آزمايش حد مايع و حد خميري خاك Liquid limit , Plastic limit
هدف : تعيين حد مايع و حد خميري يك نمونه خاك
الف ) آزمايش حد مايع : Liquid limit
مقدمه:
روشي كه براي بدست آوردن حد رواني در ايران متداولتر است ، استفاده از دستگاه كاساگراند مي باشد .اين دستگاه وسيله اي است مشتمل بر يك جام فلزي نسبتاً تخت كه به وسيله يك لولا به پايه اي متكي است . با اين وسيله مي توان جام را تا ارتفاع 10 ميليمتر بالا برد و سپس آنرا حول لولا روي كف دستگاه سقوط داد. براي انجام اين آزمايش قدري از نمونه خمير خاك در جام قرار داده مي شود و پس از قطع سطح آزاد آن ، بوسيله يك شيارزن ويژه شياري در وسط خمير خاك از لولا به طرف ديگر كشيده مي شود . با اين ترتيب نمونه به دو قسمت مساوي تقسيم شده است . در اثر بلند كردن و انداختن هاي مكرر جام با سرعت دو بار در ثانيه دو قسمت خاك به يكديگر نزديك مي شوند . تعداد دفعات سقوط لازم براي آنكه شيار در كف جام در طولي برابر 13 ميليمتر بسته شود يادداشت مي شود . اين عمل چندين بار تكرار مي شود تا آنكه تعداد ضربات حاصل از دو آزمايش متوالي برابر شوند .پس از آن ميزان رطوبت موجود در خاك تعيين مي گردد .اين آزمايش نيز حداقل چهاربار تكرار بايد شود. در هر بار بر ميزان رطوبت خاك بايد افزود ، به طوريكه تعداد ضربات بين 15 تا 35 در هر آزمايش باشد . منحني نمايش تغييرات درصد رطوبت بر حسب لگاريتم تعداد ضربات رسم مي شود . بنابر تعريف در اين آزمايش حد رواني ميزان رطوبتي است كه شيار بين دو قسمت خاك در اثر 25 ضربه در طولي برابر با 13 ميليمتر بسته شود .
وسايل مورد نياز آزمايش :
– دستگاه استاندارد كاساگراند
– شيار زن استاندارد
روش انجام آزمايش :
ابتدا مقدار 250 گرم خاك عبوري از الك شماره 4 را روي سطح صيقلي و كاملاً صاف مانند شيشه ريخته و با مقدار —سي سي آب مخلوط كرده و به كمك كاردك آنقدر به هم مي زنيم تا آب بطور كامل مخلوط شود و رطوبت بين تمام ذرات خاك تقسيم شود. مقداري از مخلوط بدست آمده را درون جام دستگاه كاساگراند مي ريزيم و توسط دستگاه شيارزن شياري استاندارد در جهت لولا و محل ضربه ايجاد مي كنيم . حال دسته را مي چرخانيم و با هر دور دوران دسته يك مرتبه جام سقوط مي كند و يك ضربه وارد مي گردد اين كار را تا مرحله اي كه شيار به اندازه 13 ميليمتر هم آيد انجام مي دهيم و تعداد ضربات را مي شماريم . اكنون مقداري از نمونه را درون ظرفي مي ريزيم و وزن مرطوب را بدست مي آوريم سپس ظرف را درون گرمخانه قرار داده و پس از خشك شدن وزن خشك نمونه و در نهايت ميزان رطوبت بدست مي آيد . اين آزمايش را با افزايش ميزان رطوبت سه بار تكرار مي كنيم.
محاسبات انجام شده :
|
تعداد ضربات |
27 |
20 |
35 |
|
وزن ظرف خالي |
48.8 |
52.6 |
50.4 |
|
وزن ظرف و خاك مرطوب |
92.9 |
97.3 |
79.1 |
|
وزن ظرف و خاك خشك |
85.3 |
89.5 |
74.2 |
|
وزن خاك خشك |
36.5 |
36.9 |
23.8 |
|
وزن آب موجود |
7.6 |
7.8 |
4.9 |
|
در صد رطوبت |
20.8 |
21.1 |
20.5 |
W% = ( 92.9 –85.3 ) / ( 85.3 – 48.8 ) = 20.8 %
W% = ( 97.3 –89.5 ) / ( 89.5 – 52.6 ) = 21.1 %
W% = ( 79.1 –74.2 ) / ( 74.2 – 50.4 ) = 20.5 %
بررسي خطاها :
از جمله خطاهايي كه در هنگام آزمايش رخ مي دهد خيس و مرطوب بودن نمونه خاك بر اثر آزمايش توسط گروههاي ديگر مي باشد همچنين از ديگر خطاها نيز مي توان به همگن نبودن مخلوط خاك و آب اشاره كرد و نيز ممكن است طول هم آمدن شيار دقيقاً در تمام حالات برابر نباشد و براي هم آمدن نياز به اعمال نمودن تعداد ضربه بيشتري مي باشد ليكن بايد اپراطور دقت كافي در قرائت اندازه ها نمايد .
