Как сделать фильтрацию песка

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Коэффициент фильтрации природного песка – это скорость фильтрации воды с учетом единичного гидравлического градиента. Иными словами, данный параметр показывает водопропускную способность. Данный показатель измеряется в метрах за сутки (м/сутки), при расчетах учитывается уровень толщи, которую вода проходит на протяжении 24 часов.

Факторы, влияющие на величину коэффициента фильтрации

Значение коэффициента фильтрации у разных видов песка отличается из-за воздействия множества факторов. В числе основных можно назвать следующие:

Как вычислить КФ?

Для выявления показателей используется актуальный образец. Исследование проводится в лабораторных условиях при оптимальном уровне влажности и максимальной плотности. Для выяснения оптимальных значений используется таблица коэффициентов фильтрации песка, в соответствии с актуальными строительными нормами и правилами (СНиП).

Для проведения вычисления используются:

Лабораторные весы;
Прибор КФ-00М;
Электрический термометр;
Секундомер.

Мерная трубка прибора заполняется предметом исследования. К трубке прикрепляется специальная латунная сетка и перфорированное дно. После засыпки, утрамбовки и проведения замеров от крайней точки трубки до поверхности, а также дополнительной трамбовки, в трубку заливается жидкость. При вытекании воды через перфорированное дно, время выхода засекается при помощи секундомера.

Песок

Строительный песок — неорганический сыпучий материал с крупностью до 5 мм, получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования или с использованием специального обогатительного оборудования (карьеры расположены по всей ЛО, на каждом карьере разного качества).

Песок классифицируется по месту происхождения и произведённой обработке:

Карьерный песок
Карьерный сеянный песок
Карьерный намывное песок
Морской песок
Горный
Супесь
ПГС

Основные характеристики песка:

1. МОДУЛЬ КРУПНОСТИ

Песок по модулю крупности подразделяется на группы:

Крупный 2,5 и выше
Средний 2,0-2,5
Мелкий 1,5-2,0
Очень мелкий 1,0-1,5
Тонкий 0,7-1,0
Очень тонкий 0,7 и меньше

При строительстве очень важно знать модуль крупности, поскольку от данного показателя будет зависеть объем потребления воды для раствора и общий расход вяжущего материала. Также модулем крупности определяется область применения песка в строительстве. От него будет зависеть качество изделий и выполненных работ.

2. КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ

Речь идет о водонепроницаемости песка. Определение скорости просачивания воды через песок, то есть какое расстояние преодолеет вода сквозь песок в течении суток. Данный показатель измеряется в м/сут (метрах в сутки).

Мелкозернистый песок 0,5-3 м/сут
Среднезернистый песок 3-7 м/сут
Крупнозернистый песок 7-15 м/сут

Если коэффициент фильтрации низкий, то и область применения материал будет заметно сужена. Причина в том, что применения песка низкого качества негативно влияет на прочностные показатели конструкции. Самые низкие показатели рассматриваемого параметра характерны для песка с глиной, ведь для указной примеси характерные водоупорные свойства, в результате чего материал не пропускает воду.

Чем Коэффициент фильтрации выше, тем песок считается качественнее!

Содержание пылевидных, илистых, глинистых частиц.

Видов строительного песка очень много. Отличается он содержанием в его составе глинистых и пылевидных частиц (поэтому загрязненные пески перед использованием следует просеять, а иногда и промыть), морской песок самый чистый изначально, карьерный песок загрязнен глиной и пылевидными частицами, горный так же загрязнен глиной, а глина снижает характеристики песка и сужает область его применения .

Сколько тонн в 1 кубе песка? Зависит от плотности, фракции, влажности. Чем мокрей песок, тем больше его вес. Материал, хранящийся зимой на улице, увеличивается в массе до 15 % из-за снега и льда. Средний удельный вес песка – 1450-1600 кг/куб.

Песок строительный и коэффициент его фильтрации

Сферы применения песка разнообразны и многочисленны. Большое их количество поясняется универсальными характеристиками данного природного материала. Вот лишь несколько областей, в которых используется песок: жилищное строительство, производство строительных растворов и смесей, организация насыпей, устройство дорог, пожаротушение, химическая промышленность, изготовление стекла, ландшафтный дизайн и другие. Однако, в каждом конкретном случает необходимо внимательно относится к выбору вида песка и его характеристикам.

Коэффициент фильтрации является одним из наиболее важных качеств песка наряду с объемно — насыпной массой, модулем крупности и содержанием различных глинистых частиц. Этот показатель определяют в условиях оптимальной влажности при наибольшей (максимальной) плотности материала. При повышенной влажности коэффициент будет более низким, чем в нормальных условиях. При низкой влажности этот показатель будет более высокий.

Коэффициент фильтрации демонстрирует водопроницаемость песка. Это его способность пропускать сквозь частицы воду. Скорость ее прохождения рассчитывается с учетом гидравлического градиента, равным единице. Измеряется данный коэффициент в метрах в сутки. В общем, цифра показывает, какое именно расстояние проходит вода между частицами песка за сутки.

Данную характеристику важно знать, чтобы оценить проникающую способность строительного песка, то есть его качество. Наиболее низкой пропускной способностью обладает глина, она имеет коэффициент фильтрации равный нулю. Низкий коэффициент свидетельствует о том, что количество различных глинистых примесей довольно большое, а значит, и области применения значительно сужаются, так как применение песка строительного такого качества будет негативно влиять на прочность конструкций. Наиболее высокой показатель песок строительный коэффициент фильтрации с крупными зернами, так как между песчинками содержится большой объем воздуха, позволяющего воде свободнее перемещаться.

Различные виды песка характеризуются разными свойствами, поэтому и коэффициент фильтрации у них разный:

песок карьерный — 0,5-7 метров в сутки;
промытый песок средней крупности (зерно 2-2,5 мм) — от 5-20 метров в сутки;
промытый песок мелкой крупности (зерно 1-2 мм) –1-10 метров в сутки).

Таблицы стандартов ГОСТ указывают коэффициент фильтрации различных видов песка. Повышение качества возможно благодаря особым методам очистки, в результате которых отделяются глинистые частицы.

