عمرانی
 آزمایشات مکانیک خاک - دانه بندی - هیدرومتری - حد روانی - حد خمیری - حد انقباضی - حدود اتربرگ - توده
این وبلاگ در مورد مقالات و موضوعات مرتبط با رشته  مهندسي عمران می باشد . امید است مطالب عنوان شده در این وبلاگ برای دانشجویان وعلاقمندان به این رشته مثمر ثمر واقع شود

آزمایشات مکانیک خاک - دانه بندی - هیدرومتری - حد روانی - حد خمیری - حد انقباضی - حدود اتربرگ - تودهhttp://gatch.blogfa.com/p-

آزمایشات مکانیک خاک - دانه بندی - هیدرومتری - حد روانی - حد خمیری - حد انقباضی - حدود اتربرگ - توده

 

/٭ آزمایش دانه بندی آزمایشگاه مکانیک خاک
هدف: هدف از این آزمایش تعیین درصد وزنی ذرات تشکیل دهنده خاک است.
دانه بندی به 2 صورت خشک و تر انجام میشود.
در روش خشک ابتدا ذرات را خشک می کنیم و سپس آنها را بر روی الک میریزند و آنها را می شویند تا ذرات به هم چسبیده از هم جدا بشوند و ازالک عبور نمایند.
کلا دو روش برای دانه بنذی وجود دارد.
1- تجزیه به کمک الکها ( ذرات با قطر بزرگتر از 0.75 ملیمتر)
2- تجزیه هیدرومتری ( ذرات با قطر کوچکتر از 0.75 ملیمتر)
روش تجزیه به کمک الکها :
نمره الک اندازه شکاف mm
50 0.3
60 0.25
80 0.18
100 0.15
140 0.106
170 0.088
200 0.075
به این صورت است که نمونه خاک را در یک سری الک از درشت بهریز روی هم قرار گرفته اند قرار داده و آنها را تکان می دهیم . تعداد الک استاندارد و اندازه شکافهای الکها بصورت زیر است :

نمره الک اندازه شکاف mm
4 4.75
6 3.35
8 2.36
10 2
16 1.18
20 0.85
30 0.6


روش انجام آزمایش
ابتدا خاک را در اون خشک می کنیم و سپس تمام کلوخه های موجود در خاک را قبل از آنکه روی الک ها ریخته شود خرد می کنیم . سپس خاکها را روی یک سری الک که در آزمایشگاه برای انجام آزمایش در دستگاه تکان دهنده الکها قرار گرفته اند می ریزند. بعد از اتمام تکان دادن الکها خاک مانده روی هر الک مشخص میشود.
زمانکه خاک چسبنده استفاده می شود محتملاخرد کردن کلوخه ها به اشکال بر می خورد. در چنین حالتی خاک احتمالا با آب مخلوط شده است و گل می شود. و سپس از بین الکها عبور می کند ذرات ریز باقیمانده روی هر الک بطور جداگانه جمع شده و قبل از آنکه توده خاک باقیمانده روی هر الک وزن شود در Oven خشک
می شوند . نتایج تجزیه به کمک الکها معمولا به صورت درصدی از وزن کل خاک عبور کرده از الکهای مختلف بیان می شود.

تعریف منحنی دانه بندی

نتایج تجزیه مکانیکی و تجزیه هیدرومتری الکها معمولا به کمک یک منحنی لگاریتمی که به منحنی دانه بندی مشهور است نشان می دهند قطر ذرات با مقیاس لگاریتمی و درصد ریزتز(ردشده) با مقیاس حسابی نشان داده می شود.
قطری که در منحنی مربوط به %10 ریز تز است به نام اندازه موثر یا D10 مشهور است . ضریب یکنواختی و ضریب انحناء از روابط زیر بدست می آیند.

Cu = D60 / D10 ضریب یکنواختی

Cc = (D30 ^ 2) / (D60 * D10) ضریب انحناء

منحنی دانه بندی نه تنها تغییرات اندازه ذرات موجود در یک خاک بلکه نوع توزیع ذرات دارای اندازه مختلف را نشان می دهد.
اگر در یک خاک بیشتر دانه ها به یک اندازه باشد خاک بد دانه بندی شده است و اگر در یک خاک ذرات آن در دامنه وسیعتری دانه بندی شده باشد آن خاک خوب دانه بندی شده می گویند. گچ و سیمان


آزمایش اندازه گیری توده ویژه مصالح ( GS )

توده ویژه قسمت جامد خاک غالبا در محاسبات مختلف در مکانیک خاک مورد نیاز است. این مقدار میتواند( بدون بعد) در آزمایشگاه با دقت تعیین شود. توده ویژه اکثر کانیها در دامنه ای بین 2.6 تا 2.9 متغیر است . توده ویژه قسمت جامد ماسه ای با رنگ روشن که غالبا از کوارتز تشکیل شده است در حدود 2.65 است. برای خاکهای رسی و سیلتی این مقدار بین 2.6 تا 2.9 متغیر است.

