تعیین قابلیت نفوذ قیر

طول مسافتی که یک سوزن استاندارد تحت اثر باری معادل 100 gr در مدت 5 ثانیه در قیر با درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد نفوذ می نماید. در شرایط خاص می توان میزان بار زمان بارگذاری و درجه حرارت را تغییر داد.

به این ترتیب مشخص می شود که هر قدر قیر نرم تر باشد قابلیت نفوذ آن بیشتر و سنگین تر باشد باید از قیر با درجه نفوذ کمتر استفاده نمود در عملیات راه سازی معمولا" از قیرهایی که درجه نفوذ آنها بین 30 تا 500 باشد استفاده می کنند قیرهایی که درجه نفوذ از آنها 80 باشد در آسفالت هایی نظیر بتن آسفالتی و قیرهایی با درجه نفوذ بیشتر 80 باشد در آسفالت هایی نظیر بتن آسفالتی و قیرهایی با درجه نفوذ 20 تا 50 استفاده می کنند و به طور کل آسفالت هایی که با قیرهای خالص ساخته می شوند بایستی به طور گرم پخش و کوبیده شوند.

شرح مراحل آزمایش

قیر مورد نظر را ابتدا در یک قوطی کوچک گرم نموده  کاملا" به هم می زنیم و آن را داخل ظرف نمونه ریخته و سپس آن را در یک حمام آب به مدت 1 تا 5/1 ساعت قرار داده تا خنک شود سپس آن را در دستگاهی به نام دستگاه تعیین قابلیت نفوذ قرار داده و سوزن دستگاه را روی قیر طوری تنظیم می کنیم که نوک سوزن  و نوک تصویر آن در سطح براق قیر روی یکدیگر منطبق گردند.

پس از تنظیم نوک سوزن روی سطح قیر درجه دستگاه را صفر نموده و آزمایش را بارگذاری و رها کردن سوزن شروع می نماییم پس از زمان مشخص شده قرار درجه دستگاه را قرائت می کنیم و حاصل  را به عنوان درجه نفوذ قیر مورد آزمایش گزارش می کنیم .

تعیین درجه اشتعال قیر

از آنجایی که قیر های خالص و قیرهای قطران و بخصوص قیرهای مخلوط مواد آتشگیر می باشند کار کردن با آن ها در درجات بالا خالی از خطر نبوده و احتمال آتش گیری انها وجود دارد برای تعیین نقطه اشتعال از دستگاه مذکور استفاده می گردد .

چنانچه قیر مورد آزمایش جامد یا نیمه جامد باشد آن را تا 176 درجه سانتیگراد گرم و ذوب نموده و سپس ظرف قیر دستگاه را از قیر مذاب مورد ازمایش پر نموده و می گذاریم تا در درجه حرارت محیط خشک شود ضمنا"  باید توجه داشته باشیم که سطح قیر عاری از حباب هوا بوده و آن را از گرد و غبار و خاک محفوظ نگهداریم .

قیر را در شروع آزمایش با سرعت 7/16 درجه سانتیگراد گرم نموده و هنگامی که درجه حرارت قیر به حدود 56 درجه سانتیگراد مانده به نقطه اشتعال رسید سرعت گرم کردن را   5 سانتیگراد کاهش داده تا درجه حرارت قیر به حدود 28 درجه سانتیگراد مانده به نقطه اشتعال برسد.از این پس در ازای هر 3 درجه سانتیگراد افزایش حرارت بایستی یکبار شعله را به آرامی در مسیر دایره شکل به شعاع 150 mm در صفحه ی که حداکثر فاصله آن از قسمت فوقانی نمونه 2mm باشد بگذاریم به طوری که زمان عبور شعله از روی سطح قیر حدود 1 ثانیه می باشد.

عمل گرم کردن را به همین نحو ادامه می دهیم و آزمایش شعله را نیز مرتبا" تکرار می کنیم تا شعله ای در یک نقطه از سطح قیر تشکیل شود درجه حرارتی که در آن این شعله ظاهر گردیده را نقطه اشتعال گویند چنانچه شعله تشکیل شده در نقطه اشتعال پایدار که حداقل 5 ثانیه دوام داشته باشد تشکیل شود درجه حرارتی که ترمومتر در این حالت نشان می دهد یادداشت نموده و به عنوان نقطه سوختن قیر گزارش می نماییم .

لازم به تذکر است که در روش استفاده از دستگاه رو بسته چون در حالی که نمونه ضمن گرم شدن هم زده می شود در این صورت حنی مقادیر جزیی بخارات قابل اشتعال قیر مورد آزمایش جمع آوری شده از این جهت درجه اشتعالی که در این روش تعیین می شود تا حدودی کمتر از درجه اشتعالی است در ظرف روباز به دست آید.

آزمایش تعیین طرح اختلاط آسفالت

منظور از طرح اختلاط آسفالت تعیین و مشخص نمودن معیارهایی است که بر اساس آن بتوان اولا"در کارگاه آسفالت تهیه نمود و ثانیا" بر اساس همان معیارها آسفالت پخش شده در سطح راه را کنترل نمود :

الف – وزن مخصوص واقعی آسفالت متراکم شده

ب – درصد حجمی فضای خالی آسفالت متراکم شده

ج – تاپ فشاری  آسفالت متراکم شده

د – درصد حجمی فضای خالی مصالح سنگی در آسفالت متراکم شده

با استفاده از طرح تهیه شده در کارگاه آسفالت تهیه می شود و آسفالت پخش شده در سطح راه را نیز مورد آزمایش قرار می دهند و وزن مخصوص میزان تاپ فشاری درصد فضای خالی و نیز درصد قیر و دانه بندی آن تعیین می شود و با آنچه در طرح آمده است مقایسه می گردد ناگفته نماند که دانه بندی آسفالت تهیه شده در کارگاه بوده که فرمول کارگاه نامیده می شود ایندانهبندی قبلا" توسط پیمانکار مربوطه پیشنهاد می گردد و در آزمایشگاه بر اساس فرمول کارگاه ارائه شده طرح مارشال مصالح مورد عمل تعیین می گردد.

مراحل آزمایش

ابتدا با توجه به فرمول کارگاه پیشنهاد شده 21 نمونه 1200 گرمی از مصالح مورد آزمایش که همگی دارای دانه بندی وسط حدود مجاز فرمول کارگاه باشند تهیه می کنند این نمونه ها که در ظروف فلزی قرار دارند به مدت 24 ساعت در آون 170-140 درجه سانتی گراد قرار می دهند تا تمامی دانه ها تا حد مورد نیاز گرم شوند سپس به 18 نمونه که جمعا" 6 سری سه تایی مس شوند قیر 100-85 یا 70-60 که قبلا" تا 137 درجه سانتی گراد گرم شده است اضافه می کند به نمونه ها به ترتیبی قیر اضافه می نمایند که مجموعا" 6 سری سه تایی که درصد قیر آنها نسبت به مخلوط به ترتیب از 4 . 5/4 . 5 . 5/5 .6 و 5/6 درصد باشد تهیه گردد یکسری نمونه سه تایی هم به عنوان ذخیره در آون نگه می دارند تا چنانچه یکی از نمونه ها خراب شد یا نقصی در آن پدیدار گشت مورد استفاده واقع شود.

بدین ترتیب سه نمونه با درصد قیر 4 و 3 نمونه با درصد قیر 5/4 و سه نمونه با درصد قیر 5 و غیره تهیه می شود.

درتهیه نمونه ها بایستی نهایت دقت به عمل آید که خللی در آسفالت تهیه شده وارد نشود به این ترتیب مه نمونه مصالح گرم که از آون خارج می شود بایستی  بلافاصله وزن شده و به آن قیر مورد لزوم را اضافه نموده  و سپس سریعا" در حالی که ظرف حاوی مخلوط روی یک بخاری برقی قرار دارد مخلوط نموده و نمونه مخلوط شده را سپس در قالب مخصوص مارشال ریخته و به کمک چکش مخصوص که 10 پوند وزن دارد و از ارتفاع 18 اینچی سقوط می کند می کوبند به نحوی که یکباره 75 ضربه به یک طرف و به طرف دیگر نمونه وارد گردد سپس پس از سرد شدن  نمونه ها روی آن آزمایشات وزن مخصوص تاپ فشار تغییر شکل نسبی و درصد فضای خالی انجام می دهند البته در این ازمایش فقط به چگونگی تعیین وزن مخصوص آسفالت می پردازیم .

تعیین وزن مخصوص آسفالت

در طرح مارشال وزن مخصوص واقعی آسفالت به کار می رود و برحسب تعریف وزن مخصوص واقعی آسفالت عبارت است از نسبت وزن آسفالت مورد آزمایش در هوا به حجم واقعی آن وزن مخصوص واقعی آسفالت با توجه به شکل و حالت ظاهری آن به سه روش تعیین می شود :

1-روش اندود نمودن با موم یا پارافین

2-روش معمولی

3-روش محاسبه ای

طرز عمل در روش مارشال روی تمامی نمونه ها به روش 1 یا 2 آزمایش وزن مخصوص واقعی انجام می دهند .

منشاء خاک

اکثر خاکهایی که سطح کره ی زمین را پوشانده اند از هوازدگی سنگهای مختلف به وجود آمده اند دو نوع هوازدگی وجود دارد

1-هوازدگی مکانیکی

2-هوازدگی شمیایی

هوازدگی مکانیکی فرآیندی است که در آن سنگهای منشاء به وسیله ی نیروهای فیزیکی به قطعات کوچکتر خرد می شوند

نیروهای فیزیکی مذکور می توانند به علت آب جاری  . باد .موج دریا .حرکت یخچال . یخ زدگیو انبساط و انقباض  ناشی  از

تغییرات درجه حرارت باشند.

هوازدگی شمیایی فرآیند تجزیه ی شمیایی سنگهای منشاء می باشد در هوازدگی مکانیکی سنگ بدون هرگونه تغییر در ترکیب

شمیایی بهقطعات کوچکتر تقسیم می شود لیکن در هوازدگی شمیایی مصالح  منشاء ممکن است  کاملا" به یک ترکیب شیمیایی متفاوت تبدیل شوند به عنوان مثال هوازدگی شمیایی فلدسپار می تواند کانیهای رسی را به وجود می آورد .

خاکی که به وسیله ی فرآیند هوازدگی سنگها به وجود  می آید می تواند به وسیله ی فرآیندهای فیزیکی به مناطق دیگر حمل شود

نهشته هایی از خاک که بدین ترتیب  ایجاد می شوند خاکها در همان محلی که به وجود می آیند باقی می مانند و سنگهایی را که از آنها  به وجود آمده اند می پوشانند . چنین خاکهایی به خاکها برجا معروف هستند بر حسب نوع حمل خاکهای حمل شده

به گروههای زیر تقسیم می شوند :

1-آبرفت

2-نهشته های یخچالی

3-نهشته ها ی بادی

علاوه بر خاکهای حمل شده و برجا تورب و خاکهای آلی وجود دارند که از تجزیه مصالح آلی به وجود آمده اند .

