ГОСТ 26263-84

ГОСТ26263-84


УДК624.131.37:006.354 Группа Ж 39



ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ СОЮЗА ССР



ГРУНТЫ


Методлабораторного определения

теплопроводностимерзлых грунтов


Scils.Laboratory method for determining

thermalconductivity of frozen soils



ОКСТУ 0011

Датавведения 1985-07-01



ИНФОРМАЦИОННЫЕДАННЫЕ



1. РАЗРАБОТАН


Научно-исследовательскиминститутом оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова(НИИОСП) Госстроя СССР


Производственными научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям встроительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР


Министерствоммонтажных и специальных строительных работ СССР


Министерствомвысшего образования СССР


ИСПОЛНИТЕЛИ


Д.И.Федорович,канд.геол.-минер. наук (руководитель темы); Е.Н.Барковская,канд.геол.-минер. наук (ответственный исполнитель); И.В.Шейкин,канд.техн.наук; И.А.Комаров, канд.техн.наук; В.Г.Чеверев,канд.геол.-минер. наук; М.А.Минкин, канд. геол.-минер. наук;В.Е.Борозинец, канд.геол.-минер. наук; С.В.Тимофеев, канд.техн. наук;О.Н.Сильницкая


2. ВНЕСЕННаучно-исследовательским институтом оснований и подземных сооруженийим.Н.М.Герсеванова (НИИОСП) Госстроя СССР


Зам. директораА.В.Садовский


3. УТВЕРЖДЕН ИВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР поделам строительства от 4 июля 1984 года N 104



Настоящийстандарт распространяется на песчаные, пылевато-глинистые, биогенные,а также крупнообломочные (только гравийные) грунты в мерзломсостоянии при температуре грунта до минус 20°С и устанавливаетметод лабораторного определения их теплопроводности при исследованияхгрунтов для строительства.


Стандарт нераспространяется на грунты с включениями частиц размером более 10 мм.


Допускаетсятакже определение теплопроводности талых грунтов в воздушно-сухом илиполностью водонасыщенном состоянии.


Основныетермины, применяемые в настоящем стандарте, и их определенияприведены в справочном приложении 1.



1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ



1.1.Теплопроводность мерзлого грунта определяют методом стационарноготеплового режима.


1.2.Теплопроводность грунтов определяют на образцах ненарушенногосложения с природной влажностью и льдистостью при естественных илирасчетных температурах, значения которых устанавливаются программойиспытаний.


Допускаетсяпроводить определение теплопроводности на искусственно приготовленныхобразцах.


1.3. Результатыопределения теплопроводности грунтов должны сопровождаться данными оместе отбора образца, наименовании грунта, типе его криогеннойтекстуры, льдистости, влажности, плотности, а также о температурныхусловиях опыта. Эти характеристики записывают в журнале, формакоторого приведена в рекомендуемом приложении 2.



2.ОТБОР И ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ



2.1. Отбор,упаковка, транспортирование и хранение монолитов мерзлого грунтадолжны производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12071-72.


2.2. Дляопределения теплопроводности из отобранных монолитов грунта вырезаютцилиндрические образцы диаметром от 100 до 230 мм и высотой 30 мм вколичестве не менее двух для каждой исследуемой разновидности грунта.Торцевые поверхности образцов должны быть плоскими и параллельнымимежду собой и иметь ориентацию относительно дневной поверхности.


2.3. Образцысыпучемерзлых грунтов следует приготавливать в обоймах изорганического стекла с металлическим дном.


2.4. Всеоперации по подготовке образцов грунта к испытаниям следует выполнятьпри отрицательной температуре с целью сохранения мерзлого состояниягрунта и его природного сложения.



3.ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ



3.1. Дляопределения теплопроводности грунтов следует применять:


измерительтеплового потока (тепломер), обеспечивающий погрешность измерения неболее 1% (см. рекомендуемое приложение 2);


датчикитемпературы (например, термопары) - не менее 4 шт.;


многопредельныйпотенциометр с пределами измерения 0,1 и 100 мВ по ГОСТ 9245-79;


полыйтермостатируемый диск диаметром 250 мм и высотой 100 мм из медного(латунного) листа толщиной 2-3 мм - 2 шт.;


жидкостныйультратермостат УТ-15 (ТУ 64-1-2622-80) - 2 шт. илитермоэлектрическую батарею С-1 (ТУ 25.11.942-78) - 2 шт. с источникомпитания ВСП-33 (ТУ 25.11.983-74);


прижимноеустройство, обеспечивающее равномерное обжатие образца до 0,05 МПа(0,5 кгс/см);


щеточныйпереключатель типа МГП;


обоймы изорганического стекла диаметром от 120 до 250 мм, высотой 30 мм притолщине стенок 10 мм - 1 шт. на образец;


теплоизоляционныйкожух (деревянный);


сосуд Дьюараемкостью 1,5 - 2,0 л;


резиновуюпрокладку толщиной не более 1 мм по размеру торцевой поверхностиобразца - 2 шт. на образец;


листовойпоролон.


