روش کار  چکش اشمیت

آزمایش براساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجاعی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد می کند وابسته است . آزمایش بر اساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجاعی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد میکند وابسته است در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تانقطه مشخصی مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود این کار با فشار دادن چکش به سطح صاف بتن انجام میشود بعد از آزاد کردن جرم تحت اثر بازتاب میله چکش قرار می گیرد و مسافتی که توسط جرم طی می شود و بر حسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود عدد بازتاب نامیده می شود این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج است حرکت می کند نشان داده می شود عدد بازتاب یک اندازه مطلق است چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می باشد . مطالعات نشان داده است که سختی سنگ ها با مقاومن فشاری تک محوری و مدول کشسانی سنگ ها در ارتباط است  در واقع سختی یکی از مفاهیم رایج است که برای توصیف رفتاری سنگها به کار می رود سختی تابعی از عوامل ذاتی چون نوع کانی ها ابعاد دانه ها چسبندگی مرزی کانیها مقاومت و رفتار الاستیک و پلاستیک سنگ می باشد ترکیب و اندرکنش این عوامل تعیین کننده سختی یک سنگ است روش های متعددی برای تعیین سختی سنگ پیشنهاد شده است که یکی از این روش ها بکارگیری وسیله ایی  به نام چکش اشمیت است که معروف به آزمایشهای واجهشی با دینامیکی است  .

نکاتی که در انجام آزمایش می بایست مد نظر داشت از قرار زیر می باشد :

*این تخمین عدد  بازگشتی آزمایش بتن سخت شده توسط چکش فولادی با نیروی محرکه فنر می باشد .

*از تست می توان در تعیین یکنواختی بتن درجا استفاده کرد  .

*برای تخمین مقاومت بتن لازم است بین مقاومت بتن و عددبازتاب رابطه بدست می آید .

*برای یک طرح اختلاط مشخص عدد بازتاب تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله رطوبت سطحی بتن روش بدست آوردن سطح نمونه و عمق کربناتاسیون بتن  تأثیر می گذارد .

*با توجه به تخمینی بودن این آزمایش نمی تواند تعیین کننده در رد یا قبول بتن باشد.

*بر اساس موارد مندرج در استاندارد ASTM – C805  و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن نتایج حاصل از این روتنها محدود به کیفیت لایه سطحی بتن بوده  و تعیین مقاومت فشاری واقعی بتن با آزمایش شکستن بتن  امکانپذیر می باشد .

وسایل آزمایش

-سنگ سنباده جهت سائیدن سطح بتن هوازدهو همچنین مسطح کردن سطح بتن

-سندان یا صفحه فولادی ازجنس فولا بسیار سخت با قطر 15 سانتیمتر

انتخاب سطح آزمایش

*حداقل ضخامت عضو مورد آزمایش 100 میلیمتر

*مناطق متخلخل و دارای ترک و پوسته شده و هوازده نباشد

*در مناطق ماله کشیده شده و زیر اعدادبزرگتری نسبت به مناطق قالب بندی شده می دهد

آماده  کردن سطح

-سطح انتخابی حداقل 150 میلیمتر

-ساییدن محل مذکور در صورتی که زبر یا ناصاف یا پوسته شده و مسطح کردن آن

-سطح خیس عدد کمتری می دهد

-بتن های روی سطح زمین با سایر بتن های قسمت های سازه ای نبایستی باهم مقایسه شوند

روش آزمایش

الف – چکش اشمیت .پلانژر روی نمونه قرار گرفته و با فشار دادن چکش به سنگ به داخل بدنه فرو می رود این عمل باعث فشرده شدن فنر داخل چکش میگردد ضامن فنر درسطح انرژی تراکمی مشخصی آزادشده و به وزنه ای که بالای پلانژر قرار دارد ضربه وارد می کند .

ب – قاعده فولادی به وزن حدودی 20 کیلوگیرم که نمونه را محکم در داخل خود نگه می دارد نمونه هایی استوانه ای شکل داخل یک غلاف V شکل یا استوانه ای شکل با شعاع مغزه قرار می گیرند .

ج – آنویل فولادی استاندارد برای کالیبره کردن چکش

مراحل آزمایشمایش توسط 

*چکش اشمیت قبل از هر آزمایش توسط یک آنویل استاندارد کالیبره می شود 

*سطحی از نمونه که زیر پلانژر قرار می گیرد باید کاملا" صاف و پرداخته شده باشد

*قطعات مجزا و سنگ را باید محکم به یک پایه  صلب بست تا نمونه در طی آزمایش هرگونه  تکان یا لرزش محفوظ باشد .

*مقدارسختی  بدست آمده بستگی به راستای قرارگیری چکش دارد .

در هر سطح آزمایش 10 بار انجام شود و فاصله هرکدام از 2 و5 سانتیمتر کمتر نباشد و چنانچه سطح بتن خرد و

شکسته شود آن نتیجه قابل قبول نیست  .

اعدادی که بیش از 6 واحد با میانگین فاصله دارند حذف گردد.

اگر بیش از 2 نمونه حذف شود کل آزمایش باطل است .