Керамзит
Песок
Щебень
Бутовый камень
Грунты
Сухие смеси
Цемент

О компании
Реквизиты
География доставки
Полезная информация

Технические характеристики песка крупного

Главная / Песок / Информация о песке / Технические характеристики песка крупного

Техническая характеристика на песок для строительных работ

ГОСТ 8736-93

Сумма Содержание

13. Содержание аморфных разновидностей диоксида кремния, растворимого в щелочах — не более 50 ммоль/л. 14.Содсржание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SО3 колеблется от 0.1 О 0,30%. 15.Истинная плотность зерен песка 2,62 — 2,65 г/см.куб. 16.Содержание в песке органических примесей (гумусовых веществ) при обработке раствором гидрооксида натрия — жидкость над пробой светлее эталона. 17. Класс песка по удельной эффективной активности естественных радионуклидов 1 класс применения до 370 Бк/кг.

Водопроницаемость грунтов

Средние ориентировочные значения коэффициента фильтрации для некоторых видов грунтов приведены в табл. 5.5

Ориентировочные значения коэффициента фильтрации грунтов

Грунт	Коэффициент фильтрации kƒ, м/сут.
Галечниковый (чистый)	200
Гравийный (чистый)	От 100 до 200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем	От 100 до 150
Песок: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	От 50 до 100 От 25 до 75 От 10 до 25 От 2 до 10 От 0,1 до 2
Супесь	От 0,1 до 0,7
Суглинок	0,005 до 0,4
Глина	0,005
Торф: слаборазложившийся среднеразложившийся сильноразложившийся	От 1 до 4 От 0,15 до 1,0 От 0,01 до 0,15

Для хорошо фильтрующих грунтов (песков и супесей) коэффициент фильтрации определяют с помощью прибора (рис. 5.16

), состоящего из трубы длиной l, заполненной грунтом, и двух трубок — подводящей и отводящей воду. При разности напоров Н2 — Н1 вода будет фильтроваться под действием градиента (J). Определив объем воды V, профильтровавшейся за время t, можно по формуле

Зависимость скорости фильтрации (Vƒ) от гидравлического фадиента, характеризующего водопроницаемость фунтов, носит название закона ламинарной фильтрации. Математическое выражение этого закона, предложенное Дарси, имеет вид

Схема установки для определения коэффициента фильтрации

Формулируется закон ламинарной фильтрации следующим образом: скорость движения (фильтрации) воды в грунте прямо пропорциональна гидравлическому градиенту. Фильтрация воды в вязких глинистых грунтах имеет свои особенности, связанные с малыми размерами пор и вязким сопротивлением водноколлоидных пленок, обволакивающих минеральные частицы грунтов.

Движение (фильтрация) воды в глинистых грунтах, в отличие от песчаных (рис. 5.17, кривая а

), начинается лишь при достижении некоторого градиента напора (см. рис. 5.17, кривая б), преодолевающего внутреннее сопротивление движения воды.

Зависимость скорости фильтрации в грунте от гидравлического градиента

Для кривой (б) различают три участка:

I — начальный (0—1), когда скорость фильтрации практически равна нулю (Vf= 0); II — переходный (1—2) криволинейный участок; III — прямолинейный (2—3), характеризующий процесс установившейся фильтрации.

Таким образом, в глинистых грунтах, особенно в плотных, при относительно небольших значениях градиента напора фильтрация может не возникать (участок 0—1, кривая б). Увеличение градиента напора приведет к постепенному, очень медленному развитию фильтрации (участок 1—2). Наконец, при некоторых значениях гидравлического градиента устанавливается постоянный режим (участок 2—3).

где J’0 — начальный градиент напора, т.е. участок на оси J, отсекающий продолжение отрезка прямой 2—3 до пересечения с этой осью. Для песчаных грунтов фильтрация начинается сразу после передачи напора (рис. 5.17, кривая а).

Определение коэффициента фильтрации песков с помощью прибора КФ-ООМ (ГОСТ 25584-83)

Способность грунтов пропускать воду через систему сообщающихся пор называется водопроницаемостью. Движение воды в порах грунта происходит под действием возникающих в ней неуравновешенных давлений. Так, пленочная вода двигается под действием разности осмотических давлений в различных сечениях, капиллярная – адсорбционных сил смачивания поверхности грунтовых капилляров, гравитационная – под действием напора воды.

Наибольший практический интерес представляет движение гравитационной воды под влиянием силы тяжести или разности напоров. Считается, что для песчаных и большинства глинистых грунтов это движение может быть описано законом Дарси (закон ламинарного движения):

w – объем воды протекающей параллельно струями через водопроницаемое тело;

А – площадь поперечного сечения тела;

– отношение разности напоров к длине фильтрации (гидравлический градиент);

f – коэффициент фильтрации.

Численно коэффициент фильтрации равен объему воды, протекающему в 1с через поперечное сечение площадью 1 см3 при гидравлическом градиенте I

=1. Выражают его в см/с или м/сутки. Коэффициент фильтрации зависит от размеров и форм пор, гранулометрического состава и плотности грунта, температуры воды. Так, например, в песках, обладающих порами крупных размеров, фильтрация воды происходит легче и быстрее, чем в глинистых грунтах, которые имеют большое количество пор очень малого поперечного сечения. Поэтому коэффициент фильтрации для песчаных грунтов в среднем значительно больше, чем для глинистых. Таким образом, коэффициент фильтрации количество характеризует водопроницаемость грунтов.

Коэффициент фильтрации используется при расчетах скорости уплотнения грунтов под нагрузкой, подсчете запасов подземных вод, определении притока воды в строительные котлованы, проектирование водоотводных и дренажных сооружений и других аналогичных расчетах.

Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации

f ,см/с (i – любое число от 1 до 9)

Пески	I10-1…i10-4
Супеси	I10-9…i10-6
Суглинки	I10-5…i10-8
Глины	I10-7…i10-10

Коэффициент фильтрации может быть определен в лаборатории с помощью специальных приборов на образцах естественной или нарушенной структуры и косвенным путем – по гранулометрическому составу и пористости грунтов или по времени уплотнения грунта при данной нагрузке.