روش آزمایش
ظرف را پر از آب می کنیم و مصالح سنگی را در داخل آن میریزیم و حجم آب بیرون ریخته را اندازه میگیریم.
* مصالح سنگی مورد نیاز باید زیر الک mm9=8/3 باشند.
وزن ظرف پر از آب = W2
وزن مصالح سنگی = W1
وزن ظرف پر از آب + وزن مصالح سنگی = W3
W1- W3 + W2 = حجم مصالح سنگی
نتایج بدست آمده از آزمایش:

وزن وزن بالن با آب = 413 گرم
وزن خاک = 50 گرم
وزن آب با خاک = 441 گرم
22cm3=441-413+50 = حجم خاک
W / V = 50/22=2.27 gr/cm3 وزن مخصوص خاک


آزمایش تعیین حدود اتربرگ

وقتی قسمت زیادی از ذرات خاک از الک نمره 200 رد بشوند رفتار آن خاک کلا فرق می کند و وابسته به رفتار ذرات زیرالک نمره 200 دارد. مصالحی که کمتز از 5 درصد درصد عبوری از الک نمره 200 دارند دارای رفتار اصطحکاکی هستند و متراکم نمی شوند و با استفاده از غلطکهای ویبره ای متراکم می کنند.
در مصالحی که بیش از 20 درصد آنها از الک نمره 200 عبور کرده باشد از غلطک پاچه بزی استفاده می کنیم . در مصالحی که کمتر از 20 درصد روی هم اصطحکاک بالایی دارند و خاصیت های ویژه ای دارند.
وقتی کانیهای رسی در خاکهای ریز دانه وجود داشته باشد خاک می تواند با وجود مقداری رطوبت بدون خرد شدن بصورت خمیر در بیاید . این حالت چسبندگی ، ناشی از آب جذب شده در پیرامون ذرات رس است.

حد روانی

دستگاه انجام این آزمایش دارای یک جام برنجی و یک پایه کائوچویی محکم است .
این جام برنجی می تواند روی یک پایه و بوسیله یک زائده و با چرخاندن یک میله سقوط کند . برای انجام آزمایش حد روانی یک مقدار خاک خمیر شده را در داخل جام قرار می دهند یک شیار در وسط خمیر بوسیله یک شیارکش استاندارد ایجاد میکنند . سپس با کمک زائده و چرخاندن میله ، ظرف تا حدود ارتفاع 0.3937 اینچی( 10 میلیمتری) بالا رفته و سقوط می کند. درصد رطوبتی که درآن یک فاصله 0.5 اینچی بعد از 25 ضربه در کف شیار به هم آید را بعنوان حد روانی میشناسند.
این آزمایش برای بخشی از ذرات زیر الک نمره 40 انجام میشود.

رابطه بین رطوبت و Log N تقریبا بصورت یک خط مستقیم است که به عنوان منحنی جریان نیز نامیده میشود . درصد رطوبت مربوط به N= 25 که از منحنی جریان بدست می آید مقدار حد روانی خاک می باشد.

حد خمیری

درصد رطوبتی است که در آن وقتی خاک را بصورت فتیله های با قطر 8 / 1 اینچ در می آوریم ترک می خورد و خرد میشود. حد خمیری حد پایین تر حد خمیری شدن خاک است . این آزمایش ساده بوده و با غلطاندن مکرر یک تکه از خاک ب شکل بیضی با دست روی یک صفحه شیشه ای صاف انجام می شود تا زمانی که قطر آن 10-8 سانتیمتر و قطر آن 3 میلیمتر شود .
شاخص خمیری PI اختلاف حد روانی و حد خمیری خاک است .
PI = LL – PL
بالا بودن PI به معنای تورم خاک است .

حد انقباض

توده خاک وقتی رطوبتشبه تدریج کم شود جمع و منقبض می شود . با کاهش بیشتر رطوبت ، مرحله تعادل وقتی حاصل می شود که کاهش بیشتر رطوبت باعث تغییر بیشتر حجم نشود . درصد رطوبتی که در آن درصد رطوبت تغییر حجم خاک متوقف می شود بنام حد انقباض نامیده می شود.
آزمایش حد انقباض در آزمایشگاه بوسیله یک ظرف چینی دارای حدودا 4/3 اینچ قطر و 2/1 اینچ ارتفاع انجام میشود . داخل ظرف با لعاب پوشیده شده استو ظرف کاملا با خاک مرطوب پر شده است. خاک اضافی که بالاتر از لبه ظرف قرار گرفته است با یک لبه صاف کن زده شده و برداشته میشود . جرم خاک مرطوبی که داخل ظرف است اندازه گیری شده و سپس خاکی که داخل ظرف است در داخل Oven خشک میشود و سپس حجم خاک خشک شده بدست می آید.


نتایج آزمایش حد روانی

بوسیله دستگاه مخصوص شیارکش و تعداد ضربات 40 ضربه
خاکها را درون ظرفهاریخته و داخل Oven می گذاریم.

وزن ظرف با خاک بعد از بیرون آوردن از Oven وزن ظرف با خاک مرطوب ( گرم) وزن ظرف خالی ( گرم) شماره ظرف
144.24 165.7 53.3 46

اکنون درصد طوبت را بیشتر می کنیم و دوباره آزمایش را انجام میدهیم:
با 16 ضربه شیار پر می شود.

وزن ظرف با خاک بعد از بیرون آوردن از Oven وزن ظرف با خاک مرطوب ( گرم) وزن ظرف خالی ( گرم) شماره ظرف
134.22 158.8 43.8 38
123.82 144.3 43.4 44


نتایج بدست آمده از آزمایش حد خمیری

وزن ظرف با خاک بعد از بیرون آوردن از Oven وزن فتیله مرطوب ( گرم) وزن ظرف خالی ( گرم) شماره ظرف
75.67 17.7 78.5 52

نمونه خاک فتیله را آنقدر مالش می دهیم تا به قطر 3 میلیمتر برسد و تا جاییکه شیار آن حاصل شود و در Oven می گذاریم و درصد رطوبت آن برابر حد خمیری است.

نتایج حاصل از دانه بندی 2000 گرم خاک :

شماره الک مقدار رد شده از الک گرم درصد رد شده %
200 0.4=2.5-2.9 0.02
100 2.9=2.5-5.4 0.145
60 50.3=2.5-52.8 2.51
30 110.4=2.5-112.9 5.52
16 111.8=2.5-114.3 5.59
8/3 908.8 45.44
2/1 141.5 7.07
4/3 525.1=183+342.1 26.25
مانده روی الک 4/3 80


٭ آزمایش اندازه گیری وزن مخصوص درجا

هدف آزمایش : هدف از این ازمایش اندازه گیری تو پری ( وزن مخصوص مصالح) درجا می باشد .

