Analiza areometryczna polega na ustalaniu składu granulometrycznego gruntu, czyli jego uziarnienia na podstawie prędkości opadania cząstek gruntu w wodzie. Dokonuje się tego przez oznaczanie zmian gęstości zawiesiny gruntowej w wodzie za pomocą przyrządu zwanego areometrem.
Fot. 1. Sprzęt do analizy areometrycznej gruntów
Analiza areometryczna nie pozwala na określenie rzeczywistych wymiarów cząstek gruntowych, a tylko tzw. średnic zastępczych, tj. wartości umownych, oznaczających średnice kul o tej samej gęstości co grunt, które opadają w wodzie z tą samą prędkością co rzeczywiste cząstki gruntu. Przeprowadzając analizę areometryczną dokonuje się pomiaru prędkości opadania, czyli tzw. sedymentacji cząstek gruntowych w wodzie i oblicza się średnice tych cząstek. Metoda ta stosowana jest przy oznaczaniu w gruncie cząstek o średnicach zastępczych mieszczących się w granicach 0,001- 0,08 mm. Metoda oparta jest na znanym zjawisku, że im mniejsza ilość cząstek gruntowych będzie znajdowała się w wodzie, tym mniejsza będzie gęstość zawiesiny, co możliwe jest do sprawdzenia areometrem. Znając prędkość zmniejszania się gęstości zawiesiny, a tym samym prędkość opadania cząstek gruntu, można wnioskować o ich wielkości i o zależnościach procentowych wielkości cząstek między sobą.
Do wykonania analizy areometrycznej pobiera się próbki gruntu o wilgotności naturalnej w takiej ilości, aby masa cząstek stałych wynosiła:
- przy iłach 30 - 40 g, przy glinach,
- glinach pylastych i pyłach 40 - 60 g,
- przy glinach piaszczystych i piaskach gliniastych 60 - 70 g,
- a przy piaskach pylastych 80 - 150 g.
Jednocześnie z pobieraniem próbki do analizy areometrycznej należy pobrać dwie próbki dodatkowo do określenia wilgotności gruntu i jedną próbkę do oznaczenia gęstości gruntu. Przed pobraniem próbek przeznaczonych do badania grunt należy doprowadzić do konsystencji miękkoplastycznej przez wymieszanie z odpowiednią ilością wody destylowanej. Z przygotowanej do analizy areometrycznej próbki gruntu należy sporządzić zawiesinę w wodzie. Czasami w przygotowanej zawiesinie następuje koagulacja cząstek gruntowych, przejawiająca się jako skłaczkowanie zawiesiny lub utworzenie się w górnej jej części warstwy wody wolnej od cząstek gruntu. Jest to wynikiem niedostatecznej stabilności zawiesin gruntowych, która może być spowodowana nadmiarem lub niedomiarem stabilizatora. Zawiesinę, odznaczającą się właściwą stabilnością bez objawów koagulacji, poddaje się badaniu w areometrze.
Przebieg badania jest następujący:
- najpierw należy dokładnie wymieszać zawiesinę mieszadełkiem, poruszając nim wzdłuż osi cylindra z góry na dół i z powrotem, początkowo wolno, a później coraz szybciej. Mieszadełkiem nie należy dotykać osadu na dnie cylindra, powinien on ulec rozprowadzeniu wskutek ruchu wody.
- następnie ujmujemy cylinder w ręce tak, aby jedna zamknęła otwór i przewracamy go ok. 30 razy w ciągu jednej minuty dnem do góry i z powrotem.
- po wymieszaniu stawiamy cylinder na stole i od tego momentu liczymy czas badania, gdyż od razu rozpoczyna się sedymentacja gruntu.
- z chwilą postawienia cylindra na stole należy uruchomić sekundomierz.
- pomiarów gęstości zawiesiny dokonuje się po 30 sekundach od momentu postawienia cylindra na stole, a następnie po 1, 2, 5, 15, 30 minutach i 1, 2, 4 i 24 godzinach, dokonując odczytów na areometrze z dokładnością do 0,1 jednostki wskaźnika skróconego.