تعیین مقاومت فشاری بتن

جهت تعیین مقاومت فشاری مراحل زیر انجام می گیرد

-کنترل بتن از نظر انطباق با مقاومت مشخصه طبق استاندارد ASTM C192,C39

-کنترل بتن از نظر یکنواختی اختلاط طبق ASTM C94

-کنترل عمل آوری ASTM C31 , C39

-کنترل مقاومت بتن در زمان های مختلف در شرایط عمل آوری کارگاهی برای قالب برداری و عمل

-کنترل مقاومت مغزه های بتن سخت شده قطعات سازه طبق استاندارد ASTM C42

-  نمونه برداری از بتن تازه

-طبق استاندارد ASTM C172 و 489 ایران

-تهیه و عمل آوری نمونه های آزمایشی بتن در آزمایشگاه طبق استاندارد ASTM C192 و 581 ایران

*نکات مربوط به نمونه برداری از بتن تازه

در نمونه برداری از بتن تازه  نکات ذیل را باید رعایت نمود

-بین اولین و اخرین بخش نمونه اخذ شده نباید بیش از 15 دقیقه فاصله زمانی وجود داشته باشد .

-بخش های نمونه اخذ شده باید به کمک یک بیل یا بیلچه مجددا" به خوبی مخلوط شود تا یکنواختی در حداقل مدت زمان ممکن حاصل گردد.

-آزمایش های تعیین اسلامپ و هوای بتن یا هر دو آنها را باید ظرف مدت 5 دقیقه پس از تهیه اخرین بخش بتن آغاز کرد .

-قالب گیری از آزمونه های مقاومتی باید ظرف مدت 15 دقیقه پس از  تهیه نمونه مخلوط شده آغاز شود و سریعا" ادامه یابد.

-آزمونه باید در برابر باد آفتاب و سایر عوامل تبخیر سریع باید در برابر باد آفتاب و سایر عوامل تبخیر سریع و نیز از نزدیکی با مواد مضر و عوامل آسیب رسان محافظت شود .

-حداقل انذازه نمونه برای آزمایش های مقاومت 25 لیتر است نمونه های کوچکتر برای انجام آزمایش های روانی و درصد هوا مجاز تلقی می شوند .

-تهیه نمونه از مخلوط کن های ثابت با مخلوط کن های ثابت

-تهیه  نمونه از بتونیرها با اخذحداقل 5 بخش از بتن تخلیه شده از بتونیر و اختلاط آن ها انجام می شود بتن تخلیه شده از بتونیر و اختلاط آنها انجام می شود .

بتن تخلیه شده نباید در معرض تبخیر شدید یا جذب آب توسط سطح جاذب باشد .

-تهیه نمونه از تراکم میکسر با مخلوط نمودن 2 بخش یا بیشتر از نمونه های اخذ شده در فواصل منظم زمانی در هنگام تخلیه بخش های میانی انجام می شود .

تعیین مقاومت فشاری تک محوری با تحت فشار قرار دادی نمونه های استاندارد استوانه ای 150*300 میلی متر یا مکعبی 150*150 میلی متر با استفاده  از جک بتن شکن در این آزمایش مقدار بار وارد بر نمونه از صفر تا مرحله شکستن افزایش می یابدمقاومت فشاری تک محوری از تقسیم بار گسیختگی بر سطح مقطع  نمونه بدست می آید.

مقاومت فشاری سه محوره

مقاومت بتن در آزمایش فشاری سه محورخ معمولا" بیش از حالت تک محوره  است و نتایج آن در محاسبات مربوط  به ستون ها می تواند مورد استفاده قرار گیرد .

مقاومت برشی بتن

این ویژگی معمولا" با روشهای غیر مستقیم تعیین و به صورت تابعی از مقاومت فشاری بیان می شود

مدول الاستیسیته

این ویژگی معمولا" از منحنی تنش کرنش در آزمایش فشاری  تک محوری استخراج می شود روابط تجربی بین مقا.مت  فشاری و مدول الاستیسیته بتن .انقباض بتن نشان دهنده تغییر شکل  بتن بدون بارگذاری بر اثر از دست رفتن رطوبت و خشک شدن بتن دیگر قابل بازگشت نمی باشد . قسمت اعظم انقباض یتن طی چند ماه  اول عمربتن رخ می دهد و با تغییر شرایط محیطی و خشک و تر شدن ممکن است چرخه های انقباض و تورم حادث شود .