خاک های بر جا

در مناطق حاره بسیار معمول هستند طبیعت نهشته های خاکهای برجا عموما" بستگی به سنگ منشاء دارند وقتی که سنگهای سخت نظیر گرانیت و گنیس تحت هوازدگی قرار می گیرند اکثر مصالح به وجود امده احتمالا"در محل باقی می مانند این نهشته های خاک عموما" در بالا دارای یک لایه رسی  یا لای رسی می باشند که زیر انها لایه های لای و یا ماسه وجود دارد سپس لایه سنگ هوازده و در زیر آن سنگ سالم خواهد بود عمق بستر سنگی سالم تغییر کند .

در مقابل سنگهای سخت بعضی سنگهای شمیایی نظیر سنگ آهک وجود دارند که از کانیهای کلسیت تشکیل یافته اند . گچ و دو لومیت می باشند . این سنگها دارای مصالح محلول زیادی هستند که مقداری از آنها در آبهای زیرزمینی حل شده و حد فاصل قسمتهای غیر محلول سنگ را ترک می کنند در نتیجه خاک های برجای به وجود آمده از سنگهای شمیایی دارای انتقال تدریجی از ریزدانه تا بستر سنگی مطابق شکل مذکور نیستند .خاکهای که هوازدگی سنگهایی نظیر سنگ آهک به وجود می آیند اکثرا" دارای رنگ قرمز هستند اگر چه این نهشته ها از نظر نوع یکنواخت هستند لیکن عمق هوازدگی ممکن است دارای تغییرات زیاد باشد خاکهای برجای بلافاصله بالای بستر سنگی ممکن است به طور عادی تحکیم یافته باشد شالوده های سنگین احداث شده بر روی این خاک ها ممکن است تحت نشستهای تحکیم قابل توجهی قرار گیرند .

خاکهای آبرفتی

نهشته های آبرفتی ناشی از حمل و رسوب گداری جویبارها و رودخانه ها می باشند آبرفتها به دو طبقه ی عمده تقسیم می شوند.

1-نهشته های رودخانه های نامنظم

2-نهشته های رودخانه های مثاندری

نهشته های آبرفتی رودخانه های پر شیب با سرعت جریان زیاد هستند قدرت فرسایش آنها زیاد است دارای مقادیر متشابهی بار  رسوب می باشند به علت بار کف زیاد تغییر کمی در سرعت جریان باعث ته نشینی رسوبات می شود به علت پدیده مسیر رودخانه بسیار نامنظم

و بریده بریده شده و در واقع مسیر متشکل از جویبارهای متعددی خواهد بود که در نقاطی از هم جدا شده و در نقاطی به هم می پیوندند و به وسیله ی چزایر ماسه ای و شنی از هم جدا می شوند .

نهشته های  تشکیل یافته به علت رودخانه های منظم از نظر لایه بندی بسیار نامنظم با دامنه دانه بندی بزرگ هستند این نهشته ها دارای مشخصات زیر  هستند :

1-اندازه دانه ها معمولا" از لای تا شن متغیر است و ذرات با اندازه رسی معمولا" در آنها یافت نمی شود.

2-اگر چه تغییرات وسیعی در اندازه دانه های وجود دارد لیکن خاک های موجود در هر عدسی یا توده ی رسوب نسبتا" یکنواخت هستند .

3-در هرعمق به فاصله چند متر در امتدادهای جانبی تغییرات وسیعی می تواند در نسبت تخلخل و وزن مخصوص مشاهده شود این تغییرات می تواند در برنامه مطالعات خاک برای احداث شالوده یک ساختمان دیده شود .

نهشته های آبرفتی رودخانه های مثاندری

مئاندری به معنای پیچ وخم می باشد رودخانه های مئاندری به رودخانه های دارای پیچ وخم زیاد اطلاق می شود رودخانه های مئاندری ساحل مقعر خود را فرسایش می دهند و در ساحل محدب رسوب گذاری می نمایند که به آن رسوبات خم رودخانه می گویند رسوبات خم رودخانه از ماسه های ریزدانه و ذرات با اندازه ی رسی تشکیل می شود وقتی که انحنای پیچ رودخانه از ماسه های ریزدانه و ذرات با اندازه رسی تشکیل می شود وقتی که  انحنای پیچ رودخانه مئاندری زیاد شود دو نقطه ابتدا و انتهای قوس به هم نزدیک شده و رودخانه به جای مسیر پیچ به طور مستقیم به هم وصل می کند و پیچ متروک مانده به صورت دریاچه هلالی شکلی باقی می ماند .

درفصول سیلابی  سطح بالا آمده و رودخانه زمینهای اطراف بستر خود را با ضخامت کمی می پوشاند ماسه و ذرات با اندازه ی رسی حمل شده توسط رودخانه با کاهش سرعت آب در این مناطق ته نشین می شوند و تولید کنار نهشت می کنند ذرات ریزتر شامل لای و ذرات به

اندازه ی رسی به نقاط دورتر اط ساحل حمل شده و با کاهش سرعت آب با سرعتهای متفاوتی رسوب می نمایند و تشکیل نهشته های مرداب کناری می دهند رسهاس ترسیب شده در این نواحی ممکن است دارای خاصیت خمیری خیلی زیادی باشند مشخصات نهشته های خاک موجود در کنار نهشت سواحل خم رودخانه دریاچه ی هلالی . مرداب کناری . مردابی بستر آبرفتی رودخانه ی می سی سی پی نشان داده شده است .

نهشته های یخچالی

مناطق وسیعی از سطح طمین توسط یخچالها پوشیده شده این یخچالها در طی زمان پیشروی و پسرویهایی داشتند در طی پیشروی یخچالها مقادیر متنابهی از رس . لای . ماسه . قلوه سنگ و سنگ با خود حمل می کردند . یخرفت اصطلاح عمومی است که معمولا" به نهشته های بجا مانده از یخچالها اطلاق می شود نهشته های لایه بندی نشده بجا مانده از یخچالها وقتی که ذوب می شوند به تیل معروف هستند . خصوصیات فیزیکی تیل از یخچال تا یخچال ممکن است فرق کند .

سازنده های تشکیل شده از نهشته های تیل یخرفت نامیده می شوند یخرفت پایانه یک گرده ماهی  است که نشان دهنده حداکثر پیشروی یخچال می باشد در بالادست یخرفت پایانه ممکن است گرده ماهیهای دیگری نیز وجود داشته باشد که به آنها یخ رفتها-ی پایانه عقب نشینی می گویند .

این گرده ماهیها یخرفت میانی نامیده می شوند.

دامنه اندازه دانه های موجود در تیل بسیار متغیر است منحنی دانه بندی تیل و تلماسه مقایسه شده است نشانه ی خمیری وهمچنین مقدار دانه ها با اندازه رسی موجود در تیل بسیار متغیر است در حین شناسایی تحت الارضی باید انتظار تغییرات زیادی را در عدد نفوذ استاندارد در نقاط و اعماق  مختلف داشت .

آب ذوب شده از یخچالها مقادیر قابل ملاحظه ای رس و لای حمل می کند جویبارهای حاصل راه خود را به سمت حوضچه ها پیدا کرده و تشکیل دریاچه می دهند با ارام شدن آب  ابتدا لای ها رسوب نمایند.در حین زمستان وقتی که سطح دریاچه یخ می بندد ذرات رس متعلق  به تدریج به کف دریاچه رسوب

می کند مجددا" در تابستان برفهای بالادست دریاچه ذوب می شوند با ورود آب تازه به همراه رسوبات فرآیند رسوب گذاری تکرار می شود در نتیجه خاکی که در کف دریاچه رسوب می کند دارای لایه های یک در میان از رس و لای  خواهد بود .چنین خاکی رس سالچینه ای نامیده می شود ضخامت هر کدام از سالچینه ها در حدود چند میلیمتر می باشد لیکن در بعضی نمونه ها ضخامت آنها می تواند به 50 تا 100 میلیمتر برسد این رسها معمولا عادی تحکیم یافته و حساس  می باشند ضریب نفوذپذیری در امتداد افقی است ظرفیت باربری  چنین نهشته هایی کاملا کم است و برای ساختمانهایی که با شالوده سطحی برروی این خاکی احداث می شوند انتظار نشست زیادی می توان داشت .

نهشته های بادی

باد نیز عامل مهمی برای تشکیل نهشته های خاکی می باشد . ئقتی که سطوح وسیعی از ماسه به صورت باز وجود داشته باشد باد می تواند آنها را با خود حمل کرده و در جایی دیگر تر سیب نماید رسوب گذاری باد به صورت تپه های ماسه ایی می باشد با تشکیل تپه های ماسه ای  ماسه های سمت بادگیر به وسیله باد به حرکت درآمده و پس از  رسیدن به قله تپه به سمت دیگر می غلتند این مسئله باعث می شود که ماسه های سمت بادگیر متراکم و ماسه های سمت پشت به باد به صورت شل باشند مشخصات فیزیکی تپه های ماسه ای  به قرار زیر است .

*دانه بندی ماسه موجود در تپه های ماسه ای به نحو تعجب تعجب انگیزی یکنواخت است.

*با دور شدن از منبع فرسایش مصالح قطر عمومی ذرات رسوب یافته ریزتر می شود

*تراکم نسبی نهشته های ماسه در سمت بادگیر تپه های ماسه ای می تواندتا حدود 50 تا 65 درصد می باشد. در سمت پشت به باد این مقدار به 0 تا 15 درصد می رسد.

ماسه بادی از نهشته های بادرفتی میباشدکه متشکل ازذرات لای و ذرات با اندازه ی لای می باشد دانه بندی ماسه بادی نسبتا" یکنواخت است چسبندگی  ماسه بادی می دهد چسبندگی می تواند به علت مواد شیمیای نفوذ کرده از طریق بارش باران نیز باشد ماسه بادی ناشی از پوشش دانه های اندازه ی لای با رس می باشد که در حالت غیر اشباع وضعیت پایداری  به ماسه بادی می دهد .

خاکهای آلی

خاکهای هستند در مناطق پست که سطح زیرزمینی نزدیک یا بالای سطح زمین قرار دارد به وجود می آیند وجود آب زیرزمینی باعث رشد گیاهان می شود که با پوسیده شدن آنها خاکهای آلی شکل می گیرند نهشته های آلی اغلب در مناطق ساحلی و پوشیده از برف و یخ مشاهده می گردند مشخصات این خاکها به شرح زیر می باشد:

1-میزان رطوبت طبیعی آنها می تواند بین 200 تا 300 درصد باشد

2-قابلیت فشردگی آن بسیاربالاست

3-آزمایشهای آزمایشگاهی نشان می دهند که به علت تحکیم ثانویه نشست بسیار زیادی در آنها به وجود می آید  

آزمایش تعیین افت یاروانی بتن

این آزمایش میزان افت سفتی و یا روانی و کارایی بتن را مشخص می کند از آنجایی که یکی از پارامترهای مهم در مقاومت قطعات بتنی یکسان بودن نوع بتن در دفعات مختلف آن قطعه به شمار می رود لذا آزمایش مذکور از دفعات مختلف بتن ریزی یکنواخت بودن آن را نشان می دهد .

