آزمایش دانه بندی خاک

///آزمایش دانه بندی خاک

آزمایش دانه بندی خاک

هدف آزمایش دانه بندی خاک

آزمایش دانه بندی خاک از آزمایش های مهم خاک می باشد که بر اساس ASTMD422-63 انجام میگیرد نحوه توزیع دانه های خاک به دو صورت انجام میگیرد. اگر دانه ها از الک شماره ۲۰۰ بزرگتر باشند با استفاده از روش الک و برای دانه های ریزتر از الک شماره ۲۰۰ با استفاده از روش هیدرومتری انجام میگیرد. دانه بندی خاک با استفاده از الک به صورت درصدی نسبت به کل نمونه برداری اعلام میگردد و جهت تفسیر و نمایش بهتر نتایج از نمودار نیمه لگاریتمی استفاده میگردد.

بررسی آزمایش دانه بندی خاک

میتوان این گونه بیان داشت که بسیاری از خواص مکانیکی و فیزیکی خاک به اندازه و شکل و جنس و چگونگی توزیع دانه ها بستگی دارد. و همین توزیع دانه ها باعث به وجود آمدن نامگذاری مطابق با جدول زیر میگردد.

طبقه بندی خاک ها

 

دانه بندی خاک معمولا به سه روش عمده که تابع اندازه ذرات خاک می باشد انجام میگیرد. روش اول با استفاده از الک بوده و بیشتر برای خاکهایی قابل استفاده است که بیشتر از ۹۰درصد دانه هایشان بزرگتر از الک شماره ۲۰۰ می باشد. روش دوم برای خاکهایی که بیش از ۹۰ درصد ریزتر از الک شماره ۲۰۰ باشد، از روش هیدرومتری استفاده میگردد و روش سوم در خاکهایی که مخلوط باشند باید از هر دو روش برای یک خاک استفاده گردد به طوری که برای قسمت ریز دانه از روش هیدرومتری و درشت دانه از الک استفاده گردد.

الک های استاندارد

لازم به ذکر است که در نامگذاری الک ها منظور از کلمه اینچ در نامگذاری اندازه درونی بر تا بر یک چشمه، و در نامگذاری با شماره منظور تعداد چشمه ها در هر اینچ را نشان میدهد.

الک ها باید طوری استفاده گردد که بتواند نمودار نیمه لگاریتمی تفسیری از نوع خاک را بدهد و همچنین دقت شود بزرگترین سایز چشمه الکی که انتخاب میگردد مقدار بزرگتر از بزرگترین بعد دانه ها باشد آنچه معمولا به صورت الکهایی متداول برای دانه بندی استفاده میگردد. الکهای ۱ ۱/۲ اینچ ،  ۳/۴ اینچ ، ۳/۸ اینچ و الکهای شمار ه  ۴ و ۱۰ و ۲۰ و ۴۰ و ۶۰ و ۱۴۰ و ۲۰۰ می باشد.

تجهیزات و مصالح آزمایش دانه بندی خاک

  • الکهای استاندارد

الک های استاندارد

  • دستگاه مکانیکی تکان دهنده. ( به جای این دستگاه و الک مجزا می توان از سرند کن مکانیکی استفاده کرد )

دستگاه مکانیکی تکان دهنده

  • ترازو
  • گرمخانه یا دستگاه اون

تهیه نمونه دانه بندی خاک

نمونه برداری از مصالح مطابق با استاندارد AASHTO T88-70 انجام میگیرد 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.

اپ آزمایشگاه مهندس

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 اسمی چشمه های الک

نکته: نمونه های مصالح سنگی با حداکثر اندازه اسمی۵۰ میلیمتر یا بزرگتر معمولا به طور مناسب کاهش داده نمی شود لذا دانه بندی بر همه نمونه و با تقسیم به قسمت هایی که معرف کل نمونه باشد انجام میگیرد.

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 ۵.۱۲ میلیمتر باشد
  • مصالح سنگی درشت دانه خیلی جاذب باشند
  • مصالح درشت دانه حاوی مقدار قابل توجهی مصالح ریزتر از الک نمره ۴ 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 ۰.۱ گرم توزین و ثبت کنید.