برخي از اينگونه خطاها غير قابل اغماض و جلوگيري مي باشند و از دسته خطاهاي فردي تلقي مي شوند و تنها به دقت و طرز كار اپراتور بستگي دارد . عده ديگري از اين خطاها را مي توان با انتخاب درست كردن نمونه و ابزار لازم جلوگيري نمود .
ب ) آزمايش حد خميري : Plastic limit
مقدمه:
براي بدست آوردن حد خميري خاك مورد آزمايش با مقدار لازم آب مقطر مخلوط مي شود . تا به اندازه كافي خميري كردد . اين خمير بايد قابل تغيير شكل داده شدن به صورت گلوله باشد . قسمتي از نمونه خاك ( تقريبا 2.5 گرم ) با استفاده از انگشتان دست و بر روي يك صفحه صيقلي سنگي يا شيشه اي به شكل فتيله به قطر حدود 6 ميليمتر در آورده مي شود . پس از آن سعي در كاستن قطر فتيله تا 3 مليمتر خواهد شد . عمل فتيله كردن نمونه خاك بايد مرتباً تكرار شود تا نمونه در اثر كاهش تدريجي رطوبت ( به علت گرماي انگشتان دست ) زماني كه به صورت فتيله اي به قطر 3 ميليمتر در آوده مي شود در طول و عرض ترك بخورد . نونه هاي حاصل از اين آزمايش با استفاده از گرم خانه رطوبت خود را از دست داده و ميزان رطوبتشان معلوم مي گردد .
وسايل مورد نياز آزمايش :
– نمونه خاك مورد نظر
روش انجام آزمايش :
ابتدا مقداري از خاك مورد نظر را با آب مخلوط نموده و با افزايش تدريجي آب خمير غليظ و يكنواختي درست مي كنيم. مقداري از اين خمير را برداشته و بين دو انگشتمان بصورت فتيله به حركت در مي آوريم اين كار را تا آنجا انجام مي دهيم كه قطر فتيله برابر 3 ميليمتر گردد. اگر ترك در فتيله ديده شد خاك به حالت خميري خود رسيده است. در اين حالت فتيله را درون ظرف ريخته و داخل گرمخانه مي گذاريم تا ميزان رطوبت نمونه بدست آيد.
محاسبات انجام شده :
41.1 گرم = وزن خالي ظرف E . W = 41.1 gr
42 گرم = وزن ظرف + خاك مرطوب( فتيله ) E.W + S.W = 42 gr
41.9 گرم = وزن ظرف + خاك خشك E.W +D.W = 41.9 gr
%W = (42-41.9)/(41.9-41.1) = 12.5%
|
وزن ظرف خالي |
41.1 |
|
وزن ظرف و خاك مرطوب |
42 |
|
وزن ظرف و خاك خشك |
41.9 |
|
وزن خاك خشك |
0.8 |
|
وزن آب موجود |
0.1 |
|
در صد رطوبت |
12.5 |
بررسي خطاها :
شايد تنها خطايي كه در اين آزمايش به نظر مي رسد تبخير شدن رطوبت فتيله ها در هنگام ورز دادن با دست مي باشد كه باعث كاهش ميزان رطوبت نمونه و در نتيجه داخل شدن خطا در اعداد بدست آمده مي باشد . و اگر راه يا وسيله اي براي جلوگير از تماس با دست وجود داشته باشد اين خطا نيز تقليل مي يابد.
كاربرد عملي آزمايش :
آزمايشات حد مايع و حد خميري آزمايشات بسيار خوبي براي تشخيص مقدار چسبندگي خاك و همچنين تشخيص رسي بودن خاك مي باشند . دامنه خميري نشانگر دوره خميري خاك مي باشد كه فقط به مقدار رس بستگي دارد و با كم و زياد شدن رس در آن نوساناتي ديده مي شود .
لذا خواص ديگري مانند قابليت تراكم ، نفوذپذيري ، تغيير حجم ، سفتي و چسبندگي و مقاومت خاك در حالت خشك را مي توان با داشتن حد مايع و حد خميري خاك ارزيابي نمود .
