مکانیک خاک

روش استاندارد اندازه گیری حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیری خاک ها(استاندارد ASTM D4318)

آزمایش حد خمیری

هدف آزمایش: این استاندارد ارائه دهنده روش تعیین حد روانی ، حد خمیری و شاخص خمیری خاک ها است. در این استاندارد دو روش تر و خشک برای آماده سازی نمونه جهت انجام آزمایش شرح داده شده است. در صورتی که روش تهیه نمونه مشخص نشده باشد باید از روش تر استفاده کرد. حد روانی و حد خمیری بسیاری از خاک هایی که قبل از انجام آزمایش خشک می شوند، می تواند نسبت به نتایج آزمایش بر روی خاک های خشک نشده متفاوت باشد. در این مقاله از آسفالت ایران این روش آزمایش را طبق استاندارد برایتان شرح می دهیم.

در صورتی که از پارامترهای حد روانی و حد خمیری در روابط همبستگی برای تخمین دیگر پارامتر های خاک در شرایط رطوبت طبیعی استفاده شود. نمونه های آزمایش نباید قبل از آزمایش خشک شود مگر آنکه مشخص آن آزمایش بر روی نمونه های خشک درخواست شود. در این استاندارد دو روش برای تعیین حد روانی تعریف شده است. این دو روش به نام های چندنقطه ای و تک نقطه ای نامگذاری شده اند.

روش چند نقطه ای

در صورتی که در دستورالعمل مشخصا ذکر نشده باشد، باید از روش چندنقطه ای استفاده کرد روش چند نقطه ای عموماً دقیق تر از روش تک نقطه ای است و چون روش تک نقطه ای نیاز به قضاوت اپراتور در مورد نزدیکی رطوبت خاک با حد روانی دارد ، این روش برای اپراتورهای غیر مجرب توصیه نمی شود. مجموعه حد روانی، حد خمیری همراه با حد انقباض خاک ها غالباً به نام حدود اتربرگ شناخته می شوند. این حدود، مرزهای تعریف شده ای برای سفتی های مختلف خاک های خمیری هستند.

غلظت و ترکیب شیمیایی نمک های مختلف محلول در خاک بر روی درصد رطوبت و حدود روانی و خمیری خاک ها تاثیر می گذارد. بر این اساس توجه ویژه به خاک هایی با منشاء دریایی یا منشاءهای دیگر که دارای غلظت زیاد نمک باشند، ضروری است. با توجه به آنکه آزمایش حدود اتربرگ بر روی مصالح عبوری از الک آزمایشگاهی آسفالت ایران به شماره ۴۰ انجام می شود سهم نسبی این بخش نسبت به کل خاک باید در تفسیر رفتار مجموعه خاک در نظر گرفته شود..

تعاریف حدود اتربرگ:

آلبرت اتربرگ مقدمتا شش مرز حدی را برای سفتی خاک های ریزدانه تعریف کرد.  این شش مرز عبارت بودند از:

  1. حد بالای غلظت (Upper Limit Of Viscose Limit)
  2. حد روانی (Liquid Limit)
  3. حد چسبناکی (Sticky Limit)
  4. حد  چسبندگی (Cohesion Limit)
  5. حد خمیری (Plastic Limit)
  6. حد انقباض   (Shrinkage Limit)

اما امروزه عمدتاً از حد روانی و خمیری و بر اساس تعریف برخی از مراجع همراه با حد انقباض به عنوان حدود اتربرگ یاد میشود.

شاخص خمیری خاک

حد روانیدرصد رطوبت قراردادی بین رفتار خمیری و نیمه مایع. مقاومت برشی زهکشی نشده خاک ها در درصد رطوبت متناظر با حد روانی تقریباً دو کیلو پاسکال(2Kpa) است.
حد خمیریدرصد رطوبت قراردادی بین رفتار خمیری و نیمه جامد خاک.
خاک های خمیریخاک خمیری خاکی است که در یک محدوده رطوبتی دارای خواص خمیری باشد و با خشک شدن شکل خود را حفظ نماید.
شاخص خمیری:محدوده‌ای از درصد رطوبت که خاک در آن رفتار خمیری دارد. این پارامتر از نظر عددی برابر اختلاف بین حد روانی و حد خمیری خاک است.
شاخص روانینسبت بین درصد رطوبت طبیعی خاک منهای حد خمیری آن به شاخص خمیری خاک.
فعالیتنسبت بین شاخص خمیری خاک به درصد وزنی ذرات کوچکتر از 0.002 میلی متر.

