آزمایش تعیین تراکم خاک کامل و جامع

آزمایش تعیین تراکم خاک کامل و جامع

TXT

txt

19 f 2020

آزمایش تعیین تراکم خاک

آزمایش تعیین تراکم خاک

آزمایش تعیین تراکم خاک

 تراکم عباتست از کاهش دادن حجم خاک در اثر خارج ساختن هوا با استفاده از اعمال نیرو. که در این حالت اصطکاک بین ذره ها بیشتر میشود و وزن واحد آن زیاد می شود.و این وزن معیار تراکم خاک است.

تراکم به منظور افزایش مقاومت نیروی برشی است و کاهش نفوذپذیری که این به علت این است که منافذ خاک کوچکتر میشود و در نتیجه آب از این منافذ مشکلتر است.در خاکهای رسی یک مشکل وجود دارد و آن افزایش پتانسیل تورم.

عوامل موثر در تراکم خاک بستگی دارد به : 1-نوع خاک 2-انرژی 3-رطوبت 4- دانه بندی مصالح

در این جا به نوع خاک اشاره شد. نحوه تراکم خاکها با توجه به مشخصات فیزیکی آن مختلف است. اینها عبارتنداز تراکم خاکهای غیر چسبنده و تراکم خاکهای چسبنده.

–       تراکم خاکهای غیر چسبنده (شن و ماسه): خاکهای غیر چسبنده معمولا از ذرات درشت دانه و نسبتا کروی شکل تشکیل میشوند و درجه ترکم آنها بستگی به طرز قرار گرفتن ذرات در کنار یکدیگر دارد. از آنحایی که ذرات تقریبا غیر قابل تغییر شکل و تراکم ناپذیر هستند استفاده از ارتعاش و لرزه بهترین وسیله جهت متراکم کردن اینگونه خاکها می باشد.

آزمایش تعیین تراکم خاک

روشهای تراکم خاکهای درشت دانه:

به علت ساختمان خاص ذرات ریز دانه چسبنده مثل سیلت ریز و رس تراکم آنها به وسیله ارتعاش مقدور نیست و بار یا فشار استاتیک بهترین وسیله برای تراکم این گونه خاکهاست. برای نشان دادن تراکم پذیری این گونه خاکها تحت فشار میتوان مقداری آب به توده ای از خاک میکا افزود و آنرا در یک لیوان قرار داد.چنانچه با یک استوانه فلزی مقداری فشار روی سطح خاک در لیوان وارد اید مشاهده خواهد شد که سطح خاک نشست قابل ملاحظه ای نموده است یعنی تحت تاثیر فشار استاتیک متراکم شده است.

با انرژی های مختلف میتوان تراکم های مختلف داشته باشیم.از طرفی برای تراکم کردن خاک میتوان رطوبت را نیز زیاد کرد. و برای این که پروژه ای از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد باید مقدار رطوبت به حد اپتیمم باشد.

آزمایشهای دیگر نیز برای تراکم وجود دارد که اصولا به 8 روش انجام پذیر است. ولی ما برای تراکم از روشهای استاندارد و اصلاح شده استفاده میکنیم.روش کار در همه یکسان است ولی تفاوت در مقدار وزنه و دیگر مشخصات میباشد.

در هنگام ساخت و اجرای بزرگراه ها و فرودگاهها و سازه های دیگر،متراکم کردن خاک یک امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاک میباشد.پروکتور (1933) یک آزمایش تراکم آزمایشگاهی ابداع کرد تا به وسیله آن حداکثر وزن مخصوص خشک خاک که برای تراکم در محل میتواند استفاده شود را تعیین کند این آزمایش به نام آزمایش تراکم پروکتور مشهور میباشد و در این بخش توضیح داده میشود

روند آزمایش:

آزمایش پروکتور به دو روش انجام میپذیرد :

1)   روش اشوی استاندارد (تراکم دستی) : در این روش از چکشی به وزن 5.5 پوند و ارتفاع سقوط 13 اینچ(یک فوت) وتعداد 56 ضربه در سه لایه تراکم، و قطر قالب 6 اینچ استفاده میگردد .

2)   روش اشوی اصلاح شده (تراکم پیشرفته) : در این روش از چکشی به وزن 10 پوند و ارتفاع سقوط 18 اینچ (یک و نیم فوت) و تعداد 25 ضربه در پنج لایه تراکم، و قطر قالب 4 اینچ استفاده میگردد.

