آزمایش تعيين دانه بندي به روش هيدرومتري

آزمایش تعيين دانه بندي به روش هيدرومتري

zip

24 f 2016

آزمایش تعيين دانه بندي به روش هيدرومتري

توزیع دانه بندی دانه های درشت خاک ( بزرگ تر از 0.075 mm برابر با اندازه الک 200) با استفاده از روش دانه بندی با الک تعیین می شود، ولی برای تعیین اندازه ذرات ریز خاک باید از روش هیدرومتری استفاده شود.

هدف:
هدف از آین آزمایش تکمیل بخش ریزدانه منحنی دانه بندی می باشد.

وسایل مورد نیاز :

1) سر تاوس

2) مصالح (خاک)

3) ترازو

4) الک # 200

5) استوانه مدرج

6) آب فشان

7) هم زن برقی

8) هیدرومتر (چگالی سنج)H152

9) کرنومتر (زمان سنج)

محلول استوکس دانه های ریز رس را (به سبب داشتن خاصیت چسبندگی) که به هم چسبیده اند و تشکیل دانه های درشت تر را داده اند از یکدیگر جدا می سازد .

مقدارcc 125 از محلول استوکس را با 50 گرم خاک تهیه شده را در استوانه مدرج ریخته و به مدت 5 دقیقه، استوانه را خوب تکان می دهیم تا محلول با خاک ترکیب گردد . بعد استوانه را به مدت 16 ساعت در همان حال باقی میگذاریم تا دانه ها کاملا از هم جدا گردند.

سپس ترکیب را داخل هم زن ریخته به مدت 2 دقیقه آنرا هم میزنیم و بعد از هم زدن نمونه را داخل استوانه مدرج ریخته و به کمک آب فشان حاوی آب مقطر ذرات باقی مانده در لیوان هم زن را به استوانه ریخته و همچنین مقدار نمونه داخل استوانه را با اضافه کردن آب مقطر به cc1000 میرسانیم.

درب استوانه را با کمک دست و یا در صورت داشتن در پوش، بسته به مدت یک دقیقه، 30 بار سر و ته میکنیم تا نمونه کاملاً ترکیب گردد. سپس استوانه را روی میز گذاشته و کرنومتر را میزنیم و از لحظه روی میز گذاشتن و در مدت های مشخص از زمان شروع کرنومتر، هیدرومتر را به آرامی و در مدت 10 ثانیه وارد نمونه نموده و عددی را که از نمونه بیرون میباشد را قرائت ، و همراه با زمان قرائت یادداشت مینماییم .

چگالي سنج يا هيدرومتر : داراي يك قالب شيشه اي است كه در انتها داراي حباب بيضوي شكل است.چگالي سنج در دو نوع 151H و 152H ميباشد كه بر حسب دو مقياس متفاوت درجه بندي شده اند.چگالي سنج 152H برحسب گرم در ليتر خاك با گرم در 1000 سانتيمتر مكعب خاك و از -5 تا 60 درجه بندي شده است.چگالي سنج 151H برحسب وزن مخصوص ذرات جامد در آب و از 1 تا 1.038 گرم بر سانتيمتر مكعب درجه بندي شده است.(هر دوي اين چگالي سنجها براي دماي 20 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص 1 كاليبره و تنظيم شده اند.

*چگالی سنجی که ما در آزمایش استفاده نموده ایم از نوع 152H بوده و دمای محیط (آزمایشگاه) نیز 220c میباشد که تمامی محاسبات باید با توجه به این مسائل انجام پذیرد .

* قرائت می بایست در زمانهای 1 و3 و5 و10 و20 و40 و60 دقیقه و یک روز از زمان شروع کرنومتر، صورت گیرد .بدیهی است هر چه تعداد قرائت بیشتر باشد نتیجه نهایی دقیق تر خواهد بود.