3.2. Схемаустановки для определения теплопроводности дана на чертеже.


3.3. Поверкатепломера производится не реже двух раз в год согласно требованиямрекомендуемого приложения 3.















Схемаизмерительной установки


1- образец грунта; 2 - тепломер; 3 - датчики температуры; 4 - верхняятермостатированная плита; 5 - нижняя термостатированная плита; 6 -обойма из органического стекла; 7 - переключатель; 8 - сосуд Дьюара;9 - спай сравнения; 10 - потенциометр; 11 - прижимное устройство;

12- теплоизоляционный кожух; 13 - поролон



4.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ



4.1. Образец вобойме следует выдержать при отрицательной температуре,соответствующей температуре испытаний, не менее 6 ч для песчаных игравийных и 12 ч для остальных грунтов.


4.2. Образецгрунта с термопарами (не менее двух с каждой стороны) должен бытьпомещен на тепломер, уложенный на нижнюю термостатированную плиту.Термопары должны быть расположены на расстоянии 10 и 40 мм от центраобразца.


Сверху наобразец следует установить верхнюю термостатированную плиту и прижатьс помощью прижимного устройства под давлением 0,02-0,05 МПа (0,2 -0,5 кгс/см).


Образец долженполностью перекрывать рабочую часть тепломера. Если размеры образцаменьше размера термостатированных плит, оставшаяся часть пространствазаполняется теплоизоляционным материалом (поролон).


4.3. С обеихсторон образца необходимо проложить резиновые прокладки или нанестиконсистентную смазку (например, солидол).


4.4. Собраннуюустановку закрывают кожухом.


4.5. Термопары итепломер подключают через переключатель к потенциометру.


4.6. Спайсравнения погружают в сосуд Дьюара с тающим льдом.


4.7.Термостатируемые плиты подключают к ультратермостатам(термоэлектрическим батареям).



5.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ



5.1. Температуруультратермостатов устанавливают таким образом, чтобы средняятемпература термостатируемых плит соответствовала температуреиспытания образца грунта. Разница между температурами плит прииспытании мерзлого грунта должна быть не меньше 1°С. Прииспытании талого грунта разница температур плит должна быть впределах от 0,1 до 3°С.


5.2. Измеренияпоказаний тепломера начинают не менее чем через 2 ч после включенияультратермостатов и выполняют на протяжении испытания через каждые 20мин.


5.3. Окончаниеиспытания определяется моментом, когда показание тепломера отличаетсяот предыдущего показания не более чем на 5%. При этом измеряюттемпературу верхней и нижней поверхностей образца.


5.4. Показаниятепломера и термопар записывают в журнал, форма которого приведена врекомендуемом приложении 4.



6.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ



6.1.Теплопроводность грунта ,Вт/(м·°С) [ккал/(м·ч·°С)], определяют поформуле


где -измеренная э.д.с., мВ (последнее показание тепломера);


-градуировочный коэффициент, определяемый согласно обязательномуприложению 3, Вт/(м·мВ) [ккал/(м·ч · мВ)];


-высота исследуемого образца грунта, м;


и- средние значения температур соответственно верхней и нижнейповерхностей образца при установившемся тепловом потоке, °С.


Значениятеплопроводности вычисляют с точностью до 0,01 Вт/(м·°С) [0,01ккал/(м·ч·°С)].


6.2.Теплопроводность определяют не менее чем для двух параллельныхобразцов исследуемого грунта.


6.3. Длятеплотехнических расчетов значение теплопроводности принимают равнымсреднему арифметическому значению теплопроводностей, определенных дляпараллельных образцов грунта.



ПРИЛОЖЕНИЕ1

Справочное


ТЕРМИНЫИ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ



Теплопроводностьгрунта - теплофизическая характеристика грунта, определяющая егоспособность проводить тепло и численно равная плотности тепловогопотока в нем при градиенте температур равном единице. Единицаизмерения - Вт/(м·°С), [ккал/(м·ч·°С)].