الکهایی را که اندازه چشمه آنها بتواند تفسیر درستی از خاک را بدهد را انتخاب البته لازم است الک شماره ۴ و ۲۰۰ در بین الکها باشند الکهای استاندارد معرفی شده را بر روی هم از درشت ترین الک تا ریزترین الک که شماره ۲۰۰ می باشد بر روی هم سوار کنید و نمونه را از روی الک بالایی ریخته و نمودار را ۱۲ تا ۱۵دقیقه با استفاده از سرند کن مکانیکی سرند کنید و در پایان توجه کنید که بر روی الک نمره ۴ یک لایه نمونه و بر روی الک ۲۰۰ مقدار زیادی لای و رس باقی نماند که در اینصورت باید الک ۲۰۰ باید به زیر سیر آب برده سود و مصالح شسته شود و تا زمانی که آب تمیز جاری شود ادامه یافته و سپس مصالح روی الک ۲۰۰ به گرمخانه منتقل و خشک گردد.

نکته: توجه به این نکته ضروری است که در صورتی که وزن مانده روی الک ۲۰۰ مقداری زیادی نیست این مرحله انجام نگردد.

در این مرحله مصالح مانده بر روی هر الک با دقت ۰.۱ گرم اندازه گیری شده و ثبت گردد.

 محاسبات 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 ۲۰۰ را مورد قبول قرار دهیم که فرمول زیر برقرار باشد.

صحت فرآیند الک کردن

M1 وزن اولیه نمونه ریخته شده بر روی الکها

M2 وزن انباشتی مانده بر روی الکها

جرم اولیه مصالح وزن شده برابر با ۱۰۰۰ گرم می باشد و وزن مانده بر روی الکها نیز توزین گشته و جدول زیر به صورت تجمیعی آماده میگردد.

وزن مانده بر روی الکها

 

مثالی از صحت فرآیند الک کردن

 گزارش آزمایش دانه بندی خاک

در نهایت میتوان 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. بهره جست.

فرمول Cc

واژه‌هایD60 و D10 و D30 یعنی قطر الک متناظر با درصدی عبور ۶۰ درصد و ۱۰ درصد و ۳۰ درصد می باشد یا به عبارتی:

واژه D60 : یعنی اندازه ای که ۶۰درصد وزنی خاک از آن کوچکتر می باشد.

واژه D30 : یعنی اندازه ای که ۳۰درصد وزنی خاک از آن کوچکتر می باشد.

واژه D10: یعنی اندازه ای که ۱۰درصد وزنی خاک از آن کوچکتر می باشد.

واژه Cu برای شن خوب دانه بندی شده بزرگتر مساوی ۴ و در ماسه خوب دانه بندی شده بزرگتر مساوی ۶ 

واژه Cc برای شن و ماسه خوب دانه بندی شده بزرگتر مساوی ۱ و کوچکتر مساوی ۳ و برای خاکهای یکنواخت اندازه این دو پارامتر برابر با ۱ می باشد.

شناخت خاک دانه بندی Fuller

یک راه دیگر برای شناخت خاک دانه بندی Fuller می باشد که با استفاده از الکهای مورد استفاده در آزمایش میتوان آن را رسم کرد در این نمودار اگر نمودار رسم شده بالاتر از نمودار Fuller قرار گیرد یعنی خاک ریزدانه و در صورت پایین قرار گرفت از نمودار Fuller معرف خاکی می باشد که همه دانه های لازم جهت ایجاد یک خاک توپر وجود داشته باشد. در برخی موارد با رسم این نمودار میتوان جهت تامین کاستی های خاک مورد نظر طرح اختلاط خاک موجود با دانه های کامل کننده خاک را داد. جهت رسم نمودار Fuller به طور مثال در خاک بالا میتوان به روش زیر درصد عبوری را تعیین کرد:

درصد عبوری

تعریف di : برابر با اندازه الکهای استفاده شده به میلیمتر

تعریف dmax : برابر با اندازه بزرگترین الک مورد استفاده

محاسبه نمودارFuller

با مقایسه اعداد درصد عبوری آزمایش و Fuller   میتوان فهمید که نمودار نتایج آزمایش از نمودار Fuller بالاتر قرار گرفته و ریز دانه تر خواهد بود.

نکته: در اینجا نمونه ای از نمودار نیمه لگاریتمی به همراه داده های مربوطه که به صورت متداول در آزمایشگاهها گزارش میگردد آورده شده است ( اعداد جدول ارائه شده متفاوت از مثال فوق می باشد )

 نمودار نیمه لگاریتمی

توسط |۱۳۹۷/۱۰/۲۴ ۱۸:۱۴:۱۱۲۴ام, دی ۱۳۹۷|آزمایش های مهندسی, خاک|بدون ديدگاه

ثبت ديدگاه

1 × 2 =