عوامل موثر بر جمع شدگی

نسبت آب به سیمان افزودنی                                  نوع و مقدار مواد                                    

نوع و مقدار سنگدانه                                              رطوبت نسبی محیط 

نوع ودرجه نرمی سیمان                                          حدود کرنش جمع شدگی600×    200͠

خزش             

خزش بتن نشان دهنده تغییر شکل یا کرنش آن تحت بار ثابت  است این تغییر شکل مانند تغییر شکل انقباضی بتن بطور کامل قابل بازگشت نیست مقدار تغییر شکل ناشی از خزش  در بتن تابع عوامل موثر در کرنش  انقباض است علاوه  برآن عواملی مانند مقدار تنش و سن بتن در هر مرحله بارگذاری موثر است در سن های اولیه  ذبتن خزش بیشتر است در سن های بیشتر که تحت بارگذاری اولیه خزش اتفاق افتاده تحت بار ثابت خزش بیشتری رخ خواهد داد علت وقوع تغییر شکل ناشی از خزش در بتن نازک شدن تدریجی لایه آب جذب شده و بین ذرات لعاب سیمان است .

اثرهای جانبی خزش در بتن

*کاهش یا از  بین رفتن تنش پیش تنیدگی

*وقوع تغییرشکلهای  ناخواسته و بیش از حد مجاز

*تحت تنش قرار گرفتن اجزای غیرباربر

چسبندگی بتن و میلگرد

در بتن مسلح چسبندگی بتن میلگرد و بتن اهمیت پیدا می کند استفاده از ارماتور آجدار موجب افزایش چسبندگی می شود . استفاده از آرماتور بدون آج در بتن مسلح ممنوع است .

نفوذپذیری

پارامتری برای بیان پدیده حرکت و نفوذ مایعات و یا گازها در داخل بتن

روش اندازه گیری نفوذپذیری بتن در برابر  مایعات مشابه روش اندازه گیری ضریب نفوذپذیری خاک است .

نفوذپذیری تابع مقدار و نوع تخلخل خمیر سیمان است

برای افزایش پایاپای بتن باید نفوذپذیری ان را کاهش داد .           استفاده از افزودنی های شیمیایی                

روش های کاهش نفوذپذیری بتن                                          کاهش و محدود نمودن نسبت آب مواد سیمان

بهینه سازی عیار سیمان                                                    تأمین تراکم با وسایل  و روش های مناسب

انتخاب صحیح و مناسب نسبتهای اختلاط                               عمل آوری دقیق و کافی با روش های مناسب

 مصالح

سیمان مصرفی سیمان پرتلند نوع 2 بوده که مشخصات ان در جدول زیر ارائه گردیده است ترکیبی از ماسه ی طبیعی

و ماسه ی آهکی شکسته بود در حالی که از سنگدانه ی آهکی شکسته در دو اندازه اسمی 5/12 و 19 mm به عنوان

سنگدانه ی درشت استفاده شد.

مخلوط آزمایش

مخلوط های بتن در سه نسبت آب به سیمان مورد مطالعه قرار می گیرد برای هر نسبت آب به سیمان چهار مخلوط با عیارهای

سیمان ساخته شد برای حذف تأثیر دانه بندی در نتایج آزمایش ها دانه بندی ترکیب سنگدانه ها در تمامی طرح ها یکسان انتخاب شد .

آزمایشها

مقاومت فشاری : آزمایش تعیین مقاومت فشاری هر مخلوط طبق استاندارد بر روی سه آزمونه ی مکعبی 100 میلی متری

جذب آب : آزمایش تعیین جدب آب حجمی بلندمدت هر مخلوط با الگو برداری از استاندارد بر روی 3 آزمونه مکعبی 100 میلیمتری انجام گرفت .

مقاومت ویژه الکتریکی

آزمایش تعیین مقاومت ویژه ی الکتریکی همانند آز مایش مقاومت ویژه ی الکتریکی همانند آزمایش مقاومت فشاری بر روی آزمونه های مکعبی 100 میلی متری با همان شرایط عمل آوری انجام گرفت تعداد آزمونه های ساخته شده برای هر مخلوط با توجه به ماهیت غیر مخرب  بودن آزمایش 3 عدد بود .

بحث و بررسی نتایج

*مقاومت فشاری

*جذب آب

*مقاومت ویژه ی الکتریکی

نتیجه

با حفظ محدودیت های مربوط به حداکثر اندازه ی سنگدانه دانه بندی ثابت ترکیب سنگدانه ها و نسبت آب به سیمان 4/0 تا 5/0 جمع بندی زیر قابل ارائه می باشد :

-کاهش عیار سیمان در مخلوط از 350 -450 کیلو گرم مکعب باعث افزایش جزئی در مقاومت فشاری  می گردد .