در هر حالت مقدار انحراف چکش نباید بیشتر از مثبت و منفی 5 درجه باشد.در صورتی که امکان  انجام آزمایش در هیچ یک

از جهات ذکر شده نباشد می توان آزمایش را با زاویه  ای دلخواه انجام داد.

دست کم 20 آزمایش مجزا بر روی هر نمونه سنگ انجام گیرد نقاط مورد آزمایش باید حداقل به اندازه قطر پلانژر از هم فاصله

داشته باشند در صورت ایجاد هر گونه درز و ترک بر اثر ضربه ارده نتایج آزمایش باطل و نمونه مربوطه برای آزمایش های بعدی غیرقابل استفاده خواهد بود .

محاسبات

ضریب تصحیح قرائت ها با توجه به کالیبراسیون چکش از رابطه زیر بدست می آید

مقدار سختی استاندارد ویژه سندان

میانگین 10 قرائت انجام شده روی سندا ن کالیبراسیون

دقت و خطا

فاصله بزرگترین و کوچکترین اعداد قرائت شده نباید بیش از 12 واحد اختلاف داشته باشند تخمین میزان خطا ممکن نیست.

گزارش نتایج:

*تاریخ و زمان آزمایش                                                              *مشخصات چکش

*توضیح دقیق مکانهای انجام ازمایش و ابعاد عضو مورد بررسی         *دمای هوا

*مقاومت مشخصه بتن                                                            * زاویه چکش حین آزمایش

*مشخصات سطح                                                                  *میانگین اعداد قرائت شده

*نکات مهم از جمله اعداد حذف شده و شرایط غیر عادی

 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 

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.

آزمایش برش مستقیم

این ازمایش به منظور تعیین مقاومت برشی خاک ها در یک سطح گسیختگی از پیش تعیین شده انجام می شود

این آزمایش جهت تعیین زاویه ی اصطحکاک مقاومت برشی زهکشی نشده و خواص انقباضی و انبساطی خاک ها

استفاده می شود .این آزمایش می تواند در خاک های درشت دانه و نیز در خاک های ریزدانه انجام شود نتایج این

آزمایش قابل استفاده جهت تحلیل پایداری پی ها شیب های خاکی و دیوارهای نگهدارنده می باشند .مشکلات اصلی

این ازمایش عبارتند از : صفحه ی گسیختگی در طول یک صفحه ی از پیش تعیین شده تحمیل می شود .

وضعیت تنش در مرزهای عمودی مشخص نیست .در این آزمایش حالت اشباع کامل قابل بررسی و تأییدسازی نیست .

استهلاک اضافه فشار آب حفره ای مانیتور نمی شود .علیرغم این محدودیت ها آزمایش برش مستقیم بسیار محبوب

است زیرا از لحاظ اجرایی ساده می باشد و داده ها به راحتی تقلیل می یابند .

تجهیزات آزمایش

وسیله ی بارگذاری آزمایش برش مستقیم این وسیله می بایست شرایط زیر را فراهم سازد :

الف –اعمال نیروی قائم ثابت به سطوح افقی نمونه

ب-اعمال و اندازه گیری جابجایی هایی افقی نسبی و نیروی برشی در طول صفحه ی گسیختگی دلخواه در موازت سطوح نمونه

ج-اندازه گیری تغییرات در ارتفاع نمونه

د- مستغرق کردن نمونه خاک طی انجام آزمایش

ه- زهکشی نمونه ی خاک طی انجام آزمایش

جعبه برش مستقیم با سطح مقطع مربعی یا دایروی : جعبه ای که به مقطع یکسان در طول افقی تقسیم می شود و می بایست

از برنز آلومینیوم یا فولاد ساخته شود .جعبه می بایست امکان زهکشی آسان نمونه را به داخل و بیرون نمونه ی خاک فراهم آورد .

دو مقطع جعبه طی انجام برش مستقیم تهیه شده اند.

تغییر شکل سنج صفحه ایی قائم تغییر شکل سنج به همراه نیروسنج صفحه ای یا سلول بار جهت اندازه گیری نیروی برشی اعمال شده.

نمونه دست نخورده یا دست خورده ی خاک های ریزدانه یا خاک های درشت دانه بیشینه ی اندازه ی ذرات نمونه توسط اندازه ی جعبه برش کنترل می شود بیشینه ی اندازه ی دانه می بایست از 0.1 ابعاد سطح مقطع نمونه و یک ششم ارتفاع نمونه کوچک تر باشد. نمونه می بایست حداقل دارای 12 میلی متر باشد و نسبت وجه آن از 2 کمتر نباشد.

فرآیند آزمایش

سه ازمایش جهت سه نیروی قائم مختلف انجام خواهد شد.

130 گرم نمونه ی ماسه ی خشک شده با هوا را آماده نمایید.ابعاد داخلی D را در جعبه های برش دایروی یا طول L را در جعبه ی

برشی قوطی شکل را اندازه بگیرید. جرم سرپوش یا تاقان های توپی و قلاب بار را اندازه بگیرید

جعبه ی برش مستقیم را سرهم نمایید و آن را در دستگاه برش مستقیم قرار دهید.

ماسه را درون جعبه ی برش مستقیم طوری قرار دهید که سطح نمونه منطبق با دو نقطه ی علامت درون جعبه باشند .

