آزمایش دانه بندی خاک با الک (شن و ماسه)

0

آزمایش دانه بندی درشت دانه

آزمایش دانه بندی از جمله اصلی ترین آزمایش های مکانیک خاک است. اساس آزمایش دانه بندی، رده بندی انواع خاک ها بر اساس اندازه دانه ها و نیز رفتار خمیری خاک ها می باشد. از جمله مهمترین کاربردهای آزمایش دانه بندی ارائه زبانی مشترک جهت در توصیف و پیش بینی رفتار خاک هاست. روش های مختلفی جهت دانه بندی خاک ها وجود دارد که مهمترین آنها روش یونیفاید یا متحد و روش آشتو است.

ابزارهای آزمایش دانه بندی

امروزه اهميت پي بردن به توزيع و اندازه دانه هاي خاک به قدری است كه آزمایش دانه بندی در اكثر آزمايشگاه ها به عنوان يک آزمايش ضروری انجام می شود. دانه بندي به سه روش عمده انجام می شود:

  1. الک
  2. Analysis Seive
  3.  هيدرومتری (Hydrometrer) یا تركيبی از هر دو.
الک و ویبراتور برای آزمایش دانه بندی خاک

الک و ویبراتور برای آزمایش دانه بندی خاک

طبقه بندی خاک ها و الک های استاندارد

در روش دانه بندی با الک، با استفاده از مجموعه ای از الک ها و لرزاندن آن ها، درصد وزنی دانه های مختلف خاک را به دست می آورند. اين آزمايش بيشتر برای خاک هايی است كه بيش از 90% دانه هايشان بزرگتر از الک نمره 200 باشد و برای خاک هايی كه بيش از 90% ريزتر از الک نمره 200 باشند آزمايش هيدرومتری انجام می گيرد، كه اساس آن بر پايه قانون استوكس و كروی بودن دانه ها می باشد. در مورد خاک های مخلوط درشت دانه و ريزدانه، برای بخش درشت تر از الک 200 ، آزمايش دانه بندی و برای ريزتر از آن، آزمايش هيدرومتری انجام می شود.

طبقه بندی خاک ها

درشتی mm نام گذاری گروه خاک
بزرگتر از 75.4 شن
بين 75.4 تا 2 ماسه درشت
بين 2 تا 0.425 ماسه متوسط
بين 0.425 تا 0.075 ماسه ريز
زير 0.075 ريزدانه ها (لای و رس)

اندازه استاندارد الک ها

نام الک چشمه (mm)
3 inch 75
2 inch 50
1.5 inch 37.5
1 inch 25
3.4 inch 19
3.8 inch 9.5
NO.4 4.75
NO.10 2
NO.20 0.85
NO.40 0.425
NO.60 0.25
NO.140 0.106
NO.200 0.075

تهیه نمونه برای آزمایش دانه بندی خاک:

نمونه برداری از مصالح مطابق با استاندارد AASHTO T88-70 انجام می گیرد و همچنین مطابق با دستور العمل AASHTO T248 مقدار خاک را برای آزمایش کاهش دهیم ولی به طور کلی دقت گردد وزن انتخاب شده معرف کل نمونه باشد و برای کاهش نمونه با اندازه مورد نیاز هم می توان از روش مکانیکی یا چهار قسمت کردن استفاده گردد. بدین ترتیب که کل نمونه بر روی یک سطح کاملا تمیز و ریخته شده و سپس مخلوط گردد.

بعد به صورت یک مخروط دربیاورید و مصالح مخروط شکل را با استفاده از دو قطر اصلی به چهار قسمت مساوی تقسیم کنید تا هر یک معرف یک نمونه قابل آزمایش باشد و اگر برای کاهش نمونه اولیه از این روش استفاده گردد در موقع تهیه نمونه صحرایی چهار برابر مورد نیاز تهیه گردد و همچنین جرم مورد نیاز از مصالح با توجه به حداکثر اندازه اسمی چشمه های الک که مقداری بزرگتر از بزرگترین بعد دانه ها نیز می باشد باید از جدول زیر تبعیت کند.