وسایل:

1) الک 4/3 اینچ

2) چکش پروکتور

3) قالب (ارتفاع 4.6 اینچ)

4) سر قالب (ارتفاع 2.5 اینچ)

5) زیر قالب با متعلقات

6)ظرفی برای خاک مرطوب کردن (استانبولی)

7)ترازو با دقت 0.01 گرم

8)گرمخانه (Oven)

9)کاردک و خط کش

شرح آزمایش:

ابتدا قالب و زیر قالب را سرهم نموده و وزن می نماییم سپس مقداری خاک عبوری از الک 4/3 اینچ (تقریباً دو برابر حجم قالب)، را در داخل استامبولی ریخته و به مقدار تقریبی 15 درصد ،آب به آن اضافه می کنیم(با توجه به دانه بندی خاک که هر چه ریزتر باشد آب بیشتری مورد نیاز بوده و هر چه درشت دانه باشد آب کمتری نیاز دارد که به دلیل سطح مقطع دانه هاست) وبعد خاک را کاملا ترکیب میکنیم تا خاک مرطوبی یکدست بدست بیاید. سپس کمی بیش از 3/1 قالب را از خاک مرطوب بدست آمده پر میکنیم (تقریبا نصف قالب) و با چکش پروکتور به تعداد 56 ضربه تمام سطح خاک مرطوب را میکوبیم(متراکم می کنیم) و به همین ترتیب لایه دوم را نیز انجام میدهیم .

برای انجام لایه سوم ، سر قالب را بر روی قالب گذاشته و محکم بر روی قالب نگه می داریم و لایه سوم را تا سطح رویه سر قالب پر میکنیم و بعد شروع به کوبیدن ، طبق روال دو لایه قبلی میکنیم.

بعد از اتمام عمل تراکم ، سرقالب را باز نموده سطح قالب را با یک وسیله مانند کاردک یا خط کش فولادی یا هر وسیله دیگری کاملاً صاف کرده و قالب محتوی خاک مرطوب را وزن می نماییم.سپس قالب را باز نموده از قسمت سر و انتهای قالب نمونه برداری نموده، وزن کرده ، در داخل گرمخانه قرار میدهیم.

محتوای قالب را تخلیه نموده و به آن مقداری آب اضافه کرده دوباره خاک مرطوب را برای بدست آوردن ترکیبی  یکنواخت ، کاملا هم می زنیم و اعمال فوق را تکرار نموده و نمونه گیری کرده ، نمونه را وزن نموده داخل گرمخانه قرار می دهیم.

برای بار سوم محتوای قالب کاملا تخلیه شده و به خاک مرطوب آب اضافه می نماییم و اعمال ذکر شده را انجام داده و در نهایت از آن نیز نمونه گیری نموده وزن کرده در داخل گرمخانه قرار می دهیم.

نمونه ها می بایست به مدت 24 ساعت در دمای 110 درجه سانتی گراد در داخل گرمخانه بمانند که پس از گذشت این مدت زمان، نمونه ها را خارج نموده وزن نموده و درصد رطوبت آنها را محاسبه می نماییم.

اینک با توجه به مقادیر بدست آمده از درصد رطوبت و داشتن وزن خاک مرطوب های محتوای قالب ، مقدار وزن مخصوص خشک خاک مرطوب ها را نیز محاسبه نموده و با رسم نموداری که محور افقی نشان دهنده درصد رطوبت و محر قائم نشان دهنده وزن مخصوص خشک مصالح می باشد در محیط Excel یک منحنی رسم می نماییم و با توجه به نمودار، نقطه ماکزیمم منحنی ، نقطه ای است که ما با آن رطوبت، بیشترین تراکم را در خاک، خواهیم داشت که رطوبت بهینه می باشد.