اسلامپ در قطعات بتنی عدد ثابتی نخواهد بود بنابراین :

1-برای بتن ریزی های معمولی در قطعاتی که به میزان متعارف آرماتوربندی شده باشند اسلامپ بین 50 تا 100 میلی متر پیشنهاد می گردد.

2-برای قطعات با آرماتور پر مانند تیرها اسلامپ 100 تا 120 میلی متر

3-برای قطعات بدون میلگرد اسلامپ بین 20 تا 50 میلی متر پیشنهاد می گردد .

وسایل مورد نیاز

الف - مخروط ناقص با ورق به ضخامت 1/19 -25/1 میلی متر بر حسب استاندارد

ب – بیلچه ازمایشگاهی جهت پر کردن مخروط

پ – خط کش به طول 30 سانتی متر جهت قرائت افت بتن

ت – یک عدد صفحه فلزی در ابعاد 40×40 سانتی متر جهت قرار دادن در زیر مخروط

مراحل آزمایش

الف – صفحه فلزی در محل صاف و محکم در حالت تراز قرار داده شود

ب – قرار دادن مخروط از طرف دهانه بزرگ تر بر روی صفحه فلزی

ج – ریختن بتن داخل مخروط و کوبیدن ان در سه مرحله

د – خارج کردن قالب مخروطی به طور عمودی به طرف بالا

ت – قرار دادن قالب مخروطی در کنار بتن مورد آزمایش

ث – قرار دادن میله فلزی بر روی قالب مخروطی به طور افقی

پ – اندازه گیری بلندترین نقطه بتن و خط ریز میله توسط خط کش بر حسب میلی متر

محاسبات و نتایج

از آنجایی که روانی و میزان افت بتن بستگی به نوع کاربرد بتن دارددر جدول زیر روانی توصیه شده

برای کاربردهای مختلف را نشان داده است بنابراین اسلامپ صفر بیانگر هیچ گونه افت در بتن

می باشد و اسلامپ 300یعنی بتنی که کاملا" فرو ریخته این بتن به علت آب  زیاد دادای مقاومت

بسیار ضعیف بوده و به هیچ وجه تحمل بارهای وارده را نخواهد داشت .

آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن

وسایل آزمایش

*دستگاه مخلوط کن

*ظروف جهت توزیع

*ظروف مدرج آزمایشگاهی

*ترازو با دقت 1/0 گرم

*قالب مخصوص

*دستگاه مقاومت فشاری

*میله ویبره

*کمچه یا ماله

شرح دستگاه مقاومت فشاری

از دو فک ثابت و متحرک تشکیل شده است که مصالح مورد آزمایش در بین این دو فک قرار گرفته و سپس توسط دستگاه به آن نیرو وارد می آید باید توجه داشت که مصالح باید بین دو فک کاملا" فیکس شده و بعد نیرو اعمال گردد سطح نمونه که به فکهای دستگاه می چسبد باید کاملا" صاف بوده تا نیرو به صورت یکنواخت به نمونه وارد شود دستگاه دارای یک صفحه دیجیتالی است و مقدار نیروی حداکثری که نمونه تحمل می کند را می توان از روی آن تعیین کرد .

مشخصات قالب مقاومت فشاری

از قالب های مختلفی می توان برای این آزمایش استفاده کرد اما در این آزمایش از قالب سیلندری استفاده شده است این قالب به شکل استوانه ای به قطر 15 cm ارتفاع 30 cm می باشد که به هنگام آزمایش مقاومت فشاری دو قاعده آن تحت فشار قرار می گیرد.

مراحل آزمایش

ابتدا قالب را روغن کاری می کنیم تا بتن به بدنه ان نچسبد سپس آن را می بندیم و بتن را به ترتیب زیر درون آن قالب گیری می نماییم ابتدا تا ارتفاع 15 cm قالب سیلندری را بتن می ریزیم و بعد توسط میله ویبره مخصوص تعداد 15 ضربه به تمام سطح بتن درون قالب وارد می کنیم آنگاه لایه دوم را تا ارتفاع 20cm ریخته و  به صورت مشابه لایه اول ویبره می نماییم . در پایان لایه سوم را ریخته و ویبره می کنیم . سطح قالب و نمونه را با کاردک یا کمچه صاف کرده و قالب را درون اتاق رطوبت با دمای 27-20 درجه سانتیگراد و ددرصد رطوبت 15% به مدت 24 ساعت قرار می دهیم . پس از مدت مذکور نمونه را از درون قالب خارج نموده و آن را داخل حوضچه آب آهک قرار می دهیم . دمای آب حوضچه باید در حدود 23 می باشد .نمونه های تا زمان آزمایش درون حوضچه باقی می مانند زمانی که خواستیم نمونه ها را توسط دستگاه تست کنیم آنرا از درون حوضچه خارج کرده و سطح خارجی آنرا خشک می کنیم چون قاعده های نمونه سیلندری باید در بین فک ها قرار گیرد بنابراین لازم است که سطح آنها کاملا" صاف باشد برای این منظور نمونه را پس از خروج از حوضچه توسط مواد گوگردی کپینگ می کنیم تا کاملا" صاف باشد .

خطاهای آزمایش

الف – خطای به هنگام قالب گیری بتن و ویبره آن

ب – خطای ناسی از عدم رعایت حدود و شرایط آزمایش

ج – خطابی ناشی از محاسبات و گرد کردن اعداد

تعیین مقاومت کششی بتن

این آزمایش جهت تعیین مقدار مقاومتی که بتن در مقابل نیروی کششی از خود نشان می دهد.

وسایل موردنیاز

*دستگاه مخلوط کن

*ظروف جهت توزین

*ظروف مدرج

*ترازو با دقت 1/0 گرم

*دستگاه تست برزیلی

*دستگاه مقاومت فشاری

*قالب سیلندری

*کمچه یا ماله

دستگاه مقاومت فشاری

چون بتن دارای دانه بندی درشت می باشد لذا استفاده از قالب بریکت و دستگاه مقاومت کششی برای آن قابل  انجام نمی باشد لذا از قالب سیلندری استفاده می کنیم اما آن را به صورت افقی قرار می دهیم تا دستگاه مقاومت فشاری به آن نیروی فشاری وارد نماید.

دستگاه تست برزیلی

چون قالب سیلندری را به تنهایی نمی توان میان دو فک دستگاه مقاومت فشاری قرار داد بنابراین آن را به صورت افقی در این دستگاه قرار داده و بعد ان را در میان فک های دستگاه قرار می دهیم این دستگاه دارای یک پایه می باشد که در طرفین آن زائده هایی به عنوان محافظ وجود دارد تا قالب درون آن نلغزد همچنین یک تیر فولادی به شکل مکعب مستطیل در بالا قرار دارد که بروی نمونه قرار می گیرد .

قالب سیلندری

این قالب به شکل استوانه ای با قطر 15cm و ارتفاع 30cm می باشد.

شرح مراحل آزمایش

ابتدا بتن را توسط روش های گفته شده در آزمایشات قبلی تهیه می کنیم و آن را به ترتیب زیر درون قالب سیلندری که قبلا" روغن کاری کرده ایم قرار میدهیم و بتن تازه را در سه لایه 15cm درون قالب استوانه ی ریخته و در هر لایه 25 ضربه توسط میله ویبره مخصوص وارد می کنیم پس از قالب گیری نمونه را درون اتاق رطوبت با دمای 20-27 و رطوبت 50% به مدت 24 ساعت قرار می دهیم تا به گیرش اولیه خود برشد سپس نمونه را از درون قالب خارج کرده و آن را درون حوضچه آب آهک با دمای 17±23 قرار می دهیم در زمان انجام آزمایش نمونه را از داخل حوضچه خارج و آنرا خشک  می کنیم سپس نمونه را به صورت افقی بر روی دستگاه تست برزیلی قرار می دهیم که یکی از سطوح صاف آن با سطح نمونه تماس پیدا کند و ظان را کمی به سمت پایین فشار می دهیم تا نمونه را نگه دارد و بعد پیچ های انتهایی آنها را به حالت افقی برمی گردانیم .حال دستگاه تست برزیلی را با نمونه درون آن میان فک های دستگاه مقاومت فشاری قرار می دهیم تا نیرو از طرف دستگاه به تیر فولادی و از آنجا به نمونه وارد گردد تا جایی که نمونه به صورت طولی گسیخته گردد و حداکثر نیروی به دست آمده را یادداشت می کنیم .

محاسبات

 p = نیروی وارده  

 L = طول نمونه      

D = قطر نمونه

نتیجه اینکه تقریبا " مقدار مقاومت کششی 10/1 مقاومت فشاری در نمونه بتن مورد آزمایش بوده است.

تعیین ضریب تصحیح مصالح سنگی

روش کار : ضریب تصحیح مصالح سنگی در نمونه ای که مخلوطی از مصالح ریز دانه و درشت دانه است این ضریب با اعمال فشار کالیبره شده بر روی نمونه ای از مخلوط مصالح ریزدانه و درشت دانه که روی آنرا آب گرفته و رطوبت آن را آب گرفته و رطوبت آن را با رطوبت واقعی در نمونه بتن تقریبا" یکسان است تعیین می گردد. مقدار نمونه مصالح سنگی : وزن مصالح ریزدانه و درشت دانه ی موجود در نمونه ی بتن تازه را که تعیین حجم هوا در آن مورد نظر است به صورت زیر معین کنید:

آماده کردن نمونه آزمایشی بتن

مطابق روشهای عملی شرح داده شده ASTM C172  نمونه ای از مخلوط بتن تازه تهیه کنید .اگر بتن دارای دانه های درشت تر از 2 اینچ (50 میلیمتر) است .مقدار کافی از نمونه موجود را مطابق ASTM C172  بوسیله شستن از روی الک 2/1 1 اینچ (5/37 میلیمتر) عبور دهید تا نهایتا" مقدار مصالحی بیش از آنچه برای پر کردن ظرف لازم است بدست آورده شود.عمل شستن نمونه بتن تازه از روی الک را با حداقل مقدار ممکنه توزیع ملات انجام دهید.

سعی نکنید ملات چسبیده به مصالح درشت دانه ی باقی مانده روی الک را برطرف کنید.