Методстационарного теплового режима - метод определения теплопроводностигрунта по измеренному при испытании установившемуся (неизменному вовремени) тепловому потоку через исследуемый образец при постоянныхтемпературах и его противоположных поверхностях.



ПРИЛОЖЕНИЕ2

Рекомендуемое



РЕКОМЕНДАЦИИПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ТЕПЛОМЕРА



Тепломерпредставляет собой термобатарею, смонтированную на пластине изорганического стекла диаметром 250 мм и толщиной 4 мм (см. чертеж).Термобатарея может быть изготовлена из отрезков хромелевых икопелевых проволок диаметром 0,2 мм, спаянных последовательно.Термобатарею размещают в средней части пластины диаметром 100 мм,имеющей 130 отверстий диаметром 0,6 мм на расстоянии 8 мм друг отдруга. Спаи термобатареи располагают поочередно с одной и другойсторон пластины. К концам термобатареи приваривают (припаивают) двекопелевые проволоки диаметром 0,5 мм. С обеих сторон тепломера клеемБФ-2 наклеивают слой лакоткани.









Схематепломера


1- пластина из органического стекла; 2 - термоспай; 3 - лакоткань




Определяютградуировочный коэффициент изготовленного тепломера в соответствии стребованиями рекомендуемого приложения 3. Тепломер должен иметьчувствительность к тепловому потоку по э.д.с. не менее 0,12мВ·Вт·м(0,10мВ·ккал·м·ч).


Допускаетсяизмерять тепловой поток другими приборами, если их точностьудовлетворяет предъявленным требованиям.



ПРИЛОЖЕНИЕ3

Рекомендуемое


ОПРЕДЕЛЕНИЕГРАДУИРОВОЧНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОМЕРА



Градуировочныйкоэффициент тепломера ,Вт/(м·мВ) [ккал/(м·ч · мВ)], определяют по формуле


где - теплопроводность эталонного образца, Вт/(м·°С)[ккал/(м·ч·°С)];


и- средние температуры соответственно верхней и нижней поверхностейэталонного образца при установившемся тепловом потоке, °С;


-измеренная э.д.с. тепломера, мВ;


-высота эталонного образца, м.


Эталонныйобразец должен быть изготовлен из материала с известнойтеплопроводностью в пределах от 0,2 до 1,0 Вт/(м·°С)[0,17-0,86 ккал/(м·ч·°С)] (например, органическоестекло). Размеры эталонного образца должны соответствовать размерамисследуемых образцов.


Измерения ,,проводят в соответствии с пп. 5.1-5.4 с тем отличием, что вместообразца исследуемого грунта в установку должен быть помещен эталонныйобразец.


Заградуировочный коэффициент тепломера принимают среднее значениерезультатов двух испытаний эталонного образца при разных температурах(отличающихся не менее чем на 5°С) в интервале температурисследования образцов грунта.



ПРИЛОЖЕНИЕ4

Рекомендуемое


ЖУРНАЛИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГРУНТА


ОбразецN , диаметр d = м, высота h = м.


Градуировочныйкоэффициент тепломера =Вт/(м·мВ) [ккал/(м·ч · мВ)]


Номеропыта

Времяиспытания

Показаниятепломера, мВ

Показаниятермопар, мВ

Температура,°С

ТеплопроводностьВт/(м·°С) [ккал/(м· ч·°С)]

Примечания




верхние

нижние








1

2

среднее

1

2

среднее



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

















ЖУРНАЛХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМОГО ГРУНТА


Номеробразца

Глубинаотбора образца, м

Наименованиегрунта

Типкриогенной текстуры и краткое описание ее особеностей

Льдистостьвесовая в долях единицы

Плотность,т/м

Влажностьв долях единицы

Температураиспытаний, °С

ТеплопроводностьВт/(м·°С) [ккал/(м· ч·°С)]





суммарная

засчет ледяных включений





1

2

3

4

5

6

7

8

9

10













Руководительлаборатории ____________________________

подпись,инициалы, фамилия


Ответственныйисполнитель _____________________________________

должность,подпись, инициалы, фамилия





1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.ОТБОР И ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ

3.ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Схемаизмерительной установки

4.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

5.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

6.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ1 (справочное). ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ2 (рекомендуемое). РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ТЕПЛОМЕРА

Схематепломера

ПРИЛОЖЕНИЕ3 (рекомендуемое). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАДУИРОВОЧНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОМЕРА

ПРИЛОЖЕНИЕ4 (рекомендуемое). ЖУРНАЛ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГРУНТА