مکانیک خاک

درصد رطوبت خاک با روش آزمایش مطابق استاندارد ASTM و ISIRI

تعیین درصد رطوبت خاک

درصد رطوبت خاک با روش آزمایش مطابق استاندارد ASTM و ISIRI

درصد رطوبت خاک ها و سنگ ها به صورت وزني مطابق استاندارد 7883 ایران (ISIRI) و استاندارد ASTM D 2216 را در این مقاله مورد بررسی قرار می دهیم. آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک از سری آزمایش های مکانیک خاک می باشد.

يادآوري ـ در این استاندارد به خاک و سنگ ، مواد اطلاق مي‌ شود.

دامنه كاربرد این روش آزمایش

اين روش براي موادي (خاک و سنگ) كه حاوي مقادير قابل توجهي از مينرال هاي هالوزيت و مونتموريلونيت (Montmorillonite) و گچ باشند، كاربرد ندارد. همچنين براي موادي كه همراه با مواد ارگانيک (آلي) باشند يا موادي كه رطوبت محبوس شده در تخلخل آن ها حاوي نمک هاي حل شونده باشد (مانند نمك در سنگ هايي كه منشاء آنها رسوبات دريايي است) كاربرد ندارد. براي اين گونه مواد بايد يک روش تغيير يافته به كار برده شود كه نتايج آن با اهداف اين آزمون سازگار باشد.

اصطلاحات و تعاريف آزمایش درصد رطوبت حاک

در اين استاندارد اصطلاحات يا تعاريف زير به كار مي‌رود :

رطوبت

رطوبت يک ماده به صورت نسبت وزني آب فيزيكي موجود در مقدار معيني از يک ماده به وزن ماده خشک شده مي‌باشد.

رطوبت در زمين شناسي

به آب فيزيكي موجود در ماده كه شامل آب جذب شده در سطح و آب پر كننده تخلخل ها اطلاق مي‌شود. بنابراين آب شيميايي ساختار بلورين ماده يا آب هيدراته ، رطوبت ماده محسوب نخواهد شد.

وسايل مورد نیاز آزمایش تعیین رطوبت خاک

آون یا گرمخانه

آون مورد استفاده در این آزمایش لازم است، قابليت كنترل دما و حرارت دهي يكنواخت در كل محفظه در دماي 5±110 درجه سلسيوس را داشته باشد.

ترازو

ترازو ديجيتال با دقت 0.01± گرم براي آزمونه‌ هاي با وزن كمتر از 200 گرم، 0.1± گرم براي آزمونه‌ هاي تا وزن 1000 گرم و نيز 1± گرم براي آزمونه‌هاي با وزن بيشتر از 1000 گرم باید باشد.

ظرف نگه داري آزمونه

ظرفي مناسب از جنس مقاوم به خوردگي و پايدار در مقابل تغييرات وزني پس از عمليات حرارت دهي، سرد كردن و شستشوي مكرر باشد.

براي آزمونه‌ هاي كمتر از 200 گرم بايد از ظروف درب‌ دار استفاده كرد. در حالي كه براي آزمونه‌ هايي با وزن بيشتر از 200 گرم مي‌توان از ظروف بدون درب نيز استفاده نمود. (هدف از بستن درب ظروف، جلوگيري از تبخير رطوبت آزمونه پيش از توزين اوليه و همچنين پيشگيري از جذب رطوبت هوا توسط آزمونه خشک شده قبل از توزين نهايي مي‌باشد).

دسيكاتور

دسيكاتور با اندازه مناسب با قطر حدود 250-200 ميلي متر حاوي ژل خشک كن باشد.

يادآوري ـ اين وسيله فقط هنگامي توصيه مي‌شود كه از ظروف بدون درب استفاده مي‌شود.

دسیکاتور در تعیین درصد رطوبت خاک

(خرید دسیکاتور از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان)

نمونه برداري

نوع نمونه‌ برداري و مقدار لازم اساساً به هدف آزمون، جنس ماده و نوع آزمونه بستگي دارد. در هر صورت آزمونه برداشته شده بايد شاخص كل نمونه باشد. براي نمونه‌ برداري از يک توده ابتدا مواد را خوب مخلوط كرده و مقدار ماده مرطوب نمونه‌ برداري شده بايد مطابق جدول زیر باشد.

مقدار ماده مرطوب توصيه شده جهت نمونه برداری

مقدار ماده مرطوب توصيه شده بر اساس جدول شماره 1 استاندارد شماره 7883 ایران می باشد.