جهت نمونه های سست مصالح را به شکل آهسته قرار دهید نمونه را جهت به دست آوردن نمونه های متراکم نمایید

سطح درون جعبه ی برش را هموار سازید . ارتفاع نمونه را اندازه بگیرید و وزن واحد نمونه را محاسبه نمایید . با فرض اینکه وزن

مخصوص  برابر 2.5 می باشد نسبت پوکی اولیه را محاسبه نمایید .

اندازه گیرهای صفحه ای را نصب نمایید و قرائت های اولیه ی آنها را یادداشت نمایید .کنترل نمایید که گیره یا هیچ چیز دیگری

درون جعبه ی برش باقی نمانده باشد.سرعت جابجایی را در 0.02 میلی متر بر دقیقه تنظیم نمایید.بار قائم N را وارد نمایید.

فرآیند بارگذاری را آغاز نمایید

قرائت های تغییر شکل سنج صفحه ای قائم و حلقه ی اندازه گیر می بایست جهت 0.02 میلی متر جابجایی افقی اندازه گیری

شوند.اگر از LVDT استفاده شود و سیستم کنترل کامپیوتری جهت پردازش داده ها در دسترس باشد. این قرائت می تواند به

صورت اتوماتیک انجام شود .برداشت قرائت ها را زمانی که قرائت های را زمانی که قرائت حلقه ی اندازه گیر ثابتی را جهت قرائت ها

را نشان می دهد یا بعد از اینکه قرائت کرنش افقی به 20 درصد رسید متوقف نمایید ازمایش را با نمونه ی دیگر جهت بار قائم بیشتر تکرار نمایید.

بعضی از نمونه های رس های بیش تحکیم یافته و ماسه ی متراکم ممکن است نقطه قطع برش  غیر صفر را نتیجه بدهند .

هر چند فهم این نکته مهم است که این پارامترمقاومت برشی جزو ویژگی های مصالح نیست بلکه اثر استفاده از مدل خطی

در تعریف خط گسیختگی نمونه می باشد درحالی که می دانیم که رفتار این خاک ها با خط مستقیم تطابق ندارد.

آزمایش برشی محدود نشده

روش آزمایش فشاری محدود نشده جهت تعیین مقاومت فشاری محدود نشده ی خاک های ریزدانه انجام می گیرد.

این آزمایش صرفا"جهت خاک های ریز دانه نظیر رس های اشباع و غیر اشباع یا خاک های سمنته شده ای که بدون

فشار محصور کننده دارای مقاومت برشی هستند قابل کاربرد است .

آزمایش ماسه های تمیز از طریق این روش امکان پذیر نیست . زیرا این نوع از خاک ها بدون اعمال فشار جانبی قادر

به حفظ شکل خود نیستند .کارایی این آزمایش در انجام سریع آن و تعیین مقاومت برشی زهکشی ریزدانه به طور

سریع می باشد .این آزمایش در انجام سریع آن و تعیین مقاومت رشی زهکشی نشده ی ریزدانه به طور سریع می باشد .

 مقاومت فشاری محدود نشده

جهت تعیین مقاومت فشاری محدود نشده تغییر شکل محوری با سرعت از پیش تعیین شده به نمونه اعمال می شود .

با افزایش نیروی تغییر شکل ها نیروی محوری در بازه های منظم از نغییر شکل ها اندازه گیری می شوند . وقتی یک

نمونه ی خاک گسیخته می شود نصف تنش در آن نقطه به عنوان مقاومت برشی زهکشی نشده تعیین می شود.

تجهیزات آزمایش

قاب فشار

کولیس

کرونومتر آنالوگ

ترازو با دقت 0.1 درصد

اجاق خشک کن قوطی حلبی

نمونه ی خاک

نمونه ی خاک دست خورده یا دست نخورده از خاک های ریزدانه در آزمایش فشاری محدود نشده آزمایش می شوند.

حداقل قطر نمونه می بایست 30 میلی متر باشد و نسبت ارتفاع به قطر می بایست بین 2 تا 2.5باشد . بیشینه ی

اندازه ی دذرات می بایست حداقل 10 برابر کوچکتر باشد .

فرآیند آزمایش

یک نمونه دست نخورده را به شکل مناسب درآورید و یا نمونه ی دست خورده را با میزان حجم و وزن واحد مورد

نیاز متراکم تحکیم نمایید.

جرم نمونه را یادداشت نمایید ارتفاع اولیه و قطر نمونه را اندازه بگیرید.نمونه را در قاب فشار محدود نشده قرار دهید

و صفحه ی فلزی بالایی را حرکت دهید و آن را نزدیک بالای نمونه ببرید.

قرائت اولیه ی LVDT  یا تغییر شکل سنج صفحه ای را بخوانید .

قرائت اولیه ی حلقه ی اندازه گیر یا سلول  بار را بخوانید .آزمایش را با اعمال نرخ ثابتی از کرنش شروع نمایید.

بعد از اعمال نیروی قائم بیشینه آزمایش را تا زمان رسیدن به کرنش برابر2 درصد ادامه دهید طرح صفحه ی گسیختگی

یا نمونه ی تغییر شکل یافته را رسم نمایید. نمونه را خارج کرده و میزان آب آن را تعیین نمایید.

