تحقیق در مورد آزمایش تراکم خاک

آزمایش : تراکم ( compaction )
هدف از انجام عملیات تراکم ، کاهش میزان تخلخل خاک است . وجود آب تا میزان مشخصی سبب تسهیل این عملیات می شود .بدست آوردن این حد رطوبت و وزن مخصوص خشک بیشینه خاک پس از بکار بردن میزان معینی انرژی کوبشی ، هدف مهم آزمایش تراکم است .
مقدمه
در هنگام ساخت و اجرای بزرگراهها ، فرودگاهها و سازه های دیگر متراکم کردن خاک یک امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاک می باشد . پروکتور (1933) یک آزمایش تراکم ازمایشگاهی ابداع کرد تا بوسیله آن حداکثر وزن مخصوص خشک خاک که برای تراکم درمحل می تواند استفاده شود را تعیین کند این آزمایش به نام آزمایش تراکم پروکتور مشهور می باشد .
توضیحاتی در مورد مبحث تراکم
زمانیکه به یک خاک نیرو وارد می شود دانه های جامد خاک روی هم می لغزند و در محیط متراکم تری قرار می گیرند و نشست خاک کم می شود . در محیط متراکم تر خاک دارای زاویه اصطکاک داخلی بیشتری است و در نتیجه مقاومت برشی خاک بیشتر می شود . به مسئله تراکم خاک در پروژه هایی نظیر راهسازی و احداث سد برخورد می کنیم و بدین ترتیب مقاومت برش یا به عبارتی توان باربری خاک را افزایش می دهیم از روش های زیر برای متراکم کردن استفاده می شود .
غلطک (roller )
با استفاده از غلطک برای اغلب کارهای مهندسی می توان خاک را متراکم نمود بدین ترتیب که در پروژه های راهسازی لایه ها تا 20 سانتیمتر و سد سازی تا 60 سانتی متر ریخته شده و روی آن مقداری آب پاشیده می شود و با گذر چند بار غلطک ، خاک متراکم می گردد رطوبت موجب می شود دانه های خاک به اصطلاح " روغنکاری " شده وزاویه اصطکاک داخلی آن ها کم شده و متراکم تر
می گردد .
انواع غلطک
غلطک چرخ فلزی :
از غلطک های چرخ فلزی عموما در کارهای آسفالتی استفاده می شود و از غلطک های لرزان یا سنگین چرخ فلزی برای متراکم کردن خاک درشتدانه استفاده می گردد . ارتعاش موجب لرزداندن دانه ها شده و دانه ها از بالا به پایین بهتر متراکم می شوند .
چرخ لاستیکی :
از این نوع غلطک برای خاکهای ماسه ای و خاکهای درشتدانه ای که پوک هستند و زیر غلطک چرخ فلزی خرد می شوند استفاده می شود و خاک را از بالا به پایین متراکم می کنند .
پاچه بزی:
این نوع غلطک برای تراکم خاک های رسی استفاده می شود . این نوع غلطک مخصوصا در هسته سد خاکی کاربرد دارند و خاک را از پایین به بالا متراکم می نمایند .
روش vibroffototion : این روش برای خاکهای ماسه ای ریز دانه که دارای عمق زیادی هستند استفاده می شود ، بدین ترتیب که دستگاه vibroffototion که دارای وزن سنگینی در حدود 2 تن است و مجهز به جت آب در بالا وپایین است ، روی لایه مورد نظر قرار می گیرد .
جت آب پایین روشن می شود و با توجه به فشار آب وارده و وزن دستگاه ،گودالی ایجاد شده و ماسه خارج شده و دستگاه به داخل زمین فرو می رود . حال جت آب پایین را خاموش کرده و جت های بالایی روشن می شود و هم زمان به داخل گودال ریخته می شود جت های آب موجب می شود که ارتعاش در خاک بوجود آمده و خاک متراکم تر گردد.
انفجار blosting : از انفجار برای خاکهای دانه ای و خصوصا لجن ها استفاده می شود. در این روش چاه هایی تا عمق مورد نظر در لایه کنده شده و داخل چاه ها مواد منفجره کار گذاشته می شود انفجار مواد ، خاک اشباع به حالت روان در آمده و هنگام ته نشین شدن خاک د رمحیط متراکم تر قرار
می گیرد .
روش dewatering :با پایین آوردن سطح آب زیر زمینی با حفر چاههای آب در زمین و پمپاژ مداوم از داخل آن ها ، سطح آب داخل چاهها پایین آمد و نیروی ارشمیدس وارد به ذرات خاک کم می شود و در نتیجه خاک نشست کرده و متراکم می شود .
روش پیش بازگذاریperloding : برای خاکهای رس اشباع از این روش استفاده می شود که در زمین مربوطه بارگذاری با وزن بسیار بیشتر از ساختمان سازه مورد نظر انجام می شود که موجب خارج شدن آب ازداخل خاک شده و لایه رس اشباع از زمان کمتری نشستهای خود را انجام می دهد .