شرح آزمایش: ( روش انازه گیری بوسیله بالن ماسه ای)

در ابتدا چاله ای حفر می کنیم حداکثر اندازه مصالح در این آزمایش باید 38 میلی متر باشد . اندازه چاله نی برابر حداقل 3 الی 5 برابر اندازه بزرگترین دانه می باشد.
وزن و درصد رطوبت مصالح داخل را اندازه میگیریم . سپس استوانه را با ماسه ای که قبلا وزن مخصوص آن را اندازه گیری کرده ایم پر می کنیم . پس از این عمل استوانه را یر روی چاله کنده شده قرار می دهند و شیر ماسه را باز می کنند تا چاله پر از ماسه شود ماسه چاله و قیف را پر می کند و با داشتن وزن مخصوص ماسه و حجم قیف وزن مخصوص اندازه گیری میشود.
وزن سندباتل اولیه= W1
وزن سندباتل ثانویه=W2
1.30= ماسه
ماسه (W1-W2) /= V حجم چاله و قیف
حجم قیف V-= حجم چاله
حجم / وزن( مصالح مرطوب) = وزن مخصوص مصالح مرطوب
d = wet / (1+W)
نکته : بهتر است که قیف و صفحه راهنما را با هم کالیبره کنیم.

نتایج آزمایش:

وزن سینی و خاک (چاله)=2.250 کیلوگرم
وزن سینی خالی = 850 گرم
وزن اولیه خاک با سند باتل = 9کیلوگرم( 1W )
وزن ثانویه خاک با سند باتل = 7کیلوگرم(2 W)
1.30= ماسه
حجم قیف زیر دستگاه = 756
1.30/ 100*(7-9)= ماسه (W1-W2) /= V حجم چاله و قیف
747.76=(756-1503.76) = حجم قیف V-= حجم چاله
آزمایش تراکم آزمایشگاهی و پیدا کردن رطوبت بهینه:

هدف آزمایش : هدف از این آزمایش پیدا کردن درصد رطوبت بهینه جهت کوبیدن و متراکم کردن خاکها در آزمایشگاه می باشد.

شرح آزمایش

خاک را درون قالب مخصوص میریزیم و با درصد رطوبت کم مثلا 6 درصد آنرا می کوبیم پس از کوبیدن از طریق فرمول (1+W / وزن مخصوص تر) وزن مخصوص خشک را اندازه می گیریم سپس خاک را از قالب در می آوریم و با درصد رطوبت بیشترمثلا 9 درصد این عمل را تکرار می کنیم . سپس عملیات را با درصد رطوبت بیشتر مثلا 12 درصد تکرار می کنیم.
حال نتایج آزمایش را بر روی منحنی می بریم و داریم:
سپس منحنی وزن مخصوص خشک – درصد رطوبت خاک دو حل را با این منحنی مقایسه می کنیم.

مقدار سقوط چکش1 فوت است.
در تراکم استاندارد خاک در 3 لایه کوبیده می شود.
در ترکم اصلاح شده خاک در 5 لایه کوبیده می شود.
در تراکم استاندارد چکش از فاصله 1 فوتی سقوط میکند.
در تراکم اصلاح شده چکش از فاصله 1.5 فوتی سقوط میکند.
در تراکم استاندارد وزن چکش 5 پوند (2.5کیلوگرم) است.
در تراکم اصلاح شده وزن چکش 10 پوند (5 کیلوگرم) است.
بنابر این در تراکم اصلاح شده 5 برابر بیشتر انرژی به خاک می رسانیم.
هر دو آزمایش را می توان طبق روش آشتو در قالبهای 4 و 6 اینچ انجام داد. برای قالبهای 6 اینچ باید تعداد ضربات بیشتری نسبت به 4 اینچ کوبید.
در خاکهای ریز دانه بیشتر از تراکم استاندارد و درشت دانه از تراکم اصلاح شده استفاده می گردد چون رسیدن به تراکم اصلاح شده در ریز دانه سخت است.

نتایج آزمایش

قالب 4 اینچ
500گرم خاک رس+2500 گرم خاک ماسه = 3000 گرم = میزان خاک لازم
950.55 = حجم قالب
3550 گرم = وزن قالب


آزمایش : CBR 

هدف آزمایش: هدف از این آزمایش بدست آوردن مقاومت برشی خاک می باشد.

شرح آزمایش

پس از آنکه یک نمونه را در یک قالب 6 اینچی کوبیدیم ( با هر درصد رطوبت و هر تعداد ضربه می توانیم این کار را انجام دهیم) بگونه ای که مصالح نزدیک به مصالح آزمایش اصلی باشند. قالب را در زیر ویسله آزمایش می گذاریم و سنبه دستگاه را با سرعت mm/min 1027پایین می آوریم هر چه سرعت سنبه کمتر باشدتراکمم نمونه بیشتر است . بیشترین نیرو مربوط به سنگ شکسته ( ماسه استاندارد) می باشد.
میزان نیروی لازم را برای نفوذ های 2.5 و 5.04 و 7.5 میلیمتر اندازه می گیریم . معمولا CBR برای 2.5 از همه بیشتر است اما اگر در آزمایش 5.04 از 2.5 بیشتر بود یک بار دیگر آزمایش را انجام می دهیم و در صورت تکرار 5.04 را ملاک قرار می دهیم.
اصلاح نمودار آزمایش به این دلیل است که وقتی سنبه را بر روی سطح خاک قرار می دهیم مقداری در آن نفوذ می کند که با چشم دیده نمی شود و بنابراین نمودار از صفر شروع نمیشود.

Ks ضریب عکس العمل بستر(در پی) از CBR تعیین می شود.