تنش اصلی کوچگ در آزمایش فشاری محدود نشده برابر صفر می باشد یعنی شعاع دایره برابر   می باشد.

ارائه نتایج

نمودار کرنش محوری در مقابل تنش قائم رسم نمایید.

دایره ی مور را رسم کرده مقاومت برشی زهکشی نشده را مشخص نمایید.

مقاومت برشی زهکشی نشده را تعیین نمایید.

داده ها و محاسبات نمونه

دامنه ی مقادیر تعیین شده از مقاومت های برشی زهکشی نشده در رس ها از سرتاسر جهان طبق جدول ارائه

می گردد.به منظور تخمین مقاومت برشی زهکشی نشده در خاک ها ارائه گردید.

آزمایش سه محوری

جهت ارزیابی مقاومت برشی رفتار تنش کرنشی پاسخ انبساطی و انقباظی و تولید فشار منفذی خاک ها در وضعیت

تقارن محوری تنش و شرایط زهکشی کنترل شده به کار می رود این آزمایش جهت خاک های خشک و اشباع قابل

استفاده است.

در آزمایش سه محوری یک نمونه ی استوانه ای یک غشا لاستیکی پوشانده شده و در یک محفظه ی محدود شده تحت

فشار قرار میگیرد و سپس در جهت محور اضلی بارگذاری می شود تا اینکه نمونه ی خاک گسیخته شود. طی فرایند این

آزمایش چندین پارامتر اندازه گیری می شوند که شامل فاینینگ نیروی فشاری تغییر شکل محوری فشار منفذی تولید

شده و تغییرات حجم نمنه های مشابه در فشارهای جانبی مختلف انجام شده و سپس نتایج جهت رسم دایر ه های مور

هر یک از نمونه ها در لحظه ی  گسیختگی و نهایتا" تعیین پارامترهای گسیختگی برشی خاک شامل موارد زیر به کار می روند.

عمدتا" سه نوع مختلف جهت آزمایش سه محوری وجود دارند که شامل:

 آزمایش تحکیم زهکشی نشده UU

آزمایش تحکیم یافته ی زهکشی نشده CU

آزمایش تحکیم یافته ی زهکشی CD

تفاوت میان تمام این ازمایش ها شرایط زهکشی نمونه می باشدو به نمونه ی خاک اشباع اشاره دارند . طبق شرایط آزمایش پارامترهای مختلفی اندازه گیری می شوند :

الف – در شرایط تحکیم نیافته زهکشی نشده فشار منفذی اندازه گیری می شود .

ب – در آزمایش تحکیم یافته ی زهکشی شده تغییرات حجم نمونه مانیتور می شود.

در ازمایش های UU نمونه ی اشباع تحت فشار محصور کننده قرار گرفته و سپس تا زمانی که نمونه گسیخته شود تحت برش قرار

می گیرد این فرآیند بدون اینکه امکان ورود و خروج آب به نمونه وجود داشته باشد انجام می شود .

آزمایش های سه محوری معمولپارامترهای متفاوت برشی با رسم  یک خط مستقیم مماس بر دایره های مور مربوط به هریک از نمونه ها به دست می آید .

توجه داشته باشید که قطع برش مربوط به خواص مصالح نمی باشد. بلکه این پارامتر به این دلیل تولید می شود که منحنی غیر

خطی گسیختگی با یک خط صاف تخمین زده می شود .

طی ازمایش حجم نمونه ثابت است و فشار اب حفره ای تولید می شود . این آزمایش در زمان کوتاهی صورت می گیرند و به عنوان

آزمایش های سریع شناخته می شوند. این نوع از آزمایش های سریع شناخته می شوند این نوع از آزمایش ها رفتار خاک را در شرایط بارگذاری سریع نظیر بارگذاری یک سیلو بعداز پر کردن ان با غلات بررسی می کند .

در مورد ازمایش CU نمونه ی اشباع تحت فشار محصور شدگی قرار دارد با این تفاوت که به نمونه اجازه داده می شود تحکیم یابد بعد از اینکه فرایند تحکیم به پایان رسید شیر بسته شده و فرآیند اعمال برش تحت شرایط زهکشی نشده تا زمان گسیختگی برش ادامه می یابد دلیل اینکه مسیر زهکشی بسته است فشار آب منفذی افزایش می یابد با توجه به اینکه فرآیند تحکیم ممکن است در مدت

