آزمایش حدود اتربرگ (حد خمیری و حد روانی)

0

آزمایش حدود اتربرگ (حد خمیری و حد روانی) به همراه فیلم مراحل آن

حد خميری درصد رطوبتی است كه در آن يک خاک چسبنده از حالت خميری به حالت نيمه جامد تغيیر می كند. در آزمایش حد خمیری درصد رطوبتی است كه در آن، خاک در اثر فتيله شدن وقتي كه قطرش حدود 2/3 ميليمتر می شود، شروع به ترک خوردن می كند(استاندارد ASTM D4318). در مکان هایی که خاک در مقابل رطوبت زیاد قرار دارد آزمایش حدود اتربرگ به ما در شناختن بهتر خصوصیات خاک کمک می کند.

حدود اتربرگ

خاک در حالت معمول جامد است. در مرحله ای خاک از حالت جامد به نیمه جامد تبدیل می شود رطوبت این حالت را حد انقباض می گویند. با افزایش تدریجی رطوبت خاک از حالت نیمه جامد به حد خمیری و بعد به صورت مایع تبدیل می شود که مرز مابین این حالات نیز به ترتیب حد خمیری و حد روانی نام دارد.

آزمایش حدود اتربرگ

تئوری آزمایش حد خمیری

هرچه ریزدانه های خاک جذب آب بیشتری داشته باشند، خاک چسبنده تر خواهد و چسبندگبی سبب می شود:

  1. حد روانی افزایش یافته، یعنی خاک چسبنده برای روان شدن به رطوبت بیشتری نیاز دارد.
  2. سبب می شود حد خمیری کاهش پیدا کند.

تعریف حد خمیری میزان رطوبتی است که به ازای آن فتیله ای به قطر ۳٫۲mm که از خمیر خاک نمونه ساخته می شود،ترک بخوردحدخمیری پایین ترین میزان رطوبت مربوط به حالت خمیری خاک است و  تعریف حد انقباض درصد رطوبتی است که به ازای کمتر از آن خاک تغییر حجم ندهد.

نسبت حد روانی به حد انقباض یک خاک اطلاعات خوبی در مورد خاصیت انقباض آن خاک بدست می دهد اگر نسبت بزرگ باشد خاک در محل ممکن است در اثر تغییر رطوبت، تغییر حجم نامطلوبی پیدا کند. این احتمال وجود دارد که پی هایی که بتازگی بر روی این خاک ها ساخته می شوند به دلیل انقباض یا انبساط خاک در اثر تغییرات رطوبت فصلی، ترکهایی دیده شود. در نتیجه هرچه رطوبت بیشتر باشد مقاومت خاک کمتر می شود.

وسايل ازمایش حد خمیری

  • دستگاه کاساگرانده
  • الک نمره 40
  • خاك عبوري از الك نمره  40 حداقل 0.5Kg
  • آب به مقدار لازم
  • ظروف چيني + گرمخانه
  • ترازو با دقت 0.1
  • ذستگاه فتيله ساز

وسیله اصلی این آزمایش دستگاه حد روانی کاساگرانده می باشد که دارای یک جام برنجی است. با چرخاندن دسته یک پیچ تا ارتفاع ۱۰ میلی متری جام برنجی بالا می آید و سپس تحت وزن خودش روی لاستیک کف به صورت سقوط آزاد رها می شود.

دستگاه کاساگرانده

شرح آزمایش حد روانی

  • حدود ۲۵۰ گرم خاک رد شده از الک نمره ۴۰ انتخاب می کنیم.
  • قبل از انجام آزمایش باید خاک را چندین ساعت در مجاورت رطوبت قرار داد تا کاملا اشباع شود.
  • هرچه خاک ریزدانه تر باشد زمان مجاورت با رطوبت را افزایش می دهیم. برای این کار خاک را به صورت کله قندی در آورده و در مرکزش حفره ای درست می کنند و داخل آن آب می ریزند.
  • پس از اطمینان از اشباع کامل خاک آن را با کاردک ورز داده و سپس به شکل کروی در می آورند و از دستی به دست دیگر پرتاب می کنند تا در حد امکان حفرات هوا که داخل آن است خارج گردد.

بطور تجربی می توان گفت حد روانی حداکثر رطوبتی است که می توان خاک را بدون انکه به دست بچسبد، ورز داد. مقدار کمی از نمونه را برای آزمایش حدخمیری جدا می کنیم. (به اندازه حجم گردو) و قسمت دیگر را در محل برنجی دستگاه قرار داده و با استفاده از کاردک سطح خمیر را به صورت افقی و هم تراز لبه پایین جام پرداخت می کنیم. (به صورتی که حداکثر عمق خاک ۸ میلی متر شود)

آزمایش حد روانی

حال با استفاده از شیارکش شیاری در طول محور تقارن جام می کشیم.

ایجاد شیار

دسته دستگاه را با سرعت ۲ دور در ثانیه می چرخانیم . با این کار جام بالا رفته و هر بار از ارتفاع ۱۰ میلیمتری پایین می افتد . خاک از دو طرف شروع به جریان یافتن به سمت مرکز جام می کند. تعداد ضرباتی (N) که لازم است تا شیار در یک فاصله ۰٫۵ اینچی (۱۲٫۷ میلیمتری) بسته گردد را یادداشت می کنیم.

چسبندگی خاک

اگر N بین ۲۰ تا ۳۰ بود یک نمونه از خاک را جهت تعیین درصد رطوبت در ظرفی گذاشته و شماره ظرف را یادداشت می کنیم و آن را وزن می کنیم. (تنظیم اینکه خاک دقیقا بین ۲۰ تا ۳۰ ضربه بسته شود مشکل است لذا باید این آزمایش را ۴ بار تکرار کنیم.) ظرف را در آون گذاشته و ۲۴ ساعت بعد ظرف را وزن می کنیم . در مرحله آخر در صد رطوبت نمونه را به دست می آوریم.

جهت سهولت کار می توان از رابطه زیر به عنوان یک رابطه تقریبی جهت تخمین درصد رطوبت استفاده نمود. رابطه زیر فقط برای زمانی که N بین ۲۰ تا ۳۰ باشد معتبر است.

LL = Wn(%) * (N/25)0.121

در جدول زیر برای N های مختلف خواهیم داشت :

(N/25)0.121 N
0.973 20
0.979 21
0.985 22
0.99 23
0.995 24
1 25
1.005 26
1.009 27
1.014 28

در مورد تعداد ضربات و تغییر در آزمایش حد روانی می توانیم از جدول زیر کمک بگیریم .

تعداد ضربه (N) نتیجه
کمتر از ۲۰ رطوبت خاک زیاد است و باید خاک را دوباره ورز دهیم تا رطوبت آن گرفته شود.
بین ۲۰ تا ۳۰ این تعداد مناسب است و می توان آزمایش را ادامه داده و N را در فرمول قرار داد.
بیشتر از ۳۰ نمونه سفت است و نیاز به رطوبت بیشتری دارد.

شرح آزمایش حد خمیری

حد خمیری در صد رطوبتی است که در آن خاک در اثر فیتیله شدن وقتی که قطرش به ۳٫۲ میلیمتر می رسد شروع به ترک خوردن می کند .

برای این آزمایش حد خمیری از آن مقدار از نمونه که در آزمایش حد روانی کنار گذاشته بودیم استفاده می کنیم . خاک را به صورت بیضوی در آورده و بر روی شیشه مسطح گذاشته و با استفاده از کف دست با سرعت ۸۰ دور در دقیقه نمونه را می غلتانیم . یک مرتبه به جلو رفتن دست و یک مرتبه عقب رفتن آن یک دور را تشکیل می دهد.

فیتیله را آنقدر می غلتانیم تا به قطر ۳٫۲ میلیمتر رسیده و ترک بخورد. در این موقع باید درصد رطوبت نمونه را اندازه گیری کنیم. برای این کار آن را وارد ظرفی می کنیم و شماره ظرف را یادداشت کرده و وزن آن را اندازه می گیریم سپس به مدت ۲۴ ساعت در آون می گذاریم و درصد رطوبت آن را اندازه می گیریم.

آزمایش حد خمیری

در مورد قطر فیتیله هنگام ترک و تغییر در آزمایش حد خمیری می توانیم از جدول زیر کمک بگیریم .

وضعیت فیتیله در هنگام ترک خوردن نتیجه
کمتر از قطر۳٫۲ میلیمتر رطوبت کم است.
قطر ۳٫۲ میلیمتر آزمایش را ادامه داده ودر صد رطوبت می گیریم.
بیشتر از قطر ۳٫۲ میلیمتر رطوبت زیاد است.

روابط محاسباطی:

ω =(W2 – W3)/(W3 – W1) * 100

W2 = وزن ظرف و خاک مرطوب (قبل از آون)
W3 = وزن ظرف و خاک خشک بعد از آون
W1 = وزن ظرف خالی
ω = درصد رطوبت
N = تعداد ضربات

LL = ω(%) * (N/25)0.121

فیلم آزمایش حدود اتربرگ

درخت دانش آزمایشگاه خاک:

  1. وزن مخصوص ویژه Gs خاک
  2. آزمایش تعیین درصد طوبت خاک
  3. آزمایش تحکیم
  4. آزمایش دانه بندی درشت دانه
  5. آزمایش هیدرومتری (ریزدانه)
  6. آزمایش برش مستقیم
  7. آزمایش حدود اتربرگ
  8. آزمایش سه محوری

 

پاسخ دهید

*

code