Прибор КФ-ООМ (рис. предназначен для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов с нарушенной структурой при различных напорных градиентах от 0 до 1. Испытание производят путем пропуска воды через грунт сверху вниз при заданном градиенте напора, причем образец грунта предварительно насыщают водой снизу вверх.

При испытании песчаных грунтов нарушенной структуры рекомендуется коэффициент фильтрации определять дважды: при рыхлом их сложении и при максимально плотном. В учебных целях определение коэффициента фильтрации k

f производится только в рыхлом состоянии.

Если требуется определить k

f грунтов с ненарушенной структурой, то с цилиндра снимается дно, и он в вертикальном положении задавливается непосредственно в грунт.

Рис. 8. Прибор КФ-ООМ

Содержание работы

1. Из корпуса прибора вынуть цилиндр и разобрать его.

2. Налить в корпус прибора воду и вращением подъемного винта поднять подставку в крайнее верхнее положение.

3. Надеть на цилиндр дно с латунной сеткой, покрытой кружном марли.

4. Цилиндр с дном и латунной сеткой заполнить песчаным грунтом в предельно рыхлом состоянии путем насыпания грунта с высоту 5-10 см без уплотнения.

5. Поместить на грунт латунную сетку, надеть на цилиндр муфту, установить цилиндр на подставку, вращением подъемного винта медленно погрузить его в воду в крайнее нижнее положение и оставить в этом положении на 15 мин. до полного увлажнения грунта. При этом поддерживать уровень воды у верхнего края корпуса.

6. Вращением подъемного винта установить цилиндр с грунтом до совмещения отметки необходимого градиента напора (в первом опыте I

=1.0) на планке с верхним краем крышки корпуса и долить воду в корпус до верхнего его края.

7. Замерить температуру воды.

8. Заполнить мерный стеклянный баллон водой и, закрывая большим пальцем его отверстие, опрокинуть отверстие вниз, поднести, возможно, ближе к цилиндру с грунтом и, отнимая палец, быстро вставить в муфту цилиндра так, чтобы горлышко баллона соприкасалось с латунной сеткой, а в баллон равномерно поднимались мелкие пузырь воздуха. Если в мерный баллон прорываются крупные пузырьки воздуха, необходимо сильнее прижать его к латунной сетке, добившись появления мелких пузырьков: в таком виде мерный баллон автоматически поддерживается над грунтом постоянный уровень воды в 1-2 мм, обеспечивая постоянство градиента напора.

9. Отметить время, когда уровень воды достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10 (или 20) см3, принять это время за начало фильтрации воды.

10. Зафиксировать время, когда уровень воды достигнет соответственно делений 20, 30 (или 30, 40) см3 или других кратных значений. Сделать два отсчета. Записать результаты в журнал (форма 16).

11. Вычислить для двух измерений коэффициент фильтрации грунта k

f10, м/сутки, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10°С, по формуле:

w – объем профильтрованной, см3;

– продолжительность фильтрации, с;

А – площадь поперечного сечения цилиндра, см2 (А=25 см2);

=(0.7+0.03*
Т
w) – поправка для приведения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10°С;

w – фактическая температура воды при испытании, °С;

864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сутки).

Записать результаты в журнал (форма 16).

12. Определить коэффициент фильтрации k

f10 при градиентах напора
I
=0.8 и
I
=0.6. Записать результаты в журнал (форма 16).

Для постоянной очистки воды в бассейне устанавливают специальные фильтры. Всего их несколько видов, и все мы их разберем, но остановимся на самом популярном – песчаном фильтре.

Рассмотрим подробно устройство песчаного фильтра для бассейна и как его собрать своими руками.

Какие существуют типы фильтров для бассейна?

Фильтры для бассейнов – это обязательный элемент в циркулирующей системе любого резервуара среднего или большого объема. Маленькие бассейны тоже могут оснащаться данным оборудованием, так как с фильтрами обслуживание проходит намного проще и вода остается чистой дольше.

Фильтры делятся на 3 категории в зависимости от принципа работы:

Диатомитовые;
Картриджные;
Песочные или песчаные.

Давайте, разберем каждый тип в деталях.

Фильтр с диатомитовым наполнителем

Первые в этом списке фильтры работают с использованием дорогостоящего вещества – диатомита. Также его называют кизельгуром, инфузорной землей, целлитом и горной мукой. Очистка в таких устройствах проходит очень эффективно. Также вода получает частичную очистку от микроорганизмов.

Единственным минусом данной установки является ее высокая цена, поэтому диатомит применяется для очистки далеко не каждого бассейна.

Картриджные устройства

Такие фильтры устроены проще, и очистка проходит не так эффективно, как в диатомитовом. Вода проходит через корпус фильтра, где ее встречает картридж в виде мелкой сетки. В итоге вода, проходя через него, оставляет всю грязь в корпусе.

Сам картридж не дорогой и легко меняется при необходимости. Такие фильтры встречаются чаще, чем наполненные инфузорной землей. Но лидерами являются песочные фильтры.

Песочные фильтры

Их устройство действительно простое, а обслуживание не вызывает никаких проблем. В качестве наполнителя используется не обычный песок, а кварцевый. Он задерживает все мелкие частички грязи, которые находятся в толще воды.

Популярность свою данный тип получил благодаря доступной стоимости. Кроме того, многие удальцы собирают подобные агрегаты своими руками, и в итоге фильтрующее устройство обходиться за совсем небольшие деньги.

Принцип работы песчаный фильтра

Устройство аппарата действительно не сложное. Внешний корпус, который герметично закрывается, содержит в себе наполнитель – кварцевый песок и свободное пространство в верхней части.

Вода под напором поступает в корпус и заполняет верхнюю часть корпуса. Далее она под давлением насоса и силы притяжения проходит через песок, оставляя в нем частицы грязи и мусора.

Через какое-то время придется провести очистку песка. Для этого просто включают насос в обратную сторону. Вода снизу вверх прочищает песок и забирает в себя всю скопившуюся грязь. Далее жидкость отправляется в канализацию.

