Межгосударственный стандарт ГОСТ 5180-2015 "Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 ноября 2015 г. N 1694-ст) (с изменениями и дополнениями)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 5180-2015
"Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 ноября 2015 г. N 1694-ст)

Soils. Laboratory methods for determination of physical characteristics

Дата введения - 1 апреля 2016 г.

Взамен ГОСТ 5180-84

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Разработан Открытым акционерным обществом "Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве" (ОАО "ПНИИИС")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 22 июля 2015 г. N 78-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения Беларусь Казахстан Киргизия Россия Таджикистан	AM BY KZ KG RU TJ	Минэкономики Республики Армения Госстандарт Республики Беларусь Госстандарт Республики Казахстан Кыргызстандарт Росстандарт Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 ноября 2015 г. N 1694-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 5180-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2016 г.

5 Взамен ГОСТ 5180-84

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на дисперсные песчаные и глинистые грунты, устанавливает методы лабораторного определения физических характеристик, применяемые при лабораторных испытаниях грунтов в процессе инженерно-геологических изысканий для строительства.

Настоящий стандарт не распространяется на крупнообломочные грунты.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода. Дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний

ГОСТ 8984-75 Силикагель-индикатор. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 10778-83 Шпатели. Технические условия

ГОСТ 12071-2013 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 18481-81 Ареометры и цилиндры стеклянные. Общие технические условия

ГОСТ 22524-77 Пикнометры стеклянные. Технические условия

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования

ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячным информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт изменен (заменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100 и ГОСТ 30416, а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1 суммарная влажность мерзлого грунта : Отношение массы всех видов воды (ледяных включений, прослоев, линз, порового льда и незамерзшей воды) в мерзлом грунте к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

4 Общие положения

4.1 Отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов грунта ненарушенного (монолитов) и нарушенного сложения следует проводить в соответствии с ГОСТ 12071.

4.2 Подготовку к испытаниям и определение плотности мерзлых грунтов следует проводить в помещении с отрицательной температурой на не подвергавшихся оттаиванию образцах.

4.3 Физические характеристики следует определять не менее чем для двух параллельных проб, отбираемых из исследуемого образца грунта.

4.4 Значение характеристик вычисляют как среднее арифметическое результатов параллельных определений. Разница между параллельными определениями не должна превышать значений по приложению А. Если разница превышает допустимую, количество определений следует увеличить.

4.5 При обработке результатов испытаний плотность и влажность вычисляют с точностью согласно ГОСТ 30416.

4.6 Погрешность измерения массы (взвешивания) не должна превышать: при массе от 10 до 1000 г - 0,02 г, при массе свыше 1000 г - 5 г.

4.7 Метод определения характеристики грунта выбирается в зависимости от его свойств в соответствии с приложением А ГОСТ 30416. Определение нижнего предела пластичности допускается определять методом прессования согласно приложению И. Определение плотности частиц засоленных грунтов возможно определять, используя метод двух пикнометров (приложение Л).

5 Определение влажности (в т.ч. гигроскопической) грунта методом высушивания до постоянной массы

5.1 Необходимое оборудование:

- сушильный шкаф;

- лабораторные весы по ГОСТ 24104;

- металлические или стеклянные бюксы по ГОСТ 25336;

- шпатель по ГОСТ 10778.

5.2 Подготовка к испытанию

5.2.1 Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15 - 50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный (m) и пронумерованный бюкс и плотно закрывают крышкой. При отборе пробы из образца нарушенной структуры грунт нужно тщательно перемешать, чтобы влажность распределилась по образцу равномерно. Если в исследуемом грунте присутствуют включения, то при отборе пробы на влажность нужно удалить все видимые включения.

5.2.2 Пробу грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 15 - 20 г следует отбирать методом квартования по ГОСТ 8735 из грунта в воздушно-сухом состоянии, растертого, просеянного сквозь сито с сеткой 1 мм и выдержанного открытым не менее 2 часа при данных температуре и влажности воздуха.

5.3 Проведение испытания

5.3.1 Пробу грунта в закрытом бюксе взвешивают.

5.3.2 Открытый бюкс помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (1052)°С.

Загипсованные грунты высушивают при температуре (802)°С.

5.3.3 Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные - в течение 5 ч.

Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, а остальных - в течение 2 ч.

5.3.4 Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания проводят в течение 2 ч.