حداقل ماده مرطوب توصيه شده

(بر حسب گرم)

اندازه الک
200-100 (الك شماره 10)

2 ميلي متر

500-300 (الك شماره 4)

4.75 ميلي متر

1000-500 19 ميلي متر
3000-1500 38 ميلي متر
10000-5000 76 ميلي متر

چنانچه مقدار آزمونه مورد آزمون كمتر از مقادير گزارش شده باشد بايد با احتياط عمل شود. هر چند كه مقدار موجود جهت برآورده نمودن هدف آزمون كافي باشد. در چنين حالتي بايد در گزارش نتايج، اين موضوع درج شود.

آماده كردن آزمونه آزمایش

آزمونه‌ ها پيش از اندازه‌گيري بايد در ظروف درب‌ دار و در دماي 3 تا 30 درجه سلسيوس و به دور از نور مستقيم خورشيد نگهداري شوند. بهتر است بلافاصله پس از نمونه برداري مقدار آب اندازه‌گيري شود، مخصوصاً هنگامي كه ظرف آزمونه مستعد خوردگي باشد.

روش آزمایش تعيين مقدار رطوبت خاک ها و سنگ ها بصورت وزني

آزمونه را مطابق با بند نمونه برداری که کمی بالاتر شرح داده شد، آماده كنيد و در يك ظرف خشک و تميز با وزن معلوم قرار دهيد. سپس دهانه ظرف را محكم بسته و وزن ظرف با آزمونه مرطوب را توسط ترازو به دست آورید و يادداشت كنيد. دهانه ظرف را باز كنيد و ظرف حاوي ماده مرطوب را درون يك خشک كن در دماي 5±110 درجه سلسيوس قرار دهيد كه تغييري در وزن آزمونه ثبت نشود.

زمان لازم براي رسيدن به وزن ثابت بستگي به نوع ماده، اندازه قطعه و نوع و ظرفيت خشک كن دارد. در اغلب موارد خشک كردن قطعات در طول شب (تقريباً 16 ساعت) كافي مي‌باشد. اگر خشک شدن كافي نباشد، بايد خشک شدن را تا هنگامي كه تغيير وزن در دو فاصله زماني (حدود يك ساعت) به كمتر از 0.1 درصد برسد، ادامه دهيد.

يادآوري 1- بايد توجه داشت كه مواد خشک قادر به جذب رطوبت از قطعات مرطوب در مجاور خود، مي‌باشند، از اين رو پيش از قرار دادن قطعات مرطوب در خشک كن، بايد قطعات خشك شده را خارج كرد.

پس از خشك شدن و رسيدن مواد به يک وزن ثابت ظرف را از خشک كن خارج كنيد و دهانه آن را محكم ببنديد و منتظر شويد كه ظرف تا دماي محيط سرد شود. رسيدن به دماي محيط قبل از اينكه توزين انجام شود حائز اهميت مي‌باشد و بايد حتماً رعايت شود، زيرا كه جريان های ناشي از همرفتي بر فرآيند توزين تأثير خواهد گذاشت.

اگر از ظرف بدون درب استفاده شده است، بايد ظرف بلافاصله پس از خروج از خشك كن جهت سرد شدن در داخل دسيكاتور قرار بگيرد. وزن ظرف همراه با ماده خشک شده را اندازه‌گيري كنيد. توصيه مي‌شود كه توزين آزمونه‌ ها همواره با يک ترازو صورت گيرد.

يادآوري 2- براي سرد كردن آزمونه‌ ها همواره استفاده از دسيكاتور توصيه مي‌شود. اين كار مطمئن‌ ترين روش جهت جلوگيري از جذب رطوبت هوا توسط آزمونه خشک شده مي‌ باشد.

بيان نتايج و گزارش آزمایش

بيان نتايج و گزارش آزمون بايد براساس بندهاي زير صورت گيرد:

محاسبه نتايج و رابطه تعیین رطوبت خاک

براي هر يك از آزمونه‌ ها مقدار رطوبت از رابطه زير به دست مي‌آيد:

رابطه تعیین درصد رطوبت

كه در اين رابطه :

  • W = درصد رطوبت
  • MCWS = وزن ظرف و ماده مرطوب بر حسب گرم
  • MCS = وزن ظرف و ماده خشك شده بر حسب گرم
  • MC = وزن ظرف بر حسب گرم
  • MW = وزن آب بر حسب گرم
  • MS = وزن ماده خشک شده بر حسب گرم است.

گزارش آزمایش

گزارش آزمون بايد حاوي اطلاعات زير باشد:

  • الف ـ مشخصات آزمونه
  • ب ـ مقدار رطوبت آزمونه كه وابسته به هدف آزمون با دقت 0.1 درصد يا يک درصد ارائه مي‌شود.
  • پ ـ در صورتي كه مقدار آزمونه مورد آزمون از حداقل مقادير گزارش شده در بند 6 استاندارد (بند آماده کردن آزمونه در این مقاله) كمتر باشد وزن آزمونه نيز بايد ذكر شود.

منبع

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.