В завершающем этапе очищенная вода проходит через сетку, через которую не может пройти песок, и забирается обратно в общий резервуар.

Как сделать песочный фильтр для бассейна своими руками

Для изготовления фильтрующего устройства вам понадобятся:

Герметичная емкость. Чаще всего приобретают пластмассовые бочки в строительных магазинах. Важно, чтобы большое давление не стало для корпуса проблемой;
Наполнитель. Песок или другие вещества мелкой фракции;
Трубы для подвода и вывода воды из фильтра;
Монтажная пена или любой другой состав для герметизации;
Ткань-сетка для водозаборного отверстия, которая не пропускает песок.

В первую очередь нужно разобраться со способами подключения фильтра в циркулирующую цепь. Всего существуют три типа:

До насоса. Вода затягивается в корпус от давления ниже атмосферного;
После насоса. Вода подается под напором от насоса;
До насоса. Вода попадает в корпус самотеком, так как фильтр находится ниже water-линии.

Покупные модели чаще всего функционируют по первой схеме. Так как мы рассматриваем сборку самодельного фильтра из пластиковой бочки, то рекомендуется использовать 2-ой или 3-ий способ подключения устройства в сеть, так как первый вариант требует тщательной герметизации корпуса.

Этап 1. Подготовка корпуса

Итак, вы нашли подходящую бочку и все необходимое для работы. Для начала нам нужно подготовить емкость к будущей эксплуатации.

Если вы планируете использовать металлический корпус, то изнутри его следует защитить от коррозии краской. Далее проверяем герметичность емкости, и еще раз убеждаемся в ее целостности.

Теперь нужно сделать отверстия в емкости в верхней и нижней части – одно для подачи грязной воды из чаши, другое для забора уже очищенной жидкости.

Этап 2. Подключение труб к корпусу.

Для подключения трубы к корпусу необходимо использовать штуцер, который подходит вам по диаметру трубы и отверстия. С обеих сторон тщательно на шов наносим состав для полной герметизации соединения.

На верхнюю трубу, которая подает грязную воду, желательно установить крупную сетку. Она будет задерживать в себе весь крупный мусор. Также нужно установить насадку для разбрызгивания воды по всей площади наполнителя. Направленная в одну точку мощная струя – это далеко не то что нам нужно.

Отверстия в забирающей трубе нужно обтянуть мелкой сеткой или поролоном, которая будет отделять очищенную воду от песка. Материал нужно предварительно проверить на способность задерживания даже самого мелкого песка.

Вместо ткани вы можете использовать цилиндрические картриджи, которые продаются в бытовых магазинах для фильтров воды для питья.

Этап 3. Подготовка наполнителя

Для изготовления фильтра своими руками вы можете использовать кварцевый песок или крошку из стекла. Также возможно использование многослойного варианта.

Если вы собираете фильтр из-за финансовой выгоды, то для вас самым лучшим вариантом станет именно кварцевый песок.

Для песчаного бассейна важно правильно подобрать наполнитель. Если вы возьмете песок с частицами фракции меньше 0,4 миллиметра, то устройство быстро забьется и перестанет работать. В противоположном случае, когда песок слишком крупный, эффективность очистки будет сильно снижена.

Если вы приобретаете наполнитель в магазине, то никакая дополнительная подготовка ему не нужна. В противном случае, вам нужно отсеять через сито крупные и мелкие частицы, оставив песчинки размером 0,4-0,8 миллиметров.

Далее его нужно промыть. Сделать это можно вручную или включив обратную работу фильтра. Проводим очистку до тех пор, пока вода не будет выходить чистой и прозрачной.

Этап 4. Манометр и предохранительный клапан

Чтобы вы могли следить за давлением системы, устанавливаем в циркулярную цепь манометр. Также его можно установить в стенку или крышку корпуса фильтра.

Также на крышку можно установить предохранитель. Он, если давление в системе станет выше допустимого показателя, спустит часть воды. Также есть модели с защитой от завоздушнивания корпуса. Если воздух попадет вместе с водой к емкость, то он будет спущен автоматически.

Этап 5. Установка системы труб

Модели фильтров, которые предоставлены в продаже, имеют широкий функционал, но нам нужно оставить две самые важные – фильтрация и очистка наполнителя.

Для этого с помощью пластиковых труб собираем следующую схему:

Как видно на схеме, мы можем направлять воду, закрывая и открывая соответствующие краны.

Этап 6. Введение фильтра в работу

Итак, перед нами заключительные шаги. Подключаем трубы циркулярной системы к бассейну. Если у вас каркасный бассейн, то у него есть специальные отверстия для забора и возврата воды.

Наполняем емкость кварцевым песком. Не забываем, что нам нужно оставить свободный объем для воды – примерно одна четвертая от всего объема корпуса. Герметично закрываем крышку и проводим первый запуск.

После включения насоса внимательно следите, нет ли где-нибудь протечек. Если такие имеются, то полностью отключите систему, слейте воду и исправьте неисправность.

Работа всей системы должна исходить из расчета, что весь объем бассейна должен успевать фильтроваться за 6-7 часов.

Обслуживание фильтра

В обслуживании фильтр неприхотлив.

Следите за давлением. Норма – 0,8 бар. Когда давление вырастет до 1,2 бара, необходимо провести обратную промывку наполнителя. Если же этого не сделать, то эффективность работы будет ухудшено, а далее может привести к выходу системы из строя.

Помните, что кварцевый песок рассчитан на 3-4 года службы. Далее его нужно заменить. Если же вы выбираете стеклянную крошку, то ее замену нужно проводить через 5-6 лет.

Тематические видеоролики

В первом видеоролике наглядно показана работа и устройство песчаного фильтра для бассейна. Во втором показывается реальный пример фильтрующей установки собранной своими руками. Для вас этот материал будет максимально полезен.

Спасибо за прочтение. Удачных вам экспериментов и успешной сборки песочного фильтра для бассейна.

Определение коэффициента фильтрации песка

Коэффициент фильтрации грунта Кф –это скорость прохождения воды через грунт. Коэффициент фильтрации песка Кф численно равен скорости прохождения воды через песок при единичном напоре и измеряется в метрах за сутки. В расчетах часто используют К10 – коэффициент фильтрации приведенный к температуре воды 10 °С.

