آزمایش هم ارزی ماسه 

کاربرد آزمایش هم ارزی ماسه 

آزمایش هم ارزی ماسه از آزمایش های خاک می باشد که بر اساس AASHTO T:176-81 , ASTM D:2419-87 انجام می شود. این آزمایش ویژه خاکهایی است که ریز دانه آنها کم باشد. (ریزدانه های کمتر از 35%) و حالت خمیری آنها را به روش اتربرگ نتوان آزمایش کرد، (مثل ماسه بتن) در واقع وجود رس و لای حتی به اندازه مخلوط با مصالح ریز سنگی و … میتواند بر کیفیت و خواص عمرانی تاثیر بسزایی داشته باشد. مصالح انتخابی به عنوان نمونه از دانه بندی عبوری ، الک شماره 4 (4.7 میلیمتر) انجام می باشد.

بررسی آزمایش هم ارزی ماسه

وجود ماسه زیاد در مقایسه با ریز دانه ها در خاک، در زیرسازی راه ها و نیز احداث سدهای خاکی، باعث پایین آمدن درصد آب بهینه و رسیدن سریع تر خاک به تراکم نسبی بهینه میگردد. نتیجه این آزمایش در زهکشی با مصالح سنگدانه نیز میتوان معرف بازدهی زهکش باشد. این آزمایش بر روی ماسه مورد استفاده برای بتن سازی و همچنین فیلترهای شنی – ماسه ای بدنه سدهای خاکی مورد اجرا می باشد.

تجهیزات و مصالح آزمایش هم ارزی ماسه 

• سیلندر پلاستیکی مدرج
• درپوش لاستیکی
• لوله شستشو
• میله وزنه دار و سیفون
• سیفون را به یک بطری یک گالن 4 لیتری محتوی محلول کلرید کلسیم آماده شده وصل کنید این گالن باید روی یک سکویی به ارتفاع 25±915 میلیمتر بالاتر از سطح کار قرار گیرد.
• پیمانه فلزی به قطر 57 میلیمتر و به حجم 5±85 میلیمتر
•  قیف دهان گشاد با قطر دهانه تقریبا 100 میلی لیتر
• ساعت یا کرنومتر با دقت ثانیه

• تکان دهنده مکانیکی یا نیمه اتوماتیک

الف – تکان دهنده مکانیکی

که بتواند سیلندر پلاستیکی را در طول رفت و برگشت 1±203.2 میلی متر به تعداد 2±175 بار در دقیقه تکان دهد این تکان دهنده باید به سطحی ثابت و مسطح محکم گردد.

ب – تکان دهنده نیمه اتوماتیک

که قادر باشد به کمک 100 حرکت رفت و برگشت کامل را در محدوده زمانی 5±45 ثانیه در طول رفت و برگشت 5.08±127 میلیمتر انجام دهد. اگر حجم کار زیاد باشد دستگاه تکان دهنده باید توسط پیچ یا گیره هایی به سطح کار ثابت گردد.

ج– تکان دادن دستی

سیلندر پلاستیکی را با دو دست به صورت افقی نگهدارید و در مدت 30 ثانیه تعداد 90 ضربه بصورت رفت و برگشت افقی به سیلندر اعمال نمایید طول رفت و برگشت افقی به سیلندر اعمال نمائید فاصله رفت و برگشت باید 25±229 میلیمتر باشد یک تکان رفت و برگشتی به معنی یک حرکت رفت کامل باضافه یک حرکت برگشت کامل است که باید به وسیله دو ساعد دست و حرکت آزاد بدن انجام گیرد البته این حرکت متناوبی باید یکنواخت باشد بطوریکه فاصله رفت و برگشت دقیقا طبق مشخصات باشد.

نکته: از تکان دهنده های مکانیکی بیشتر برای انجام آزمایشات کنترلی ارز ماسه ای استفاده میشود البته بهتر است حتی الامکان از تکان دهنده های مکانیکی یا نیمه اتوماتیک به جای تکان دادن دستی استفاده شود.