محاسبات:

وزن قالب با زیر قالب و متعلقات =W1  = kg 6.73

وزن خاک مرطوب اول + W1 =Wws1 = kg  13.074

وزن خاک مرطوب دوم + W1 =Wws2 = kg  13.278

وزن خاک مرطوب سوم + W1 =Wws3 = kg  13.030

وزن نمونه مرطوب اول = Ww1 = gr  45.51

وزن نمونه مرطوب دوم = Ww2 = gr  122.46

وزن نمونه مرطوب سوم = Ww3 = gr  71.56

وزن نمونه خشک اول = Wds1 = gr  39.57

وزن نمونه خشک دوم = Wds2 = gr  104.82

وزن نمونه خشک سوم = Wds3 = gr  59.17

اینک وزن مرطوب نمونه ها را از وزن خشک نمونه ها کم میکنیم تا وزن آب موجود آنها بدست آید و با تقسیم بر وزن خشک نمونه ها درصد رطوبت هر یک را محاسبه می نماییم.

وزن آب نمونه اول =Ww1= kg 5.94

وزن آب نمونه دوم =Ww2= 17.64 kg

وزن آب نمونه سوم =Ww3= 12.39 kg

در صد رطوبت نمونه اول =  15.01%

در صد رطوبت نمونه دوم =  16.82%

در صد رطوبت نمونه سوم =  20.94%

 با تبدیل مقادیر( اینچ به سانتی متر)حجم قالب ها را برای بدست آوردن چگالی مرطوب خاکها ، را بدست می آوریم:                                            =2130.25 cm³ (2.54×4.6)ײ(2.54×3 )×3.14 =   r²hπ = حجم قالب

حجم قالب = Vs= 2130.25 cm³

اکنون با تقسیم وزن خاک مرطوب ها بر حجم قالب، جرم حجمی مرطوب هر خاک مرطوب بدست می آید:

                                                                                            _W= Wws ÷ Vs γ

γ_w1=6344 gr ÷ 2130.25 cm³ = 2.978 gr/cm³

γ_w2=6548 gr ÷ 2130.25 cm³ = 3.074 gr/cm³

γ_w3=6300 gr ÷ 2130.25 cm³ = 2.957 gr/cm³

حالا با توجه به محاسبات انجام شده جرم حجمی مخصوص خشک (dγ ) هر خاک مرطوب را محاسبه مینماییم:

γ_d1= γ_w1 ÷ {1+(w/100)} = 2.978 ÷ (1+ 0.1501) = 2.589

γ_d2= γ_w2 ÷ {1+(w/100)} = 3.074 ÷ (1+ 0.1682) = 2.631

γ_d3= γ_w3 ÷ {1+(w/100)} = 2.957 ÷ (1+ 0.2094) = 2.445

با داشتن مقادیر بالا از ستون ششم و ستون هشتم( از راست) برای رسم نمودار سهمی ،استفاده می نماییم تا رطوبت بهینه را بیابیم(رطوبت بهینه راس یا قله سهمی ما می باشد) :

نتیجه:

1)     رطوبت بهینه ما در این آزمایش برابر با عددتقریبی  16.5% میباشد یعنی بهترین میزان رطوبت برای بیشترین تراکمی که میتوان بر خاک اعمال نمود این مقدار است.

2)     هر چه از این درصد رطوبت ، رطوبت بیشتری به خاک اعمال کنیم نتیجه عکس خواهد بود زیرا ذرات آب فضای بین خاکها را پر نموده و خود جایگزین ذرات خاک خواهند شد.

3)هر چه از این میزان درصد رطوبت ، رطوبت کمتری به خاک اعمال شود تراکم کمتر صورت میگیرد چرا که ذرات آب همانند روغن عمل کرده و باعث لغزش ذرات خاک روی هم شده در نتیجه ذرات ریز، فضای خالی ذرات درشت تر را اشغال نموده تراکم افزایش می یابد وبا کم بود رطوبت این امکان وجود نخواهد داشت.

منابع خطا:

خطا ها ممکن است در:1) وزن کشی ،2) چسبیدن خاک به بدنه قالب ،3) تغییر ارتفاع سقوط، 4) چسبیدن خاک مرطوب به داخل بدنه چکش و در نتیجه سقوط ناقص چکش ،5) تخلیه ناقص قالب ،6) ترکیب نا همگن آب با خاک و… بوجود آیند.

مطالب مرتبط:

آزمایش عمرانی

آزمایش معماری

برای دانلود مطالعات معماری کلیک کنید.

برای دیدن و دانلود نقشه اتوکدکلیک کنید.

برای دیدن و دانلود پروژه معماری کلیک کنید.

برای دیدن و دانلود رساله معماری میتوانید کلیک کنید.

پلان معماری