На практике определение коэффициента фильтрации наиболее востребовано в дорожном и аэродромном строительстве при устройстве дренирующих слоев из песчаных грунтов, так как значение коэффициента фильтрации используемых грунтов должно находиться в пределах 1-2 м/сутки.

Для определения коэффициента фильтрации грунтов и, в частности, коэффициента фильтрации песка используют методы, изложенные в ГОСТ 25584-2016. Рассмотрим основные моменты проведения данного анализа.

В нашей лаборатории в основном работают с песками, используемыми для строительства дорог, поэтому дальнейшее изложение материала будет относиться к данной группе грунтов.

Определение коэффициента фильтрации начинается с определения еще двух характеристик песчаного грунта, а именно, максимальной плотности и оптимальной влажности в соответствии с ГОСТ 22733-2016. Для проведения испытания по определению данных характеристик используют прибор СОЮЗДОРНИИ, схематично изображенный ниже.

1 — поддон; 2 — разъемная форма; 3 — зажимное кольцо; 4 — насадка; 5 — наковальня; 6 — груз массой 2,5 кг; 7 — направляющая штанга; 8 — ограничительное кольцо; 9 — зажимные винты; 10 — образец грунта

Порядок проведения испытания

Отбирают пробу весом 2500г из предварительно просушенного и просеянного через сито 5мм песка.

Рассчитывают количество воды Q, г, для доувлажнения отобранной пробы до влажности первого испытания по формуле:

Q=0.01*(w1-wg)*mp/(1+0.01*wg) (1)

Где mp — масса отобранной пробы, г; wg — влажность просеянного грунта в воздушно-сухом состоянии, %; w1 — влажность грунта для первого испытания, для мелких и пылеватых песков принимается равной 6 %.

В отобранную пробу грунта вводят рассчитанное количество воды за несколько приемов, перемешивая грунт металлическим шпателем. Затем переносят пробу грунта из чашки в эксикатор или плотно закрываемый сосуд и выдерживают ее при комнатной температуре не менее 2 ч для песчаных несвязанныхгрунтов.

Далее переносят пробу из эксикатора в металлическую чашку и тщательно перемешивают; — загружают в собранную форму из пробы слой грунта толщиной 50-60 мм и слегка уплотняют рукой его поверхность. Проводят уплотнение 40 ударами груза по наковальне с высоты 300 мм, зафиксированной на направляющей штанге. Аналогичную операцию проводят с каждым из трех слоев грунта, последовательно загружаемых в форму. Перед загрузкой второго и третьего слоев поверхность предыдущего уплотненного слоя взрыхляют ножом на глубину 1-2 мм. Перед укладкой третьего слоя на форму устанавливают насадку; — после уплотнения третьего слоя снимают насадку и срезают выступающую часть грунта заподлицо с торцом формы. Толщина выступающего слоя срезаемого грунта должна быть не более 10 мм.

Образующиеся после зачистки поверхности образца углубления вследствие выпадения крупных частиц заполняют вручную грунтом из оставшейся части отобранной пробы и выравнивают ножом.

Взвешивают цилиндрическую часть формы с уплотненным грунтом mi и вычисляют плотность грунта ρi по формуле:

ρi=( mi – mc)/ V (2)

Где mc — масса цилиндрической части формы без грунта, г; mi — масса цилиндрической части формы с уплотненным грунтом, г; V – объем формы равный 400 см3.

Извлекают из цилиндрической части формы уплотненный образец грунта. При этом из верхней, средней и нижней частей образца отбирают пробы для определения влажности грунта wi

При каждом последующем испытании влажность грунта следует увеличивать на 1%-2%, при этом необходимое количество воды для доувлажнения рассчитывается по формуле (1), где wg , и w1 влажности при предыдущем и очередном испытаниях соответственно.

Испытание считают законченным, когда с повышением влажности пробы при последующих двух испытаниях происходит последовательное уменьшение значений массы и плотности уплотняемого образца грунта, а также когда при ударах грузом происходит отжатие воды или выделение разжиженного грунта через соединения формы.

По результатам испытания строят график ρ(w). Ниже приведен пример графика для песчаных грунтов.

По построенному графику определяют максимальную плотность и оптимальную влажность. Зная эти характеристики, переходят к непосредственному определению коэффициента фильтрации.

Для проведения испытания используют прибор ПКФ, схема которого приведена ниже

а также трамбовку

Порядок проведения испытания

— песок и воду, предназначенные для определения коэффициента фильтрации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха; — песок просушивают до воздушно-сухого состояния; — просеивают через сито с отверстиями 5 мм и определяют его гигроскопическую влажность по ГОСТ 5180; — отбирают в фарфоровую чашку пробу песка методом квартования массой не менее 450 г; — увлажняют с помощью мерного цилиндра отобранную пробу до оптимальной влажности и выдерживают ее в эксикаторе с водой не менее 2 ч.

Из подготовленной пробы влажного грунта отбирают навеску массой m1 для помещения в фильтрационную трубку прибора и навеску для контрольного определения фактической влажности грунта по ГОСТ 5180.

Массу m1 вычисляют по формуле,

m1=V*ρmax*(1+w0) (3)

где ρmax – максимальная плотность песка, определенная ранее; w0 – оптимальная влажность, определенная ранее; V – объем грунта в трубке, для ПКФ = 200 см3.