نیروی لازم برای 2.5 میلیمتر نفوذ
CBR 2.5 =
نیروی لازم برای 2.5 میلیمتر نفوذ در سنگ شکسته


نیروی لازم برای 5 میلیمتر نفوذ
CBR 5 =
نیروی لازم برای 5 میلیمتر نفوذ در سنگ شکسته


نیروی لازم برای 7.5 میلیمتر نفوذ
CBR 7.5 =
نیروی لازم برای 7.5 میلیمتر نفوذ در سنگ شکسته

انواع CBR :

خاک لجن : 0~3
خاک مرطوب : 3~10
خاک خیلی خوب : 10~20
خاک بسیار محکم : 20~58


٭ نتیجه آزمایشهای مهندسی خاک که یصورت گزارش ارائه شده است.

آزمایش هیدرومتری

هدف: دانه بندی مصالح زیر الک نمره 200یا الک نمره(100)

مقدمه : در روش هیدرومتری نمونه ای از خاک در آب پخش و پراکنده می شوددر حالتی که در آب پخش می شوند یکی یکی رسوب می کنند . فرض می شود که دانه های خاک کروی شکل باشند . سرعت متوسط دانه ها به وسیله قانون استوکس بدست می آید . همانطور که ذرات خاک در آب پخش می شوند یک هیدرومتر در آب بصورت معلق قرار می گیرد که بوسیله آن وزن مخصوص خاک و آب معلق در یک عمق L تعیین میشود و با داشتن این عمق قطر ذراتی که سقوط می کنند بدست
می آیند.

شرح آزمایش:

50 گرم خاک را به 125 سی سی محلول 4 درصد هگزا فسفات اضافه می کنیم و داخل همزن ریخته و مقداری نیز به آن آب اضافه می کنیم و به مدت 10 الی 15 دقیقه خاک را با محلول هم می زنیم تا ذرات خاک کاملا از هم جدا بشوند سپس محلول داخل همزن را داخل استوانه اصلی ریخته و حجم انرا به 1000 سی سی
می رسانیم . در داخل استوانه شاهد نیز 125 سی سی محلول 4 درصد هگزا فسفات ریخته و حجم آنرا به 1000 سی سی میرسانیم . سپس در زمانهای دو برابر یعنی 30 ثانیه 1 دقیقه و .... تا 96 ساعت نوک مینیسک را قرائت می کانم و جدول را مربوطه را رسم می کنیم.

کاربرد آزمایش :

تنها کاربرد این آزمایش تعیین درصد رس مواد ریزدانه است که برای بدست آوردن 1 خاک در سدسازی مورد نیاز می باشد.

محدوده اعتبار آزمایش :
D < 0.6 mm > 0.0006 mm
استاندارد رابطه زیر را پیشنهاد می کند:
0.001 mm < D < 0.15 mm
D) همان قطر مصالح است)
نتایج و محاسبات آزمایش :
قرائت زمان
48 میلی متر 30 ثانیه
46 میلی متر 1 دقیقه
43 میلی متر 2 دقیقه
38 میلی متر 4 دقیقه
34 میلی متر 8 دقیقه
25 میلی متر 15 دقیقه
2 میلی متر 30 دقیقه

مفروضات:
تصحیح مینیسک=1
قرائت نوک شاهد=2
دمای آب=20 درجه سانتگراد
فرض K=0.131
وزن اولیه مصالح=50 گرم
α ته = 1

محاسبات :

L * L = 16.3 - 0.1641 فاصله سقوط
قرائت + تصحیح مینیسک R =
D = K (L/t)^.5 * K(L)^.5
* α 100 * (وزن اولیه مصالح /P = (Rc درصد وزنی مصالح
قرائت نوک شاهد – قرائت = Rc

P Rc D L R قرائت زمان
%92 46 0.2 8.259 49 48 میلی متر 30 ثانیه
%88 44 0.147 8.587 47 46 میلی متر 1 دقیقه
%82 41 0.11 9.079 44 43 میلی متر 2 دقیقه
%72 36 0.085 9.9 39 38 میلی متر 4 دقیقه
%64 32 0.064 10.556 35 34 میلی متر 8 دقیقه
%46 23 0.053 12.033 26 25 میلی متر 15 دقیقه
0 0 0.049 15.808 3 2 میلی متر 30 دقیقه



آزمایش دانسیته نسبی:

هدف: برای تعیین میزان تراکم خاکهای دانه ای رسوبی بر اساس دانسیته نسبی آنها میباشد .

شرح آزمایش:

مقدار 4846 گرم خاک را با 600 سی سی آب ( با توجه با اینکه رطوبت بهینه در آزمایشهای قبل 12 درصد بود . cc600 =0.12*4816) مخلوط می کنیم و با چکش 10 پوندی 56 ضربه به آن وارد می کنیم مشاهده می شود که این خاک متراکم نشده است و این نشان دهنده این است که مواد مصرفی از نوع ریزدانه نیستند که با ضربه متراکم شوند.
حال مخلوط خاک و آب را داخل قالب ریخته و روی میز ویبره آنرا مرتعش میکنیم . مشاهده می شود که مصالح به خوبی متراکم میشوند.

دانسیته نسبی= (e max – e) / (e max – e min) =
( max / ) * ( – max ) / ( δ max – min )




٭ نتیجه آزمایشهای مهندسی خاک که یصورت گزارش ارائه شده است.

آزمایش هیدرومتری

هدف: دانه بندی مصالح زیر الک نمره 200یا الک نمره(100)

مقدمه : در روش هیدرومتری نمونه ای از خاک در آب پخش و پراکنده می شوددر حالتی که در آب پخش می شوند یکی یکی رسوب می کنند . فرض می شود که دانه های خاک کروی شکل باشند . سرعت متوسط دانه ها به وسیله قانون استوکس بدست می آید . همانطور که ذرات خاک در آب پخش می شوند یک هیدرومتر در آب بصورت معلق قرار می گیرد که بوسیله آن وزن مخصوص خاک و آب معلق در یک عمق L تعیین میشود و با داشتن این عمق قطر ذراتی که سقوط می کنند بدست
می آیند.