خلاصه روش آزمایش حد روانی:

ابتدا مصالح مانده روی الک نمره ۴۰ از مصالح مورد آزمایش حذف می شود. حد روانی به صورت سعی و خطا با پهن کردن خاک در جام برنجی، شیار زدن و بسته شدن شیار به واسطه ضربه اندازه گیری میشود. این درصد رطوبت سپس در روابط تجربی به حد روانی تبدیل می شود. حد خمیری توسط چندین بار گلوله کردن خاک و سپس فیتیله کردن آن تا قطر ۳.۲ میلیمتر به گونه ای که با کاهش درصد رطوبت دیگر امکان فیتیله کردن و گلوله کردن خاک نباشد و خاک به صورت کلوخه ای درآید، انجام می شود. درصد رطوبت متناظر با این حالت حد خمیری نامیده می شود. شاخص خمیری به صورت تفاضل بین حد روانی و حد خمیری محاسبه می شود.

کاربرد آزمایش:

این آزمایش به عنوان یکی از مجموعه آزمون های شناسایی و طبقه بندی بخش ریزدانه خاک ها استفاده می شود. حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیری خاک ها همچنین به صورت گسترده به تنهایی یا همراه با دیگر ویژگی های خاک برای همبستگی با برخی از خواص مهندسی نظیر قابلیت متراکم شدن، نفوذپذیری، نشست پذیری، مقاومت برشی و بررسی رفتار انقباضی- تورمی به کار می رود. با مشخص بودن حد روانی و حد خمیری یک خاک همراه با درصد رطوبت طبیعی می توان با محاسبه پارامتر شاخص روانی به وضعیت سفتی نسبی خاک پی برد.

همچنین با معلوم بودن شاخص خمیری و درصد ذرات کوچکتر از 0.002 میلی متر می توان پارامتر فعالیت خاک را محاسبه کرد. از آزمایش حد روانی و حد خمیری در مواردی برای تعیین مشخصات هوازدگی مصالح رسی-شیلی استفاده میشود. این مساله هرگاه در معرض چرخه های تر و خشک شدن قرار گیرند حد روانی و حد خمیری شان افزایش می یابد، مقدار افزایش شاخصی از استعداد هوازدگی است.

حد روانی خاکی که دارای درصد قابل توجهی از مصالح آلی باشد در صورتی که پیش از آزمایش در گرمخانه خشک شود به صورت چشمگیری کاهش می یابد. مقایسه حد روانی یک نمونه قبل و بعد از خشک شدن در گرمخانه می تواند شاخصی کیفی برای اندازه گیری درصد مواد آلی خاک باشد.

 تجهیزات آزمایش حد خمیری و حد روانی خاک:

 

خرید کاساگراند درجه 1- آسفالت ایران

دستگاه کاساگرانده

شیارکش عصایی و تخت-آسفالت ایران

شیارکش مسطح (شیارکش تخت)

قوطی رطوبت- آسفالت ایران


قوطی نمونه برداری


تجهیزات آزمایش حد خمیری:

تجهیزات آزمایش حد خمیری-آسفالت ایران

صفحه شیشه ای: شیشه مسطح و مربعی شکل با ضلع حداقل ۳۰ سانتی متر و ضخامت یک سانتی متر برای فیتیله کردن و نورد خاک.
کاردک: این کاردک باید تیغه‌ای به پهنای تقریبی ۲ سانتی متر و طولی در حدود ۱۰ سانتیمتر تا ۱۳ سانتیمتر داشته باشد.
 آبفشان: برای اضافه کردن آب به خاک به میزان لازم و شستشوی ذرات ریز از ذرات درشت.
 گرمخانه(آون)دارای ترموستات با قابلیت تامین دمای یکنواخت 110 درجه سانتی گراد

+ تمامی این لوازم را میتوانید از بخش تجهیزات آزمایشگاه خاک در سایت آسفالت ایران مشاهده کنید!

