Определение коэффициента фильтрации

Способность зернистых материалов пропускать через себя жидкость называется коэффициентом фильтрации. Единица измерения данного показателя – метры. Он определяет уровень просачивания жидкости в основу в течение суток. Определяя скорость прохождения воды в грунт или песок, во внимание берут такой аспект, как гидравлический уклон. 

Для каждого вида песка или грунта устанавливается свой коэффициент фильтрации, зависящий от физического содержания и химического состава, размера фракций. Определение уровня водопроницаемости материала позволяет установить сферу применения.

Самый высокий коэффициент фильтрации – у крупного и чистого песка. Сыпучие материалы премиум класса практически беспрепятственно пропускают воду. Наличие глинистых или пылевых примесей снижает водопроницаемость материала. Глина имеет самую минимальную пропускную способность.

Определение уровня водопроницаемости

Определение коэффициента фильтрации у сыпучих пород проводится с помощью специальных инструментов и оборудования. Процесс исследования позволяет установить, на какую глубину просочится вода за сутки от начала испытаний. Он проводится согласно нормативным требованиям ГОСТ.

Приборы

Чтобы рассчитать уровень водопроницаемости материала, эксперту необходимо вооружиться секундомером, линейкой, чувствительными весами и электронным термометром.

Из специализированного оборудования потребуется прибор КФ-00М. Конструктивно он представляет собой:

  • подставка
  • цилиндрическая ёмкость для сыпучих материалов
  • стеклянный мерный баллон
  • фильтрующая трубка длиной от 10 см, диаметром 5,7 см
  • латунная сетка
  • дно со специальными отверстиями
  • муфта
  • шкала градиентов напора жидкости.

Технология исследования

На подготовительном этапе, предшествующем началу испытаний, лаборант отстаивает воду и даёт зерновому материалу вылежаться, чтобы структуры приобрели примерно одинаковую температуру в 20-22 градуса. 

Сыпучий материал просеивают через специальное сито, чтобы исключить фрагменты размером более 5 мм. Затем приступают к исследованию.

  • На латунную сетку крепится марлевое полотно, пропитанное водой. Саму сетку установить на дно, к которому подсоединена мерная трубка. Вся конструкция должна располагаться на абсолютно ровной поверхности, чтобы исключить искажение показаний.
  • В трубку засыпают песок или иной материал. Его распределяют на три равные части. Первую помещают в цилиндр и тщательно утрамбовывают. Перед добавлением каждой последующей порции утрамбованную поверхность слегка взрыхляют спицей.
  • Замеряется расстояние от утрамбованной поверхности песка до края трубки. Оно должно составлять 10 см.

Все данные (объём, вес песка, количество воды, время прохождения) вносят в протокол, чтобы специалист произвёл расчёты.

Расчёт коэффициента фильтрации

Определение фильтрации грунта или песка происходит по следующей схеме:

  • Для расчётов необходимо выполнить ряд измерений: в мерную трубку залить воду до отметки 5 мм, с помощью секундомера зафиксировать время прохождения жидкости через сыпучий материал.
  • Замерять время, за которое вода просачивается сквозь материал, необходимо минимум 4 раза. При разнице в показаниях выводят среднее значение из всех показателей.
  • В ходе исследования необходимо поддерживать уровень жидкости выше поверхности песка, иначе в показаниях появятся погрешности. И эксперимент придётся начинать заново.
  • Плотность песка или сухого грунта в цилиндре определяют по следующей формуле P = m1/ (V (1+W)). Если обозначение V и так понятно – объём сыпучего материала в аппарате, то m1 – масса материала, а W – естественная влажность. Результат расчёта фактической плотности сыпучего материала в трубке не должен превышать его изначальную плотность более чем на 0.02 г на кубический сантиметр. Если показатель превышает указанное число, то опыт начинают заново.

Определение коэффициента фильтрации необходимо при прокладывании дорожного полотна, аэродромных покрытий, установке естественных дренажных систем.

Коэффициент фильтрации для различных видов песка

Песок различается по составу и разнообразным физико-механическим свойствам, соответственно и уровень поглощения жидкости у материалов тоже различный. Все показатели КФ внесены в реестр ГОСТ 25584. Основополагающий фактор в определении данных показателей – размер песчаных фракций и процентный состав примесей, а вот свойства воды во внимание не принимаются.

Карьерный песок имеет уровень водопроницаемости 0,5-7 м в сутки, так как в своём составе содержит много пылевых и глинистых примесей. Эти частицы препятствуют прохождению воды. Поэтому эта разновидность песка не подходит для производства растворов и строительных смесей.

Очищенный карьерный песок имеет уровень водопроницаемости 5-20 м в сутки. Размер его фракций – 1,5 мм, а процент примесей сведён к минимуму. Вот его-то и используют для изготовления бетонных элементов и растворов.

Самый высокий коэффициент фильтрации – у крупнозернистого песка. Между частицами остаются довольно внушительные воздушные зазоры, которые вода использует в качестве проводных каналов.