گزارش آزمایشگاه مکانیک خاک : آزمایشهای حدود اتربرگ Atterberg Limits (کد1518)

1. 
   مقدمه

با افزایش رطوبت ، در مرحله ای خاک از حالت نیمه جامد به حالت خمیری تبدیل می شود رطوبت دراین مرحله ، حدخمیری نامیده می شود با افزایش بیش از پیش رطوبت ، مرحله ای می رسد که خاک به حالت مایع روان می گردد رطوبت این مرحله را حد روانی یا حد مایع می گویند وجود کانیهای رس درریزدانه ها سبب جذب آب توسط آنها می گردد وباعث می شود خاک حالت خمیری وچسبندگی به خود بگیرد. در این سری آزمایشات به محاسبه این حدود می پردازیم.

2. تئوری آزمایش

هرچه در خاکی ریزدانه های آن جاذب آب بیشتری باشند ، خاک چسبنده تر خواهد بود واین چسبندگی بیشتر سبب می شود تا اولا حد روانی افزایش یابد ،چرا که خاک چسبنده دیرتر روان شده وبرای روان شدن به رطوبت بیشتری نیاز دارد ،ثانیأ سبب می شود حد خمیری کاهش پیدا کند زیرا خاک چسبنده استعداد خمیری شدن بیشتری را دارد وزودتر وبارطوبت کمتری به حالت خمیری در می آید .از مطالب فوق الذکر می توان نتیجه گرفت که هر چه فاصله بین حد خمیری وحد روانی بیشتر باشد خاک چسبنده تر وخمیری تر خواهد بود لذا این فاصله را نشانه خمیری گویند وباPI  نمایش می دهند

به عنوان یک تعریف کلی از حد خمیری می توان گفت : حد خمیری ، میزان رطوبتی است که به ازای آن فتیله ای به قطر 3.2mm که از خمیر خاک نمونه (باروش غلتاندن ) ساخته می شود ، ترک بخوردحدخمیری پایین ترین میزان رطوبت مربوط به حالت خمیری خاک است.این آزمایش با غلتاندن تکه ای ازخمیر خاک برروی یک صفحه شیشه ای بوسیله دست انجام می شود .

بنا به تعریف حد انقباض درصد رطوبتی است که به ازای کمتر از آن خاک تغییر حجم ندهد بوسیله این آزمایش اطلاعاتی بدست می آید که می توان حد انقباض ، نسبت انقباض ،انقباض حجمی وانقباض یک جهتی را بدست آورد هنگامی که یک خاک رس اشباع به تدریج خشک می شود ورطوبت خود را ازدست می دهد حجم توده خاک کاهش می یابد در حین عمل خشک شدن شرایطی فراهم می شود که باخشک شدن بیشتر خاک رطوبت نیز کم می شود ولی حجم خاک تغییر نخواهد کرد درصد رطوبت خاک که در آن در صد رطوبت ،کاهش حجم متوقف می شود به عنوان حد انقباض تعریف می شود نسبت حد روانی به حد انقباض (LL/SL)یک خاک اطلاعات خوبی در مورد خاصیت انقباض آن خاک بدست می دهد اگر نسبت LL/SLبزرگ باشد خاک در محل ممکن است دراثر تغییر رطوبت ،تغییر حجم نامطلوبی پیدا کند این احتمال وجود دارد که پی هایی که تازگی برروی این خاکها ساخته می شوند به دلیل انقباض یا انبساط (تورم) خاک در اثر تغییرات رطوبت فصلی ، ترکهایی دیده می شود

3. شرایط و وسایل مورد نیاز

4. دستگاه کاساگرانده

5. ترازو

6. اون

7. ظرف فلزی جهت اندازه گیری درصد رطوبت

8. آبپاش

9. جیوه

10. ظرف اندازه گیری حد انقباض

11. کاردک

4. شرح انجام آزمایش

تعیین حدروانی:

برای انجام این آزمایش لازم است که خاک شسته داشته باشیم برای این منظور مقداری خاک از الک شماره 40 درحالی که باآب شسته می شود عبور می دهیم (آب را تازمانی از آن عبور می دهیم که وقتی از خاک عبور می کند روشن دیده شود) دراین آزمایش ما به 200gr خاک نیاز داریم وباید به صورت خشک باشد به همین منظور خاک که مرطوب است در اون به مدت 24 ساعت می گذاریم .این آزمایش به دو صورت تربه خشک وخشک به تر انجام می شود که ما دراین آزمایش به صورت خشک به تر انجام دادیم .این 200gr  خاک را برروی شیشه یا میز آزمایشگاه می ریزیم ومقداری به آن آب اضافه می کنیم وباکاردک خاک را باآب خیس می کنیم بعد دستگاه را تنظیم می کنیم به این صورت که بادامک را بالا برده وشیار زن را مماس با کف کاسه قرار داده وباپیچها دستگاه را تنظیم می کنیم حال خاک را با کاردک تیغه ای وارد کاسه می کنیم به طوری که خاک در وسط کاسه ضخامت 15mm تا 20mm داشته باشد البته خاک باید کاملا به کاسه چسبیده باشد حال با کاردک شیار زن به طور عمود از بالا به سمت پایین می کشیم به نوعی خاک را نصف می کنیم حال بوسیله دسته ضربات را وارد می کنیم تعداد ضرباتی که خاک به دونیم تقسیم شده را به اندازه 13mm  به هم می رساند یادداشت می کنیم اگر تعداد ضربات بیشتر 40 باشد آن را در نظر نمی گیریم بعداز اینکه تعداد ضربات مربوط به هر مرحله را بدست آوردیم می بایست درصد رطوبت هرکدام را بدست آوریم به این منظور مقداری خاک از هر مرحله را در قوطی که قبلا وزن خالی آن را اندازه گرفته بودیم وارد می کنیم سپس وزن آنرا اندازه می گیریم ودر اون می گذاریم بعداز 24 ساعت وزن خشک آنرا اندازه می گیریم وبه همان روشهایی که درصد رطوبت را تعیین می کردیم رطوبت آنها را حساب می کنیم ونقاط  به ازای تعداد ضربات ودرصد رطوبت را مشخص می کنیم  کلیه نتایجی که ما در این آزمایش بدست آوردیم درجدول  به صورت زیر است .