آماده سازی نمونه:

 روش تر:

در صورتی که آماده سازی نمونه مشخصاً به روش خشک درخواست نشده باشد ، از روش تر به شرح زیر استفاده می شود.

+ نمونه های کوچکتر از الک نمره ۴۰

در صورتی که با مشاهده چشمی یا روشهای دستی مشخص شود که نمونه فاقد مصالح درشت تر از الک شماره ۴۰ است یا درصد دانه های درشت تر از این اندازه کم باشد نمونه ای به وزن تقریبی ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم از خاک با آب مقطر به خوبی مخلوط شده و توسط کاردک بر روی صفحه شیشه ای به هم زده می شود. در صورت لزوم پیش از اختلاط خاک با آب مقدار جزئی آب به خاک اضافه می شود و برای مدتی اجازه داده می‌شود که خاک آب را بمکد و نرم شود.

سپس آب لازم به مقداری اضافه می‌شود که سفتی خاک در محدوده متناسب با ۲۵ الی ۳۵ ضربه متناظر با دستگاه کاساگرانده شود. در صورتی که در حین اختلاط مشاهده شود که نمونه دارای اندکی مصالح بزرگتر از الک نمره ۴۰ است ، این  مصالح در صورت امکان با دست برداشته می شود و در صورت عدم امکان ، مصالح درشت توسط فشار دادن خاک بر روی الک نمره ۴۰ با دست یا کاردک پلاستیکی جدا میشوند.
در صورتی که به دو روش گفته شده امکان حذف بخش درشت تر از الک نمره ۴۰ نباشد باید از روش شستشو مطابق قسمت بعدی استفاده شود. در صورتی که در مصالح درشت تر از الک نمره ۴۰ ترکیباتی از پوسته صدف یا دیگر مصالح ترد باشد این  مصالح برای عبور از الک ۴۰ نباید خورد شوند و صرفاً با دست یا شستشو حذف می شوند. در مرحله بعد خاک اختلاط یافته با آب در ظرف دربسته به مدت ۱۶ ساعت نگهداری می شود. پس از این مدت و بلافاصله قبل از شروع آزمایش مجدداً نمونه به خوبی بهم زده می شود.
توجه: زمان لازم برای اختلاط کامل خاک عمدتاً به خواص خمیری و درصد رطوبت اولیه خاک بستگی دارد. در خاک های رسی سفت با مشخصات خمیری بالا به حداقل ۳۰ دقیقه زمان نیاز است.

+ نمونه های دارای درصد قابل توجهی از مصالح درشت تر از الک نمره ۴۰

 روش شستشو:

مقدار کافی از خاک با درصد رطوبت طبیعی به گونه‌ای برداشته می‌شود که در حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم مصالح عبوری از الک شماره ۴۰ داشته باشد. این مقدار خاک در ظرفی ریخته شده و به اندازه آب اضافه می شود تا سطح خاک را پوشش دهد.  اجازه داده می شود تا نمونه کاملا خیس بخورد به گونه‌ای که تمامی کلوخه ها نرم شود. همچنین ذرات ریز دانه به ذرات درشت دانه نچسبیده باشد.
توجه : در برخی موارد ، کاتیون های نمکی موجود در آب معمولی با کاتیون های طبیعی موجود در خاک جایگزین شده و خیساندن و شستشوی نمونه به طرز چشمگیری باعث تغییر نتایج میشود. در صورتی که در مورد عدم وجود این املاح اطمینان وجود ندارد ، بهتر است از آب مقطر یا آب فاقد املاح استفاده شود. به عنوان یک قاعده کلی آبی که دارای بیشتر از ۱۰ میلی گرم بر لیتر ذرات محلول باشد ، نباید برای عملیات شستشو استفاده شود.

