Granuliometrinė sudėtis (GS) – viena iš svarbiausių grunto charekteristikų. Granuliometrinės sudėties nustatymo metodai skirstomi į tris grupes:
1. grunto frakcijų nustatymas ir išskyrimas (sietų, pipetės, centrifūgavimo metodais ir t.t.);
2. be išskyrimo ieškomos frakcijos, įvertinant paruoštos suspencijos fizines savybes (aerometro, sedimentrografiniais, fotosedimentografiniais metodais);
3. tikslus dalelių išmatavimas ir paskaičiavimas mikroskopo pagalba.
Smėlinių gruntų GS nustatoma sietų pagalba praplaunant vandeniu ir be jo. Moliniams gruntams, vienas iš metodų tirti GS naudojamas – aerometro metodas, kurį pasiūlė A.Kazagrandė. Pipetės metodas rekomenduojamas naudoti tik specialiems tikslams.
Buvo atlikta gana nemažai darbo, kad sedimentacinę analizę padaryti paprastą ir tikslią. Sedimentacinė analizė pirmą kartą panaudota dirvotyroje (“Imp.Bureau of Soil Sci”, 1933 m; vėliau buvo priimti standartiniai metodai (ASTM 1938, ASTM D421-58 ir D422-63, BS 1377/1948, BS 1377/1975, BS 1377/1990, GOST 12536-67, GOST 12536-79).
Be to molinių gruntų granuliometrinę sudėtį sunku susieti su daugeliu kitų gruntų savybių. Tikras šių gruntų dalelių dydis netelpa į “ekvivalentaus diametro” ribas. Atliekant GS, taip pat svarbi grūdelių forma ir jų mineraloginė sudėtis. Tuo tarpu būtent šios charekteristikos daro įtaką molinių gruntų savybėms. Granuliometrinė sudėtis apsprendžia tokias gruntų savybes kaip, kerpamasis stiprumas, vandens pralaidumo koeficientas ir konsolidacija.
Granuliometrinė analizė susideda iš sekančių operacijų: pavyzdžio paruošimas, sietų ir sedimentacijos analizės. Sietų metodas naudojamas nustatyti žvyringai ir smėlingai frakcijoms, sedimentacinis – dulkio bei molio frakcijų nustatymui. Šių operacijų vykdymas priklauso nuo grunto tipo. Dulkingo ir molingo grunto atveju reikalinga tiktai sedimentacinė analizė ir galimas sietų panaudojimas, kad nustatyti smėlingos frakcijos kiekį; dėl smėlingų ir žvyringų gruntų naudojami tiktai sietai; analizuojant moreninius priemolius ir molius, kurių sudėtyje yra stambių ir dulkingų dalelių, reikalingos abi operacijos.
Mano darbe, buvo nagrinėjamas greičiausias granuliometrinės sudėties nustatymas aerometro (hidrometro) metodu. Hidrometro metodo esmė – dėl nevienodų dalelių grimzdimo greičio, priklausančio nuo dalelių dydžio, einant laikui keičiasi dalelių pasiskirstymas suspencijoje pagal tankį per visą stiklinio matavimo indo aukštį. Šiam pokyčiui išmatuoti ir masės daliai nustatyti pagal dalelių dydį ir buvo sukurtas šis metodas. Nevienodų dydžių dalelės stovinčiame vandenyje grimzta nevienodu greičiu. Ryšys tarp dalelių dydžio, tankio ir grimzdimo greičio išreiškiamas Stokes’o dėsniu:
, mm
kur h – vandens klampumas, mPa*s;
Hr – efektyvus dalelių grimzdimo gylis, mm;
rs – kietų dalelių tankis, Mg/m3;
t – laikas, min;
Jis priimtinas dalelėms nuo 0.2 iki 0.0002 mm, dalelėms sėdant atsiranda laminarinis judėjimas, tada kaip didesnės dalelės sukelia turbulentinį judėjimą, o mažiausios dalelės dalyvauja Brauno judėjime (Brownian movement 1827 m), kuris atsiranda dėl mažiausių grunto dalelių judėjimo skystyje susiduriant joms su aplink jas supančiom molekulėm. Šis dėsnis pagrinde taikomas sėdančioms dalelėms su ekvivalentiniu diametru mažesniu už 0.07 mm (t.y. dulkio ir molio dalelėms) bei galioja rutulio formos kūnams, pritaikius jį natūralaus grunto dalelėms, surandami atitinkamai dalelių skersmenys.
Šis metodas palyginti tikslus, artimas pipetės metodui. Aerometro metodas turi keletą privalumų: nereikia keletą kartų garinti, džiovinti bei sverti kiekvienos frakcijos, kas palengvina ir pagreitina analizės atlikimą. Šis metodas rekomenduojamas daugeliui molinių ir smėlingų gruntų. Aerometro metodas nustato daleles mažesnes už 0.1mm pagal GOST 12536 – 76 ir mažesnes už 0.063mm pagal BS 1377:1990.