روش تعیین مقدار هوای بتن

ریختن و متراکم کردن نمونه

نمونه  بتن تهیه شده طبق قسمت (6) را در لایه های مساوی در ظرف اندازه گیری بریزید.هر لایه را به وسیله میله (2-1-7) یا از طریق لرزندان (3-1-7) متراکم نموده و لایه متراکم شده آخر را صاف کنید. برای بتنی که اسلامپ آن بیش از 3 اینچ (76 میلیمتر) است نباید از لرزاندن استفاده نمود.

میله زدن : بتن را در سه لایه با حجم تقریبا" مساوی در ظرف اندازه گیری بریزید و هر لایه را 25 ضربه ی تخماق که به طور یکنواخت روی تمام سطح بتن توزیع گردیده متراکم کنید .بعد از میله زدن هر لایه بوسیله چکش چوبی به طور ملایم 10 تا 15 بار به پهلوهای ظرف ضربه بزنید تا حبابهای هوا بوسیله میله زدن از ان خارج شوند و حبابهای بزرگ هوای محبوس شده آزاد گردند. لایه زیرین را به طوری که میله در تمام عمق آن نفوذ کند ولی شدت میله زدن نباید بنحوی باشد که میله به کف ظرف برخورد کند میله زدن دومین لایه و آخرین لایه باید طوری باشدکه میله فقط به عمق حدود 1 اینچ در لایه قبلی نفوذ کند.

آخرین لایه بتن را به صورتی در طرف بریزید که سر ریز نکند.

ویبراسیون : بتن را در دولایه با حجم تقریبا" مساوی در ظرف اندازه گیری بریزید. تمام بتن هر لایه را قبل از شروع ویبره در ظرف اندازه گیری بریزید.تمام بتن هرلایه را قبل از شروع ویبره در ظرف بریزید.هرلایه را با سه بار وارد کردن ویبراتور که به طور یکنواخت روی سطح توزیع گریده متراکم کنید.بتن آخرین لایه را به طوری در ظرف بریزید که سرریز نکند برای ویبراسیون لایه زیر دقت کنید که ویبراتوربا کف یا پهلوهای ظرف تماس پیدا نکند.درموقع بیرون کشیدن ویبراتور از نمونه توجه کنید که هیچ هوایی جایگزین نشود .باتوجه به نوع بتن ویبراتور و طرف اندازه گیری مدت زمان استانداردی را برای زمان ویبراسیون بیش از اندازه ممکن است سبب جدا شدن دانه ها و خروج هوایی که عملا" در بتن داخل گردیده است بشود.معمولا" ویبراسیون تا آنجا ادامه می یابد که سطح بتن نسبتا" نرم شده و لعابدار شود.هرگز نباید ویبره کردن را آنقدر ادامه داد که موجب خروج کف از بتن شود.

پرداخت کردن سطح بتن: بعد از متراکم کردن بتن سطح فوقانی آن را به وسیله یک میله و با یک حرکت برشی و عرضی صاف کنید. برای تراکم کامل بتن ظرف نباید حاوی بتن اضافی یا کسری باشد.بهترین حالت این است که در موقع صاف کردن سطح بتن تقریبا" اینچ از بتن برداشته شود.برای رفع کسری بتن می توان مقدار کمی بتن به نمونه اضافه کرد .در صورتی که در ظرف بتن اضافی وجود داردقبل از صاف کردن سطح آن بتن اضافی را بردارید.بکار بردن روش آزمایش :هر قسمت از دو روش آزمایش که به طورخاص به دستگاه نوع A  یا B مربوط نمی شود باید برای هر نوع دستگاه بکار برده شود.

روش ازمایش – دستگاه نوع A

آماده کردن وسایل – لبه ها و زه ظرف و درپوش آن را کاملا" تمیز کنید تا وقتی در آن بسته می شود کاملا" آب بندی گردد.دستگاه را سوار کنید و از طریق لولهآن را روی بتن اضافه کنید تا آب داخل لوله به نصف ارتفاعی که علامت گذاری شده برسد.دستگاه را 30 درجه از حالت قائم خارج کنید و به حالت مایل نگه دارید . با استفاده از کف طرف به عنوان یک محور دستگاه چند دورکامل بگردانیدو همزمان به در پوش ضربات آرامی بزنید تا همه حبابهای محبوس بالای نمونه بتن خارج شود .دستگاه را به حالت قائم برگردانیدو در حالی که به پهلوهای ظرف ضربات آرامی می زنید ستون آب را تا کمی بالاتر از علامت صفر پر کنیدقبل از بستن سوراخ بالای ستون آب تراز آب را به علامت صفر لوله ی مدرج برگردانید.

روش آزمایش – به کمک یک پمپ دستی کوچک فشاری کمی بیش از فشار مطلوب آزمایش (P) ( بیش از حدود 2/0 پوند بر اینچ به بتن اعمال کنید .برای از بین بردن مقاومت های موضعی به پهلوهای طرف ضرباتی بزنید و وقتی فشارسنج فشار واقعی آزمایش (P) را نشان می دهد سطح را قرائت نموده و با دقت کوچکترین تقسیمات روی لوله یا نصف این تقسیمات ثبت نمایید. برای مخلوط هایی که بسیار ناهنجار بوده و فضای خالی زیادی دارند.ممکن است لازم باشد

ضربات بیشتری به ظرف زده شود تا حجم هوایی که مشخص می شود تغییر نکند .بوسیله تهویه هوا از بالای ستون آب و زدن ضربات ملایم به مدت یک دقیقه به پهلوهای طرف بتدریج فشار هوا را آزاد کنید سطح تراز جدید آب را با دقت کوچکترین تقسیمات رود لوله یا نصف این تقسیمات ثبت کند.حجم ظاهری هوا را به صورت زیر بدست آورید.

آزمایش کنترل – مراحل شرح داده شده را بدون اضافه کردن آب برای رساندن تراز ان به علامت صفر تکرار کنید. دو مقدار متوالی تعیین شده برای حجم هوا باید با اختلاف کمتر از 2/0 درصد حجم هوا باهم مطابقت داشته باشد . مقدار اب که مطابق قسمت 9 برای محاسبه ی حجم هوا  به کار می رود از میانگین این دو مقدار بدست آورید.

4هرگاه حجم هوا از دامنه نمایش هواسنج دستگاه تجاور نکند . مقدار تقریبی فشار  که تحت آن حجم ظاهری هوا دو برابر مقداری است که از روی هواسنج قرائت می شود از رابطه زیر بدست می آید:

 روش آزمایش – دستگاه نوع B

آماده کردن وسایل – لبه ها یا زه ظرف و درپوش آن را کاملا" تمیز کنید تا وقتی در آن بسته می شود کاملا" آب بندی گردد. دستگاه را سوار کنید شیر هوای بین مخزن هوا و ظرف را ببندید و شیرهای هواگیری روی درپوش را باز کنید . با استفاده از یک سورنگ پلاستیکی آب را از یکی از شیرهای هواگیری به داخل ظرف تزریق کنید تا اینکه ازشیر هواگیری دیگر آب بیرون بزنید. به آرامی کنتور را تکان دهید تا همه هوا از این شیر هوا خارج گردد.

روش آزمایش – شیر هواگیری روی درپوش را ببندید و تا وقتی فشار مخزن روی خط فشار اولیه است به داخل آن هوا پمپ کنید. چند ثانیه صبر کنید تا اینکه دمای طبیعی برسد. با باز کردن پیچ هوا یا پمپاژ بیشتر هوا درجه فشارسنج را بر روی خط فشار اولیه تثبیت کنید.برای از بین بردن مقاومتهای موضعی در برابر ورود آب به بدنه ظرف ضرباتی بزنید. به آرامی به فشارسنج ضربه بزنید تا درجه فشار تثبیت شود و سپس درصد هوا را از روی عقربه فشارسنج قرائت کنید. قصور در بستن شیر هوای اصلی قبل از آزاد کردن فشار ظرف یا مخزن هوا سبب وارد شدن آب به درون ظرف هوا وارد گردد باید از طریق شیر هواگیری آن را خارج نمود. برای خارج کردن آخرین ذرات آب باید چندین مرتبه از پمپ استفاده کرد . قبل از برداشتن درپوش ظرف با باز کردن هر دو شیر فشار را تخلیه کنید.

 تحکیم خاک

آزمایش تحکیم

در یک دستگاه که دستگاه تحکیم یا ادومتر خوانده می شود انجام میگیرد . در این آزمایش نمونه و دیگری در پایین نمونه

قرار می گیرند . نسبت قطر به ارتفاع نمونه معمولا" بزرگتر از 2.5 می باشد .نمونه معمولا زیر آب نگه داشته می شود تا

حالت اشباع خود را حفظ کند . باری از طریق یک بازوی اهرمی به نمونه اعمال می شود و یک تغییر شکل سنج صفحه ای

یا مبدل جابجایی متغییر خطی جابجایی قائم اندازه گیری می کند .پارامترها به شرح زیر می باشد.

نسبت پوکی اولیه

شاخص تراکم   

شاخص بازتراکم

شاخص تورم

فشار پیش تحکیمی  بر حسب کیلو پسکال

ضریب تحکیم  بر حسب متر مکعب بر ثانیه

هدایت هیدرولیکی K بر حسب متر بر ثانیه

این پارامترها در طراحی مهندسی جهت ارزیابی میزان نشست پی و سازه های  خاکی به منظور تخمین ضریب ایمنی پایداری

خاکریزها طی بازه ی زمانی ساخت و بعذد از آن و نیز محاسبات اثر تراوش در رفتار کلی سازه های خاکی مورد استفاده قرار می گیرند .

تجهیزات آزمایش

1-دستگاه بار گذاری تحکیم

2-سلول تحکیم قطر 50 میلی متر و ارتفاع حداقل 12 میلی متر

3-نشانگر تغییرشکل صفحه ایی

4-سنگ های متخلخل کاغذ صافی

5-زمان سنج

6-ترازوبا دقت 0.1 گرم

7-اجاق خشک کن و قوطی های عایق رطوبت

فرآیند

قطر حلقه ی ادومتر  جرم حلقه  ارتفاع حلقه  را اندازه بگیرید . ارتفاع حلقه بر ارتفاع اولیه نمونه  منطبق است .

خاک را جهت قرار دادن درون حلقه شکل دهید توجه داشته باشید که شما می توانید دو نوع متفاوت از نمونه را داشته باشید

نمونه ی دست نخورده یا دست خورده .کیفیت نتایج به این بستگی دارد که نمونه های دست نخورده با چه دقتی به دست آمده

است . پس انتقال یافته و آماده سازی شده و در حلقه ی ادومتر قرار داده می شوند . هنگام کار کردن با نمونه ی خاک دست

نخورده جهت اجتناب از ایجاد خطا در نتایج آزمایش می بایست دقت خیلی زیادی به خرج داد.

جرم نمونه ی خاک به علاوه ی حلقه  را تعیین و یادداشت نمایید.