-کاهش عیار سیمان از350-450 کیلو گرم مکعب باعث کاهش میزان جذب آب حجمی بلند مدت و در نتیجه کاهش حجم کل حفرات موجود در بتن می گردد.

-با کاهش عیار سیمان از350به 300 کیلوگرم مکعب به دلیل کافی نبودن حجم خمیراطراف سنگدانه ها مقاومت فشاری کاهش یافته و همچنین میزان جذب آب در نسبت آب به سیمان افزایش می یابد .

-مقاومت ویژه الکتریکی در یک نسبت آب به سیمان ثابت با کاهش عیار سیمان افزایش می یابد که این افزایش در همه نسبت  های آب به سیمان قابل ملاحظه است .

-به عنوان یک نتیجه کلی و در محدوده ی نسبت آب به سیمان 4/0 تا 5/0 کاهش عیار سیمان از 450 تا 350 کیلوگرم مکعب را می توان باعث بهبود مقاومت و پایایی بتن درمحیطهای مهاجم خصوصا" محیطهای خورنده در نظر گرفت .

آسفالت

ماده ایی ترکیبی است که از مخلوط کردن مصالح سنگی  درشت مصالح سنگی ریز و قیر یاخته می شود و

در ساخت جاده باند فرودگاه و پشت بام ساختمانها به کار گرفته می شود .

معرفی بعضی از آسفالت ها با فناوری جدید

آسفالت الیافی 

آسفالت الیافی جدیدترین تکنولوژی روز دنیا برای افزایش مقاومت و طول  عمر آسفالت است در همین حال بتن

الیافی روشی جدید در جهت حذف میل گرد در ساخت محوطه ها و انواع قطعات پیش ساخته محسوب میشود

با استفاده از  آسفالت الیافی می توان ضخامت آسفالت معابر را تا 30 درصد کاهش داد و در عین حال حدود

10 درصد در اجرای روکش های آسفالتی صرفه جویی اولیه اعمال کرد و تا 50 درصد بر طول عمر این طرحها نسبت

به آسفالت معمولی افزود در صورت از بتن الیافی نیز با حذف استفاده از میل گرد حدود 10 درصد کاهش هزینه ی

اولیه پیش بینی می شود در حالی که استفاده از این محصول به علت مسلح شدن سه بعدی نسبت به میلگرد

طول عمر 2 برابری را برای سازه هایی که از این محصول استفاده کرده اند خواهد داشت .

ژئوگرید اسفالتی

ترکیب خوردگی یک مشکل رایج در روسازی های آسفالتی است که می تواند به دلایل مختلفی مانند شدت بار ترافیکی .

بستر نامناسب اجرای را و روسازی و همینطور تغییرات حرارتی و چرخه های ذوب و انجماد در سطح راه ظاهر شود استفاده

از لایه های ژئوکامپوزیت آسفالتی قبل از اجرای روکش به منظور افزایش تاب کششی روسازی و در نتیجه افزایش قابل توجه

عمر مفید آن یکی از موثرترین روش های نوین مهندسی برای  کنترل خرابی های روسازی است .

پوشش طبیعی و مقاوم معابر Baya  Pave  

این تکنولوژی نخستین بار در سال 1989 در کشور آمریکا مور تحقیق  و ساخت قرار گرفت و تا مدت ها در حال تست و آزمایش

قرار گرفت و درحال حاضر به عنوان گزینه بسیار معتبر برای ساخت انواع معابر مورد استفاده قرار می گیرد اساس این تکنولوژی

بر پایه ساخت جاده با استفاده از مصالح طبیعی و سازگار با محیط زیست شکل گرفته است .

هم اکنون شرکت های بسیار معتبری در کشور آمریکا تخصصا" به ساخت مواد پلیمری برای ساخت جاده با این روش به جای

روشهای قدیمی تر اقدام می کنند.