• محلول استوک: این محلول به 3 صورت مورد استفاده تهیه و قرار میگیرد.

الف: محلول استوک با فرم آلدئید

 454 گرم کلرید کلسیم را در 1.89 لیتر (نیم گالن) آن مقطر حل کرده و آن را از کاغذ صافی عبور دهید 2050 گرم گلیسیرین و 47 گرم فرم آلدئید را به محلول صافی شده اضافه و آن را خوب هم بزنید و سپس آن را تا حجم 3.78 لیتر (یک گالن) رقیق کنید.

نکته: اگر استفاده از فرم آلدئید به عنوان یک بیوکسید باعث نگرانی است از استوک با ترکیب ب یا ج استفاده نمایید.

ب: محلول استوک با گلوتار آلدئید:

557 گرم کلرید کلسیم بدون آب را در 1.89 لیتر آب مقطر حل کنید. پس از عبور از صافی 2050 گرم گلیسیرین و 59 گرم گلوتار آلدئید را به محلول اضافه کرده و آن را خوب هم زنید و سپس تا رسیدن به حجم 3.78 لیتر رقیق کنید.

نکته: برای تهیه محلول استوک تهیه شده با گلوتار آلدئید، کلرید کلسیم بدون آب با درجه A.C.S به کار میرود زیرا آزمایشات نشان داده است که ناخالصی های موجود در کلرید کلسیم بدون آب ممکن است با گلوتار آلدئید وارد واکنش شده و یک رسوب ناشناخته به وجود آورد.

نکته: پنتاندیال 1-1.5 به نام گلوتار الدئید معروف است.

ج: محلول استوک با کاتن CG/ICP 2

 557 گرم کلرید کلسیم بدون آب را در 1.89 لیتر آب مقطر حل کرده و پس از عبور از صافی، 2050 گرم گلیسیرین و 63 گرم کاتن CG/ICP را به محلول اضافه کرده و آن را خوب هم زنید و محلول را تا رسیدن به حجم 3.78 لیتر رقیق کنید.

نکته: برای بدست آوردن محلول کلرید کلسیم کاربردی 5±85 میلی لیتر از محلول کلرید کلسیم استوک با آب مقطر مخلوط کرده و آن را تا 3.8 لیتر رقیق کنید برای تهیه محلول کاربردی به روش معمولی از آب مقطر یا آب فاقد املاح استفاده میگردد.

نکته: محلولهایی که بیش از 30 روز مانده باشند دور ریخته میشوند.

دستگاه اون یا گرمخانه با کنترل دمای 5±110

نکته: در طی انجام این آزمایش دمای محلول باید بین 3±22 درجه سانتیگراد باقی بماند اگر شرایط محلی به گونه ای مانع از حفظ این محدوده دما میشود، نمونه های کنترلی بایستی به آزمایشگاهی که کنترل دما در آنجا امکان پذیر است ، فرستاده شود.

تهیه نمونه آزمایش هم ارزی ماسه 

نمونه ای که از الک 4.75 میلیمتر عبور کرده است را به فعالیت کافی به دو یا چهار قسمت تقسیم کنید و به گونه ای که مقدار نمونه به اندازه ای باشد که پیمانه 85 میلی لیتری را کمی بیشتر از لبه پر کند هنگام پر کردن پیمانه، انتهای آن را روی میز یا سطح سفت دیگری بزنید تا پیمانه کاملا پر شود و حداکثر مقدار ممکن از مصالح در پیمانه جای گیرد.

روش آزمایش هم ارزی ماسه 

نمونه 85 میلی لیتری انتخاب شده را در دمای 5±110 درجه سانتیگراد تا رسیدن به جرم ثابت خشک کنید و اجازه دهید قبل از آزمایش نمونه به دمای اتاق برسد. با سیفون کردن به اندازه 2.5± 101.6میلی لیتر محلول کلرید کلسیم کاربردی را به داخل سیلندر پلاستیکی بریزید و نمونه را با استفاده از یک قیف در داخل سیلندر بریزید.