کاغذ های صافی و سنگ های متخلخل را در طرفین نمونه ی خاک قرار دهید و بازوی اهرم را تراز کرده و تغییر شکل سنج صفحه اس

را روی صفر تنطیم نمایید. وزنه ها را سر هم نمایید جهت نمونه از گام های بار گذاری زیر جهت بارها استفاده نمایید.

الف – بارگذاری 5 نیوتن  - 10 نیوتن – 20 نیوتن – 40 نیوتن

ب – باربرداری 20 نیوتن – 10 نیوتن – 5 نیوتن

ج- بارگذاری مجدد 10 نیوتن – 20 نیوتن – 40 نیوتن – 80 نیوتن – 16 نیوتن

توجه نمایید که بار واقعی اعمال شده به نمونه ی خاک برابر وزن ضرب در نسبت بازوی نیرو می باشد . مقدار وزن را در 10 ضرب نمایید تا مقدار نیروی واقعی که بر نمونه اعمال می شود را به دست آورید توجه داشته باشید که این مقدار برابر تنش قائم نیست .جهت به دست آوردن تنش قائم لازم است نیرو را بر مساحت سطح مقطع نمونه تقسیم نمایید . اولین نیروی تجویز شده را به قلاب دستگاه تحکیم اضافه نمایید قرائت صفحه ی مدرج تغییر شکل  سنج را در بازه های زمانی متوالی ثبت نمایید .

اگر سیستم های پردازش کامپیوتری داده ها موجود باشند الگوی قرائت می تواند یا برنامه کامپیوتری تنظیم شود و سرعت نمونه گیری می تواند با تلاش کمتری افزایش یابد با پیروی از ترتیب بارگدذاری و بارداری بگذارید تا نمونه جهت 24 ساعت متورم شود. تغییرنهایی ارتفاع نمونه را قرائت نمایید.حلقه را از سلول خارج نمایید و همچنین آب مازاد را از سلول تخلیه نمایید جرم حلقه به علاوه نمونه را تعیین نمایید.

حلقه و نمونه را در یک اجاق بگذارید جرم حلقه و نمونه ی خاک خشک را اندازه بگیرید.که در این رابطه   بیشترین طول مسیر زهکشی می باشد و n مسیرهای زهکشی می باشد که برابر 1 یا 2 می باشد و H برابر ارتفاع اولیه نمونه در شروع سیکل بارگذاری منهای قرائت تغییرشکل سنج صفحه ایی در تحکیم 50 در صد می باشد.

روش ریشه ی دوم زمان جهت تعیین ضریب تحکیم نمودار قرائت تغییر شکل سنج صفحه ای یا LVDT را در مقابل ریشه ی دوم زمان رسم نمایید.یک مماس را بر ناحیه مستقیم منحنی رسم نمایید نقاط برخورد این مماس با محورهای X و Y به ترتیب ونقطه ی P تعریف می  شوند. فاصله ی بین مبدا و نقطه ی P را اندازه بگیرید و این فاصله را در 1.15 ضرب نمایید نتیجه را روی منحنیX علامت زده و آن را  Q بنامید.

یک خط مستقیم بین نقطه ی و Q رسم نمایید . نقطه ی که در این خط را در قسمت پایین منحنی تحکیم قطع می کند منطبق بر تحکیم 90 درصد می باشد و تعریف می شود .ضریب تحکیم را که منطبق بر این چرخه ی بارگذاری است معمولا" روش ریشه ی دوم زمان نسبت به روش لگاریتم زمانی مقادیر بالاتری را جهت ضریب تحکیم نتیجه می دهد.

منحنی فشردگی

تعیین تنش پیش تحکیمی با استفاده از روش کاساگرانده روی منحنی نقطه ای را که منحنی دارای بیشترین انحناء می باشد تعیین کرده و آن را P بنامید .از نقطه ی  P یک خط افقی و یک مماس خارج نمایید.نیمساز زاویه ی ایجاد شده توسط دو خط رسم شده در مرحله ی قبل را رسم نمایید یک مماس بر خط بکر وصل نمایید.

نقطه ی برخورد مماس بر خط بکر و نیمساز مقدار تنش پیش تحکیمی را مشخص می کند تنش تحکیمی را از روی منحنی قرائت نمایید.با تعیین تنش پیش تحکیم یافتگی از رابطه ی زیر بدست می آید.

اساسا" تمام نمونه های خاک هنگام آزمایش در آزمایشگاه دست نخورده هستند . اصلاح جهت رس های تحکیم یافته ی عادی نقطه را تعیین نمایید به طوری که  تنش موثر قائم در جای خاک و  نسبت پوکی اولیه نمونه می باشد.

1-نقطه ی   را بیابید به طوری که  تنش موثر قائم و  پوکی اولیه نمونه می باشد.

2-خطی به موزات  خط تورم  از نقطه ی   تا تنش منطبق بر تنش پیش  تحکیمی رسم نمایید این خط خط  بارگذاری مجدد اصلاح شده میدانی می باشد.

3-نهایتا" نقطه ای  را که بر 0.4   منطبق است متصل نمایید از 0.4 جهت منطبق سازی منحنی فشردگی با خط جدید خط بکر اصلاح شده ی میدانی می باشد .

4-شیب خط تورم یعنی شاخص تورم  شاخص فشردگی مجدد می باشد.

که در این رابطه  نسبت پوکی و  زمان های اندازه گیری بعد از تحکیم اولیه می باشند.

داده های زیر را در نظر بگیرید .

ارتفاع اولیه ی نمونه  برابر 2 سانتی متر

قطر نمونه D برابر 6.3 سانتی متر

جرم اولیه ی نمونه و حلقه  برابر 320 گرم

جرم نهایی نمونه و حلقه   برابر308.46 گرم

جرم نهایی نمونه خشک و حلقه   برابر300.83 گرم

جرم حلقه  برابر 200 گرم

قرائت اولیه ی تغییر شکل سنج صفحه ایی  برابر با 0.600 سانتی متر

قرائت نهایی تغییر شکل سنج صفحه ایی  برابر0.300 سانتی متر

میزان اولیه ی آب  برابر38.9%

وزن مخصوص برابر تنش های موثر قائم درجا  برابر 300 کیلو پاسکال

نفوذسنجی 

V = K    

هدایت هیدرولیکی به برخی پارامترهای خاک نظیر تخلخل توزیع اندازه شکل دانه ها و درجه ی اشباع خاک بستگی دارد .

روابطی ارائه شده اند که هدایت هیدرولیکی را به پارامترهای خاک مرتبط می سازد. جهت نمونه رابطه ای است که نسبت

پوکی و هدایت الکتریکی را به هم مرتبط می سازد و به شکل زیر تعریف می شود که به شکل زیر می باشد .

دراین رابطه ضریب تجربی  به ضریب تخلخل  خمیدگی و که به ترتیب وزن واحد سیال تراوش کننده ولزجت هستند . درخاک های

با اندازه حفره ی یکنواخت ضریب تخلخل تقریبا" برابر 5/2 و خمیدگی نقریبا"برابر 41/1 می باشد مساحت سطح در واحد حجم

به توزیع اندازه های دانه ها مرتبط است.

به دلیل اهمیت جریان خاک در آب ها هدایت هیدرولیکی در بسیاری از زمینه های مهندسی عمران و مهندسی محیط زیست

شامل مهندسی زئوتکنیک طراحی مهندسی پی ، مهندسی محیط زیست ، مهندسی منابع آب جهت ارزیابی جریان آب و

ناخالصی ها از طریق سدها سفره های آب زیرزمینی ، پوشش های رسی و سایر پوشش های دیواره ی کانال ها به کار می رود .

 آزمایش های هدایت هیدرولیکی

هدایت هیدرولیکی نمونه های خاک با استفاده از آزمایش های نفوذپذیری تعیین می شود. مهندسین ژئوتکنیک دو نوع از تجهیزات

مختلف را جهت تعیین هدایت هیدرولیکی خاکها استفاده می کنند . نفوذسنج های هد ثابت و هد کاهش یابنده آزمایش های

آزمایشگاهی متداول جهت تعیین هدایت هیدرولیکی در استاندارد ASTM D2434  و استاندارد D5084 شرح داده شده اند .

 آزمایش نفوذ سنجی هدثابت

تجهیزات

نفوذسنج با دیواذه ی صلب می بایست شامل یک مخزن صافی با هد ثابت و سنگ های متخلخل با هدایت هیدرولیکی نمونه ی

خاک مورد آزمایش و مانومترهایی جهت اندازه گیری تغییرات هدکل بین دو نقطه در نمونه و یک نیروی فنری 22 تا 45  نیوتن جهت

ثابت نگه داشتن نسبت به پوکی نمونه طی انجام آزمایش باشد جهت مشاهده ی جزئیات نفوذسنج با دیواره ی انعطاف پذیر به

استاندارد ASTM D8054 مراجعه نمایید.

نمونه

نمونه ی خاک می بایست جهت نمونه ی خشک شده با هوا آماده شود به طوری که درصد گذرنده از الک نمره ی 200 کمتر از

10 % باشد و هیچ یک از ذرات روی الک 4/1 اینچ نماند .اگر نمونه ی خاک دارای ذرات بزرگ تر از 19  میلی متر باشد.این ذرات

را ازنمونه خارج نمایید و سپس جرم آن ها را اندازه بگیرید . این ذرات درشت دانه آزمایش نمی شوند اما اطلاعات می بایست

گزارش شوند .

آماده سازی نمونه  

جرم اولیه ی نمونه ی خاک درشت دانه ی خشک شده با هوا را (M) تعیین نمایید.

سنگ متخلخل را در کف نفوذسنج قرار داده و خاک را با استفاده از یک قیف درون نفوذسنج بریزید .جریان و ارتفاع قیف و بالای خاک

را حفظ نمایید . از یک حرکت دایره ای جهت پر کردن هر لایه ی خاک درقالب تفوذسنج استفاده نمایید از یک حرکت دایره ای جهت

پر کردن هر لایه ی خاک در قالب نفوذسنج استفاده نمایید اگر خاک شامل ذرات بزرگ باشد خاک را با استفاده از یک کمچه بریزید.

جهت بدست آوردن نمونه های با تخلخل کمتر از عملیات بارش دانه از قیف همراه با عملیات بارش دانه از قیف همراه با عملیات لرزاندن

به کمک کوبنده ی ارتعاشی یا لغزشی استفاده نمایید.

بعد از پرکردن نگهدارنده ی نمونه با خاک خاک باقیمانده را وزن نمایید و ازاین طریق جرم ماسه در نفوذسنج را به دست آورید.

آزمایش نفوذپذیری هدثابت

سلول حاوی نمونه را به مخزن هدثابت متصل کرده و داده  ها را در سیستم خود تعریف نمایید.