تعیین حدخمیری:

حدود 20 گرم خاک یکی از مراحل بالا را برمی داریم وآن را به صورت گلوله در می آوریم وبا دست به صورت فتیله در  می آوریم تا قطر آن 3mm شود وترک بخورد آنگاه می بایست در صد رطوبت آن را بدست آوریم برای این کار آن را وارد قوطی می کنیم وزن آن را اندازه می گیریم سپس به مدت 24 ساعت در اون می گذاریم ودرصد رطوبت آن را اندازه می گیریم نتیجه بدست آمده درزیر آمده است.

تعیین حد انقباض :

مقدار 50 گرم از خاکی که از الک نمره 40 عبور کرده است بر می داریم نمونه را در داخل ظرف ریخته وبا مقدار کافی آب که فقط خلل وفرج آنرا پر نماید خوب مخلوط می کنیم یک ظرف فلزی که قبلا آنرا چرب کرده بودیم برمی داریم و وزن آنرا حساب می کنیم سپس مخلوط خاک وآب را در سه لایه داخل آن می ریزیم وهربار پس از ریختن خاک حدود 15 ضربه به آن می زنیم تا حبابهای هوا خارج شود سپس آن را وزن می کنیم سپس آنرا به مدت 24 ساعت در هوای آزاد می گذاریم تابه تدریج خشک شود بعد آنرا به مدت 24 ساعت دراون می گذاریم تا خشک شود سپس آنرا وزن می کنیم برای بدست آوردن حجم خاک تر ، ظرف چرب را پر از جیوه می کنیم وآنرا وزن می کنیم بابدست آوردن وزن جیوه حجم خاک تر بدست می آید برای بدست آوردن حجم خاک خشک ، ابتدا یک ظرف شیشه ای را لبریز از جیوه می کنیم وسپس خاک خشک را وارد آن می کنیم به اندازه حجم خاک خشک جیوه خارج می شود وبرای اندازه گیری جیوه خارج شده آنرا داخل یک ظرف شیشه ای بزرگتر که قبلاآنرا وزن کرده بودیم می گذاریم حال از طریق نتایج بدست آمده وروابط ، SL   را حساب می کنیم .

5. محاسبات

6. تفسیر نتایج

با توجه به داده های بالا در می یابیم که روانی خاک فوق تقریبا برابر است با 29.65 . یعنی اینکه اگر این خاک در حدود 30 % رطوبت بدست بیاورد، به روانی خویش رسیده.

7. خطاهای موجود در آزمایش

8. نمونه به خوبی ورز داده نشده باشد

9. دستگاه به خوبی میزان نشده باشد

10. خطا در تشخیص اینکه آیا شیار به اندازه 13 میلیمتر بسته شده است

11. نمونه های نامناسب (نمونه خاک بایستی برای هر دو آزمایش یکسان باشد).

12. نمونه ها بدرستی تهیه نشوند.

13. تعیین نادرست میزان رطوبت

14. ابزار آزمایش بدرستی کالیبره نشده باشد.

15. قسمتهایی از ابزار آزمایش فرسوده باشد.

16. بین جام حد روانی و صفحه زیر آن خاک باشد.

17. کاهش رطوبت حین انجام آزمایش

18. قطر نادرست نهایی فتیله خاک

19. متوقف کردن خیلی زودهنگام غلتاندن

8. کاربرد آزمایش در محل

هرگاه  در مورد خاکی بخواهیم نظر دهیم و آیا اینکه این خاک بدرد پروژه فعلی می خورد یا نه همواره بستگی به مشخصات خود خاک دارد. در جاهایی که خاک در معرض آب قرار دارد یا اینکه سالانه تحت سیکل خشک و اشباع شدن قرار میگیرد، باعث میشود این آزمایش بتواند به ما در بهتر شناختن خاک یاری رساند.

دانلود رایگان گزارش آزمایشگاه مکانیک خاک : آزمایشهای حدود اتربرگ  Atterberg Limits

9. نتیجه گیری

با توجه به نسبت  LL/SL  میبینیم که اگر نسبت LL/SL بزرگ باشد خاک در محل ممکن است دراثر تغییر رطوبت ،تغییر حجم نامطلوبی پیدا کند این احتمال وجود دارد که پی هایی که تازگی برروی این خاکها ساخته می شوند به دلیل انقباض یا انبساط (تورم) خاک در اثر تغییرات رطوبت فصلی ، ترکهایی دیده می شود

10. منابع

11. دستور العمل آزمایش های مکانیک خاک

13. ASTM D4318 , D427