (рис. 5.17, кривая а
), начинается лишь при достижении некоторого градиента напора (см. рис. 5.17, кривая б), преодолевающего внутреннее сопротивление движения воды.
Зависимость скорости фильтрации в грунте от гидравлического градиента
Для кривой (б) различают три участка:
I — начальный (0—1), когда скорость фильтрации практически равна нулю (Vf= 0); II — переходный (1—2) криволинейный участок; III — прямолинейный (2—3), характеризующий процесс установившейся фильтрации.
Таким образом, в глинистых грунтах, особенно в плотных, при относительно небольших значениях градиента напора фильтрация может не возникать (участок 0—1, кривая б). Увеличение градиента напора приведет к постепенному, очень медленному развитию фильтрации (участок 1—2). Наконец, при некоторых значениях гидравлического градиента устанавливается постоянный режим (участок 2—3).
Напорный градиент, до достижения которого фильтрация в грунте не наблюдается, называется начальным градиентом (J’0). Во многих случаях исключают из рассмотрения участок 0—2 кривой «б» и закон ламинарной фильтрации для глинистых грунтов принимают в виде
где J’0 — начальный градиент напора, т.е. участок на оси J, отсекающий продолжение отрезка прямой 2—3 до пересечения с этой осью. Для песчаных грунтов фильтрация начинается сразу после передачи напора (рис. 5.17, кривая а).
Определение коэффициента фильтрации песков с помощью прибора КФ-ООМ (ГОСТ 25584-83)
Способность грунтов пропускать воду через систему сообщающихся пор называется водопроницаемостью. Движение воды в порах грунта происходит под действием возникающих в ней неуравновешенных давлений. Так, пленочная вода двигается под действием разности осмотических давлений в различных сечениях, капиллярная – адсорбционных сил смачивания поверхности грунтовых капилляров, гравитационная – под действием напора воды.
Наибольший практический интерес представляет движение гравитационной воды под влиянием силы тяжести или разности напоров. Считается, что для песчаных и большинства глинистых грунтов это движение может быть описано законом Дарси (закон ламинарного движения):
w – объем воды протекающей параллельно струями через водопроницаемое тело;
А – площадь поперечного сечения тела;
– отношение разности напоров к длине фильтрации (гидравлический градиент);
f – коэффициент фильтрации.
Численно коэффициент фильтрации равен объему воды, протекающему в 1с через поперечное сечение площадью 1 см3 при гидравлическом градиенте I
=1. Выражают его в см/с или м/сутки. Коэффициент фильтрации зависит от размеров и форм пор, гранулометрического состава и плотности грунта, температуры воды. Так, например, в песках, обладающих порами крупных размеров, фильтрация воды происходит легче и быстрее, чем в глинистых грунтах, которые имеют большое количество пор очень малого поперечного сечения. Поэтому коэффициент фильтрации для песчаных грунтов в среднем значительно больше, чем для глинистых. Таким образом, коэффициент фильтрации количество характеризует водопроницаемость грунтов.
Коэффициент фильтрации используется при расчетах скорости уплотнения грунтов под нагрузкой, подсчете запасов подземных вод, определении притока воды в строительные котлованы, проектирование водоотводных и дренажных сооружений и других аналогичных расчетах.
Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации
Пески
I*10-1…i*10-4
Супеси
I*10-9…i*10-6
Суглинки
I*10-5…i*10-8
Глины
I*10-7…i*10-10
Коэффициент фильтрации может быть определен в лаборатории с помощью специальных приборов на образцах естественной или нарушенной структуры и косвенным путем – по гранулометрическому составу и пористости грунтов или по времени уплотнения грунта при данной нагрузке.
Прибор КФ-ООМ (рис. предназначен для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов с нарушенной структурой при различных напорных градиентах от 0 до 1. Испытание производят путем пропуска воды через грунт сверху вниз при заданном градиенте напора, причем образец грунта предварительно насыщают водой снизу вверх.
При испытании песчаных грунтов нарушенной структуры рекомендуется коэффициент фильтрации определять дважды: при рыхлом их сложении и при максимально плотном. В учебных целях определение коэффициента фильтрации k
f производится только в рыхлом состоянии.
Если требуется определить k
f грунтов с ненарушенной структурой, то с цилиндра снимается дно, и он в вертикальном положении задавливается непосредственно в грунт.
Рис. 8. Прибор КФ-ООМ
Содержание работы
1. Из корпуса прибора вынуть цилиндр и разобрать его.
2. Налить в корпус прибора воду и вращением подъемного винта поднять подставку в крайнее верхнее положение.
3. Надеть на цилиндр дно с латунной сеткой, покрытой кружном марли.
4. Цилиндр с дном и латунной сеткой заполнить песчаным грунтом в предельно рыхлом состоянии путем насыпания грунта с высоту 5-10 см без уплотнения.
5. Поместить на грунт латунную сетку, надеть на цилиндр муфту, установить цилиндр на подставку, вращением подъемного винта медленно погрузить его в воду в крайнее нижнее положение и оставить в этом положении на 15 мин. до полного увлажнения грунта. При этом поддерживать уровень воды у верхнего края корпуса.
6. Вращением подъемного винта установить цилиндр с грунтом до совмещения отметки необходимого градиента напора (в первом опыте I
=1.0) на планке с верхним краем крышки корпуса и долить воду в корпус до верхнего его края.
7. Замерить температуру воды.
8. Заполнить мерный стеклянный баллон водой и, закрывая большим пальцем его отверстие, опрокинуть отверстие вниз, поднести, возможно, ближе к цилиндру с грунтом и, отнимая палец, быстро вставить в муфту цилиндра так, чтобы горлышко баллона соприкасалось с латунной сеткой, а в баллон равномерно поднимались мелкие пузырь воздуха. Если в мерный баллон прорываются крупные пузырьки воздуха, необходимо сильнее прижать его к латунной сетке, добившись появления мелких пузырьков: в таком виде мерный баллон автоматически поддерживается над грунтом постоянный уровень воды в 1-2 мм, обеспечивая постоянство градиента напора.
9. Отметить время, когда уровень воды достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10 (или 20) см3, принять это время за начало фильтрации воды.
10. Зафиксировать время, когда уровень воды достигнет соответственно делений 20, 30 (или 30, 40) см3 или других кратных значений. Сделать два отсчета. Записать результаты в журнал (форма 16).
11. Вычислить для двух измерений коэффициент фильтрации грунта k
f10, м/сутки, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10°С, по формуле:
w – объем профильтрованной, см3;
– продолжительность фильтрации, с;
А – площадь поперечного сечения цилиндра, см2 (А=25 см2);
=(0.7+0.03* Т w) – поправка для приведения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10°С;
w – фактическая температура воды при испытании, °С;
864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сутки).
Записать результаты в журнал (форма 16).
12. Определить коэффициент фильтрации k
f10 при градиентах напора I =0.8 и I =0.6. Записать результаты в журнал (форма 16).
Формула кварцевого песка
Определение коэффициента фильтрации грунтов
Прибор для определения значения фильтрации песка
Прибор КФ-00М
Разные фракции песка
Ориентировочные значения КФ песка
Аппарат для определения водопоглощения в лаборатории
Добыча морского песка
Добыча морского песка
предназначен для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов с нарушенной структурой при различных напорных градиентах от 0 до 1. Испытание производят путем пропуска воды через грунт сверху вниз при заданном градиенте напора, причем образец грунта предварительно насыщают водой снизу вверх.