جریان آب را باز کردن شیر آغاز نمایید تا رسیدن جریان به حالت پایدار صبر نماییدو تغییرات هد کل را اندازه بگیرید.

جریان آب را با Q   محاسبه نمایید.از یک فلاسک مدرج جهت اندازه گیری حجم آب تراوش کننده و از کرونومتر جهت اندازه گیری

زمان t جهت پر کردن فلاسک مدرج استفاده نمایید.

با استفاده از حرارت سنج حرارت T سیال خروجی را اندازه بگیرید.

آزمایش را جهت سه مقدار مختلف هد کل تکرار نمایید این کار می تواند با تغییر دادن ارتفاع مخزن صافی هد ثابت انجام شود این آزمایشنشان خواهد داد که  هدایت هیدرولیکی زمانی که گرادیان هیدرولیکی کمتر از 50 تا 100 باشد تغییر نمی کند.

جهت ارزیابی تغییرات هدایت هیدرولیکی در اثر تغییرات در نسبت پوکی به کناره ی نفوذسنج ضربه بزنید تا ماسه متراکم تر شود این کار

صرفا" جهت اهداف آموزشی انجام می شود .ارتفاع جدید (H) را اندازه بگیرید و وزن واحد جدید را اندازه گرفته و آزمایش را جهت حالت متراکم تکرار نمایید.

آزمایش نفوذپذیری با هد کاهش یابنده

این آزمایش می تواند جهت خاک های ریزدانه و درشت دانه استفاده می شودASTM استانداردی جهت آزمایش نفوذپذیری با هدکاهش یابنده بادیوار صلب ندارد.هرچند جهت اهداف آموزشی روشی به صورت موازی با روش نفوذپذیری هد ثابت ارائه شده است.

تجهیزات آزمایش

دستگاه نفوذسنج هد کاهش یابنده نفوذسنج دیوار صلب می بایست دارای یک لوله قائم با سطح مقطع ثابت و سنگ های متخلخل با هدایتهیدرولیکی خیلی بزرگتراز هد هیدرولیکی خاک مورد آزمایش و نیروی فنری کل برابر 22 تا 45 نیوتن جهت ثابت نگه داشتن نسبت پوکی نمونه

طی فرآیند آزمایش باشد . جهت مشاهده ی جزئیات آزمایش نفوذ پذیری با هد کاهش یابنده با استفاده از دستگاه نفوذسنج دیوار انعطاف پذیربه استاندارد ASTM D5084 مراجعه نمایید . این استاندارد استفاده از ترانسیدیوسرهای فشاری را جهت مانتیتورینگ تغییرات هدکل در زمان

انجام آزمایش را پیشنهاد می کند.

اندازه نمونه – تجهیزات تراکم –کاغذ صافی – ترازو – پمپ خلاء – لیوان مدرج – کرنومتر یا زمان سنج – نوار اندازه گیری –حرارت سنج

نمونه های به کار رفته در آزمایش نفوذپذیری هد کاهش یابنده می توانند از نمونه های خاک دست نخورده یا دست خورده باشند .اگر نمونه هایدست نخورده در نفوذسنج با دیوار صلب استفاده شوند نمونه ها می بایست طوری شکل داده شوند که سفت و دقیق درون قالب جا داده شوند .

نمونه های دست خورده می توانند با پاشیدن خاک های درشت دانه درون قالب آماده شوند و اگر نیاز باشد افزایش وزن واحد بااستفاده از عملیاتارتعاشی انجام می شود . اگر نمونه های خاک ریزدانه مورد آزمایش قرار گیرند نمونه را با متراکم کردن خاک به وسیله ی ابزار تراکم خاک آماده نمایید.

آزمایش نفوذسنج هد کاهش یابنده 

نفوذسنج را به لوله ی قائم متصل نمایید. با باز کردن کردن شیر جریان را آغاز نمایید مدت زمانی که آب از لوله ی قائم از ارتفاع افت نمی کند را یادداشت نمایید.

حرارت T جریان خروجی را اندازه گیری نمایید.

حجم آب تراوش کننده را محاسبه نمایید .این کار را سه بار تکرار نمایید.با نمونه های دیگری که وزن های خشک مختلفی دارند این

مراحل را تکرار نمایید.

 نتایج

نسبت پوکی را جهت هر یک از نمونه های آزمایش شده محاسبه نمایید

نمودار هدایت هیدرولیکی را در مقابل نسبت پوکی را جهت آزمایش های نفوذ پذیری با هد ثابت و هد کاهش یابنده رسم نمایید.

داده ها و محاسبات نمونه

نمونه : ماسه ی سست همگن و تمیز

جرم نمونه برابر 2706 گرم

طول نمونه H = 21.0 cm

مساحت سطح مقطع نمونه A = 80.7 cm

دمای آب برابر T = 28 C

لزجت آب در دمای 20 درجه

لزجت آب در دمای 28 درجه

حجم آب تراوش کننده

طول اولیه ی نمونه H = 19.4cm

مساحت سطح مقطع نمونه80.71 cm   A 

مساحت سطح مقطع لوله ی قائم 7.28 cm   a 

دما برابر 18 سانتی گراد

لزجت آب در دمای 20 درجه

لزجت آب در دمای 18 درجه

آزمایش تراکم

در اجرای عملیات تراکم میزان آب در خاک نقش مهمی را ایفا می کند . جهت انرزی تراکم معلوم افزایش میزان آب در به دست آوردن

توده ی متراکم تر از نمونه ی خاک کمک می کند.این بهبود جهت حالت اشباع 85 % به مقدار بیشینه می رسد و با افزودن بیشتر آب

اثر مثبت افزایش آب متوقف شده می شود .این بدین معنی است که وزن واحد خشک نهایی خاک بستگی به میزان آب در فرایند تراکم

دارد میزان رطوبتی که در آن خاک دارای بیشترین وزن واحدخشک می باشد را میزان آب بهینه  می نامند. به عبارت بهتر میزان آب بهینه

اشاره به میزان آب مورد نیاز جهت رسیدن به بیشنه ی وزن واحد خشک جهت خاک متراکم در عملیات تراکم با انرزی مکانیکی مشخص

می کند .

وسایل آزمایش

قالب فلزی استوانه های : قطر 6 ،101 mm و ارتفاع 116،4 mm قالب دارای حجم کل برابر  mm مکعب می باشد. قالب می بایست صفحه ی

کف فلزی و یک طوقه باشد .صفحه و طوقه می بایست محکم به قالب استوانه های الصاق شوند.

چکش سقوط تراکم استاندارد

الک های 3/4  اینچ 3/8 اینچ و الک نمره ی 4

ترازو با دقت 1 گرم

اجاق خشک کن با حرارت 110 درجه

قوطی های حلبی جهت تعیین میزان رطوبت

شمشه یا خط کش جهت صاف کردن نمونه و جدا کردن بخش اضافی نمونه ی تراکم یافته

سایرابزار : ماله ،کفه های مخلوط ، قاشقک ها ،کاردک،کولیس، بطری های فشار و غیره خارج کننده ی نمونه

فرآیند

فرایند آزمایش در استاندارد ASTM D698 آمده است :

نمونه خاک خشک را تا زمانی که تقریبا" 3000 گرم از الک نمره ی 4 عبور کند خرد نمایید. حتما" دقت نمایید

خاک هایی که قبلا" جهت آزمایش تراکم استفاده شده اند مجددا" مورد استفاده قرار نگیرند. زیرا خرد شدن های قبلی دانه ها طی فرایند

آزمایش برنتایج آزمایش تأثیر گذار است .

جرم نمونه ی خشک شده با هوا را تعیین و یادداشت نمایید .    

نمونه ی کوچکی را برداشته و میزان آب اولیه  را در حالت خشک شده با هوا به دست آورید.

با داشتن میزان آب اولیه ی خاک میزان لازم جهت تهیه 5 نمونه ی مختلف از خاک با مقادیر آبی که میزان آب بهینه را در بربگیرند محاسبه

نمایید.میزان آب بهینه جهت خاک های مختلف جهت انرژی تراکم معین متغیر است . می توانید جهت تصمیم گیری در مورد بازه ی میزان

آب مورد استفاده در آزمایش تراکم داده های کلی را جهت خاک های مختلف ملاحظه نمایید. باید میزان رطوبت نوه ها طوری تنظیم شود

که به طور تقریبی یک نمونه در میزان رطوبت بهینه متراکم شود دو نمونه با میزان رطوبت بالاتر و دو نمونه با میزان رطوبت پایین تر متراکم

شوند . گام های افزایش میزان آب نمی بایست از 4 درصد تجاوز کند.

با دقت میزان آب مورد نیاز جهت هر نمونه ی خاک را با آن مخلوط نمایید وآب را در ظرف پوشش دار آب بندی شده یا کیف های پلاستیکی

قرار دهید .

جرم  قطر d و ارتفاع h  را جهت قالب تراکم یادداشت نمایید. قالب را با خاک پر کنید و خاک را با اعمال 23 ضربه چکش استاندارد متراکم نمایید.

ضربات را به طور یکنواخت بین سطح خاک توزیع نمایید و این کار را جهت دو لایه ی بیشتر نیز تکرار نمایید. مطمئئن شوید که تا تراز نهایی خاک

متراکم شده در طوقه اندکی بالاتر از قالب قرار می گیرد.

طوقه را خارج نماید و خاک اضافی قالب را با یک شمشه برش بزنید .

جرم قالب به علاوه ی خاک متراکم شده  را تعیین و یادداشت نمایید..

مراحل 6 تا 10 را جهت سایر نمونه ها تکرار نمایید و جهت هر یک میزان اب را اقزایش دهید .

آزمایشات را تا زمانی که جرم قالب به علاوه ی جرم خاک متراکم شده کمتر از قرائت قبلی شودانجام دهید.

مقادیر معمول

انواع خاک میزان رطوبت بهینه و پیشینه ی وزن واحد متفاوتی جهت یک  تلاش تراکم مشخص دارند .توجه نمایید که جهت ماسه های بد دانه بندی شده

آزمایش پروکتور جهت تراکم خاک توصیه نمی شود . ماسه های بد دانه بندی شده با استفاده از تلاش لرزشی به صورت بهینه متراکم می شوند .جهت

اطلاعات رابطه بیشتر در رابطه با تراکم ارتعاشی خاک ها بیشینه و کمینه ی نسبت پوکی و چگالی نسبی به استاندارد ASTM D4253 و نیز استاندارد

D4254 مراجعه نمایید.

