مکانیک خاک

روش انجام آزمایش استاندارد تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک در محل با استفاده از سند باتل

روش انجام آزمایش استاندارد تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک در محل با استفاده از سند باتل

روش انجام آزمایش استاندارد تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک در محل با استفاده از سند باتل

محدوده کاربرد آزمایش دانسیته در محل

از این روش می توان برای تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک در محل ، با استفاده از مخطور ماسه استفاده نمود. این روش آزمون برای خاک هایی قابل استفاده است که حاوی مقدار کمی از مصالح سنگی و درشت ، با قطر بیش از 1 و 1/2 اینچ (38 میلیمتر) هستند. این روش می تواند بای تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک های دست نخورده یا درجا در محل مورد استفاده قرار گیرد مشروط بر اینکه نسبت تخلخل یا حفرات حاک برای جلوگیری از ورود ذرات ماسه به داخل حفرات به اندازه کافی کوچک باشد. خاک یا سایر مصالح مورد استفاده برای آزمایش باید دارای چسبندگی کافی باشند تا به هنگام حفر چاله دیواره آن خراب نشود و در برابر فشارهای وارده ناشی از حفاری و قرار دادن دستگاه در داخل آن بدون تغییر شکل پایدار باقی بماند.

این روش برای خاک های آلی اشباع یا همچنین برای مصالح دانه ای غیر چسبنده که موجب پایداری جداره های چاله نمی شوند، یا خاک هایی که حاوی مقادیر قابل توجهی از مصالح درشت تر از 38 میلی متر بوده و خاک های دانه ای با نسبت تخلخل بالا مناسب نیست.

زمانی که مصالح مورد آزمایش حاوی مقادیر قابل توجهی از ذرات بزرگتر از 38 میلیمتر باشد یا هنگامی که حجم چاله بزرگتر از 0.1 فوت مکعب باشد باید از روش آزمون D4914 یا D5030 استفاده گردد.

شرح مختصری از روش آزمون

قبل از عزیمت به محل جهت انجام آزمایش، باید 3 دسته داده اندازه گیری شود.

۱) تعیین وزن مخصوص ماسه آزمایش

تعیین دانسیته در محل به کمک دستگاه سند باتل

خرید دستگاه سند باتل یا مخروط ماسه از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان

ماسه استاندارد – ماسه دانسیته آزمایشگاهی

خرید ماسه استاندارد – ماسه دانسیته آزمایشگاهی از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان

ابتدا حجم استوانه مخصوص (Con) را از روش اندازه گیری با کولیس و با روش توزین با آب، به دست آورده و سپس استوانه خالی را وزن می کنیم. آنگاه، سندباتل حاوی ماسه را روی Con مستقر نموده و شیر تخلیه را باز می کنیم تا شاهد سقوط ثقلی ماسه باشیم. پس از آن، سندباتل را جدا کرده و با خط کش لبه فلزی نیز و ترجیحا با یک حرکت، ماسه دپو شده در بالای Con را حذف نموده و الباقی مجموعه را وزن می کنیم تا از روابط مربوطه ، وزن مخصوص ماسه حاصل گردد.

وزن مخصوص ماسه = حجم Con / وزن ماسه

2) تعیین وزن مقدار ماسه ای که از داخل قیف سند باتل جای می گیرد.

ابتدا سندباتل حاوی ماسه را در وضعیت شیر بسته وزن می کنیم. سپس، سند باتل صاف و صیقلی (میز شیشه ای یا فلزی با سنگ صیقلی) قرار داده و شیر تخلیه را باز می کنیم. پس از باز ایستادن ماسه از سقوط ثقلی ، شیر جریان را بسته و مجموعه سند باتل را وزن می کنیم تفاضل دو توزین، معادل وزن ماسه جای گرفته در قیف است. اگر شابلون سوراخدار که جهت حفر چاله از آن استفاده می کنیم، دارای پخی نشیمنگاه می باشد که در برآورد وزن ماسه زیر قیف تأثير گذار است در  این مرحله نیز، می بایست استفاده و کالیبره شود.

3) وزن مجموعه سندباتل + قيف + ماسه (قبل از آزمایش)

برای سندباتل به قطر ۴ اینچ، این وزن را به ۶۰۰۰ گرم تنظیم می کنیم.

برای سندباتل به قطر ۶ اینچ، این وزن را به ۱۱۰۰۰ گرم تنظیم می کنیم، تا خطای محاسبات عددی به حداقل برسد.

چاله مربوطه را با توجه به جدول استاندارد حداقل حجمی که بر اساس حداکثر اندازه اسمی ذرات خاک کنده شده از چاله به دست می آید، با دقت حفر نموده و با تمیز کردن کامل ديوار و کف چاله (حتی با قلم مو)، وزن خاک مرطوب کوبیده شده ای که از چاله خارج کردیم , را در محل (توسط ترازوهای دقیق شارژی) به دست می آوریم.

بلافاصله از خاک کنده شده چاله، ۲ قوطی رطوبت اخذ نموده و پس از توزین، درب قوطی را نصب و در جای مناسب نگهداری می کنیم تا به محض رسیدن به آزمایشگاه، داخل اون بگذاریم؛

چاله را بر اساس نصب محکم شابلون سوراخ دار، حفر می نماییم. اکنون، با دقت سندباتل را بر روی سوراخ شابلون تنظیم نموده و شیر تخلیه ماسه را باز می کنیم.