مزایای پوشش Baya  Pave  

سازگاری با محیط زیست

ماندگاری طولانی به دلیل عدم امکان نفوذ مایعات

عدم جذب حرارت خورشید

سرعت بالا و تنوع روش در اجرا

ماندگاری رنگ به دلیل استفاده از رنگهای طبیعی

مقاومت در برابر ترک خوردگی و شکستگی

قابلیت  اجرا در تمامی سطوح

تنوع در طرح و رنگ

سازگاری با محیط زیست

*عدم تخریب محیط زیست

*عدم استفاده از مصالح کاملا طبیعی

*عدم ایجاد بخارهای سمی

*عدم انتشار مواد رادیو اکتیو

*عدم گرم کردن محیط به علت عدم جذب نور خورشید

*عدم نفوذ مواد سمی به آب زیرزمینی و محیط ریشه های گیاهی به خاطر آب بند بودن آن

*استفاده از خاک و بیس طبیعی

استفاده از پلیمرهای آب پایه

مواد پلیمری مورد استفاده در این تکنولوزی برای استفاده به صورت محلول در آب به کار می روند و به هیچ وجه

حلال های مخرب زیست محیطی کاربردی ندارند این  مواد به صورت معلق در آب قرار دارند و توسط اب وارد خاک

شده و در عمق خاک پخش می شوند پس از تبخیر آب مولکول های پلیمر با هم اتصال پیدا کرده و تشکیل پیوند

می دهند این مواد بعد از پیوند و نه تبخیر و نه از طریق انحلال وارد آبهای زیرزمینی می شوند .

استفاده از رنگ طبیعی برای روکش

به طور قطع استفاده از رنگ طبیعی و روکش بهترین و زیباترین نوع روکش معابر عمومی به حساب می آید این نوع روکش

می تواند کاربردهای زیادی داشته باشد مانند علامت گذاری نوشتن بر روی کف معابر جداکردن مسیر اتوبوس .خط مخصوص

دوچرخه .علائم هشداردهنده و راهنما و....

مقایسه Baya  Pave  با پوشش های آسفالت و بتون

*عدم تخریب بستر رودخانه ها در مقایسه با تهیه آسفالت و بتن

*کم کردن مصرف انرژی بخاطر سرد بودن مواد مصرفی در حین اجراء

*کاهش مصرف انرژی در روند حمل ونقل مصالح به علت حجم کم

مواد اولیه و غلظت اولیه

امکان استفاده از رنگ های طبیعی

خط کشی و علائم بدون نیاز به حلال های نفتی

امکان بازیافت کامل از معابر تخریب شده در محل بدون گرم کردن

استفاده از رنگ های طبیعی برای تزئین روکش 

 سیمان 

هرماده ای که موجب اتصال دو یا چند ماده شود سیمان می باشد  سیمان یا سمنت واژه ای است که از لغت سمنتوم رو می گرفته شده و قدمت آن به پیش از میلاد می رسد مصرف آن در ساختمان بانتئون شهر رم واقع در  ایتالیا که مربوط به سنه 27 قبل از میلاد بوده دیده شده است .

اولین کارخانه سیمان پرتلند در ایران به سال 1312 با تولید روزانه 100 تن در شهرری ساخته شد و در سال 1334 به 600 تن در روز رسید با عنایت به نیاز روز افزون کشور نبوده و به تدریج در نقاط دیگرمملکت کارخانه های دیگری جهت تولید سیمان احداث گردید که از آن جمله می توان کارخانه های سیمان . تهران .شمال .فارس . ارومیه سیمان آبیک سیمان آبیک سیمان لوشان و سیمان دورود که تعداد آنها در حدود 20 کارخانه بوده که با عنایت به توسعه ساخت و ساز و اجرای پروژه های ملی  در صنعت ساختمان راه .سد .تونل و اجرای اسکله این میزان تولید جوابگوی نیاز کشور را نداده و گاها" مجبور به واردات سیمان می باشیم برای تولید آنچه که بعدها به نام سیمان پوزلانی مشهور شد مخلوط اکسید سیلیسیم و آلومینیوم موجود درخاکستر و سفال ها با آهک بود وجه تسمیه سیمان پوزلانی دهکده پوزواولی نزدیک آتشفشان وزو است که خاکستر آتشفشانی برای  اولین بار در آنجا پیدا شده بود هنوز هم نام سیمان پوزولانی به سیمان هایی که از آسیاب کردن ساده مواد طبیعی در درجه حرارت معمولی به دست می آیند اطلاق می شود.

از اولین سیمان های مورد استفاده توسط بشر گل بود که در آب و هوای خشک مفید بوده ولی در آب نم و رطوبت ولی در آب نم و رطوبت وارفته و استحکام بسیار پایین و نامطلوب دارد یونانی  ها رومیان با اختلاط آب و ماسه خرده سنگ خرده آجر و سفال های شکسته و  افزودن آهک به عنوان سیمان به انها نوعی بتن می ساختند که در هوا سخت می شد و برای  سازه های زیر آب نیز از آهک و خاکستر های آتشفشانی و سفال های رسی پخته شده به صورت پودری و آسیاب شده استفاده می کردند .