آزمایش حد خمیری

فرآیند

• نمونه ی خاکی را که قبلا جدا کرده اید بردارید و آن را روی صفحه ی شیشه ای قرار دهید و چند نمونه ی بیضوی شکل از این نمونه ی خاک درست نمایید.
• هر یک از نمونه ای بیضوی شکل را با اعمال فشار لازم جهت شکل دهی یک ریسمان با قطر یکنواخت بین کف دست یا انگشتانتان و صفحه ی شیشه ای بغلتانید.
• وقتی که قطر طناب حدود 3 میلی متر شد ریسمان را به تکه هایی بشنمایید و تکه ها را با هم خرد نمایید.
• عمل غلتاندن توده ی خاک در شکل ریسمان را تا جایی ادامه دهید که ریسمان ها در قطر 3 میلی متر بشکنند. دستگاه کاساگرانده را به عنوان یک راهنما در
• نطر بگیرید یا اینکه خاک به حالتی برسد که بدون ترک خوردن قابل غلتاندن به شکل ریسمان های با قطر 3 میلی متری نباشد.
• بعد از اینکه مشاهده کردید که ریسمان های خاک در قطر 3 میلی متر می شکنند این خاک را داخل قوطی عایق رطوبت قرار دهید تا میزان رطوبت آن تعیین شود.
• این روند را جهت سایر نمونه های بیضوی خاک پر نمایید. شما می بایست دو قوطی را با حداقل 6 گرم از تکه های غلتانده شده ی خاک پر نمایید . روز بعد جرم
• خشک شده از نمونه هایتان را در اختیار خواهید داشت . میزان آبی که تعیین می نمایید حد پلاستیک خاک می باشد.حد انقباض

نمونه

• 150 تا 200 گرم مصالح گذرنده از الک نمره ی 4

وسایل

• ترازو با دقت 0.01 گرم و قادر به معلق سازی نمونه ی خاک از مرکز پایه ی آن

• ظرف انقباض با کف صاف

• اجاق خشک کن

• هاون و کلوخ کوب

• کاردک

• شمشه یا خط کش

• الک نمره ی 40

• پارافین میروکریستالاین

• ریسمان دوخت

• آب مقطر

• حوضچه ی آب

• گرم کن پارافین

• گرماسنج با دقت 0.5 سانتی گراد

• صفحه ی شیشه ای یا پلاستیکی شفاف

• روان کننده ی نفتی (وازلین )

آزمایش

• نمونه ی خاک را مطابق استاندارد D4318 از طریق روش آماده سازی مرطوب آماده نموده میزان رطوبت خاک می بایست

• طوری باشد که 10 ضربه ی دستگاه تعیین حد روانی جهت بسته شدن شیار در طول 13 میلی متر مورد نیاز باشد.

• ظرف انقباض را انتخاب کرده و شماره ی شناسایی و حجم آن را ثبت نمایید به آرامی درون ظرف را با روغن چرب نمایید.

• جرم ظرف انقباض چرب شده ( ) را تعیین و یادداشت نمایید.

• میزانی از خاک مرطوب برابر تقریبا" یک سوم حجم ظرف رادر مرکز ظرف قرار دهید.کناره ی ظرف را ضربه بزنید تا باعث شود

• لبه –های توده ی خاک به سمت بیرون جریان یابد.تقریبا" همان مقدار از خاک قبلی را اضافه نماید و دوباره به کناره ی ظرف

• تا زمانی که خاک صاف شود ضربه بزنید . به اضافه کردن خاک و با ضربه زدن به کنارظرف ادامه دهید . به طوری که خاک با ظرف لب با لب  شود .

• خاک اضافی را باشمشه بریده و خارج نمایید و تمام خاک های سمت بیرون ظرف را پاک نمایید.

• جرم ظرف به علاوه ی خاک مرطوب بلافاصله بعد از اینکه پر و تراز شد با عنوان تعیین و  یادداشت شود.

• تا زمانی که رنگ آن روشن تر شود نمونه ی خاک را با هوا خشک نمایید . سپس آن را در یک اجاق با حرارت 110 درجه تا حالت رسیدن

• به جرم ثابت خشک نمایید.جرم خاک خشک به علاوه ی ظرف  تعیین و ثبت نمایید.

• جهت تعیین حجم توده ی خاک یک تکه از ریسمان را حول توده ی خاک خشک ثابت کرده و با نگاه داشتن انتهای دیگر ریسمان به طور کامل

• توده ی خاک را درون پارافین ذوب شده وارد نمایید.

• توده ی خاک را از پارافین خارج کرده و بگذارید تا پارافین سرد شود.

• انتهای ریسمان را به کف ترازو معلق است توده ی خاک پوشش داده شده با پارافین سرد شده در هوا را ( )یادداشت نمایید.

• در حالی که توده خاک همچنان از سمت پایین ترازو معلق است توده ی خاک پوشیده شده با پارافین را در یک حمام آب بدون اینکه اجازه دهید

• توده ی خاک کف حوضچه را لمس کند مستغرق نمایید. جرم خاک خشک و پارافین درون آب را( ) یادداشت نمایید.

• جرم توده ی خاک خشک را توسط رابطه _  محاسبه نمایید.

• میزان رطوبت خاک را زمانی که در ظرف قرار داده شده محاسبه نمایید

- آزمایش حد روانی

فرآیند

1-قوطی های عایق رطوبت را برداشته و آنها بر چسب گذاری کرده و جرم هر یک را اندازه گیری و ثبت نمایید.

شما سه یا چهار قوطی را جهت آزمایش حد خمیری و دو قوطی را جهت حد خمیری استفاده خواهید کرد.

2-دستگاه حد روانی را تمیز مکرده و مطمئن شوید که کار می کند .در صورت لزوم ارتفاع سقوط فنجان را با دقت

1 سانتی متر تنظیم نمایید. همچنین این اطمینان راپیدا نمایید که طی سقوط کمترین حرکت جانبی رخ خواهد داد.

3-نمونه را با شکستن کلوخه های دانه های در یک هاون با یک کلوخ کوب آماده نمایید.سپس الک را روی الک

نمره ی 4 خالی نمایید. سپس الک را روی الک نمره ی 4 را جمع نمایید 20 گرم از مصالح جمع شده را برداشته و

آنرا جهت آزمایش حد خمیری کنار بگذارید. حدود200 گرم از خاک خشک شده با هوا را درون ظرف ریخته و با آب

مخلوط نمایید. و با به هم زدن ورز دادن و خرد کردن متناوب به وسیله ی یک کلوخ کوب  نمونه را آماده نمایید.

4-وقتی خاک به طور کامل با آب مخلوط شد آن را در دستگاه کاساگرانده قرار دهید.

5-بخشی از خاک را جهت آزمایش در فنجان برنجی در دستگاه کاساگرانده قرار دهید.سطح خاک را توسط کاردک تراز

و صاف نمایید سعی نمایید تا تمام حباب های هوا را خارج نمایید. ضخامت پیشینه ی خاک در فنجان می بایست تقریبا"

1 سانتی متر باشد . از ابزار ایجاد شیار در نمونه ی خاک استفاده نمایید.توجه داشته باشید که هیچ ذره ی خاکی در

کف شیار موجود نباشد .

6-فنجان را بردارید و با چرخاندن دسته ی محور آن را با سرعت 2 بار برثانیه رهاسازی نمایید. این کار را تا زمانی که شکاف

در طول 13 سانتی متر بسته شود ادامه دهید. تعداد ضربات را در برگه ی داده ها با عنوان N یادداشت نمایید.

7-یک برش از خاک را از بخشی از خاک که شکاف با جریان خاک بسته شده است خارج نمایید.خاک را در یک قوطی عایق

رطوبت قرار دهید و میزان آب را اندازه گیری نمایید.

8-اگر شماره ضربه بیش از 25 باشد آب بیشتری اضافه نمایید. در هر گام حدود  4 تا 5 میلی لیتر آب را به نمونه اضافه نمایید

تا تعداد ضربات کم شود . اگر تعداد ضربه ها کمتر از 25 باشد اندکی مقدار خاک بیشتری را به نمونه اضافه نمایید و آنها را با

دقت مخلوط کرده و آزمایش را تکرار نمایید. مظمئن شوید که فنجان حد خمیری قبل از تکرار هر آزمایش کاملا" تمیز شده باشد.

9-آزمایش را تا زمانی که حداقل سه نمونه با شماره ی ضربه ی بین 15 تا 35 به دست آیند تکرار نمایید.

10-تعداد ضربه ها را در مقابل میزان رطوبت در یک نمودار نیمه لگاریتمی رسم نمایید و یک خط صاف را از بین نقاط عبور دهید.

حد روانی میزان رطوبت منطبق بر 25 ضربه روی خط مستقیم می باشد.(تصویر صفحه 100-101)

تحلیل هیدرومتری

 آشنایی

تحلیل هیدرومتری جهت ارزیابی منحنی توزیع اندازه دانه های ریط خاک که به دلیل کوچک بودن اندازه ی آنها طریق روش مکانیکی

الک قابل طبقه بندی نیستندانجام می گردد.

تحلیل هیدرومتری به طور معمول جهت دانه هایی که کوچک تر از 75 میکرومتر هستند به کار می رود .نتایج امایش هیدرومتری جهت طبقه بندی خاک ها به کار نمیرود . بلکه جهت به دست آوردن اطلاعاتی در رابطه با رفتار مهندسی دانه های ریط مورد استفاده قرار میگیرد.جهت نمونه مقادیر دانه های ریز جهت تخمین هدایت هیدرولیکی خاک ها از طریق روابط هایزن یا از طریق معادله ی کلی  ترک وزنی کارمان جهت خاک تمیز استفاده می شود .بنا به جهت توزیع اندازه ی توزیع دانه ها نقش مهمی در طراحی فیلترها و ضد آب دارند.

اصول تحلیل

آزمایش هیدرومتری بر مبنای این استوار است که قانون استوکس می تواند جهت رسوب دانه های ریز خاک استفاده شود .قانون

استوکس فرایند رسوب دانه های کروی را که با هم اندرکنش ندارد توصیف می کند .مسئله را می توان به طور ساده به شکل سقوط

دانه های کروی با سرعت نهایی شان دریک سیال لزج مطرح کرد.

معادله ای که جرم ذره ی مستعرق شده را به نیروی کشش لزج مربوط می کند به شکل زیراست :

معادله ی تعادل در این معادله D قطر ذره ی کروی و   وزن مخصوص ذره ی خاک و V=L /t سرعت نهایی ذره L فاصله ی سقوط ذره طی زمان t می باشد.

وزن واحد سیال و لزجت سیال می باشد.

حل معادله برحسب قطر ذره نتیجه می دهد:

اگر لزجت وزن واحد سیال و وزن مخصوص ذره معلوم باشند و فاصله ی سقوط و زمان اندازه گیری شوند دراین صورت اندازه ی ذره می تواند تعیین شود.

کاربرد معادله ی جهت خاک ها دارای دو محدودیت مهم می باشد.اولین محدودیت در نطر گرفتن این فرض است که دانه ها با یکدیگر اندرکنش ندارد.