در صورتی که نمونه دارای درصد زیادی مصالح مانده روی الک شماره ۴۰ باشد ، شستشوی مصالح به تدریج (و نه یکباره) انجام می شود و در هر نوبت حداکثر 0.5kg  از مصالح شسته می شود. برای شستشوی مصالح یک الک در کف یک تشتک تمیز قرار داده شده و سپس مخلوط آب و خاک بر روی الک ریخته میشود. در صورتی که در  مصالح ، شن یا ماسه درشت وجود داشته باشد، این مصالح با حجم کمی از آب توسط بطری آب افشان شستشو داده میشود و سپس دور ریخته می‌شوند. در روشی دیگر می توان مخلوط آب و خاک را بر روی الک شماره ۱۰ که بر روی الک شماره ۴۰ سوار شده است ریخت و بعد از شستشوی مصالح ریزانه ، الک شماره ۱۰ را برداشت.

پس از شستشو و برداشت ذرات درشت دانه به مقدار کافی آب به ظرف  اضافه می‌شود تا حدوداً به اندازه ۱۳ میلی متر آب روی سطح الک شماره ۴۰ قرار گیرد. در این مرحله همراه با بالا بردن و پایین بردن الک ، مصالح توسط انگشتان دست به هم زده میشوند تا مصالح ریزدانه و درشت دانه از هم جدا شوند. کلوخه های مصالح  ریزدانه که در آب فرو پاشیده نشده‌اند ، توسط انگشتان دست بر روی الک مالیده می شوند. در پایان الک بالا آورده شده و با مقدار کمی آب شسته میشود.

در مرحله بعد آب موجود در مصالح عبوری از الک شماره ۴۰  به اندازه‌ای کاهش داده میشود تا درصد رطوبت در حدود حد روانی شود. این کار با یک یا ترکیبی از روش های زیر انجام می شود :
روش اول: قرار دادن در معرض جریان هوا در دمای اتاق
روش دوم: قرار دادن در معرض هوای گرم مثلاً سشوار برقی
روش سوم: جدا کردن آب شفاف از سطح سوسپانسیون
روش چهارم: استفاده از کاغذ صافی

پس از کاهش درصد رطوبت به حد مطلوب ، نمونه به خوبی توسط کاردک بر روی صفحه شیشه ای مخلوط میشود.در صورت لزوم مقدار کمی آب مقطر اضافه یا با ورز دادن خاک توسط کاردک آب اضافه آن کاسته می شود. درصد رطوبت خاک در این مرحله باید در حدی باشد که در دستگاه کاساگرانده متناسب با تعداد ضربه بین ۲۵ تا ۳۵ ضربه باشد. نمونه در ظرف در بست های ریخته شده اجازه داده می‌شود که حداقل به مدت ۱۶ ساعت باقی بماند پس از این مدت و بلافاصله قبل از شروع آزمایش نمونه مجدداً به خوبی بهم زده میشود.

_________________________________________________________________

شاید دوست داشته باشید بخوانید✔️

_________________________________________________________________

+ روش خشک

مقدار کافی از خاک به گونه‌ای برداشته میشود که در حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم مصالح عبوری از الک شماره ۴۰ داشته باشد. نمونه در دمای اتاق یا گرم خانه (آون) در دمای کمتر از ۶۰ درجه سانتیگراد خشک می شود به گونه ای که پس از خشک شدن به خوبی قابلیت خرد شدن داشته باشد. در طی مدت خشک شدن نمونه ، تفکیک دانه ها باعث تسریع در خشک شدن نمونه میشود. سپس نمونه در هاون با دسته هاون نوک پلاستیکی  به گونه ای کوبیده می‌شود که تک دانه های خاک خوردن شوند.

در صورتی که در طی عملیات خرد کردن خاک ذرات درشت ، کلوخه های سمنته ، پوسته صدف یا ذرات ترد و شکننده وجود داشته باشد ، این ذرات نباید برای عبور از الک شماره ۴۰ خرد شوند و باید با دست یا روش های دیگر مثل شستشو جدا شوند. در مرحله بعد خاک کوبیده شده بر روی الک شماره ۴۰ ریخته شده و الک توسط دست تکان  داده میشود.