Подготовку прибора к проведению испытания производят в следующем порядке: — съемное перфорированное дно 6 с латунной сеткой 5, покрытой кружком высокопористого материала, смоченного водой, крепят к трубке 3 и ставят ее на жесткое массивное основание; — навеску влажного грунта массой m1 делят на три порции и последовательно укладывают их в трубку, уплотняя каждую из них с помощью трамбовки, проводя по 40 ударов груза с высоты 300 мм; перед укладкой каждой порции поверхность предыдущей уплотненной порции взрыхляют ножом на глубину 1-2 мм; — измеряют линейкой расстояние от верхнего края трубки до поверхности уплотненного грунта; измерения проводят не менее чем в трех точках; в расчет принимают среднее значение. (При высоте образца грунта 1 в трубке более 100 мм проводят дополнительное уплотнение, которое заканчивают при высоте образца (100±1) мм.) — укладывают на поверхность грунта слой гравия (фракция 2-5 мм) толщиной 5-10 мм; — устанавливают трубку с грунтом на подставку 7 и вместе с ней помещают в стакан 4, который постепенно наполняют водой до верха; — помещают стакан с трубкой в емкость для воды и заполняют ее до уровня выше слоя гравия на 10-15 мм, после появления воды в трубке над слоем гравия доливают водой верхнюю часть трубки примерно на 1/3 ее высоты; — извлекают стакан с трубкой из емкости и устанавливают его на поддон 8.

Испытание проводят в следующем порядке: — доливают водой трубку не менее чем на 5 мм выше нулевого деления; — дожидаются снижения уровня воды в пьезометре 2 до о и включают секундомер; — фиксируют время снижения уровня воды в пьезометре до отметок 10, 20, 30, 40 и 50 мм.

При времени падения уровня воды до отметки 50 мм более 10 мин допускается проводить испытание при большем значении начального градиента напора. В этом случае трубку с подставкой извлекают из стакана и ставят непосредственно на поддон. Начальную высоту уровня воды Н0 при этом принимают равным 20см.

По результатам испытания строят график , на котором на оси Y откладывают величину C*t, а по оси X величину ln(H0/(H0-S)), где Н0 — начальная высота уровня воды в пьезометре, см; отсчитывается от уровня слива воды; S — снижение уровня воды в пьезометре, см; t — время, за которое произошло снижение уровня воды на значение S, сек; С – постоянная прибора ПКФ (в нашем случае 0,1).

Ниже приведен пример графика.

Опытные точки на графике должны наложиться на прямую линию, выходящую из начала координат, что является показателем корректности проведения испытания.

По построенному графику определяют коэффициент фильтрации (см/сек) по формуле:

K= ln(H0/(H0-S))/(C*t) (4)

Коэффициент фильтрации приведенный к температуре воды 10 °С — К10 вычисляют по формуле.

K10=864*K/(0.7+0.03*Tф) (5)

где Тф – фактическая температура воды при испытаниях, °С; К – рассчитанный коэффициент фильтрации, см/сек.

узнать стоимость проведения испытания

Как вычислить КФ?

Для проведения вычисления используются:

Лабораторные весы;
Прибор КФ-00М;
Электрический термометр;
Секундомер.

4 Технические требования

4.1 Песок, обогащенный песок и фракционированный песок должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготовляться по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.

4.2 Основные виды, параметры и размеры

4.2.1 В зависимости от зернового состава (см. таблицу 3) и содержания пылевидных и глинистых частиц (см. таблицу 4) песок подразделяют на два класса: — класс I; — класс II. В зависимости от крупности зерен (модуля крупности) песок классов I и II подразделяют на группы: — песок класса I — повышенной крупности, крупный, средний и мелкий; — песок класса II — повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий.

4.2.2 Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности Мк, указанным в таблице 1. Таблица 1

(Поправка. ИУС N 10-2015).

4.2.3 Полный остаток песка на сите N 063 должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2. Таблица 2

В процентах по массе

4.2.4 Содержание в песке зерен крупностью св. 10; 5 и менее 0,16 мм не должно превышать значений, указанных в таблице 3. Для песков, применяемых в составе асфальтобетонных смесей, содержание зерен менее 0,16 мм не нормируется. Таблица 3

В процентах по массе

Класс песка	Группа песка	Содержание зерен крупностью
Св. 10 мм	Св. 5 мм	Менее 0,16 мм
I	Повышенной крупности, крупный и средний	0,5	5	5
Мелкий	0,5	5	10
II	Повышенной крупности	5	20	10
Крупный и средний	5	15	15
Мелкий и очень мелкий	0,5	10	20
Тонкий и очень тонкий	Не допускается		Не нормируется

4.2.5 Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в таблице 4. Таблица 4

В процентах по массе

Класс песка	Группа песка	Содержание пылевидных и глинистых частиц	Содержание глины в комках
I	Повышенной крупности, крупный и средний	2	0,25
Мелкий	3	0,35
II	Повышенной крупности, крупный и средний	3	0,5
Мелкий и очень мелкий	5	0,5
Тонкий и очень тонкий	10	1,0
Примечание — Содержание пылевидных и глинистых частиц в очень мелком песке класса II по согласованию с потребителем допускается до 7% по массе.

4.2.6 Обогащенный песок характеризуют следующими показателями качества: — модулем крупности; — зерновым составом; — содержанием пылевидных и глинистых частиц, в том числе глины в комках.

4.2.7 Модуль крупности обогащенного песка должен соответствовать приведенным в таблице 1.

4.2.8 Полный остаток обогащенного песка на сите N 063 должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.

4.2.9 Обогащенный песок по зерновому составу должен соответствовать требованиям к пескам класса I повышенной крупности, крупным, средним и мелким, приведенным в таблице 3.

4.2.10 Фракционированный песок может выпускаться следующих фракций (или их смесей): — св. 2,5 до 5 мм; — св. 1,25 до 2,5 мм; — св. 0,63 до 1,25 мм; — св. 0,315 до 0,63 мм; — св. 0,16 до 0,315 мм. Допускается выпуск фракций фракционированного песка других размеров или их смесей в соотношениях, согласованных с потребителем.

4.2.11 Содержание во фракционированном песке зерен размером свыше 5 мм, определяемое по фракции св. 2,5 до 5 мм, не должно превышать 5% по массе.

4.2.12 Содержание в каждой фракции фракционированного песка зерен размером более наибольшего размера и зерен менее наименьшего размера не должно превышать 5% по массе.

4.2.13 Содержание во фракционированном песке пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 1% по массе для фракции св. 2,5 до 5 мм и 1,5% — для остальных фракций.

4.2.14 Песок, обогащенный песок и фракционированный песок, предназначенные для применения в качестве заполнителей для бетонов, должны обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента.