این فرض مخصوصا" جهت رس ها صحیح نیست زیرا بار الکتریکی روی سطح رس ها باعث ایجاد نیروهای جاذبه و دافعه ی الکتریکی بین دانه های مجاور می شود .یکی از پیامدهای این اندرکنش شکل گیری کلوخه است. وقتی دانه های مجاور می شود. وقتی دانه های کلوخه می شوند. بلوک های بزرگتری را تشکیل می دهند که به شکل یک دانه ی بزرگتر سقوط می کند.جهت اجتناب از این مشکل مهندسین زئوتکنیک یک محصول شیمیاییرا به کار میبرندکه از کلوخه شدن در سیستم جلوگیری میکند.

دومین محدودیت این است که دانه های رس کروی نیستند.بلکه به شکل صغحه ای یا سوزنی می باشند. بنابراین جهت دانه های رس دقیق نیست .این مسئله اصلاح نشده است و جزئی از تقریب های این تحلیل می باشد. به علاوه آزمایش با اندازه گیری زمان و فاصله ی سقوط جهت هر ذره انجام نمی گیرد

بلکه به جای آن تغییرات زمانی چگالی دوغاب محلول خاک اندازه گیری می شود.با ته نشین شدن دانه های خاک درون یک سیلندر استوانه ای رسوب چگالی دوغاب کاهش  می یابد و هیدرومتر داخل محلول به سمت پایین فرو می رود .هیدرومتر قابلیت کالیبره شدن را دارا بوده و دارای مقیاسی است که چگالی محلول را در واحد گرم بر لیترمشخص می کند.سرعت تغییرات چگالی محلول با گذشت زمان می تواند جهت ارزیابی فاصله ی  L و t در معادله ی سپس جهت تعیین توزیع اندازه ی دانه های خاک استفاده شود.

وسایل آزمایش

-هیدرومتری خاک 152H  (جهت سایر مدلها ی هیدرومترخاک به استاندارد D422  مراجعه نمایید)

- دستگاه پراکنده کننده : مخلوط کن با سرعت بالا

- لیوان آزمایشگاهی 250 میلی لیتری

- کرونومتر

- دو سیلندر رسوب با گنجایش 1000 میلی لیتر

- نگهدارنده های لاستیکی

- دماسنج : با دقت 3/0 سانتی گراد

- ترازو با دقت 01/0 گرم

- ظرف های بخار

- اجاق خشک کن با حرارت درجه ی سانتی گراد

- 500 میلی لیتر محلول هگزامنافسفات سدیم

- 3000 میلی لیتر آب مقطر نمونه

-حدود 50 گرم خاک رسی یا سیلتی خشک شده با هوا وگذرنده از الک نمره ی 10 

 ضرایب تصحیح

جهت اینکه به درستی اندازه گیری های هیدرومتر را ارزیابی می نماییم سه اصطلاح

مربوط به اصلاح هلالی  اصلاح دما  و اصلاح پراکندگی   می بایست انجام شوند.

قرائت تصحیح شده R برابر است با که در این رابطه R قرائت به دست آمده روی هیدرومتر هلاله می باشد.

قرائت هیدرومتر از قسمت بالای هلالی خوانده می شود باا مستغرق کردن هیدرومتر داخل آب صاف

و اندازه گیری اختلاف بین بالا و کف هلاله مقدار ضریب اصلاح  به دست می آید . مقدار ضریب اصلاح هلالی معمولا" به شکل زیر در نطر گرفته می شود:

به دلیل اینکه این اصلاح معمولا" به شکل مثبت است می بایست به قرائت تصحیح نشده R افزوده شود.

تغییر در درجه ی حرارت چگالی سیال را تغییر می دهد. بنا جهتن حرارت نیز قرائت هیدرومتر را تغییر می دهد.ضریب اصلاح دما  با رابطه زیر بدست می آید:

که در این رابطه (کیلوگرم ) چگالی آب در دمای T (برحسب سانتی گراد) می باشد.جدول چگالی آب بر حسب دما را نشان می دهدکه می تواند در رابطه استفاده می شود.همچنین مجموعه ای از مقادیر اصلاح  راجهت دماهای بین 10 تا 30 درجه را نشان می دهد.افزودن عامل پراکنده ساز باعث افزایش چگالی سیال می شود ضریب اصلاح جهت قرائت هیدرومتر در آب حاوی عامل پراکنده ساز  می باشدکه از رابطه زیر بدست می آید.

که در آن  غلظت هگزا متافسفات در آب برابر 40 گرم بر لیتر و  مساوی 125 میلی متر حجم محلول هگزامتافسفات می باشد. به دلیل اینکه افزودن عامل پراکنده ساز چگالی محلول را افزایش می دهد ضریب اصلاح  می بایست از قرائت اصلاح نشده ی هیدرومتر R کسر شود.

7-2-3- فرایند تحلیل

فرایند تحلیل جهت ازمایش هیدرومتری نه تنها شامل اصطلاحات هلالی ، حرارت و چگالی می باشد بلکه همچنین شامل اصطلاحات هندسه و حجم بلور

و مساحت سطح مقطع سیلندر رسوب می باشد.

انجام تماماین اصطلاحات از موارد زیر پیروی می کند:

با استفاده از قرائت هیدرومتر و اصطلاح هلالی فاصله ی را با استفاده از معادله ی زیر به دست می آید:

عمق مؤثر هیدرومتر را با استفاده از داده های جدول 3-2 و رابطه ی زیر محاسبه نمایید:

در این رابطه A مساحت سیلندر رسوب و  حجم شیشه ی هیدرومتر می باشد .شکل 3-12 عمق موثر 152H و جهت یک سیلندر

رسوب با مساحت سطح مقطع A=0.00278  متر مربع را نشان می دهد.

با استفاده از داده ها و قرائت های هیدرومتر در زمان t و با داشتن عمق مؤثر L قطر دانه های را از رابطه ی زیر محاسبه نمایید:

D = که در آن  وزن مخصوص دانه های خاک و g  برابر  9.81 متر بر مجذور ثانیه برابر شتاب گرانش و چگالی آب در دمای زمان

اندازه گیری و لزجت سیال برابر pas  می باشد.

درصد قطر دانه های باقیمانده در محلول سوسپانسیون را با استفاده از قرائت  تصحیح شده ی هیدرومتری R از رابطه زیر محاسبه نمایید.

که در آن a ضریب اصلاح جهت وزن های مخصوص مختلف دانه های خاک  جرم خاک خشک می باشد.

توزیع ترکیبی اندازه ی دانه ها

 آشنایی

توزیع ترکیبی توزیع اندازه ی دانه های خاک را در بازه ی وسیعی از اندازه ی دانه ها ارائه می کند. توزیع ترکیبی ادازه ی دانه های خاک

نتایج هر دو آزمایش الک و هیدرومتری را جهت توزیع کامل اندازه ی دانه های خاک به کار می برد.

 محاسبات

ازمایشات الک و هیدرومتری توزیع های یکسانی را جهت اندازه ی دانه های جهت دانه های باقی مانده روی الک 200 ارائه می کنند.

جهت دانه های ازمایش شده در تحلیل هیدرومتری درصد جرم کل ریزتر می شود .

P =به طوری که  جرم نمونه ی خشک گذرنده از الک نمره ی 200 می باشد و جرم کل نمونه ی خشک در تحلیل می باشند و  درصد

جرم ریزتر محاسبه شده در تحلیل هیدرومتری می باشد.

 گزارش

جهت ترکیب منحنی های توزیع اندازه ی دانه ها دستور العمل 3-1 تا 3-3 را که اشاره به تحلیل های الک و هیدرومتری دارند به کار بگیرید.

حدود اتنبرک

آشنایی

حدود اتنبرگ مرز بین حالات مختلف خاک های ریزدانه را معین می کند . حالات مختلف در رس ها را می توان به صورت حالات روانی خمیری

نمه جامد و جامد در نظر گرفت این حدود شاید قدیمی ترین پرکاربردترین و پذیرفته شده ترین پارامتر مشخصه ی تمام آزمایشات مهندسی

در زمینه ی خاک های ریز باشد و جهت اهداف مهندسی مختلف به کار گرفته می شود . این اهداف شامل تعیین مشخصات خاکریزها به طور

کلی تخمین خواص مهندسی خاک ها می باشد . مهم تر این که این آزمایش ها یک شاخص کیفی از اندرکنش بین آب و دانه های جامد و نیز

شکل گیری لایه های مضاعف پراکنده را ارائه می کند.

حد خمیری خاک مرز بین حالت خمیری و حالت نیمه جامد آن است .حد خمیری خاک به میزانی از آب گفته می شود که در آن خاک وقتی به

شکل یک ریسمان 3 میلی متری غلتانده شود شروع به خرد شدن می کند . طبق قرار داد حد روانی به صورت میزان آبی تعریف می شود

که در آن یک شیار درون توده ی خاک در وسیله ی استاندارد حد روانی جهت بسته شدن در طول 13 میلی متر نیاز به 25 ضربه دارد .

حد انقباض نقطه ای را نشان می دهد که خاک در آن شروع به رفتار جامد شکننده می کند . این حدود رفتار خاک توسط اتنبرگ در سال 1911

مطرح شد و آزمایشات خاک توسط کاساگرانده در سال 1949 انجام گردید.

به علاوه نتایج آزمایش حدود اتنبرگ و توزیع اندازه های دانه خاک می توانند جهت جمع آوری اطلاعات از رفتار خاک ها با هم ترکیب شوند.

یکی از این پارامترها فعالیت (A) رس است که به شکل زیر تعریف می شود:

A=در این رابطه PI شاخص خمیری خاک است و درصد رس به شکل درصد خاکهای کوچک تر از 0.002 میلی متر تعریف می شود. فعالیت

خاک نشانگر رابطه ی بین ترکیبات معدنی ، سطح مخصوص ، درصد مقادیر رس و شاخص خمیری خاک ها می باشد. آزمایشات حد خمیری 

و روانی در استاندارد ASTM D4318  توضیح داده شده اند.دو روش جهت تعیین حداقل سه حد روانی می باشد و روش دوم که از حد روانی

متوسط به دست آمده از دو آزمایش جهت تعیین حد روانی استفاده می کند . روش اول در بخش بعدی شرح داده خواهد شد.همچنین دو روش جهت آماده سازی نمونه ی خاک جهت تعیین حدود اتنبرگ در ASTM  D4318 آمده است : روش آماده سازی مرطوب و روش آماده سازی خشک .

نمونه

-خاک گذرنده از الک نمره ی 40 که در هوا یا توسط اجاق خشک شده باشد .

وسایل آزمایش

• الک نمره ی 40
• دستگاه تعیین حد روانی
• ابزار ایجاد شیار
• قوطی های عایق رطوبت
• صفحه ی شیشه ای یا پلاستیکی
• ابزار مخلوط کردن خاک
• ترازو با دقت 0.01 گرم
• هاون و کلوخ کوب
• اجاق خشک کن با حرارت درجه ی سانتی گراد