مصالح مانده روی الک به هاون برگردانده شده و مجددا کوبیده و سپس تا حدی الک می شود که مصالح مانده روی الک شماره ۴۰ در تشتکی قرار داده شده و مقداری آب بر روی آن ریخته میشود. مخلوط آب و خاک به هم زده میشود و مجددا روی الک شماره ۴۰ ریخته می شود. آب عبوری از الک در ظرف جمع آوری شده و این آب به مصالح خشکی که قبلاً از الک شماره ۴۰ عبور کرده بودند ، اضافه می شود و مصالح مانده روی الک شماره ۴۰ دور ریخته می شود. در ادامه نمونه مرطوب حاصل شده مطابق با روش تر شرح داده شده ، عمل آوری می شود.

اندازه گیری حد روانی به روش چند نقطه ای

مقداری از خاک آماده شده در جام دستگاه کاساگرانده در حالتی که جام در تماس با کف دستگاه است ، قرار داده می شود.این خاک توسط کاردک در کف جام فشرده و پخش می‌شود در این حالت سطح خاک تقریباً افقی با حداکثر ضخامت یک سانتی متر در عمیق ترین قسمت جام است. باید احتیاط شود که در این مرحله حباب های هوا در خاک محبوس نشوند.

خاک استفاده نشده در ظرف نگهداری می شود و برای حفظ رطوبت آن سطح ظرف توسط یک حوله خیس یا هر وسیله محافظ دیگر پوشانده می شود.  در ادامه آزمایش توسط ابزار شیارزن ، شیاری از بالاترین قسمت جام تا پایین‌ترین قسمت، در کف جام کشیده می شود. در طی کشیدن شیار ، سطح شیار زن باید در طول مسیر کاملا عمود بر سطح جام باشد.

در خاک هایی که امکان شیار زنی با یک بار حرکت شیارزن وجود نداشته باشد ، میتوان از چندین بار عبور شیارزن استفاده کرد. در طی عبور شیارزن باید احتیاط شود تا خاک داخل جام نسبت به کف جام جابجا نشود. در این مرحله بررسی می شود تا کلوخه های رسی در زیر جام در محل برخورد جام به پایه دستگاه وجود نداشته باشد. سپس با چرخاندن دسته دستگاه با سرعت ۱.۹ تا ۲.۱ ضربه در ثانیه تعداد ضربات لازم برای به هم رسیدن دو نیمه خاک در کف جام در طولی به فاصله ۱۳ میلی متر شمرده می شود.

دو قسمت خاک به هم رسیده باید بررسی شود. اطمینان حاصل گردد وجود حفرات هوا باعث بسته شدن شیار نشده باشد. در حالت مطلوب دو نیمه خاک باید تقریباً هم شکل باشند. در صورتی که وجود حباب های هوا باعث بسته شدن شیار شده باشدیا خاک درون جام دچار لغزش شده باشد. خاک درون جام برداشته و با اضافه کردن اندکی خاک برای جبران خاک برداشته شده در شیار زنی، مجدداً خاک در جام مطابق روش گفته شده قرار داده می شود. در صورتی که در درصد رطوبت های بالا پس از چند بار تلاش هر دفعه بین خاک و جام لرزش ایجاد شود یا تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار همواره کمتر از ۲۵ ضربه باشد. آزمایش تمام شده تلقی می شود و بدون انجام آزمایش حد خمیری نتیجه آزمایش به صورت غیر خمیری گزارش می شود.

در صورتی که این مرحله از آزمایش بدون مشکل به پایان برسد، تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار ثبت می شود. سپس با استفاده از کاردک خاک از درون جام در مسیری به عرض کاردک و عمود بر مسیر شیار برداشته می شود.  در ظرف وزن شده قرار داده و در آن گذاشته می شود. سپس باقی مانده خاک در جام به ظرف برگردانده میشود و جام و ابزار شیارزن شسته، خشک و مجدداً به دستگاه کاساگرانده متصل میشود. در ادامه آزمایش کل نمونه خاک با اندکی آب مقطر مخلوط شده تا با افزایش درصد رطوبت، تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار کاهش بیابد.