سیمان یک ماده هیدرولیک است و از مواد چسبنده ابی است که برای گرفتن سخت شدن به هوا نیاز نداشته و می تواند در مکان های فاقد هوا و نیز در زیر آب  سخت شوند.

ترکیب شیمیایی و مواد شیمیایی و مواد تشکیل دهنده سیمان

برای  ساخت سیمان از یکسری اکسیدهای ساده استفاده می گردد که به صورت مواد معدنی بوده و جهت تأمین این عناصر و اکسیدهای ساده از  سنگ آهک و خاک رس استفاده می شود که البته سیلیس لازم نیز از طریق این مواد معدنی یا جداگانه تأمین می گردد .

از اختلاط و ترکیب اکسیدهای مذکور و انجام یکسری واکنش های شمیایی در اثر حرارت در دماهای مختلف کوره موجود در سیمان

تشکیل می گردند که در اصل نشانگر ترکیب نهایی سیمان می باشند .

اکسیدها عبارتند از :

*** اکسید ساده ***

1- آهک

2- سیلیس

3- رس

4- اکسید آهن

5- اکسید منیزیم

*** اکسیدهای مرکب ***

1-سیلیکات

2-سیلیکات تری کلسیک

3-آلومینوفریت تتراکلسیک

4-آلومینات تری کلسیک

جنس سیمان به عوامل زیر بستگی دارد:

* ترکیب شمیایی ودرصد مواد اولیه

* حالت فیزیکی موادخام نظیر دانه بندی و قطر دانه های آن

* درجه حرارت و مدت پخت سیمان و چگونگی اعمال حرارت  و منحنی حرارت پخت

* طریقه خنک کردن و سرعت  سرد شدن کلینکر

سیمان پرتلند عبارت است  از  :

1-سیمان معمولی – در ساختمان سازی استفاده می شود.

2-سیمان معتدل یا کندگیر یا اصلاح شده – در ساختمان فاضلاب ها  و زهکشی و آبهای زیرزمینی که غلظت سولفات های  آنها بیشتر از حد معمولی باشد.

3-سیمان زودگیر با مقاومت بالا و تندگیر یا زود رس یا زود سخت شونده می باشد.مانند ساختن سیلوهای بتنی و برج خنک کن که از قالب های لغزنده استفاده می شود در ترمیم باند فرودگاه ها به طور سریع پس از بمباران و در  یک هفته مقاومت بالایی را به دست می آورد .

4-سیمان کم حرارت این سیمان کمترین حرارت هیدراسیون را آزاد می کند در ساختمانهای بسیار حجیم نظیر سدهای بتنی و به طور کلی در مناطق جنوبی کشور که حرارت تولید شده باید حداقل  باشد.

5-سیمان ضد سولفات در مناطقی استفاده می شود که میزان سولفات های  موجود بسیار بالاتر از  حد معمول باشد مثل سازه پل ها و اسکله ها در مجاورت آبهای سولفاته این سولفات می توانددر مواد اولیه  بتن سیمان مصرفی آب مورد استفاده خاک منطقه و یا آبهای زیرزمینی در معرض بتن وجودداشته باشد .

آزمایش تعیین مقاومت کششی به روش غیر مستقیم

به منظور تعیین مقاومت کششی تک محوری غیر مستقیم یک نمونه سنگ می باشد که تحت عنوان تست برزیلی معروف است.

در واقع یک تنش کششی تک محوری شکست کششی حاصل می شود .

وسایل آزمایش

الف – دو صفحه بارگذاری فولادی

ب – دستگاه آزمایش جهت اعمال فشار

ج-جایگاه کروی ماشین آزمایش

مراحل آزمایش 

* نمونه مورد آزمایش به صورت سیلندری باشد طوری که ارتفاع نمونه طبقه استاندارد کمتر نباشد.

* سر و ته نمونه باید کاملا" صاف شود

* نمونه را زیر دستگاه فشاری به صورت خوابیده قرار می دهیم

* پس از قرار دادن نمونه در مقر کروی دو صفحه بارگذاری بایستی به موازات یکدیگر باشد.

محاسبات و نتایج

مقاومت کششی

P = میزان بار وارده در شکست 

t = ضخامت نمونه

Dt = قطر نمونه

L = طول نمونه

یا

 مقاومت کششی

 P = بار وارده  

=π 14/3

D= قطر نمونه

براساس نتایج حاصله میانگین مقاومت کششی دو نمونه مورد آزمایش به ترتیب 32/ 699 kg /c  و 45/670 kg /c  

به دست آمده است نتایج محاسبات در جدول شرح داده شده است.

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.