هوای آن را تکان دادن آرام خارج کنید به مدت 1±10 دقیقه نمونه را در محل آرام قرار دهید و سپس با گذاشتن سرپوش پلاستیکی ان سیلندر را سروته کرده تا مواد آن بهم بخورد. در این مرحله با یکی از روشهای گفته شده محلول را تکان دهید و بعد از تکان دادن سیلندر را به صورت عمود روی میز گذاشته و درپوش آن را بردارید.

در این قسمت لوله شستشو را داخل سیلندر قرار داده و با پایین بردن آن، مصالح را از جداره های سیلندر بشوئید. در حالی که محلول استوک از لوله خارج میشود آن را با فشار، داخل مواد ته نشین شده سیلندر نمایید. بااین کار ذرات ریز و نرم در بالا و ذرات درشت تر در پایین قرار میگیرد این کار را تا زمانی که اطراف لوله شستشو شود و همچنین سطح نهایی مایع به  381میلیمتر برسد ادامه دهید.

اجازه دهید سیلندر و محتویات آن به مدت 15± 20دقیقه بدون حرکت باقی بماند. زمان را بلافاصله بعد از خارج کردن لوله شستشو محاسبه نمایید.

بعد از 20 دقیقه زمان ته نشینی، سطح بالای رس را قرائت نمایید. به این عدد ” عدد رس” میگویند اگر بعد از 20 دقیقه زمان ته نشینی خط مشخصی به دست نیامد، اجازه دهید نمونه تا زمانی که خط رس مشخصی به وجود آید بدون حرکت باقی بماند، سپس فورا سطح بالای رس معلق به همراه کل زمان ته نشینی را قرائت و یادداشت نمایید.

یادداشت عدد رس

اگر زمان کل ته نشینی از 30 دقیقه فراتر رفت، آزمایش را از اول بر روی سه نمونه مجزا تکرار نمایید. تنها عدد رسی که مربوط به کمترین زمان ته نشینی میباشد را قرائت و ثبت کنید.

الف: در صورتیکه از میل وزنه داری که بر روی میله خود دارای نشانگر ماسه استفاده می نمایید. میله وزنه دار را از بالای سیلندر وارد آن نموده و به آرامی به سمت ماسه ببرید زمانیکه سر نشانه دار به وسیله وزنه سر آن بر روی ماسه قرار گرفت، میله را به آرامی به سمت اعدادی که بر روی سیلندر قرار دارند حرکت دهید، تا زمانی که نشانه دار به جدار داخلی سیلندر بچسبد، از عددی که لبه بالایی نشانگر نشان میدهد 254 میلیمتر کم کنید و عدد به دست آمده را به عنوان “عدد ماسه” یادداشت کنید.

ب: اگر از مدل قدیمی تر این میله وزنه دار که در مرکز خود پیچ دارد استفاده میکنید یکی از پیچ ها به طور مداوم باید با جداره سیلندر و اعداد آن در تماس باشد تا در زمانی که میله پایین برده میشود قابل دید باشد. وقتی که پایه میله وزنه دار به بالای سطح ماسه رسید، عددی که پیچ مرکزی نشان میدهد را بخوانید و آن را به عنوان “عدد ماسه” قرائت کنید.

نکته: قرائت های رس یا ماسه بین تقسیمات 2.5 میلیمتری باشند عدد بالایی درجه بندی را به عنوان قرائت یادداشت کنید به طور مثال برای رس 7.95 عدد 8 را قرائت نمایید.

محاسبات و گزارش آزمایش هم ارزی ماسه 

ارزش ماسه را با دقت 0.1 و با استفاده از فرمول بالا محاسبه کنید و جواب آن را در صورت اعشاری بودن به عدد صحیح بزرگتر گرد کنید و اگر از نتایج چند آزمایش برای یک نمونه اصلی میانگین میگیرید عدد حاصل را نیز به عدد صحیح بزرگتر گرد کنید.

نکته: آزمایش را در محلی فاقد لرزش انجام دهید چون لرزش موجب میشود مصالح معلق دیرتر از حد معمول، ته نشین شوند.