4.2.15 Предельно допустимое содержание в песках вредных компонентов и примесей и перечень пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, приведены в приложении А.

4.2.16 Пески при обработке раствором гидроксида натрия (колориметрическая проба для определения органических примесей по ГОСТ 8735) не должны придавать раствору окраску, соответствующую или темнее цвета эталона.

4.2.17 Содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания в песках, применяемых в дорожном строительстве, должно соответствовать требованиям ГОСТ 8735. Значение коэффициента фильтрации определяют при испытании песка по ГОСТ 25584.

4.2.18 Пески не должны содержать посторонних засоряющих примесей.

4.2.19 Допускается поставка смесей природного песка и песка из отсевов дробления по ГОСТ 31424 при содержании последнего не более 20% по массе, при этом смеси должны соответствовать требованиям настоящего стандарта.

(Поправка. ИУС N 10-2015).

Допускается поставка смесей природного песка и песка из отсевов дробления по ГОСТ 31424 при содержании последнего более 20% по массе, при этом смеси должны соответствовать требованиям ГОСТ 31424. Песок из отсевов дробления в составе смесей, имеющий истинную плотность зерен более 2,8 г/см или содержащий зерна пород и минералов, относимых к вредным компонентам, в количестве, превышающем допустимое их содержание, или содержащий несколько различных вредных компонентов, выпускают для конкретных видов строительных работ по нормативным и техническим документам, разработанным в установленном порядке и согласованным со специализированными в области коррозии лабораториями.

4.2.20 Предприятие-изготовитель по требованию потребителя должно указывать следующие характеристики песка, установленные геологической разведкой: — минералого-петрографический состав с указанием пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям; — содержание органических примесей; — истинную плотность зерен песка.

4.3 Радиационно-гигиеническая оценка

Пескам должна быть дана радиационно-гигиеническая оценка, по результатам которой устанавливают область его применения. Песок в зависимости от значений удельной эффективной активности естественных радионуклидов применяют: — до 370 Бк/кг — во вновь строящихся жилых и общественных зданиях; — св. 370 до 740 Бк/кг — для дорожного строительства в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении производственных зданий и сооружений; — св. 740 до 1500 Бк/кг — в дорожном строительстве вне населенных пунктов. При необходимости в национальных нормах, действующих на территории государства, значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов может быть изменено в пределах норм, указанных выше.

При обустройстве автономного источника необходимо позаботиться об установке фильтров, устраняющих механические примеси. Рассмотрим подробнее, какие устройства используются для грубой очистки скважинной воды от песчаных крупинок. Рекомендации опытных мастеров позволят выполнить установку самостоятельно, сэкономив на привлечении специализированных бригад.

Фильтр для очистки скважины от песка.

Чем опасен песок в водопроводе

Высокая абразивность твердых частиц песка приводит к преждевременному износу оборудования насосных станций и бытовой техники. Механические примеси засоряют сантехнические приборы и устройства для тонкой фильтрации. Крыльчатка электронных механизмов учета под воздействием песчинок истирается, водопроводная магистраль подвергается ускоренному зарастанию.

Причины попадания песка в воду

Процесс обустройства новой скважины сопровождается повышенным риском присутствия в воде нерастворимых взвесей. При проведении монтажных мероприятий песчаные гранулы из грунта проникают в источник.

Существует еще несколько причин засорения песком жидкости из локального гидротехнического сооружения:

Нарушение герметичности магистрали. При повреждении трубопровода или наличии протечек в местах крепления твердые частицы вымываются из почвы в систему водоснабжения.
Повреждение фильтра. Разрыв сетки перед входом во всасывающий патрубок насосной станции приводит к появлению в водопроводе мелких и крупных песчинок.
При обильных осадках или паводках жидкость попадает внутрь обсадной трубы сквозь неплотно закрытое устье скважины. Песчаные фракции окрашивают поток в желтый цвет.
Применение помпы чрезмерной мощности. Сильная струя способна доставить абразивные частицы на лопасти насоса, вызывая преждевременный износ крыльчатки.
Длительные простои. При нечастом использовании происходит заиливание скважины.
Ошибки при обустройстве автономного источника. Сопротивление фильтрационной сетки уменьшается при монтаже обсадной колонны на гравийную подушку без заваривания торца.

Особенности конструкции фильтров грубой очистки

Фильтры для скважины на песок предназначены для задержания крупных механических примесей, содержащихся в воде локального источника. Конструкция представлена герметичным корпусом с сетчатой решеткой или специальным гранулированным наполнителем внутри. Фильтрующая способность отдельного устройства определяется размерами ячеек или зазорами между элементами сыпучей загрузки.

Для монтажа в систему индивидуального водоснабжения используются резьбовые или фланцевые способы фиксации. В комплексе водоподготовки устройства устанавливаются в первую очередь. При устранении крупных твердых фракций и песчаных вкраплений из воды снижается нагрузка на функциональные элементы водопроводной конструкции.

Виды фильтров грубой очистки и критерии их выбора

Классификация по типу фильтрующего элемента разделяет системы грубой очистки на следующие виды:

сетчатые, представленные металлическими ячейками;
патронные, очищающие жидкость посредством сыпучего наполнителя картриджа, заполняющего пластиковую или железную колбу;
напорные высокоскоростные, изготовленные в виде колонны с фильтрующим составом внутри.

Фильтры необходимые для очистки воды от загрязнения.

Существуют следующие разновидности сетчатых систем:

Устройства с обратной промывкой. Для использования в автоматическом режиме требуется подключение к электросети. Мощным потоком воды песок и грязь с поверхности сетки направляется в канализацию.
Грязевики или непромывные фильтры. Предусматривают ручное устранение засорений. При снижении пропускной способности устройства демонтируют, прочищают забитые ячейки и устанавливают в исходное положение. Использование требует постоянного контроля напора воды.

Фильтры-грязевики отличаются расположением отстойника.

Выделяют такие исполнения:

прямые системы Т-образной конфигурации, предусматривающие размещение в нижней части конструкции;
угловые, позволяющие выполнять монтаж в ограниченном пространстве, на продольных и поперечных участках магистрали.