شرح آزمایش

50 گرم خاک را به 125 سی سی محلول 4 درصد هگزا فسفات اضافه می کنیم و داخل همزن ریخته و مقداری نیز به آن آب اضافه می کنیم و به مدت 10 الی 15 دقیقه خاک را با محلول هم می زنیم تا ذرات خاک کاملا از هم جدا بشوند سپس محلول داخل همزن را داخل استوانه اصلی ریخته و حجم انرا به 1000 سی سی
می رسانیم . در داخل استوانه شاهد نیز 125 سی سی محلول 4 درصد هگزا فسفات ریخته و حجم آنرا به 1000 سی سی میرسانیم . سپس در زمانهای دو برابر یعنی 30 ثانیه 1 دقیقه و .... تا 96 ساعت نوک مینیسک را قرائت می کانم و جدول را مربوطه را رسم می کنیم.

کاربرد آزمایش

تنها کاربرد این آزمایش تعیین درصد رس مواد ریزدانه است که برای بدست آوردن 1 خاک در سدسازی مورد نیاز می باشد.

محدوده اعتبار آزمایش
D < 0.6 mm > 0.0006 mm
استاندارد رابطه زیر را پیشنهاد می کند:
0.001 mm < D < 0.15 mm
D) همان قطر مصالح است)
نتایج و محاسبات آزمایش :
قرائت زمان
48 میلی متر 30 ثانیه
46 میلی متر 1 دقیقه
43 میلی متر 2 دقیقه
38 میلی متر 4 دقیقه
34 میلی متر 8 دقیقه
25 میلی متر 15 دقیقه
2 میلی متر 30 دقیقه

مفروضات
تصحیح مینیسک=1
قرائت نوک شاهد=2
دمای آب=20 درجه سانتگراد
فرض K=0.131
وزن اولیه مصالح=50 گرم
α ته = 1

محاسبات

L * L = 16.3 - 0.1641 فاصله سقوط
قرائت + تصحیح مینیسک R =
D = K (L/t)^.5 * K(L)^.5
* α 100 * (وزن اولیه مصالح /P = (Rc درصد وزنی مصالح
قرائت نوک شاهد – قرائت = Rc

P Rc D L R قرائت زمان
%92 46 0.2 8.259 49 48 میلی متر 30 ثانیه
%88 44 0.147 8.587 47 46 میلی متر 1 دقیقه
%82 41 0.11 9.079 44 43 میلی متر 2 دقیقه
%72 36 0.085 9.9 39 38 میلی متر 4 دقیقه
%64 32 0.064 10.556 35 34 میلی متر 8 دقیقه
%46 23 0.053 12.033 26 25 میلی متر 15 دقیقه
0 0 0.049 15.808 3 2 میلی متر 30 دقیقه



آزمایش دانسیته نسبی

هدف: برای تعیین میزان تراکم خاکهای دانه ای رسوبی بر اساس دانسیته نسبی آنها میباشد .

شرح آزمایش

مقدار 4846 گرم خاک را با 600 سی سی آب ( با توجه با اینکه رطوبت بهینه در آزمایشهای قبل 12 درصد بود . cc600 =0.12*4816) مخلوط می کنیم و با چکش 10 پوندی 56 ضربه به آن وارد می کنیم مشاهده می شود که این خاک متراکم نشده است و این نشان دهنده این است که مواد مصرفی از نوع ریزدانه نیستند که با ضربه متراکم شوند.
حال مخلوط خاک و آب را داخل قالب ریخته و روی میز ویبره آنرا مرتعش میکنیم . مشاهده می شود که مصالح به خوبی متراکم میشوند.

دانسیته نسبی= (e max – e) / (e max – e min) =
( max / ) * ( – max ) / ( δ max – min )


استاندارد تعيين درصد رطوبت خاک

رای دهی:  / 1
ضعیفعالی 

نام آزمايش :
استاندارد تعيين درصد رطوبت خاک
وسايل لازم :
۱-    گرمخانه : با کنترل درجه حرارت که قادر است حرارت را در ۵+-۱۱۰ درچه ثابت نگه دارد .
۲-     ترازو : با حساسيت ۱% گرم براي نمونه هاي باوزن ۲۰۰ گرم يا کمتر و با حساسيت ۱% گرم
۳-     قوطي رطوبت : قوطي فلزي آلومينيومي است که در برابر زنگ زدگي مقاوم است و در اثر استفاده مکرر از وزنه آن کاسته نشود . قوطي فلزي رطوبت که براي     نمونه هاي کوچک تا ۲۰۰ گرم بکار مي روند . داراي سرپوش محکم بوده که مانع از دست دادن رطوبت نمونه قبل از توزين و مانع جذب آب بعد از خشک شدن مي شود . براي نمونه هاي بزرگ احتياج به سرپوش نيست .