قرائت های واقعی انجام شده ما با توجه به زمان شروع ته نشینی ذرات خاک در استوانه بدین شرح میباشد:

1) دقیقه 2 = 51 میلیمتر

2) دقیقه 5 = 47 میلیمتر

3) دقیقه 6 = 45 میلیمتر

4) دقیقه 10 = 42 میلیمتر

5) دقیقه 20 = 39 میلیمتر

6) دقیقه 30 = 36 میلیمتر

7) دقیقه 60 = 33 میلیمتر

محاسبات:

برای بدست آوردن قطر ذرات باید از فرمولL/t D = K استفاده نمود که K ضریب ثابت در دمای 22 درجه سانتی گراد و برای2.65 = Gsبرابر است با 0.01332 که از جدول 2 استخراج شده و L نیز عمق موثر چگالی سنج میباشد(که با توجه به قرائت واقعیRa + ضریب انحناء آب که برابر 1 میباشد بدست آمده) که از جدول 1 و با توجه به نوع چگالی سنج در قرائت های مختلف، استخراج میگردد که بر حسب cm بیان میشود .

اینک برای دانستن در صد عبوری از فرمول: Ra – ZeroCorretion +GT = 2Rc یعنی :

ضریب تصحیح دما + ضریب تصحیحGs – قرائت واقعی = قرائت تصحیح

استفاده میشود که Rc بدست آمده در ضریب تصحیح Gs ضرب گردیده بر مقدار وزن خاک تقسیم و با ضرب در 100 درصد عبوری بدست می آید.P.P = (Rc2 × Gs) ÷Ws × 100

در نهایت با استفاده از قطر ذراتGrain Size(mm و درصد عبوری Percent Passing با رسم نمدار منحنی دانه بندی در محیط Excel منحنی دانه بندی بدست می آید.

آزمایش تعيين دانه بندي به روش هيدرومتري

خطاهای آزمایش:

1) ما در هر آزمایش فرض می کنیم ذرات خاک کروی شکل هستند در حالیکه این ذرات علاوه بر کروی شکل بودن سوزنی, پولکی, چند وجهی شکسته و …. نیز هستند. این فرض خطا ایجاد می کند.
2) در این آزمایش دما نیز در محاسبات مد نظر قرار می گیرد, که به علت خطا در خواندن دما, نامیزان بودن دماسنج,…در محاسبات خطا وارد می شود.
3) در خواندن هیدرومتر, باید هیدرومتر کاملا مستقیم در محلول نگه داشته شود.اگر هیدرومتر شیب داشته باشد, این شیب سبب تجزیه ی نیروها و ایجاد خطا می شود.
4) آب هنگامی که در لوله قرار می گیرد, پدیده ی کشش سطحی (تمایل ذرات مایع به بالا رفتن از جداره ها) هنگام خواندن هیدرومتر خطا ایجاد می کند.

5) اگر هنگام خواندن هیدرومتر آن را به آرامی درون مایع قرار ندهیم سبب ایجاد نوسانات نامنظمی میشود که زمان زیادی طول می کشد تا سطح مایع آرام شود که درتعیین دقیق زمان خواندن اخلال ایجاد می کند و سبب ایجاد خطا می شود.
6) هنگامی که چگالی سنج را از مایع بیرون می آوریم مقداری از ذرات خاک به چگالی سنج می چسبند و با تکرار آزمایش در تعیین دقیق میزان چگالی ایجاد خطا می کند.
7)در دفعاتی که چگالی سنج قرائت می شود باید دقت نمود که حجم کل برابر حجم اولیه نمونه باشد.
8)در ریختن آب و خاک به داخل جام باید دقت نمود حجم جام3/2 باشد, اگر بیشتر شود هنگامی که دردستگاه قرار می گیرد به علت سرعت زیاد دستگاه ذرات خاک بیرون از جام ریخته می شود که در محاسبات و قرائت ها خطا ایجاد می کند.

نتیجه گیری:
رفتار خاک مخصوصا خاک های چسبنده, بیشتر به نوع و درصد کانی های رس, تاریخچه زمین شناسی و درصد آب موجود در آن بستگی دارد تا به نحوه ی توزیع دانه بندی خاک. در آنالیز هیدرومتری از رابطه ی بین سرعت متوسط ذرات کروی در مایع, قطر ذرات, وزن مخصوص ذرات, وزن مخصوص مایع و لزجت مایع که در قانون استوکس به کار می روند.