حداکثر اندازه اسمي چشمه ها مربعي mm جرم نمونه (کيلوگرم)
9.5 1
12.5 2
19 5
25 10
37.5 15
50 20
63 35
75 60
90 100
100 150
125 300

روش آزمایش دانه بندی خاک

اگر نمونه ها دارای رطوبت خاصی نمی باشند مستقیما مورد آزمایش قرار می‌گیرند و رطوبت کم موجود معمولا تاثیر زیادی بر روی نتایج نخواهد داشت. ولی در صورت وجود موارد زیر، ابتدا برای دانه بندی، نمونه ها را طبق گرمایش استاندارد در اون خشک کرده و بعد مورد استفاده قرار گیرد:

  • حداکثر اندازه اسمی مصالح 5.12 میلیمتر باشد
  • مصالح سنگی درشت دانه خیلی جاذب باشند.
  • مصالح درشت دانه حاوی مقدار قابل توجهی مصالح ریزتر از الک نمره 4 باشند.
  • نمونه را ابتدا با استفاده از دست یا دسته هاون سر لاستیکی به صورت ذرات خرد در بیاورید و سپس جرم نمونه را با دقت 0.1 گرم توزین و ثبت کنید.

الک هایی را که اندازه چشمه آنها بتواند تفسیر درستی از خاک را نشان بدهد را انتخاب می کنیم؛ البته لازم است الک شماره 4 و 200 در بین الکها باشند الکهای استاندارد معرفی شده را بر روی هم از درشت ترین الک تا ریزترین الک که شماره 200 می باشد بر روی هم سوار کنید و نمونه را از روی الک بالایی ریخته و نمودار را 12 تا 15دقیقه با استفاده از سرند کن مکانیکی سرند کنید و در پایان توجه کنید که بر روی الک نمره 4 یک لایه نمونه و بر روی الک 200 مقدار زیادی لای و رس باقی نماند که در اینصورت باید الک 200 باید به زیر آب برده شود و مصالح شسته شود و تا زمانی که آب تمیز جاری شود ادامه یافته و سپس مصالح روی الک 200 به گرمخانه منتقل و خشک گردد.

نکته: توجه به این نکته ضروری است که در صورتی که وزن مانده روی الک 200 مقداری زیادی نیست این مرحله انجام نگردد.

گزارش آزمایش دانه بندی خاک

در اینجا می‌توان جهت صحت فرآیند الک کردن مکانیک از فرمول زیر بهره برد یعنی به عبارتی زمانی می‌توانیم توزین مصالح مانده بر روی الک و همچنین شستن مصالح روی الک 200 را مورد قبول قرار دهیم که فرمول زیر برقرار باشد.

([M1-M2]/M1)/100 < 2%

  • M1 وزن اولیه نمونه ریخته شده بر روی الکها
  • M2 وزن انباشتی مانده بر روی الکها
  • جرم اولیه مصالح وزن شده برابر با 1000 گرم می باشد و وزن مانده بر روی الک ها نیز توزین گشته و جدول زیر به صورت تجمیعی آماده می گردد.

در نهایت می توان داده های جدول فوق را بر روی یک جدول نیمه لگاریتمی ترسیم کرد. بدین ترتیب که اندازه ذرات که همان  شماره الک ها می باشد بر روی مولفه افقی نمودار و با مقیاس لگاریتمی و درصد رد شده بر روی مولفه قائم و به صورت طبیعی رسم میگردد.

نکته: بعد از رسم نموار جهت بررسی نوع خاک میتوان پارامترهای C_U  و C_C  که به صورت زیر تعیین میگردد.

Cu = D60/D10

Cc = D302/[D10*D60]

واژه‌های D60 و D10 و D30 یعنی قطر الک متناظر با درصدی عبور 60 درصد و 10 درصد و 30 درصد می باشد یا به عبارتی:

  • واژه D60 : یعنی اندازه ای که 60درصد وزنی خاک از آن کوچکتر می باشد.
  • واژه D30 : یعنی اندازه ای که 30درصد وزنی خاک از آن کوچکتر می باشد.
  • واژه D10: یعنی اندازه ای که 10درصد وزنی خاک از آن کوچکتر می باشد.

واژه Cu برای شن خوب دانه بندی شده بزرگتر مساوی 4 و در ماسه خوب دانه بندی شده بزرگتر مساوی 6

واژه Cc برای شن و ماسه خوب دانه بندی شده بزرگتر مساوی 1 و کوچکتر مساوی 3 و برای خاکهای یکنواخت اندازه این دو پارامتر برابر با 1 می باشد.

نمودار آزمایش دانه بندی خاک

نمودار آزمایش دانه بندی خاک

 

درخت دانش آزمایشگاه خاک:

  1. وزن مخصوص ویژه Gs خاک
  2. آزمایش تعیین درصد رطوبت 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