Выбирая тип фильтра при очищении от песка, руководствуются следующими критериями:

степенью засорения и химическим составом жидкости;
пропускной способностью устройства;
требованиями к качеству воды после фильтрации;
местом монтажа.

Для хозяйственно-технических нужд достаточно удалить из водопровода крупные фракции. Удовлетворение бытовых потребностей необходимо осуществлять с помощью тщательно подготовленной жидкости скважинной, фильтры обязаны ликвидировать большее количество примесей.

Особенности монтажа и обслуживания

Стандартный вариант предусматривает установку устройства на входном патрубке водопроводной магистрали. При сложной конфигурации трубопровода допускается монтировать систему фильтрации перед каждой точкой потребления.

Схема нахождение фильтра для очистки.

Завершающим этапом является тестирование оборудования для выявления возможных погрешностей. При обнаружении нарушения герметичности соединений протечку ликвидируют.

Качественное проведение монтажа обеспечивается при соблюдении следующих условий:

фильтр устанавливают перед счетчиком, предотвращая возможность засорения прибора;
монтажные работы выполняют, направляя отстойник в нижнее положение;
расположение устройства должно совпадать с направлением потока.

Периодичность обслуживания определяется степенью засорения воды и временем эксплуатации водопровода. О необходимости проведения сервисных мероприятий позволяют судить показания манометров, установленных до и после фильтра.

Большая разница измерений свидетельствует о загрязнении устройства. Сетку прочищают, картридж заменяют.

Конструкционные разновидности фильтров и как сделать своими руками

Условия эксплуатации определяют выбор конструкции скважинного фильтра в зависимости от географических особенностей водоносного горизонта. Стабильность и плотность известкового слоя, в котором бурятся артезианские скважины, позволяет игнорировать грубую очистку.

Прохождение воды индивидуального источника через пласты непостоянных галечных, гравийных или дресвяных пород требует обязательной установки фильтров, отсеивающих крупные и мелкие твердые фракции. При отсутствии песка в водоносном слое использование дырчатого или щелевого устройства обеспечивает эффективную работу системы.

Повышенные требования предъявляются к очищению воды, подаваемой из песчаных грунтов. Для таких условий при обустройстве автономной скважины рекомендуется устанавливать сетчатые фильтры. Срок эксплуатации определяется материалом изготовления.

Перфорированный фильтр

Виды фильтров для очистки воды.

Конструкция представлена трубой с отверстиями, расположенными в заданном порядке. Альтернативное название устройства — дырчатая система. Стабильная кольцевая жесткость позволяет выдерживать высокие нагрузки.

Для изготовления перфорированного фильтра своими руками потребуется приобрести шлифовальный материал, влагостойкую деревянную заглушку и трубу подходящего сечения. С помощью дрели формируются отверстия, расположенные в линейном или шахматном порядке.

Необходимо соблюдать пропорции 1:4, четверть фильтрующей колонны должна иметь перфорацию. Минимальный шаг составляет 2-3 см.

Шлифовальным материалом тщательно зачищается поверхность. Стружка, образовавшаяся при сверлении, удаляется для предотвращения закупорки отверстий. Деревянной заглушкой перекрывается нижняя часть трубы. Колонна устанавливается вертикально.

Щелевые модели

Аналогичны дырчатым фильтрам, отверстия заменяются прорезями.

Технология самостоятельного изготовления представляется следующими действиями:

В горизонтальном устройстве с шахматным расположением формируется сегмент со щелями. Для прорезки следующего блока выполняется поворот на 45°. Обеспечение необходимой прочности не требует создания поясов жесткости.
Промежутки между отверстиями вертикальных изделий должны превышать 10 мм. Конструкция фильтров идентична проволочным системам.
Несколько сегментов с перфорацией формируются с расстоянием от 20 мм на горизонтальном участке трубы. Сокращение промежутков приводит к снижению прочности трубы. Шаг между прорезями составляет 10 мм.

Щелевая модель фильтра для очистки.

Щелевые модели устанавливаются на нестабильных грунтах с высокой вероятностью обрушения породы. Достоинством устройств является высокая производительность скважины за счет большой пропускной способности фильтров. Недостатком конструкций считается повышенный риск закупорки отверстий песчаными зернами.

Сетчатые фильтры

Представляют дырчатое или щелевое основание с закрепленной сеткой. Применяются различные вариации размеров и формы ячеек. Небольшие отверстия оказывают сопротивление потоку, снижая производительность.

Сетчатые системы отличаются внешним видом:

стандартные, составленные сотами квадратной формы;
киперные, представляющие многослойную конструкцию;
галунные, с усложненной конфигурацией ячеек.

Для самостоятельного изготовления потребуется заготовка, выполненная в виде щелевого или дырчатого фильтра. Поверх перфорации накладывается проволока, витки которой закрепляются на основании точечной пайкой. Тело трубы покрывается сеткой, полотно припаивается к проволочной конструкции.

Проволочный фильтр

Является разновидностью сетчатого устройства с заменой ячеистой системы клиновидной проволокой. Преимуществами каркасно-стержневых изделий считаются повышенная прочность и продолжительный срок использования. Основными недостатками признаются высокая стоимость готового фильтра и усложненный процесс изготовления, затрудняющий выполнение работ своими руками.

Гравийная засыпка

Способность гравия задерживать мелкие частицы загрязнений и самоочищаться позволяет применять природный материал в качестве естественного средства очистки. Небольшие гладкие фрагменты камня помещают в водозаборную зону автономного источника.

Гравийные фильтры делятся на 2 категории:

Засыпные. Через отверстия между трубами скважина заполняется слоем натурального материала. Используются для конструкций с сечением фильтрующей части не более 10 см.
Смонтированные на поверхности. Гравий помещается в промежуток между двумя слоями сетчатого или проволочного фильтра. Заполненный контур опускается в зону забора жидкости из водоносного горизонта.

Устройства второй категории самостоятельному изготовлению не подлежат.

Эффективность такой системы фильтрации для воды из скважины определяется толщиной пласта и геологическими характеристиками гравийного наполнителя.

Читайте также: