آزمایش دانه بندی مصالح ریز دانه (هیدرومتری)(دانه بندی تر)

هدف از انجام این آزمایش :

تعیین رنج ذرات ریز دانه، همچون لای و رس و درصد عبوری آنها و رسم منحنی دانه بندی برای خاک عبوری از الک #200 .

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)

روند انجام آزمایش :

در قسمت دانه هاي ريز خاك مثل رس ،لاي و ماسه خيلي ريز براي اندازه گيري قطر دانه ها از روش هيدرومتري استفاده مي كنيم.اين آزمايش بر اساس استانداردهاي AASHTO T88-70 و ASTM D422-63 انجام ميشود.

ابتدا مقداری خاک (ترجیحاً خاکی که آزمایش دانه بندی خشک بر روی آن انجام شده) که از الک#200 عبور داده شده را با کمک ترازو به مقدار 50 گرم جدا مینماییم.

سپس مقدار cc1000 آب مقطر ،آورده و مقدار 40 گرم پودر هگزا متا فسفات سدیم به آب اضافه می کنیم و کاملا آنرا هم میزنیم تا محلولی با غلظت 4% بدست آید. محلول بدست آمده محلول استوکس (جدا کننده ذرات به هم چسبیده خاک) نام دارد که چهار نوع محلول موجود است:

1) هگزا متا فسفات سدیم

2) پلی فسفات سدیم

3) تری پلی فسفات سدیم

4) تترا فسفات سدیم

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 فرمول (D=K√(L/t 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 ذرات(Grain Size(mm و درصد عبوری Percent Passing با رسم نمدار منحنی دانه بندی در محیط Excel منحنی دانه بندی بدست می آید.

جداول:

P.P درصد عبوری ( D،(mm
قطر ذرات،  Rc2 قرائت تصحیح ،L عمق موثر، K

ضریب ثابت، T دمای محیط ،Rc1 تصحیح انحناء، Ra قرائت واقعی، t

زمان (دقیقه)

100- 0.02596- 50.4- 7.6- 0.01332- 22- 52- 51- 2

94.8- 0.01726- 47.4 -8.4- 0.01332- 22- 48 -47 -5

90.8 -0.01613- 45.4 -8.8 -0.01332 -22- 46 -45- 6

84.8 -0.01278- 42.4 -9.2-0.01332- 22 -43 -42 -10

78.8 -0.00928 -39.4 -9.7 -0.01332 -22- 40- 39- 20

72.8- 0.00777- 36.4 -10.2- 0.01332 -22 -37 -36- 30

66.8- 0.00562- 33.4- 10.7- 0.01332- 22- 34- 33- 60