زمان بیشتری انجام شود لذا آزمایش نسبت به آزمایش UU مدت پیشتری به طول می انجامد آزمایش ها ی CU رفتار خاک ها را جهت بازه های طولانی ساخت که با یک بارگذاری سریع دنبال می شود نشانمی دهند به عنوان مثال می توان به رفتار مربوط به ساختمان خاکریز یک جاده که بار کامیون های سنگین را حمل می کند اشاره کرد .در آزمایش های CD نمونه خاک امکان زهکشی را بعد از فرایند تحکیم به دست می اورد فشار محصور شدگی طی هردو فرآیند تحکیم و اعمال نیروی انحرافی و زهکشی سازه وجود دارد . اگر امکان زهکشی  جهت خاک میسر نباشد فشار آب منفذی در نمونه افزایش می یابد . اشباع بودن نمونه می تواند با کنترل پارامتر فشار اب منفذی اسکمپتون تعیین شود. اگر نمونه اشباع باشد B تقریبا" برابر 1 خواهد بود اگر نمونه امکان زهکشی داشته باشد اضافه فشار آب منفذی می تواند مستهلک شود در این آزمایش نمونه به راحتی تغییر شکل می یابد و هیچ فشار آب حفره ای تولید نمی شود در نمونه های اشباع طی فاز تحکیم تغییر در حجم نمونه می تواند از طریق اندازه گیری حجم آب منفذی زهکشی شده از نمونه تعیین شود این نوع از آزمایش ها رفتار خاک ها را تحت سرعت های پایین بارگذاری ماسه های درشت دانه طی فرایند ساخت می باشد.

تجهیزات

1-سلول سه محوری

2-قاب بارگذاری

3-پنل کنترل فشار

سلول سه محوری مهمترین جزء وسایل آزمایش است  یک محفطه ی محکم و عایق فشار به همراه پیستونی که امکان اعمال نیروی محوری را فراهم می آورد را دربر میگیرد . سلول معمولا" شفاف است طوری که تغییر شکل نمونه طی فرایند ازمایش قابل مشاهده است همچنین سلول  معمولا" شفاف است طوری که تغییر شکل نمونه طی فرآیند آزمایش قابل مشاهده است .همچنین سلول دارای سه اتصال دریچه ایی می باشد هر دریچه با یک شیر کنترل می شود یک دریچه جهت پرکردن آب درون سلول و اعمال فشار محصور کننده به تمام اطراف نمونه به کار می رود دو دریچه ی دیگر به بالا و پایین نمونه متصل هستند و جهت زهکشی و اعمال پس فشار یا اندازه گیری فشار آب حفره ای به کار می روند دریچه هایی که به بالا و پایین نمونه وصل هستند نه تنها طی فرآیند انجام آزمایش مفید هستند بلکه طی فرآیند اماده سازی نموه نیز به کار می آیند جهت نگه داشتن نمونه ی ماسه یا اعمال گرادیان هیدرولیکی جهت اشباع ساختن خاک یا اندازه گیری هدایت هیدرولیکی خاک از اعمال خلاء استفاده می شود

از پس فشار به آب منفذی به منظور حل کردن حباب های هوا و رسیدن به اشباع کامل استفاده شود.

دومین جز اصلی تجهیزات آزمایش قاب بارگذاری می باشد . این قاب یک صفحه ی بارگذاری و لوله انتهایی می باشد که می تواند جهت جای دادن سلول های سه محوری با اندازه های مختلف استفاده شوند سلول محوری روی یک صفحه ی فلزی قرار داده می شود که می تواند به سمت بالا یا پایین حرکت کند و حرکت آن می تواند توسط موتور الکتریکی یا به شکل دستی صورت پذیرد سرعت حرکت صفحه ی فلزی می تواند متغیر باشد و با استفاده از ترکیبات مختلف از دنده ها کنترل شود وقتی صفحه ی فلزی بالا می رود پیستون در بالای سلول سمت پایین رانده می شود و این عمل باعث اعمال نیروی محوری به بالای نمونه می شود . بزرگی بار اعمالی با برداشت قرائت های صفحه ی مدرج در حلقه ی اندازه گیر کالیبره شده یا به سلول بارگذاری کالیبره شده تعیین می شود . تغییر شکل محوری نمونه با قرائت های تغییر شکل سنج صفحه ای یا یک LVDT  اندازه گیری می شود .

سومین جزء اصلی پنل کنترل فشار می باشد . پنل به یک منبع آب و نیز به یک خط فشار هوا متصل است . هر یک از سه بخش قائم در سمت راست پنل به یک دریچه که روی سلول سه محوری قرار دارند متصل هستند . فشار به هریک از این خروجی ها یا دریچه ها از طریق یک رگولاتور که در بالای پنل قرار دارد کنترل می شود و فشار با یک نمایشگر عددی مانیتور با کنترل می شود.

مجموعه ای از شیرهای سه راهی کهیر رگولاتور قرار دارند سه انتخاب مختلف مستقیما" زیر رگولاتور قرار دارند . سه انتخاب مختلف را جهت باز کردن دریچه به فشار اتمسفر اعمال خلاء یا اعمال فشار فراهم می کنند . دستگاه شامل یک پیپت حلقوی میباشد که زیر دریچه سه راهی واقع شده است پیپت اندازه گیری تغییرات حجمی که طی فرآیندهای زهکشی در نمونه اتفاق   می افتد به کار می رود . دریچه های دوراهی که بلافاصله در زیر قرار دارند جهت انتخاب هر یک کانالی را کنترل می کنند یک دریچه سه راهی وجود دارد که امکان متصل کردن جریان آب به درون خط با تهویه ی آن را به اتمسفر بدون حرکت از درون سیستم اندازه گیری تغییرات حجم فراهم می کند شیر انتهایی امکان اتصال خطی که از سلول وارد می شود به پنل را فراهم می کند.