5.3.5 После каждого высушивания закрытый бюкс охлаждают до температуры помещения и взвешивают.

Высушивание проводят до получения разности масс грунта с бюксом при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.

5.3.6 Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.

5.4 Обработка результатов

Влажность грунта w, %, вычисляют по формуле:

,

(1)

где - масса влажного грунта с бюксом, г;

- масса высушенного грунта с бюксом, г;

m - масса пустого бюкса, г.

Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.

Результаты испытаний следует внести в журнал (приложение Б).

6 Определение суммарной влажности мерзлого грунта

6.1 Необходимое оборудование

Используют оборудование по 5.1.

6.2 Подготовка к испытаниям

6.2.1 Образец мерзлого грунта массой 0,5 - 2 кг (в зависимости от криогенной текстуры грунта) помещают в полиэтиленовый пакет, плотно завязывают; для предотвращения вытекания из пакета влаги пакет с грунтом поместить в предварительно высушенную чашку.

6.2.2 Дают грунту оттаять.

6.2.3 Весь образец грунта перемешивают, доводят до однородного состояния.

6.2.4 Пробу грунта отбирают согласно 5.2.1.

6.3 Проведение испытаний

Пробу грунта в бюксе взвешивают и высушивают в соответствии с требованиями 5.3.

6.4 Обработка результатов

Суммарную влажность мерзлого грунта рассчитывают согласно 5.4 по формуле (1).

7 Определение верхнего предела пластичности - влажности грунта на границе текучести методом балансирного конуса

7.1 Границу текучести следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственной массы за 5 с на глубину 10 мм.

7.2 Необходимое оборудование:

- сушильный шкаф;

- лабораторные весы по ГОСТ 24104;

- металлические или стеклянные бюксы по ГОСТ 25336:

- балансирный конус Васильева с цилиндрической чашкой;

- фарфоровая по ГОСТ 9147 или металлическая чашка диаметром 7 - 8 см;

- шпатель по ГОСТ 10778;

- ступка с пестиком по ГОСТ 9147;

- сито с отверстием 1 мм по действующей нормативной документации**;

- мелкая терка;

- вазелин.

Примечание - Балансирный конус представляет собой металлический пенетрационный конус (угол при вершине 30°) с двумя противовесами, жестко закрепленными на нем так, что центр тяжести устройства в рабочем положении опущен ниже вершины конуса для устойчивости при измерениях. Конус имеет кольцевую риску - 10 мм от вершины и общую массу (760,2) г. Комплектуется чашкой для грунтовой пасты и подставкой.

7.3 Подготовка к испытаниям

7.3.1 Для определения границы текучести используют монолиты или образцы нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности.

Для грунтов, содержащих органические вещества и илы, границу текучести определяют сразу после вскрытия образца, не допускается использование данных грунтов в воздушно-сухом состоянии.

Для грунтов, не содержащих органических веществ, возможно использование образцов грунтов в воздушно-сухом состоянии.

7.3.2 Образец грунта природной влажности разминают шпателем в чашке или натирают на мелкой терке с добавкой дистиллированной воды (вода должна соответствовать ГОСТ 6709 по показателям рН и удельной электропроводности (УЭП), если это требуется, удалив из него растительные остатки крупнее 1 мм, отбирают из размельченного грунта методом квартования по ГОСТ 8735 пробу массой около 100 г. При наличии в грунтовой пасте включений размером более 1 мм требуется пропустить грунтовую пасту сквозь сито с сеткой N 1.

Пробу выдерживают в закрытом стеклянном сосуде не менее 2 ч. Для тяжелых суглинков и глин время выдержки увеличить до 6 ч.

7.3.3 При проведении испытания с использованием образца грунта в воздушно-сухом состоянии его растирают в фарфоровой ступке или в растирочной машине, не допуская дробления частиц грунта и одновременно удаляя из него растительные остатки крупнее 1 мм, просеивают сквозь сито с сеткой 1 мм. Прошедший сквозь сито грунт увлажняют дистиллированной водой (вода должна соответствовать ГОСТ 6709 по показателям рН и УЭП) до состояния густой пасты, перемешивая шпателем, и выдерживают в закрытом стеклянном сосуде согласно 7.3.2.

7.3.4 Для удаления избытка влаги из образцов илов производят обжатие грунтовой пасты, помещенной в хлопчатобумажную ткань между листами фильтровальной бумаги, под давлением (пресс, груз). Грунтовую пасту из илов не допускается выдерживать в закрытом стеклянном сосуде.