مجدداً مشابه با حالت قبل، آزمایش انجام و تعداد ضربات ثبت می شود. این کار حداقل به ازای سه درصد رطوبت مختلف انجام می شود. تعداد ضربات آزمایش اول ترجیحاً باید در محدوده ۲۵ تا ۳۵ ضربه، آزمایش دوم در محدوده 20 تا 30 ضربه و آزمایش سوم در محدوده ۱۵ تا ۲۵ ضربه باشد. در هر آزمایش درصد رطوبت خاک اندازه گیری میشود. در اندازه گیری درصد رطوبت توزین نمونه مرطوب باید بلافاصله پس از پایان هر آزمایش باشد.

محاسبات:

نمودار تغییرات درصد رطوبت و تعداد ضربات در نموداری که محور قائم آن درصد رطوبت و محور افقی آن دارای مقیاس لگاریتمی از تعداد ضربات است، ترسیم می شود. خط برازش یافته از مجموعه ۳ یا بیشتر نقاط آزمایش ترسیم میشود. درصد رطوبت متناظر با ۲۵ ضربه از روی نمودار استخراج و به عنوان حد روانی گزارش میشود.

اندازه گیری حد روانی به روش تک نقطه ای

آماده سازی اولیه نمونه کاملا مشابه روش چندنقطه ای بوده، با این تفاوت که درصد رطوبت خاک به گونه‌ای تنظیم می‌شود که تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار در حدود ۲۰ تا ۳۰ ضربه باشد.

روش آزمایش

روش آزمایش مشابه روش چند نقطه ای بوده اما تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار باید در محدوده ۲۰ تا ۳۰ ضربه باشد. در صورتی که تعداد ضربات خارج از این محدوده باشد، با کاهش یا افزایش درصد رطوبت تعداد ضربات به محدوده مورد نظر رسانده می شود. پس از رسیدن به تعداد ضربات لازم در فاصله ۲۰ تا ۳۰ ضربه. پس از برداشتن نمونه جهت تعیین درصد رطوبت بلافاصله خاک درون جام تخلیه شده.

مقداری خاک با همان درصد رطوبت برای جبران خاک برداشته شده اضافه می شود. آزمایش بر روی خاک با همان درصد رطوبت قبلی تکرار میشود به گونه ای که حداکثر اختلاف تعداد ضربات در این دو آزمایش دو ضربه باشد. در صورت عدم حصول به این شرایط، کل نمونه مجدداً مخلوط و آزمایش تکرار میشود. در مرحله بعد درصد رطوبت نمونه ها اندازه گیری شده و بر اساس رابطه زیر حد روانی برای هر نمونه محاسبه می شود :

فرمول حد روانی-آسفالت ایران

در این رابطه:

N=تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار
Wn= درصد رطوبت متناظر با N  ضربه برای بسته شدن شیار
K= ضریبی که طبق جدول زیر محاسبه می شود

                                              حد روانی حد خمیری-آسفالت ایران

حد روانی خاک متوسط حد روانی های محاسبه شده دو نمونه خاک با رابطه بالاست. اگر اختلاف دو حد روانی اندازه گیری شده، بیشتر از یک درصد باشد، آزمایش باید تکرار شود.

حد خمیری

آماده سازی نمونه:

به صورت تقریبی ۲۰ گرم از خاکی که برای آزمایش حد روانی تهیه شده است یا از باقی مانده خاک پس از آزمایش حد روانی برداشته میشود. درصد رطوبت خاک به حدی کاهش داده می‌شود تا بتوان خاک را بدون چسبیدن به دست بر روی یک سطح شیشه ای به حالت فیتیله ای درآورد. عمل کاهش رطوبت را میتوان با در معرض جریان هوا قرار دادن خاک( مثلاً با یک فن الکتریکی) یا پیچاندن خاک در کاغذی که بافت اضافی به خاک اضافه ننماید، تسریع کرد.