فیتینگ قطع اتصال سزیع در کف پنل سیستم لوله کشی را به دریچه های سیستم سلول سه محوری متصل می کند اتصالات بین پنل و سلول سه محوری از فیتینگ های قطع اتصال سریع عیور می کنند و در Base پنل واقع شده اند .

به طور خلاصه سه جز اصلی وجود دارد. سلول با سه دریچه ی فشار و پیستون محوری قاب بارگذاری که سرعت ثابت را فراهم می آورد و نهایتا" پنل کنترل که امکان اعمال فشار به نمونه و نیز مانیتورینگ تغییرات فشار و حجم در هر یک از سه اتصال سلول را فراهم می آورد.

فرآیند آزمایش

نمونه خاک رسی به دلیل اینکه نمونه ی رسی محدود نشده شکل خود را با اعمال فشار منفذی منفی حفظ می کنند می توانند به راحتی اندازه ی دلخواه درآورده شوند نمونه در بالای یک سنگ متخلخل و کاغذ صافی قرار داده می شود سپس نمونه در یک غشای لاستیکی لاغر در برگرفته می شود .

قطر غشاء اندکی کوچکتر از قطر نمونه می باشد بنا به جهت از یک کشنده ی غشاء مورد استفاده قرار می گیرد . غشاء نمونه را از سیال موجود در سلول جدا کرده و امکان اعمال فشار به نمونه در تمام جهات را فراهم می سازد. غشاء روی نمونه . نیز روی صفحه ی فلزی قابلیت لغزش دارد .سپس واشرهای حلقوی جهت آب بند کردن غشاء و ثابت کردن آن در جای خود روی نمونه قرار داده شده و غشاء به سمت سرپوش بالایی غلتانده می شود . یک لوله از نوع حلقوی شکاف دار واشر حلقوی به سرپوش بالایی چفت میشود تا غشاء آب بند شده و در جای خود ثابت شود.

نمونه خاک ماسه ایی

فرآیند آماده سازی نمونه های دانه ایی که پیوند بین دانه های آنها  سست می باشد. اندکی با فرآیند آماده سازی رس ها متفاوت است در ابتدا وزن نمونه تعیین می شود سپس یک قالب شکاف دار جهت شکل دادن به نمونه طی فرآیند آماده سازی استفاده می شود غشاء در جای خود قرار گرفته و با استفاده می شود یک سنگ متخلخل روی صفحه ی فلزی پایینی روی غشاء قرار میگیرد ماسه از طریق قیف وارد قالب می شود . جهت در کنار هم نگهداشتن سه قطعه استفاده می شود . یک سنگ متخلخل روی صفحه ی فلزی پایینی روی غشاء قرار می گیرد سپس قالب با ماسه پر می شود جهت اینکه شرایط سست جهت نمونه شکل گیرد ماسه از طریق قیف وارد قالب می شود . جهت تولید نمونه هایی متراکم می توان میله زنی به ماسه ی مرطوب استفاده کرد .

سنگ متخلخل و سرپوش  بالایی در جای خود قرار می گیرد و غشاء محکم به سرپوش بالایی متصل می شود . نهاایتا" قالب شکاف دار هم زمان با اعمال میزان اندگی خلاء که وظیفه ی آن حفظ انسجام نمونه است پیاده می شود . این خلا تا زمانی که فشار سلول اعمال شود حفظ می شود .

جهت هر آزمایش خاص وزن نمونه و قطر ارتفاع نمونه ثبت و نگهداری می شوند ارتفاع می بایست در دو سه نقطه که از لحاظ موقعیت قطری مقابل هم قرار دارند اندازه گیری شوند. همچنین قطر در چندین موقعیت مختلف با کولیس وارنیر اندازه گیری می شود و سپس متوسط گیری  شده و جهت لحاظ ضخامت غشاء تصحیح می شود وقتی اندازه گیری های اولیه تکمیل شد سلول جایگزین شده پیچ می شود و پر از آب می گردد سپس فشار به آب اعمال می شود و خلاء که به نمونه وارد شده بود آزاد می شود آزمایش می بایست با پیروی از مسیر تنشی که با دقت زیاد تاریخچه ی تنش محصور شدگی است که در ادامه بار انحرافی به آن آفزود ه می شود . نشانگرهای مدرج استفاده شده جهت مانیتورینگ نیرو و تغییر شکل ها صفر می شوند . شیرهای متصل به بالا و پایین نمونه جهت آزمایش زهکشی نشده بسته نگاه داشته می شوند . در ساده ترین نمونه صرفا" نشانگر مدرج نیرو و تغییر شکل در گام های از پیش تعیین شدهقرائت می شوند. در آزمایش های با جزئیاات  بیشتر علاوه بر موارد قبلی تغییرات حجم به طوری که در پنل کنترل نشان داده شده است توسط پیپت ها و نیز تغییرات در فشار آب حفره ای مانیتور می شوند.

مانیتورینگ

سیستم های آزمایش سه محوری می توانند با وسایل الکتریکی تجهیز شوند سیستم ها نیرو توسط یک آشکار ساز نیرو یا سلول بار مانیتور می شود این آشکارسازها داخل محفظه قرار داده می شوند تا اثر اصطحکاک از بین برود جهت ایجاد ارتباط بین نیرو کرنش همراه با این اشکار سازها از  کرنش سنج ها نیز استفاده می شود .