۴-     خشک کن :
۵-    نمونه
هدف از انجام آزمايش :
براي تعيين در صد وزني رطوبت خاک و سنگ بکار مي رود درصد رطوبت عبارت است از نسبت وزن آب موجود در يک توده به وزن خشک همان توده خاک که به صورت درصد بيان مي شود .
روش انجام آزمايش :
مقدمه : توده خاک شامل دانه هاي جامد همراه با مواد ديگر (موادآلي) به اضافه فضاي خالي بين دانه ها مي باشد . فضاي خالي بين دانه ها مي تواند از هوا يا آب پر شده باشد و يا قسمتي از آنرا هوا و بخش از ديگر آنرا آب فرا گرفته باشد . از اين رو   خاک ها را معمولاً در سه فاز جامد ، مايع و گاز بررسي مي کنند .
آشنايي با اندازه و گشتردگي دانه ها و يا ميزان رطوبت خاک و غيره براي محاسبه و تعيين ظرفيت باربوي خاک و تخمين مقدار نشست پي ها و يا در بررسي پايداري شيب ها مورد استفاده قرار مي گيرد .
ترکيب ملکولي و نظم يون ها در کاني هاي رسمي نشان مي دهد که روبه هاي کاني داراي بار الکتريکي منفي است در حاليکه در حاشيه داراي بار مثبت مي باشند و اين بارهاي الکتريکي در قسمت هاي مختلف شدت و ضعف دارند از آنجا که کاني رسي بسيار کوچک و داراي نسبت سطح حجم بسيار بزرگ مي باشد نيروهاي الکتريکي باعث گردهم آيي و جذب دانه هاي رس نسبت سطح آب مي شود به دليل نحوه رسوب گذاري رس ها هميشه مقداري آب همراه آنها مي باشد و رس به علت داشتن بارهاي الکتريکي مي تواتند کاتين ها و آينوني را از محل (محيط آزمايشگاه) جذب کند از ميان کاتيون ها مي توان سديم پتاسيم کلسيم و آلومينيوم و از ميان آنيون ها          مي توان ملکول هاي آب را که قطبي هستند نام برد .
روش انجام آزمايش :
نمونه خاک تر را مطابق آنچه که در قسمت قبل شرح داده شده در يک ظرف کاملاً تميز با وزن مشخص قرار داده و سريعاً وزن نموده و در برگ گزارش يادداشت کنيد پس از آن ظرف محتوي خاک تر را در گرمخانه با درجه حرارت ۱۱۰ درجه به مدت ۲۴ ساعت قرار دهيد تا خشک شود . چنانچه نمونه از قبل در قوطي هاي مخصوص اين آزمايش تهيه شده است پس از وزن کردن در گرمخانه قرار دهيد.
وقتي خشک شد . قوطي نمونه را از گرمخانه خارج کرده و سرپوش آن را بگذاريد تا مانع جذب رطوب هوا گردد و پس از سرد شدن يعني وقتي که به درجه حرارت معادل درجه حرارت اطاق رسيد که بتوان آنرا با دست برداشت قوطي محتوي نمونه را وزن کرده در برگ گزارش يادداشت نمائيد توزين قوطي نمونه داغ باعث چرخش جريان هواي گرم مي شود و باعث بروز در توزين مي گردد .
قوطي نمونه را خالي و تمزي کرده و آنرا وزن نمائيد.
اگر قوطي نمونه سرپوش نداشته باشد براي سرد شدن آن از دستگاه خشک کن استفاده شود تا رطوبت هوا مجدداً جذب نمونه خاک نگردد .
تجزيه و تحليل آزمايش :
هنگام استفاده از دستگاه Owen بايد دريچه بالاي آن را بازنگه داشت چون اگر بسته باشد رطوبت بخار شده روي در و ديوارة دستگاه نشسته و بعد از خاموش شدن رطوبت به خاک ما منتقل مي شود و نيز Timeb دستگاه را بايد روي علامت   تنظيم کرد و براي باز و بسته کردن در دستگاه Owen دستگيرة آن در جهت ساعتگرد و پادساعتگرد مي چرخد و در آن براي باز شدن کشي نيست اگر دماي دستگاه بيشتر باشد دستگاه خاموش مي شود پس حرارت ما هميشه روي حرارت دلخواه تنظيم است .

آزمایش دانسیته در محل

وسايل مورد نياز:

1-  دستگاه sand bottle

2-   ماسه استاندارد ( اتاوا )  

3-   ترازو با دقت gr 0.01    

4-  چكش و قلم    

5-  ظرف برای خاک (مثلا كيسه پلاستيكي یا Pan)

6-  گرمخانه (oven)

مقدمه:

این آزمایش بر طبق استانداردASTM D1556 , D2419 انجام میپذیرد.

هدف از تعیین وزن مخصوص خاک، تعیین درصد کوبیدگی محل است. در واقع هر چه کوبیدگی بیشتر شود، نفوذپذیری کم و مقاومت بیشتر می شود.  وزن مخصوص خشك خاك عبارت از نسبت وزن مخصوص مرطوب خاك در محل به در صد رطوبت همان خاك به اضافه 1 مي باشد با تعيين وزن مخصوص خشك خاك مي توان با انجام آزمايش تراكم در آزمايشگاه ميزان قابليت كوبيدگي خاك را درمحل بدست آورد .

درراهسازي ، فرودگاهها ، سدهاي خاكي ، جاده هاي درجه 1 و2 وحتي در ساخت پي ابنيه هاي ساختماني ، بدليل اينكه نياز به بستري محكم مي باشد انجام آزمايش ميزان كوبيدگي  الزامي مي باشد طبق آيين نامه مي بايست حداقل تراكم راههاي اصلي 95 درصد وحداقل تراكم راههاي روستايي 85 درصد بوده واگر خاكي اين قدرت را نداشته باشد ، خاك ضعيف تلقي شده واز محل خارج شده وبجاي آن خاكي با قابليت تراكم پذيري مقبول جايگزين مي شود

نكته اي كه مي بايست به آن توجه كرد اين است كه در آزمايشگاه براي انجام آزمايش تراكم مي بايست همان انرژي كه در محل به خاك وارد مي گردد، در آزمايشگاه براي خاك مورد نظر وارد گردد

طریقه بدست آوردن درصد رطوبت با توجه به حالتهای قبلی، بیشترین وزن مخصوص خشک را تعیین می کند. ولی چون در کارگاهها معمولاً آن درصد رطوبت بصورت دقیق و با وزن مخصوص خشک کمتر ( و گاهی بیشتر ) از وزن مخصوص خشک ماکزیمم بدست می آید، لذا از آزمایش ماسه ای استاندارد استفاده می کنیم.

نكته : منظور از ماسه استاندارد اين است  كه دانه بندي آن يكنواخت باشد يعني اندازه تمام ذرات آن يكسان بوده وميزان ريز دانه در آن زياد نباشد اين ماسه بايد از الك نمره 40 عبور كرده وروي الک نمره 50 باقي بماند در دو روش اول، حجم خاک محل گمانه مشخص می شود.

در روش ماسه ای دستگاه بطری ماسه ای از یک بطری که قیف شیرداری برای ریزش ماسه در آن قرار دارد، تشکیل شده است که دارای دو مدل شیشه ای و فلزی می باشد.

اندازه گیری دانسیته ماسه از تقسیم کردن وزن ماسه که در حجم معلومی ریخته شده است به حجم آن بدست می آید که با استفاده از ماسه اتاوا که دارای چگالی استاندارد و مشخصی است روند آزمایش را سریع تر نموده ایم.

W1                       : وزن ظرف

W2                       : وزن ماسه به همراه وزن ظرف

V          : حجم ظرف

 اندازه گیری دانسیته خاک باید بوسیله تقسیم جرم به حجم صورت پذیرد. حال با داشتن دانسیته ماسه اگر وزن معادل حجم مجهولی را بدانیم می توانیم حجم آن را بدست آوریم. در نتیجه دانسیته خاک بدست می آید.

برای بدست آوردن دانسیته خشک خاک نیز ،یک نمونه از خاک را برداشته و وزن نموده و به مدت 24 ساعت در دمای 110 درجه سانتی گراد در داخل گرمخانه قرار می دهیم.

روندآزمایش:

برای تعیین  صحرایی از سه روش و با فرمولهای زیر استفاده می شود:

1-  ماسه ای

2-  بادکنکی ( بالنی )

3-  هسته اي

یا

 

نکته : برای محاسبه وزن ماسه هم حجم خاک خارج شده از گودال آزمایش از اختلاف وزن ماسه استفاده می کند که باید توجه کرد که وزن مخروط ماسه ای باید از آن کم شود، که وزن آن از یک بار محاسبه کردن وزن مخروط بدست می آید.

در این آزمایش با توجه به امکانات موجود و عمومیت انجام آزمایش در دانشگاهها از روش اول استفاده می نماییم.

شرح آزمایش:

ابتدا يك ظرف استوانه اي با حجم ووزن مشخص را برمي داريم و آنرا پر از ماسه مي كنيم سپس وزن آنرا اندازه مي گيريم سپس وزن مخصوص خشك ماسه را بدست مي آوريم .استوانه به قطر 15.21cm و ارتفاع 11.69cm  مي باشد .

وزن ظرف + ماسه استاندارد  :                   gr1353.5

حال از بطري ماسه اي كه انتهاي آن به صورت قيف(مخروطی شکل)  مي باشد استفاده مي كنيم. به اين صورت كه در آن مقداري ماسه ريخته و سطح آنرا مسطح نموده و محتوای آنرا وزن مي کنیم. بدين ترتيب وزن خاك هم حجم مخروط بدست مي آيد.و یا اینکه همان ابتدای انجام آزمایش استوانه حاوی ماسه که وزن آن مشخص است را روی یک صفحه صاف قرار داده شیر آنرا باز می کنیم تا ماسه داخل مخروط ریخته شود و وقتی حرکت ماسه متوقف شد مقدار ماسه باقی مانده را از وزن ماسه کل کم می کنیم که وزن ماسه داخل مخروط بدست می آید.

سپس به محل مورد نظر رفته و بعد از مسطح نمودن یک نقطه تصادفی،

صفحه دستگاه را در محل قرار داده وداخل آن را بوسيله قلم و چكش حفر مي كنيم عمق اين چاله مي بايست 2 برابر قطر سوراخ صفحه دستگاه باشد . خاك كنده شده را در داخل كيسه يا قوطي دردار مي ريزيم سپس دستگاه را كه مجددأ از ماسه پر و وزن، كرده بوديم را روي صفحه و روي چاله قرار مي دهيم. دريچه دستگاه را باز مي كنيم تا ماسه داخل حفره را پر كند پس از اينكه سطح ماسه درون دستگاه ثابت ماند ، دريچه دستگاه را بسته ومحتوای دستگاه را وزن مي كنيم در محاسبه  وزن ماسه اي كه در چاله ريخته شده ، بايد به اين نكته توجه داشت ، وزن ماسه، ماسه داخلاستوانه مي باشد وحال آنكه ماسه ريخته شده قيف( مخروط استوانه) را نيز پر كرده است .

قرائت ها :

وزن ظرف +نمونه خاک برداشته شده :           gr 57.48

وزن ظرف :          gr               20.2

وزن ظرف + خاک خشک شده :       52.4  gr

وزن ماسه اولیه :                    1353.5 gr      

وزن ماسه باقیمانده :  672 gr                

وزن ماسه خارج شده  :         681.5 gr      

وزن ماسه هم حجم چاله :                  gr 380.08

وزن خاک مرطوب :                         gr 37.28  

وزن خاک خشک :                         gr 32.2

محاسبات:

 

با توجه به داده های بالا، حجم خاک داخل چاله را محاسبه میکنیم:

حال مي توان وزن مخصوص مرطوب خاك را بدست آورد :

حال درصد رطوبت خاكي را كه از کندن چاله آورده ایم را اندازه مي گيريم :

          

حال كه در صد رطوبت  را بدست آورديم مي توان وزن مخصوص خشك را بدست آورد:

 

منابع خطا:

1- چسبیدن مقداری ماسه به جداره قالب بدلیل روغنی بودن قالب جهت تعیین وزن مخصوص که خطا در وزن کردن ایجاد می نماید.