پس از توقف سقوط ثقلی ماسه، شیر جریان را بسته و مجموعه سندباتل را وزن می کنیم.

از محاسبات فرم پیش نویس، وزن مخصوص های مرطوب و خشک و درصد رطوبت خاک محل محاسبه می شوند؛

ماسه تخلیه شده در قیف و چاله را با دقت جمع آوری نموده و با الک کردن شماره های مخصوص، جهت استفاده مجدد آماده می کنیم.

محاسبات

محاسبات ارائه شده برای جرم بر حسب گرم و حجم بر حسب سانتی متر مکعب انجام شده اند. سایر واحدها به شرطی مجاز هستند که از ضرایب تبدیل مناسب در طول محاسبات استفاده گردد.

محاسبه حجم چاله آزمایش به صورت زیر است.

V=(M1-M2)/p1

که در این رابطه

V : حجم چاله آزمایش بر حسب سانتی متر مکعب

M1 : جرم ماسه مورد استفاده برای پر کردن چاله آزمایش ، قیف  و صفحه زیرین بر حسب گرم

M2 : جرم ماسه مورد استفاده برای پر کردن قیف و صفحه زیرین بر حسب گرم

p1 : دانسیته ماسه بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب

محاسبه جرم خشک مصالح برداشت شده از چاله آزمایش به صورت زیر است.

M4=100M3/(w+100)

در رابطه فوق

w : میزان رطوبت مصالح برداشته شده از چاله آزمایش بر حسب درصد

M3 : جرم مرطوب مصالح حاصل از چاله آزمایش بر حسب گرم

M4 : جرم خشک مصالح حاصل از چاله آزمایش بر حسب گرم یا ضرب در 0.002205 بر حسب پوند

محاسبه دانسیته مرطوب و خشک مصالح مورد آزمایش در محل به صورت زیر

Pm=M3/V

Pd=M4/V

V : حجم چاله آزمایش بر حسب سانتی متر مکعب

M3 : جرم مرطوب مصالح حاصل از چاله آزمایش بر حسب گرم

M4 : جرم خشک مصالح حاصل از چاله آزمایش بر حسب گرم

Pm : دانسیته مرطوب مصالح مورد آزمایش بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب با وزن مخصوص مرطوب مصالح

γm=pm*62.43 بر حسب پوند بر فوت مکعب

برخی اوقات دانسیته در محل، به صورت درصدی از دانسیته های دیگر به طور مثال دانسیته های آزمایشگاهی تعیین شده مطابق روش آزمایش D698 ، D1557 ، D4253 ، D4254 بیان می شود (درصد کوبیدگی خاکریز متراکم شده). این رابطه را می توان با تقسیم دانسیته بر محل ، بر دانسیته آزمایشگاهی و ضرب کردن در 100 تعیین نمود. محاسبات مربوط به تعیین دانسیته نسبی ، در روش آزمون D4254 ارائه شده است. در صورت نیاز باید اصلاحاتی برای مصالح با اندازه بزرگتر از حد معمول مطابق دستورالعمل D4718 انجام شود.

گزارش

گزارش باید حاوی اطلاعات زیر باشد.

  • محل آزمایش، ارتفاع ، صخامت لایه مورد آزمایش یا هر اطلاعات دیگری راجع به محل و مشخصات آزمایش
  • حجم چاله آزمایش ، بر حسب سانتیمتر مکعب یا فوت مکعب
  • دانسیته مرطوب در محل بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب یا پوند بر فوت مکعب
  • دانسیته خشک در محل ، بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب یا پوند بر فوت مکعب
  • وزن مخصوص خشک در محل ، بر حسب کیلونیوتن بر متر مکعب pd*9.807 یا پوند بر فوت مکعب pd*62.43 که با دقت 0.1 کیلونیوتن بر متر مکعب یا با دقت 1 برای پوند بر فوت مکعب بیان می شود.
  • میزان رطوبت خاک در محل که به صورت درصدی از جرم خشک بیان می شود. همراه با روش آزمایش مورد استفاده
  • مشخصات دستگاه آزمایش و کالیبراسیون حجم
  • دانسیته ماسه مورد استفاده بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب یا پوند بر فوت مکعب
  • توصیف ظاهری خاک یا سایر مصالح
  • جرم و درصد ذرات با اندازه بزرگتر از حد معمول و اندازه الک در صورت استفاده
  • تفسیر نتایج آزمایش و ارائه نظرات
  • در صورتی که دانسیته یا وزن مخصوص خشک در محل به صورت درصدی از مقدار دیگر بیان شده باشد لحاظ کردن موارد زیر الزامی است
  • روش آزمون آزمایشگاهی مورد استفاده
  • مقدار دانسیته خشک یا وزن مخصوص خشک تطبیقی و میزان رطوبت مورد استفاده
  • تصحبح مربوط به مصالح با اندازه بزرگتر از حد معمول و جزئیات مربوطه
  • معیارهای پذیرش قابل استفاده ، در رابطه با درصد رطوبت ، دانسیته با وزن مخصوص در محل

منابع

ASTM – D1556 (AASHTO – T191) : Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand Cone Method

راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک ، مهندسی خاک و ژئوتکنیک نوشته مهندس داریوش مرادی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.