روش انجام آزمایش

از نمونه ۲۰ گرمی خاک، نمونه کوچکتری به اندازه ۱.۵ تا  2 گرم برداشته و خاک برداشته شده به حالت بیضی شکل در آورده می شود.  نمونه برداشته شده توسط فشار و حرکت رفت و برگشت کف دست یا انگشتان بر روی سطح شیشه‌ای به فیتیله ای با قطر یکسان در طول آن تغییر شکل داده میشود.

توجه: سرعت متعارف حرکت رفت و برگشت دست ها در حدود ۸۰ تا ۹۰ رفت و برگشت در یک دقیقه است. هر رفت و برگشت مجموع آن یک بار شمرده می شود. در خاکهای بسیار ترد می توان این سرعت را کاهش داد.

 توجه:در صورتی که یک میله فولادی یا لوله پلاستیکی به قطر ۳.۲ میلیمتر در روی میز آزمایشگاه وجود داشته باشد، انجام دهنده آزمایش می تواند بین قطر خاک و میله مقایسه انجام دهد.

حرکت رفت و برگشتی دستها بر روی نمونه خاک و کاهش قطر تا زمانی ادامه پیدا می کند که قطر نمونه در مدت زمان کمتر از دو دقیقه به ۳.۲ میلی متر برسد. فشار کف دست یا انگشتان بر روی نمونه خاک شدیداً تابع نوع خاک آزمایش شده است. معمولاً با افزایش خواص خمیری خاک ها این فشار افزایش می یابد. در خاک های ترد با خواص خمیری کم بهتر است فیتیله کردن خاک با فشار لبه خارجی کف دست یا قسمت پایین شست انجام شود.

پس از آن که قطر فیتیله به  ۳.۲ میلی متر رسید، فیتیله به چند تکه تقسیم شده، این قطعات به هم فشرده شده و بین انگشت شست و انگشت اشاره مالیده می شود و در در نهایت به شکل یک گلوله بیضی شکل در آورده می شود. مجدداً مشابه با حالت قبل عملیات فیتیله کردن، جمع کردن، گلوله کردن و … تا اندازه ای تکرار میشود تا فیتیله خاک تحت فشار مورد نیاز برای غلتاندن آن خرد شود و دیگر نتواند خاک را به فیتیله ای به قطر ۳.۲ میلیمتر رساند.

در حین عملیات فیتیله کردن در صورتی که فیتیله به چند تکه کوتاه تفکیک شود، ایرادی نیست. در این حالت قطعات کوتاه تر به فیتیله ای به قطر ۳.۲ میلیمتر رسانده می شود. تنها شرط لازم برای ادامه آزمایش آن است  که تکه های فیتیله قابل تبدیل شدن به گلوله بیضی‌شکل و فیتیله شدن مجدد را داشته باشد. انجام دهنده آزمایش هیچگاه نباید تلاش کند تا بالاجبار گسیختگی خاک دقیقاً در لحظه‌ای که قطر فیتیله به ۳.۲ میلی متر میرسد اتفاق بیفتد. مثلاً باید فیتیله به قطر ۳.۲ میلیمتر رسانده شود، سپس با کاهش سرعت حرکت رفت و برگشت دست یا کاهش فشار دست آنقدر عمل فیتیله کردن را ادامه دهد تا خاک ریخته شود.

در خاک هایی با مشخصات حد خمیری کم در صورت لزوم میتوان قطر گلوله بیضی‌شکل اولیه را تا حدی به قطر نهایی فیتیله ۳.۲ میلی متر نزدیک کرد. تا  تعداد دفعات لازم برای کاهش ضخامت فیتیله کاهش یابد. هرگاه گسیختگی فیتیله در مرحله‌ای رخ دهد که قطر فیتیله از ۳.۲ میلی متر بزرگتر باشد. در این صورت آزمایش تمام شده تلقی می شود مشروط به آن که در مرحله قبل قطر فیتیله به ۳.۲ میلی متر رسیده باشد و ریخته نشده باشد.