7.3.5 Добавлять сухой грунт в грунтовую пасту не допускается.

7.4 Проведение испытаний

7.4.1 Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают шпателем и небольшими порциями плотно (без воздушных полостей) укладывают в цилиндрическую чашку. Поверхность пасты заглаживают шпателем вровень с краями чашки.

7.4.2 Балансирный конус, смазанный тонким слоем вазелина, подводят к поверхности грунтовой пасты так, чтобы его острие касалось пасты. Затем плавно отпускают конус, позволяя ему погружаться в пасту под действием собственного веса.

7.4.3 Погружение конуса в пасту в течение 5 с на глубину 10 мм показывает, что грунт имеет влажность, соответствующую границе текучести.

7.4.4 При погружении конуса в течение 5 с на глубину менее 10 мм, грунтовую пасту извлекают из чашки, присоединяют к оставшейся пасте, добавляют немного дистиллированной воды (вода должна соответствовать ГОСТ 6709 по показателям рН и УЭП), тщательно перемешивают ее и повторяют операции, указанные в 7.4.1 - 7.4.3.

7.4.5 При погружении конуса за 5 с на глубину более 10 мм грунтовую пасту из чашки перекладывают в фарфоровую чашку, слегка подсушивают на воздухе, непрерывно перемешивая шпателем и повторяют операции, указанные в 7.4.1 - 7.4.3.

7.4.6 По достижении границы текучести (7.4.3) из пасты отбирают пробы массой 15 - 30 г для определения влажности в соответствии с требованиями 5.2 - 5.3.

7.5 Обработка результатов

Влажность грунта на границе текучести рассчитывают в соответствии с требованием 5.4.

Результаты испытаний следует внести в журнал (приложение В).

8 Определение нижнего предела пластичности - влажности грунта на границе раскатывания

8.1 Границу раскатывания (пластичности) следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой паста, раскатываемая в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3 - 10 мм.

8.2 Необходимое оборудование

- сушильный шкаф;

- лабораторные весы по ГОСТ 24104;

- металлические или стеклянные бюксы по ГОСТ 25336;

- балансирный конус Васильева с цилиндрической чашкой;

- фарфоровая по ГОСТ 9147 или металлическая чашка диаметром 7 - 8 см;

- шпатель по ГОСТ 10778;

- ступка с пестиком по ГОСТ 9147;

- сито с отверстием 1 мм по действующей нормативной документации;

- мелкая терка;

- вазелин.

8.3 Подготовка к испытаниям

Подготовку грунта производят в соответствии с 7.3 или используют часть грунта (40 - 50 г), подготовленного для определения текучести.

8.4 Проведение испытаний

8.4.1 Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают, берут небольшой кусочек и раскатывают ладонью на стеклянной или пластмассовой пластинке до образования жгута диаметром около 3 мм. Также допускается раскатывание жгута пальцами одной руки по ладони другой. Если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, его собирают в комок и вновь раскатывают до образования жгута диаметром около 3 мм. Раскатывать следует, слегка нажимая на жгут, длина жгута не должна превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут не начинает распадаться по поперечным трещинам на кусочки длиной 3 - 10 мм.

8.4.2 Кусочки распадающегося жгута собирают в бюксы, накрываемые крышками. Когда масса грунта в стаканчиках достигнет 10 - 15 г, определяют влажность в соответствии с требованиями 5.2 - 5.3.

8.5 Обработка результатов

Влажность грунта на границе раскатывания рассчитывают в соответствии с требованиями 5.4.

Результаты испытаний следует внести в журнал (приложение В).

9 Определение плотности грунта (в т.ч. мерзлого) методом режущего кольца

9.1 Необходимое оборудование

- кольцо-пробоотборник;

- кольцо-насадка;

- лабораторные весы по ГОСТ 24104;

- штангенциркуль по ГОСТ 166;

- нож;

- винтовой пресс;

- пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т.д.);

- плоская лопатка;

- вазелин или консистентная смазка.

9.2 Подготовка к испытаниям

9.2.1 Согласно требованиям таблицы 1 выбирают режущее кольцо-пробоотборник.