شرح آزمایش :
آزمایش T-99 آشتو ( برای خاکهای ریزدانه ) به روش پروکتور
فرمولهای مورد نیاز :

= وزن استوانه پروکتور بدن قالب بندی
= وزن استوانه با خاک
وزن خاک داخل استوانه بعد از 3 بار ریختن و هر بار 25 ضربه چکش در بار اول

وسایل مورد نیاز :
1- قالب تراکم 2- الک شماره 4 3- چکش استاندارد پروکتور 4- ترازوی با دقت 01/0 گرم 5- ترازوی با دقت 1/0 گرم 6-ظرف پلاستیکی 7- جک
8- ظرف تعیین رطوبت 9-استوانه مدرج 10- اون یا گرمکن جهت خشک کردن
9-صفحه فلزی با لبه صاف ( لبه زن )
روش کار :
ابتدا وزن استوانه به وزن قالب بان را به وسیله ی ترازو و اندازه می گیریم حال مقدار خاک موجود در آزمایشگاه را از الک نمره 4 عبور می دهیم و در ظرف پلاستیکی می ریزیم و به اندازه ی 4% وزن آن یعنی آب که بوسیله استونه ی مدرج اندازه گیری شده است را بدان اضافه می کنیم و کاملا با دست با هم مخلوط می کنیم . حال مقداری ازاین خاک را در استوانه پروکتور قرار داده بوسیله چکش تا 25 ضربه بدان وارد کرده تا کاملا متراکم گردد در این زمان لایه بعدی خاک خود را به داخل استوانه ریخته و عملیات 25 ضربه کوبیدن را انجام می دهیم ، در این مرحله لایه آخر را اضافه می کنیم و عملیات 25 ضربه کوبیدن را انجام می دهیم ، در این مرحله لایه ی آخر را اضافه میکنیم و عملیات 25 ضربه کوبیدن را به پایان می رسانیم ، از این فرمان به وسیله ی لبه زن کاملا لبه ی خاک درونی استوانه را صاف کرده و استوانه + خاک درون آن را وزن می کنیم . که را می دهد ، حال مقدار کوچکی از این خاک را د رداخل یکی از ظرف هایی که از قبل آماده کرده ایم می گذاریم . و آن را وزن می کنیم ، حال این ظرف را در اون قرار می دهیم تا 24 ساعت آینده وزن آن ر اندازه بگیریم ، عملیات فوق را طی مراحل دیگر ادامه می دهیم تا وقتی به اتمام می رسانیم که حداقل2 دفعه متوالی اعدا وزن به دست آمده ی ما با افزایش رطوبت کاهش یابد .

وزن نمونه +ظرف
=وزن ظرف
=نمونه خشک +وزن ظرف

=وزن نمونه +ظرف
=وزن ظرف
=نمونه خشک +وزن ظرف

=وزن نمونه +وزن ظرف
=وزن ظرف
=نمونه خشک +وزن ظرف

=وزن نمونه +وزن ظرف 11
19.55 = وزن ظرف 11
42.84=وزن نمونه خشک +وزن ظرف 11
حجم استوانه = ارتفاع استوانه پروکتور از طرفی
= قطر استوانه

مرحله اول
مرحله دوم
مرحله سوم

مراحل

رطوبت
وزن استوانه پروکتور
وزن خاک متراکم
وزن مخصوص
حجم استوانه پروکتور
1
0.37
9.5
3380
1415
0.40
3558.5
2
0.38
14.8
3380
1575
0.44
3558.5
3
0.42
20.7
3380
1810
0.51
3558.5
4
0.57
24.8
3380
2520
0.71
3558.5
5
0.38
27.7
3380
1720
0.48
3558.5

8