شکل گسیختگی فیتیله در خاک های مختلف متفاوت است. در برخی از خاک ها فیتیله به چندین قطعه کلوخه ای کوچک تبدیل میشود و در برخی دیگر فیتیله به یک لایه خارجی لوله ای شکل تبدیل شده. از دو انتهایی آن ترک های طولی شروع و با پیشرفت ترک طولی به سمت مرکز فیتیله ، سرانجام فیتیله به چند قطعه پولکی تبدیل می شود. رس های با خواص خمیری زیاد(Clay fat) برای فیتیله شدن به فشار دست بیشتری- به ویژه در رطوبت های نزدیک به حد خمیری- نیاز دارند. در این خاک ها غالباً فیتیله به تعدادی قطعه بشکه ای شکل به طول در حدود ۳.۲ تا ۹.۵ میلیمتر خرد می شود.

در ادامه آزمایش قطعات گسیخته شده فیتیله در ظرف وزن شده ای قرار می گیرند و بلافاصله در آن بسته می شود. سپس نمونه دیگری به وزن ۱.۵ تا ۲ گرم از همان نمونه اولیه ۲۰ گرمی جدا شده و مشابه روش فوق آزمایش تکرار می گردد. این کار چندین بار تکرار می شود تا آنکه ظرف آزمایش حداقل دارای ۶ گرم خاک شود. وزن ظرف با نمونه های داخل آن اندازه گیری میشود. مجدداً آزمایش با چند نمونه ۱.۵ تا ۲ گرم با ظرف جدیدی تکرار می شود. تا آن که ظرف دوم نیز حداقل دارای ۶ گرم خاک شود و سپس وزن ظرف و خاک داخل آن ثبت میشود. در ادامه درصد رطوبت خاک هر دو ظرف اندازه گیری می شود.

محاسبات:

متوسط ۲ درصد رطوبت فوق محاسبه می شود در صورتی که اختلاف دو درصد رطوبت بزرگتر از محدوده مجاز جدول زیر باشد، آزمایش باید تکرار شود. در غیر این‌صورت حد خمیری به صورت متوسط ۲ درصد رطوبت اندازه گیری شده گزارش می شود.

 


استاندارد حد خمیری-آسفالت ایران

شاخص خمیری

شاخص خمیری بر اساس رابطه زیر تعریف می شود:

PI = LL – PL

در این رابطه:

LL  = حد روانی
PL = حدخمیری

LL و PL هر دو به صورت عدد صحیح گزارش می شود. در صورتی که LL یا PL قابل اندازه گیری نباشد یا PL بزرگتر یا مساوی LL باشد، خاک به صورت غیر خمیری(NP) گزارش می شود. پیشنهاد ما هم این هست که آزمایش وزن مخصوص نسبی را حتما در درجه اول یاد بگیرید، زیرا در انجام آزمایشات به شما کمک بسیاری می کند.

آسفالت ایران

همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایش حد خمیری است. همچنین مطالب قبلی وبسایت در مورد خاک میتواند به شما کمک کند. امیدواریم این مقاله برای فرمول حد خمیری خاک به شما در درک نحوه آزمون اسلامپ و نحوه انتخاب تجهیزات آزمایش کمک کند. لطفاً برای سوالات یا راهنمایی و خرید تجهیزات آزمایشگاه بتن. در برند و جنس های مختلف در مورد درخواست خود با کارشناسان مجموعه ما تماس بگیرید.

مطالب طبق سازمان ملی استاندارد راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک ارائه شده است.

 

 

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 6 میانگین: 3.7]

دیدگاهی در مورد “روش استاندارد اندازه گیری حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیری خاک ها(استاندارد ASTM D4318)

  1. ali mardani گفت:

    با سلام خدمت تیم آسفالت ایران1
    بسیار سپاسگذارم بابت این مطالب جامع و کامل
    لطفا در صورت امکان استانداردهای آسفالت هم منتشر بفرمایید!
    موفق باشید

    1. مدیر سایت گفت:

      سلام و درود خدمت شما کاربر گرامی!
      ممنون از حمایت های شما.
      به زودی این استانداردها در بخش مقالات سایت منتشر خواهد شد!
      پیروز و سربلند باشید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *