فهرست مطالب
مقدمه:
از اين ازمايش براي طبقه بندي خاك ريزدانه و براي شناسايي تركيب اجزاي خاك ريزدانه و همچنين در شناسايي و ارتباط خاصي از خاك از جمله قابليت هدايت هيدروليكي، قابليت تراكم، انقباض و تورم و همچنين مقاومت برشي خاك استفاده مي شود.
براي تخمين هوازدگي مصالح رس و شيل استفاده مي شود (هنگاميكه خاك در يك سيكل خشك و مرطوب قرار گيرد مقدار حد رواني افزايش مي يابد كه اين مقدار افزايش حساسيت شيل نسبت به هوازدگي را نشان ميدهد).
مقدار حد رواني خاك هاي حاوي مواد آلي كه در قبل از ازمايش در اون خشك مي شود كم مي شود كه مي توان با مقايسه حد رواني اين خاكها قبل و بعد از خشك كردن به مواد الي موجود در انها پي برد.
ابتدا به بررسي اصطكاك اصطلاحات مربوط به ازمايش حدود اتربرگ مي پردازيم:
حدود اتربرگ:
در اصل حداقل 6 حدقوام توسط البرت اتربرگ براي خاك هاي ريز دانه تعريف شده است. حد بالاي جريان ويسكوز، حد مايع، حد چسبناكي، حد چسبندگي، حد خميري، حد انقباض. در كاربرد هاي مهندسي مجموعه ازمايش هاي حد رواني، حد خميري، حد انقباض را حدود اتربرگ مي گويند كه مشخص كننده حالت هاي مختلف خاك پلاستيكي است.
قوام خاك:
سهولت نسبي تغيير شكل خاك را نشان ميدهد.
ازمايش اتربرگ:
استحكام خاك را مشخص مي كند.
خاك خميري:
خاكي با مقدار رطوبت در حد خميري و داراي قابليت حفظ كردن شكل خود در حالت خشك مي باشد.
استحكام:
ميزان مقاومت خاك در مقابل ترك خوردگي و تغيير شكل مي باشند و سفتي و محكمي خاك را مشخص مي كند.
استحكام براي خاك هاي ريز دانه بخصوص رس ها تعريف شده است.
استحكام خاك را به سه دسته تقسيم مي كند: 1- نرم. 2- متوسط. 3- سخت.
حد استحكام:
مقدار ابي كه باعث مي شود خاك از حالتي به حالت ديگر تبديل شود، حدود استحكام مي گويند.
حد خميري:
درصد رطوبتي از خاك كه مرز بين حالت خميري و حالت نيمه جامد را بيان مي كند.
شاخص خميري(PI): محدوده اي از رطوبت كه در ان خاك رفتار خميري دارد و از نظر عددي تفاوت بين حد رواني و حد خميري است.
از تفاضل حد رواني و حد خميري بدست مي ايد.
حد رواني:
درصد رطوبتي از خاك كه مرز تقريبي بين حالت هاي نيمه رواني و خميري تعريف شده است.
شاخص رواني:
حاصل تقسيم تفاضل درصد رطوبت و حد خميري بر شانه خميري مي باشد و بر حسب درصد بيان مي شود.
عدد فعاليت(A):
نسبت شاخص خميري به درصد وزني ذرات كوچكتر از 2 ميكرون (0.002 ميليمتر) مي باشد.
هر چه فعاليت رس بيشتر شود، رفتار خميري بيشتر مي شود.
كائولينيت فعاليت و رفتار خميري كمتر دارد.
مونت موريلونيت فعاليت و رفتار خميري بيشتري دارد.
ازمايش حد رواني
ازمايش حد رواني معياري براي ميزان سفتي خاك است .
حد رواني:
براي تخمين حد رواني دو روش وجود دارد:
روش چند نقطه اي (A):
روش تك نقطه اي(B):
تجهيزات:
وسيله انجام حد رواني:
وسيله اي است مكانيكي داراي جام برنجي با دسته گرداننده كه سقوط جام را روي صفحه كادوچوي سخت كنترل مي كند. اين دستگاه خود از پايه، تكيه گاه هاي پلاستيكي، جام برنجي، بادامك، اهرم، گرداننده موتوري، شيار زن مسطح:
جنس: پلاستيك يا فلز ضد زنگ.
اين وسيله مي تواند شامل يك گيج(زبانه) براي اندازه گيري ارتفاع سقوط وسيله حد رواني باشد.
اندازه گير:
لبه اي كه در طول اندازه گيري در تماس با جام است، بدون انحنا و با عرض حداقل 10 ميليمتر است.
قوطي تعيين رطوبت:
قوطي هاي كوچك و مقاوم در برابر خوردگي با درپوش كه حفظ رطوبت موجود در نمونه بكار مي رود.
جنس: الومينيوم يا فولاد ضد زنگ با ارتفاع با ارتفاع 2.5 سانتي متر و قطر 5 سانتي متر.
ترازو:
دقت 0.01 گرم.
الک نمره 40:
ظرف نگهداري نمونه:
براي نگهداري نمونه خاك اماده شده استفاده ميشود.
نبايد هيچگونه الودگي در حين اختلاط و نگهداري در نمونه ايجاد كند و اجازه خروج رطوبت از نمونه را بدهد.
ويژگي ظروف؛ چيني يا پلاستيكي يا شيشه اي با قطر 11.4 سانتي متر و پاكت پلاستيكي با فضاي كافي براي قرار دادن و بستن ظروف داخل ان مناسب است.
اماده سازي نمونه ازمايش:
اماده سازي نمونه به دو روش خشك و تر انجام مي شود.
اماده سازي بصورت خشك:
1- ابتدا نمونه را در دماي اتاق يا اون با حداكثر دماي 60 درجه سانتي گراد خشك كنيد.
2- خاك را با هاون يا چكش پلاستيكي يا هروسيله ديگري كه باعث از بين رفتن اندازه اصلي ذرات نگردد، خرد كنيد.
3- مصالح را روي الك نمره 40 قرار داده و الك كنيد.
4- ذرات مانده روي الك نمره 40 را در ظرفي خيسانده و و پس از مخلوط كردن از الك نمره 40 به داخل تشتي عبور مي دهيم و انها را به مصالح خشك قبلي كه از الك رد كرده بوديم اضافه كرده و مصالح روي الك را حذف كنيم.
اماده سازي به صورت تر:
1- مصالح عبوري از الك نمره 40:
150-200 گرم از خاك عبوري از الك نمره 40 را با اب مقطر يا اب عاري از مواد معدني روي شيشه به وسيله كاردك مخلوط كنيد.
در صورت استفاده از روشA : مقدار اب اضافه شده در جام برنجي طي 25-30 ضربه به هم برسند.
روش B: تعداد ضربات 20-30 ضربه به هم برسند.
مصالح اماده شده در ظرف مورد نظر ريخته و روي ان را با پوشش بپوشانيد تا از كاهش رطوبت ان جلوگيري شود.سپس انرا براي مدت حداقل 16 ساعت نگهداري كنيد.
قبل از انجام ازمايش مجددا خاك را مخلوط كنيد.
– مصالح مانده روي الك نمره 40:
نمونه را روي سيني يا صفحه اي ريخته و تا زمانيكه مصالح از اب پوشيده شود اب اضافه كنيد و اجازه دهيد مصالح خيس بخورند تا زمانيكه كلوخ ها نرم شوند و ذرات ريز روي ذرات درشت نچسبند.
اگر خاك درصد زيادي ذرات درشت تر از نمره 40 داشته باشد:
هربار 0.5 كيلوگرم مصالح را روي الك بشوييد، الك نمره 40 را داخل تشت تميزي قرار داده سپس مخلوط اب و خاك را روي ان ميريزيم( در صورت مشاهده شن و ماسه درشت، با ابفشان مصالح را شسته و ذرات درشت را برميداريم يا الك شماره 10 را روي الك نمره 40 قرار داده و مخلوط اب(مقدار اب بايد تا ارتفاع 13 ميليمتر بالاتراز كف الك 425 ميكرون برسد) و خاك را داخل ان ريخته سپس عمل شستن و برداشتن ذرات درشت را انجام مي دهيم.
رطوبت ذرات عبوري از الك نمره 40 را تا مرز رسيدن به حد رواني كاهش دهيد.
150-200 گرم از خاك عبوري از الك نمره 40 را با اب مقطر يا اب عاري از مواد معدني روي شيشه به وسيله كاردك مخلوط كنيد.
در صورت استفاده از روشA : مقدار اب اضافه شده در جام برنجي طي 25-30 ضربه به هم برسند.
روش B: تعداد ضربات 20-30 ضربه به هم برسند.
مصالح اماده شده در ظرف مورد نظر ريخته و روي ان را با پوشش بپوشانيد تا از كاهش رطوبت ان جلوگيري شود.سپس انرا براي مدت حداقل 16 ساعت نگهداري كنيد.
قبل از انجام ازمايش مجددا خاك را مخلوط كنيد.
شرکت ترانشه ارائه دهنده خدمات نیلینگ، خرپا، انکراژ، آزمایش خاک، بهسازی خاک، مقاومت خاک، طبقه بندی خاک، میکروپایل، سازه نگهبان، حفاری دستی، طراحی ساختمان و جلوگیری از نشست ساختمان می باشد. همچنین برای آشنایی با انواع خاک و شناخت بیشتر تیپ خاک نیز می توانید از وبلاگ مجموعه ترانشه بازدید کنید.
روش انجام ازمايش حد رواني :
براي تخمين حد رواني دو روش وجود دارد:
روش چند نقطه اي (A):
روش A داراي دقت بيشتري است (در مواردي كه جواب ازمايش خطا دارد يا نياز به دقت بيشتري است اين روش توصيه مي شود)
روش چند نقطه اي A، به سه ازمايش يا بيشتر با مقادير مختلف رطوبت نياز دارد كه از ترسيم اطلاعات بدست امده و محاسبه انها حدرواني بدست مي ايد.
در صورت مشخص نشدن از اين روش استفاده مي شود.
1- نمونه اماده شده را پس از قرار دادن در جام برنجي، توسط كاردك داخل جام پهن مي كنيم بطوريكه ضخامت در عميق ترين قسمت 10 ميليمتر شود.
2- هواي داخل نمونه را با ضربه اهسته خارج كنيد.
3- مصالح باقيمانده روي صفحه شيشه اي توسط حوله تر براي جلوگيري از كاهش رطوبت مي پوشانيم.
4- با استفاده از شيار زن شكافي از بالا به پايين در امتداد قطر جام ايجاد كنيد(شيارزن در اين حالت عمود بر سطح جام نگهداشته مي شود و شيار از قسمت فوقاني جام به قسمت تحتاني ان ادامه داشته باشد).
5- دسته جام را با سرعت 1.9-2.1 سقوط در ثانيه گردانده و تا زمانيكه دو لبه شيار به طول 13 ميليمتر يه هم برسند.
6- بايد دقت داشت اگر نمونه در جام بلغزد ميزان رطوبت را بيشتر كرده و دوباره ازمايش را انجام ميدهيم. اگر بعد از چند بار ازمايش و بالا بردن ميزان رطوبت نمونه باز هم در جام بلغزد يا تعداد ضربات براي بستته شدن شيار كمتر از 25 گردد. حد رواني غير قابل اندازه گيري است و خاك غير پلاستيك ناميده مي شود و ازمايش حد خميري انجام نمي شود.
7- تعداد ضربات لازم براي بهم پيوستن شكاف بايد ياد داشت شود سپس مقداري خاك تقريبا به اندازه پهنا كاردك از محل به هم پيوستن دو لبه نمونه جام برداشته و در قوطي وزن شده پوشش قرار داد.
8- باقيمانده خاك را روي سيني قرار دهيد.
9- نمونه روي شيشه كاملا مخلوط شده و مقداري اب مقداري اب مقطر براي بالا بردن رطوبت به ان اقزوده و در نتيجه تعداد ضربات براي بهم رسيدن دو لبه شيار كم مي شود.
توجه: يكي از جوابها براي تعدد ضربات بين 25-35 و يكي براي ضربات 20-30 و ديگري براي تعداد ضربات بين 15-25 لازم است.
توجه: يكي از جوابها براي تعدد ضربات بين 25-35 و يكي براي ضربات 20-30 و ديگري براي تعداد ضربات بين 15-25 لازم است.
10 – درصد رطوبت هر كدام از از ازمايش ها را تعيين كنيد.
11- وزن هاي نمونه تر را بلافاصله بعد از اتمام ازمايش حد رواني يادداشت كنيد اگر ازمايش بيش تر از 15 دقيقه طول بكشد وزن خاك تر را بعد از اتمام ازمايش بايد اندازه گرفت.
12- مقادير درصد رطوبت(روي محور افقي) و تعداد ضربات(روي محورقايم) را بر روي نمودار نيمه لگاريتمي رسم كنيد و سپس يهترين خط مستقيمي كه از بين سه نقطه ميگذرد يا تعداد بيشتري را پوش دهد را رسم كنيد.
13- ميزان رطوبتي كه پوشش دهنده 25 ضربه است را مشخص كنيد، اين مقدار برابر با حد رواني است.
بايد دقت شود تا از لغزيدن نمونه در جام جلوگيري شود.
بايد دقت داشت ذرات خاك روي پايه و اطراف جام قرار نداشته باشد.
وجود حباب هوا در خاك باعث بهم رسيدن زود هنگام دو لبه شكاف نشده باشد.
روش تك نقطه اي(B):
نبايد از تكنسين كم تجربه استفاده شود.
مقدار حدرواني به صورت تقريبي تخمين زده مي شود.
براي خاك الي و محيط دريايي مناسب نيست.
در روش يك نقطه اي كه اطلاعات به وسيله انجام دوبار ازمايش روي يك ميزان رطوبت بدست مي ايد. حاصل ضرب اين ميزان در يك ضريب اصلاحي، حد رواني را مشخص مي كند.
روش تك نقظه اي مشابه روش چند نقظه اي مي باشد با اين تفاوت كه تعداد ضربات براي بسته شدن شيار بين 20-30 است. حال اگر كمتر از 20 ضربه بود ميزان رطوبت را كمتر كرده و اگر بيشتر از 30 بود ميزان رطوبت را بيشتر ميكنيم.
ازمايش حد خميري
وسيله انجام حد خميري:
صفحه شيشه اي:
– براي تهيه فيتيله خاك مورد استفاده قرار مي گيرد.
– ابعاد: مربعي با ابعاد تقريبي حداقل 30 سانتي متر و ضخامت 1 سانتي متر.
وسيله فيتيله كردن خاك:
– بايد از نوعي باشد كه مانع از اضافه شدن مواد خارجي به خاك در طول فرايند فيتيله كردن شود.
– جنس: اكريليك.
كاردك يا ماله:
– داراي تيغه اي به عرض 2 سانتي متر و طولي بين 10-13 سانتي متر است.
الك ها:
– الك مورد نياز براي ازمايش حد خميري و رواني الك نمره 40 است.
بطري شستشو:
– قابليت كنترل اب افزوني به خاك.
– شست و شوي ريز دانه روي درشت دانه.
اون:
– با قابليت كنترل دما كه ( بتواند دما را بطور پيوسته در 5±110 درجه سانتي گراد ثابت نگه دارد).
تشت شست وشو:
– كف ان مسطح و گرد و دارايي قطري بيشتر از قطر الك باشد.
– عمق = 7.6 سانتي متر(3 اينچ).
روش انجام ازمايش حد خميري :
1– 20 گرم از نمونه اماده شده براي ازمايش حد رواني را برداريد( يا از نمونه دوباره مخلوط شده قبل از ازمايش يا نمونه باقيمانده بعد از ازمايش حد رواني انتخاب كنيد).
2- از نمونه تهيه شده 1.5- 2 گرم از نمونه برداشته و ان را بصورت توده گردي تهيه مي كنيم.
رطوبت نمونه بايد بگونه اي باشد كه در هنگام فيتيله كردن به دست نچسبد.
3- براي فيتيله كردن توده خاك دو روش وجود دارد كه به بررسي هر دو روش مي پردازيم
روش دستي:
توده خاك را بين كف دست و صفحه شيشه اي با فشار مناسب لوله كرده تا حدي كه به صورت باريك و بلند با قطر يكسان(3.2 ميليمتر) درايد. زمان انجام فيتيله بايد كمتر از 2 دقيقه (براي بيشتر خاكها با سرعت 80-90 حركت دردقيقه و براي خاكهاي شكننده كمتر )طول بكشد.
* براي تعيين قطر 3.2 ميليمتر مي توانيد از يك لوله يا هر چيز ديگري با قطر 3.2 ميليمتر استفاده كنيد.
روش استفاده از دستگاه فيتيله كن:
يك تكه كاغذ صاف در قسمت بالا و پايين دستگاه قرار داده توده خاك را در قسمت پايين درست وسط دستگاه قرار داده و صفحه رويي را با توده خاك تماس مي دهيم. در يك زمان نيروي كمي به سمت پايين و حركت به سمت جلو و عقب به صفحه بالايي در حدود 2 دقيقه وارد ميكنيم. در طول فرايند فيتيله كردن اگر انتهاي فيتيله خاك با دستگاه تماس پيدا كرد توده خاك كمتري انتخاب شود.
4- بعد از رسيدن قطر نمونه به 3.2 ميليمتر، فيتيله را به ابعاد كوچك تقسيم كرده و مجددا فيتيله كردن قطعات جدا شده را تا رسيدن به قطر 3.2 ميليمتر ادامه مي دهيم تا فيتيله زير فشار دست خورد شود.
* در صورتي كه فيتيله ها هنگام لوله كردن از يكديگر جدا شوند، در صورتي براي نمونه مشكلي پيش نمي ايد كه هركدام از فيتيله هاي كوچك تا رسيدن به قطر 3.2 ميليمتر لوله كرد.
5- قطعه هاي بدست امد از خرد شدن نمونه را جمع كرده در قوطي وزن شده اي ريخته و بلافاصله درپوش ان را بگذاريم.
6– 2-1.5 گرم از توده خاك را برداشته و مراحل بالا را تكرار مي كنيم تا هنگاميكه قوطي تعيين رطوبت حاوي 6 گرم خاك شود.
7- مراحل بالا براي ايجاد يك قوطي 6 گرمي ديگر دوباره تكرار مي شود.
8- براي تعيين حد خميري، ميانگين رطوبت هاي بدست امده از ازمايش حد خميري را محاسبه و انرا به نزديكترين عدد صحيح بنويسيد.
9- شاخص خميري را با داشتن حد رواني و حد خميري محاسبه نماييد.
PI=LL-PL
نکات:
در دو حالت خاک را غیر خمیری گویند:
1- از ازمایش فیتیله کردن قادر به دریافت درصد رطوبت حالت خمیری خاک نباشیم
2- مقدار حد خمیری برابر با حد روانی یا بیشتر باشد.
گردآورندگان: مهندس کیمیا سبزه پرور (کارشناس ارشد ژئوتکنیک دانشگاه بین الملل امام خمینی )
مهندس میلاد مصرآبادی (کارشناس ارشد ژئوتکنیک دانشگاه بین الملل امام خمینی )