LVDT جهت مانیتور کردن تغییر شکل ها استفاده می شود این وسیله جایگزین نشانگر صفحه ایی استفاده شده جهت اندازه گیری تغییر شکل ها می شود و در واقع مبدلی است که از دو کویل خارجی و یک هسته ی مرکزی ساخته شده است تغییر در موقعیت هسته نسبت به موقعیت هسته نسبت به موقعیت کویل ها یک اختلاف ولتاز ایجاد می کند که جهت اندازه گیری تغییر شکل ها کالیبره می شود.

سه آشکارساز فشار در کف سلول آزمایش سوار می شوند تا فشار محصور شدگی و فشار آب منفذی در نمونه را مانیتور کنند آشکار ساز فشار از یک کرنش سنج جهت اندازه گیری کرنش در یک دیافراگم فلزی به عنوان نتیجه ی فشاری که روی آن عمل می کند استفاده می کنند .

تمام این آشکارسازها با یک ولت متر دیجیتالی قرائت می شوند همچنین به طریق دیگر یکمبدل آالوگ به دیجیتال می تواند جهت اندازه گیری ولتاژها به کار گرفته می شود و از کامپیوتر جهت گردآوری و پردازش داده ها استفاده شود

 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 مخروط ماسه

آزمایش مخروط ماسه خارج کردن یک نمونه ی خاک از زمین و اندازه گیری وزن آن W انجام می شود .سپس حجم V خاک حفاری شده

با اندازه گیری حجم ماسه ی زیر لازم جهت پر کردن چاله تعیین می شود . وزن واحد خاک و وزن واحد خشک از طریق روابط زیر

محاسبه می شوند.

ماسه ی استفاده شده در روش مخروط ماسه می بایست دارای مشخصات استاندارد باشد خاک استفاده شده در این آزمایش

می بایست خشک باشد و ذرات می بایست گردگوشه یا نیمه گرد گوشه باشند آزمایش به طور کامل استاندارد D 1556 شرح داده

شده است .

آزمایش چگالی بالون لاستیکی

این آزمایش با روش مشابه مخروط ماسه انجام می شود با این تفاوت که روش تعیین حجم نمونه ی خاک خارج شده متفاوت است .

میزان مشخصی نمونه خاک از محل خارج می شود و جهت ارزیابی وزن W و میزان رطوبت خاک w درون ظرف آب بند قرار داده می شود .

یک صفحه ی فولادی و وسیله ی بالون لاستیکی بالای گودال ازمایش قرار می گیرد با اعمال فشار  هوا و یک سربار به سیال موجود در

بالن لاستیکی تا پر کردن کامل گودال آزمایش منبسط می شود اختلاف حجم سیال در دستگاه برابر حجم گودال آزمایش می باشد این

روش نمی تواند در خاک های اشباع یا نرم که ممکن است هنگام منبسط شدن بالون جهت اندازه گیری خاک حالت خود را از دست دهند

به کار گرفته شود. این تکنیک نمی بایست در خاکریزهای تراکم یافته ای که شامل شن های خرد شده هستند مورد استفاده قرار گیرد .

زیرا لبه ی تیز آنها می تواند به غشای لاستیکی بالون اسیب بزند . این فرایند با جزئیات کامل در استاندارد ASTM D2167 توضیح داده شده است .

آزمایش چگالی هسته ای

روش چگالی هسته ای مصرف زمان کمتری دارد و روش غیر مخرب تری جهت تعیین چگالی و وزن واحد خاک در صحرا می باشد.آزمایش چگالی

هسته ای در خاک ها و سنگ ها در سه  استاندارد مختلف ASTM شرح داده شده است که عبارتند از D2922 (عمق کم ) D3017  (عمق کم )

و  D5195 .بر اساس اصول این روش یک دستگاه هسته ای که شامل یک منبع رادیو اکتیو و مشاهده گرهای تابش پرتو می باشد. روی سطح

زمین قرار داده می شودو این دستگاه پرتو های اشعه ی گاما را از طریق خاک منتشر می کند پرتوهای که توسط خاک جذب نمی شود و مشاهده

گرها به شکل معکوس به وزن واحد خاک مربوط می شود روش انتقال مستقیم شامل جاگذاری منبع تا 30 سانتی متر زیر سطح زمین قرار داده می شود .

روش مخروطه ماسه ریز استاندارد

ماسه به کار رفته در آزمایش مخروط ماسه می بایست خشک و تمیز باشد همچنین ماسه باید سمتنه نشده باشد و دارای دانه بندی و توزیع چگالی یکنواخت

باشد ضریب یکنواختی می بایست کمتر از 2 باشد 100% ماسهه باید از الک نمره 10 بگذرد و 97% روی الک نمره ی 60 باقی بماند داانه های ماسه

می بایست با دوام و نیمه گرد گوشه باشند.به طور معمول ماسه ی اوتاوا 20/30  در این آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد.

 تجهیزات آزمایش

• مخلوط ماسه با شیر تنظیم

• ظرف پلاستیکی 3.83 liter

• صفحه فولادی با سوراخ مرکزی

• ابزار حفاری : قاشق –ماله – اسکنه و ....