2- سرعت ریختن ماسه در قالب یکسان ( تقریباً ) با سرعت ریختن ماسه در بطری ماسه ای نبوده است که باعث خطا در وزن مخصوص بدست آمده در دو حالت می شود.

3-  خطا در وزن کردن و خطای ترازو

4-  از دست رفتن مقداری از رطوبت خاک در حین حفاری و بوجود آمدن خطا در وزن مخصوص

5-  دور ريخته شدن برخي از خاك حفر شده باعث بروز خطا مي گردد.

6-  بايد اندازه دانه هاي ماسه يكنواخت بوده وماسه داراي دانه بندي يكسان  باشد زيرا در صورت يكسان نبودن دانه بندي ، وزن مخصوص ماسه در نقاط مختلف داراي مقدار يكسان نمي باشد

7-  حداقل عمق  چاله ايجاد شده مي بايست 1.5 برابر قطر صفحه باشد در غير اين صورت نتيجه خوبي نخواهيم داشت

8-  ماسه مورد استفاده در آزمایش بدلیل مرطوب بودن یا ریزدانه داشتن براحتی جریان نمی یابد.

9-  دانسیته ماسه نادرست است . ممکن است مراحل کالیبراسیون با دقت انجام نشده یا نوع ماسه عوض شده است.

10-                    سینی کف روي سطح زمین تراز نیست.

11- جداره ها و ته گودال شامل بیرون زدگی یا تورفتگی هاي تیز است . این حالت ممکن است براي خاکهایی که شامل قسمت عمده اي از درشت دانه است غیر قابل اجتناب باشد.

12- خاك هنگام حفاري گودال هدر رود یا گودال خیلی کوچک باشد.

13- تجهیزات مخروط ماسه روي سینی بدرستی قرار نگیرد . خطاهاي دیگر شامل نادرست بودن جرم اولیه و نهایی تجهیزات مخروط ماسه و اینکه زمان کافی براي ریزش ماسه درون گودال صرف نکنیم.

14-  هنگام انجام آزمایش ارتعاش موجود باشد و باعث شود ماسه متراکم تر شود و حجم چاله بدرستی محاسبه نشود.

15-   ماسه از طریق ترکها یا حفرات به درون خاك برود و در نتیجه حجم گودال زیاد بدست آید.

Water content determination
(تعيين درصد رطوبت خاك)
ASTM D 2216-90
هدف از اين آزمايش ، تعيين درصد وزني رطوبت در خاك
نسبت به دانه هاي خشك مي باشد.  

تئوري آزمايش
وسايل لازم
تهيه نمونه براي آزمايش


روش انجام آزمايش
نكات مهم
محاسبات

نتايج آزمايش
1. تئوري آزمايش
رطوبت خاك به صورت درصدي از وزن خشك آن بيان مي شود و به صورت زير تهيه مي گردد:
W= [Ww/Ws]×100

  وزن آب موجود در خاك Ww
 
وزن خشك خاك Ws

 
2. وسايل لازم
ظرف: از جنس آلومينيم يا حلبي مي باشد كه در برابر زنگ زدگي مقاوم است.

گرمخانه: براي خشك كردن خاك دماي گرمخانه در حدود
ْCْ110±5تنظيم گردد.

ترازو: با حساسيت 01/0 گرم براي نمونه هايي با وزن 200 گرم يا كمتر و براي نمونه هاي بين 200 تا 1000 گرم با دقت 1/0استفاده مي شود.
 
Electric oven
Triple-beam
3. تهيه نمونه براي آزمايش
نمونه ها به دو صورت دست خورده و دست نخورده تهيه ميشوند.
بايستي دز نظر داشت كه نمونه طوري انتخاب شود كه نماينده كل خاك باشد و اگر خاك از چند لايه تشكيل شده است يا ازهر لايه به طور مجزا و يا يك نمونه متوسط ازكل خاك گرفته شود و يا اينكه هر دو كار انجام شود. در نمونه هاي دست خورده بزرگ بايد ابتدا خاك كاملا ً مخلوط شده و سپس يك قسمت از آن انتخاب شود ، وزن نمونه با توجه به درشتي دانه ها بايد مطابق جدول زير باشد :

4. روش انجام آزمايش

وزن ظرف خالي به همراه درب آنرا اندازه ميگيريم (W1)


نمونه مرطوب را داخل ظرف قرار مي دهيم و درب آنرا مي گذاريم تا رطوبت از بين نرود ، سپس آنرا وزن ميكنيم(W2)

بعد از وزن كردن نمونه ، درب ظرف را زير آن ميگذاريم و آنرا به مدت 24 ساعت داخل گرمخانه قرار ميدهيم

پس از خشك شدن نمونه آنرا از گرمخانه خارج كرده ودرب آنرامي گذاريم تا از هواي محيط رطوبت جذب نكند و صبر ميكنيم تادماي آن با دماي محيط به تعادل برسد ، سپس آنرا وزن ميكنيم (W3)
نكات مهم

اندازه گيري وزن در حالت خشك و تر بايد با يك ترازو و با حساسيت ذكر شده در قسمتهاي قبل انجام شود

اگر قوطي سرپوش نداشته باشد ، بايد براي سردشدن آن از دستگاه خشك كن استفاده شود تا رطوبت هوا را دوباره جذب نكند


5. محاسبات
درصد رطوبت خاك از رابطه زير بدست مي آيد

W=[(W2-W3)/(W3-W1)]×100
درصد رطوبت خاك w:
وزن ظرف خالي (g) W1:
وزن ظرف + خاك مرطوب (g): W2
وزن ظرف + خاك خشك (g) W3:




|+| نوشته شده توسط سامان ممتاز در جمعه بیستم اردیبهشت 1392  |
 
 
بالا