Таблица 1 - Размеры кольца-пробоотборника

Наименование и состояние грунтов	Размеры кольца-пробоотборника
	Толщина стенки, мм	Диаметр внутренний d, мм	Высота h	Угол заточки наружного режущего края
Немерзлые глинистые грунты	1,5 - 2,0	50	0,8 dh > 0,3 d	Не более 30°
Немерзлые и сыпучемерзлые песчаные грунты	2,0 - 4,0	70	dh > 0,3 d	Не более 30°
Мерзлые глинистые грунты	3,0 - 4,0	80	h = d	45°

9.2.2 Кольца-пробоотборники изготавливают из стали с антикоррозионным покрытием или из других материалов, не уступающих по твердости и коррозионной стойкости.

9.2.3 Кольца нумеруют, штангенциркулем измеряют внутренний диаметр и высоту с погрешностью не более 0,1 мм и взвешивают. По результатам измерений вычисляют объем кольца с точностью до 0,1 .

9.2.4 Пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т.д.) нумеруют и взвешивают.

9.3 Проведение испытания

9.3.1 Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки.

9.3.2 Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта выравнивают, срезая излишки грунта ножом, устанавливают на ней режущий край кольца и винтовым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу образца для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обрезают на глубину 5 - 10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1 - 2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом пресса или насадки насаживают кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подрезают на 8 - 10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его.

Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачищают поверхность грунта вровень с краями кольца и закрывают торцы пластинками.

9.3.3 При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца. Затем зачищают поверхность грунта, накрывают кольцо пластинкой и подхватывают его снизу плоской лопаткой.

9.3.4 Кольцо с грунтом и пластинками взвешивают.

9.4 Обработка результатов

Плотность грунта , , вычисляют по формуле

,

(2)

где - масса грунта с кольцом и пластинками, г;

- масса кольца, г;

- масса пластинок, г;

V - внутренний объем кольца, .

Результаты испытаний следует внести в журнал (приложение Г).

10 Определение плотности грунта методом взвешивания в воде

10.1 Необходимое оборудование

- нож;

- лабораторные весы по ГОСТ 24104;

- нить;

- парафин;

- песчаная баня:

- штатив.

10.2 Подготовка к испытаниям

10.2.1 Вырезают образец грунта объемом не менее 50  и придают ему округлую форму, срезая острые выступающие части.

10.2.2 Образец обвязывают тонкой прочной нитью со свободным концом длиной 15 - 20 см, имеющим петлю для подвешивания к серьге весов.

10.2.3 Парафин, не содержащий примесей, нагревают до температуры 57°С - 60°С.

10.3 Проведение испытания

10.3.1 Обвязанный нитью образец грунта взвешивают.

10.3.2 Образец грунта покрывают парафиновой оболочкой, погружая его на 2 - 3 с в нагретый парафин. При этом пузырьки воздуха, обнаруженные в застывшей парафиновой оболочке, удаляют, прокалывая их и заглаживая места проколов нагретой иглой. Эту операцию повторяют до образования плотной парафиновой оболочки.

10.3.3 Охлажденный парафинированный образец взвешивают.

10.3.4 Затем парафинированный образец взвешивают в сосуде с водой. Для этого над чашей весов устанавливают подставку для сосуда с водой так, чтобы исключить ее касание к чаше весов (или снимают подвес с чашей с серьги, уравновесив весы дополнительным грузом). К серьге коромысла подвешивают образец и опускают в сосуд с водой. Объем сосуда и длина нити должны обеспечить полное погружение образца в воду. При этом образец не должен касаться дна и стенок сосуда.

Примечание - Допускается применять метод обратного взвешивания. На чашу циферблатных весов устанавливают сосуд с водой и взвешивают его. Затем в жидкость догружают образец, подвешенный к штативу, и вновь взвешивают сосуд с водой и погруженным в нее образцом.

10.3.5 Взвешенный образец вынимают из воды, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают для проверки герметичности оболочки. Если масса образца увеличилась более чем на 0,02 г по сравнению с первоначальной, образец следует забраковать и повторить испытание с другим образцом.

10.4 Обработка результатов

10.4.1 Плотность грунта , , вычисляют по формуле:

,

(3)

где m - масса образца грунта до парафинирования, г;

- масса парафинированного образца грунта, г;

- результат взвешивания образца в воде - разность масс парафинированного образца и вытесненной им воды, г;

- плотность парафина, принимаемая равной 0,900 ;

- плотность воды при температуре испытаний, .

Примечание - Плотность парафина следует уточнят