• ظرف های آب بند

• ترازو با حداقل ظرفیت 20 kg و دقت 5 گرم

• اجاق

• ظروف تبخیر

• قالب تراکم استاندارد 

فرآیند آزمایش  

کالیبراسیون تجهیزات : تعیین وزن واحد ماسه .جرم قالب تراکم استاندارد را اندازه بگیرید  که شامل صفحه ستون و قالب می شود اما شامل طوقه نمی شود

ارتفاع داخلی و قطر قالب راتعیین نمایید.حجم قالب  را محاسبه نمایید.

قالب را بدون حرکت دادن اضافی با ماسه ی استاندارد پر نماییدزیرا  این عمل می تواند باعث افزایش چگالی ماسه شود . استفاده از یک شمشه ماسه ی

اضافی را خارج کرده و جرم قالب و ماسه را   اندازه بگیرید .

مرحله 2 را تا زمانی که دو مقدار جرم اندازه گیری شده ی متوالی اختلافی کمتر یا برابر 10 گرم داشته باشند تکرار نمایید .

وزن واحد ماسه را محاسبه نمایید :

که در این رابطه g برابر شتاب گرانش می باشد.

تعیین وزن ماسه ی مورد نیاز جهت پر کردن ظرف مخروط و صفحه ی فولادی .

ظرف پلاستیکی را بادد ماسه پر کنید و جرم ظرف مخروط و ماسه را تاندازه  گیری نمایید.

صفحه فولادی را روی سطح افقی تمیز قرار دهید.مخروطه ماسه را با شیر بسته به در ر استای بالا و پایین به صورت دورانی حرکت دهید. قیف فلزی را در سوراخ

صغحه ایی فولادی شیر راا ببندید جرم ظرف نیمه خالی شده   را اندازه بگیرید. اختلاف در جرم ظرف پر و ظرف خالی برابر جرم ماسه ی مورد نیاز جهت پر

کردن مخروط و صفحه ی فولادی می باشد.

 روش چگالی بالون

مناسب ترین روش جهت تعیین چگالی و وزن واحد درجا جهت خاک های ریزدانه یا مصالح دآن های بدون جایگزین با مصالح سنگی یا درشت دانه می باشد .

این آزمایش جهت خاک هایی که شکل خود را تحت اعمال نیرو از دست می دهند نظیر خاک های اشباع شده خاک نباتی و خاکهای با خاصیت خمیری زیاد

و نیز خاک هایی که دارای نسبت پوکی بالا یا دارای ذرات با پیوند سست هستند مناسب نیست .

 تجهیزات آزمایش

• دستگاه بالون

• صفحه ی فولادی

• ترازو با حداقل ظرفیت 20 kg و دقت 5 gr

• اجاق خشک کن

• ابزارهای حفاری

• ظروف آب بند

• شمشه

• وزنه های سربار

 فرآیند آزمایش

دستگاه چگالی بالون را می بایست قبل از اولین استفاده کالیبره کرد به این منظور می توان از اندازه گیری حجم ظروفی که حجم آن ها مشخص می باشد

نظیر قالب های مورد استفاده در آزمایش تراکم استاندارد یا تصحیح شده استفاده کرد.

سطحی را که آزمایش در آن انجام می شود را هموار سازید این عمل می تواند با استفاده از بولدوزر یا سایر تجهیزات سنگین انجام شود تا ناهمواری زمین

در محدوده ی مورد آزمایش وجود نداشته باشند .

صفحه زیر ستون و دستگاه بالون را در محل ازمایش سوار نمایید استفاده از فشار سربار یکسان استفاده شده در طی فرآیندکالیبراسیون یک قرائت اولیه

از نشانگر حجم را یادداشت نمایید.

دستگاه چگالی بالون را خارج کرده و بدون برهم زدن خاک اطراف یک گودال را در صفحه ی زیر ستون در بالای گودال آزمایش به بیشینه ی اندازه ی ذرات بستگی دارد .

• جرم یک ظرف آب بند را اندازه بگیرید.

• خاک خارج شده از میدان آزمایش را در داخل ظرف آب بند قرار داده و جرم آنها را اندازه بگیرید.

• خاک را خشک کرده و جرم ظرف آب بند و خاک خشک را اندازه بگیرید .

• دستگاه چگالی بالون را پشت صفحه ی فولادی قرار دهید و فشار و سربار را که طی کالیببراسیون اولیه اعمال شده است را دوباره وارد نمایید.

• قرائت نشانگر حجم را بخوانید اختلاف بین قرائت های اولیه برابر حجم گودال آزمایش بر حسب متر مکعب می باشد.

g شتاب گرانش زمین می باشد

داده ها و محاسبات نمونه  L

داده های اندازه گیری شده

قرائت اولیه نشانگر حجم   برابر 0.047 liter

قرائت نهایی نشانگر حجم  برابر  1.488 liter

جرم ظرف آب بند  برابر0.653 kg

جرم ظرف آب بند و خاک خارج شده  برابر 30.25 kg

جرم ظرف آب بند و خاک خشک  برابر 28.33 kg