عنوان آزمایش :
تعیین وزن مخصوص صحرایی خاک به کمک مخروط ماسه
هدف از انجام آزمایش :
این آزمایش برای به دست آوردن وزن مخصوص مرطوب خاک ،رطوبت و وزن مخصوص خشک خاک در حالت طبیعی است.
مشخصه وکاربرد :
دو کاربرد آزمایش:
1. برای کنترل کیفیت مصالح خاکی کوبیده شده در پروژههای احداث خاکریز،راهها وسدهای خاکی وغیره: درجه تراکم خاک از وزن مخصوص خشک آن سنجیده می شود.دراحداث خاکریز شاهراه ها،سدهای خاکی وسازه های مهندسی ، خاک شل باید متراکم شود تا وزن مخصوص آن افزایش یابد.تراکم باعث افزایش وبهبود مشخصه های مقاومتی خاک ودرنتیجه افزایش ظرفیت باربری شالوده های احداث شده بر روی آنها می شود.تراکم همچنین باعث کاهش نشست های ناخواسته ی سازه و افزایش پایداری شیروانی خاکریز ها می گردد، درجه تراکم باستفاده از آزمایش تعیین وزن مخصوص صحرایی خاک کوبیده شده محل احداث پروژه به کمک مخروط ماسه بدست می آید.
2. برای خاک بکر ساختگاه:
برای احداث یک ساختمان یا سازه های دیگر مهندسی بر روی خاک بکر باید ابتدا سنجیده شود که آیا خاک محل می تواند بدون نشست، در برابر بارهای ناشی از احداث سازه مقاومت نشان دهد ودارای چه درجه ی از تراکم میباشد که با استفاده از آزمایش تعیین وزن مخصوص صحرایی خاک به کمک مخروط ماسه درجه تراکم ومناسب بودن خاک برای احداث پروژه معیین می شود.
تئوری آزمایش :
در طی تراکم خاک در محل لازم است گاهی اوقات وزن مخصوص خشک خاک کنترل شود و با مقدار تعیین شده توسط مشاور مقایسه شود . یکی از ساده ترین روش ها برای تعیین وزن مخصوص خاک در محل ( صحرا ) استفاده از مخروط ماسه است .
همان طور که میدانیم درجه تراکم از فرمول زیر بدست می آید :
R_( C)= γ_(d صحرایی)/γ_(d max آزمایشگاهی) *100
γ_(d صحرایی) = در این آزمایش محاسبه می شود .
γ_(d max آزمایشگاهی)= از آزمایش پروکتور استاندارد قابل محاسبه است .
درراهسازی ، فرودگاهها ، سدهای خاکی ، جاده های درجه 1 و2 وحتی در ساخت پی ابنیه های ساختمانی ، بدلیل اینکه نیاز به بستری محکم می باشد انجام آزمایش میزان کوبیدگی الزامی می باشد طبق آیین نامه می بایست حداقل تراکم راههای اصلی 95 درصد و حداقل تراکم راههای روستایی 85 درصد بوده واگر خاکی این قدرت را نداشته باشد،خاک ضعیف تلقی شده واز محل خارج شده وبجای آن خاکی با قابلیت تراکم پذیری مقبول جایگزین می شود .
وسایل آزمایش :
1. مخروط ماسه که مرکب از ( بطری شیشه ای یا پلاستیکی به حجم یک گالن) و یک مخروط فلزی متصل به آن است .
2. سینی
3. تشت (ظرف یک گالنی با درب )
4. وسایل حفر و کندن یک چال کوچک در محل
5. ترازو
6. ماسه اتاوا
7. قالب تراکم پروکتور بدون حلقه
8. لبه صاف کن فلزی
شرح آزمایش :
1. قالب تراکم پروکتور را پر از ماسه میکنیم ، مقدار اضافی از لبه قالب پرشده را با استفاده از لبه صاف کن فلزی برداشته سپس وزن ماسه داخل قالب اندازه گرفته میشود (w1) ، وزن مخصوص خشک ماسه اتاوا به صورت زیر تعیین میشود:
γd = W1/ V1
2. مخروط را کالیبره میکنیم . وزن ماسه ای که برای پرکردن مخروط لازم است را باید تعیین کنیم . وزن بطری + مخروط + ماسه را بدست می آوریم (w2) . برای تعیین آن بطری یک گالنی را از ماسه اتاوا پر میکنیم شیر مخروط متصل به آن را می بندیم دستگاه را روی سینی قرارداده شیر مخروط را باز کرده و اجازه میدهیم ماسه از داخل بطری به داخل مخروط حرکت کرده و آن راپرکند . وقتی جریان پر شدن مخروط متوقف شد شیر مخروط را بسته و دستگاه را وزن میکنیم (w3) . وزن ماسه لازم برای پرکردن مخروط به صورت زیر تعریف میشود :
Wc = W2 – W3
3. وزن تشت( ظرف یک گالنی) را اندازه میگیریم (w4)
4. قبل از حرکت به سمت محل (کارگاه صحرا) دستگاه را پرکرده شیر مخروط را بسته و وزن بطری + مخروط + ماسه را تعیین میکنیم (w5) .
5. با همراه داشتن دستگاه پر از ماسه و سینی و ابزار حفر و ظرف یک گالنی ودرب آن به سمت محل حرکت میکنیم .
6. سینی را روی محل قرار داده وبا استفاده از ابزار حفر ، در وسط سوراخ سینی چاله ای خفر میکنیم که حجم این چال از تفاوت حجم ماسه داخل بطری و حجم مخروط باید کمتر باشد .
7. تمامی خاک کنده شده را در ظرف یک گالنی می ریزیم .
8. دستگاه پر از ماسه را روی سینی روی چاه قرار داده وشیر را باز میکنیم تا زمانی که حرکت ماسه به سوی چاله متوقف شود سپس شیر را میبندیم و دستگاه را برمیداریم .
9. وزن تشت( ظرف یک گالنی) + خاک مرطوب چاله (w6) .
وزن بطری + مخروط + ماسه باقی مانده را اندازه میگیریم (w7) .
10. وزن خاک مرطوب +تشتک (w8) .
وزن خاک خشک+تشتک(w9).
وزن تشتک(w10).
محاسبات ونتایج :
کالیبره کردن وزن مخصوص ماسه اتا وا :
وزن ماسه داخل قالب ، W1 1505 – 498 =1007 g
حجم قالب ، V1 10.068 = 809.42 cm3 × 4 ) ÷ ( 2 3.14×10.12)(
ماسه γd = 1.244g/cm3
کالیبره کردن مخروط ماسه :
W2 = 4825 g
W3 = 4464 g
Wc= 4825 – 4464 = 364 g
نتایج بدست آمده از ادامه آزمایش در محل :
W5 = 4825 g
W7 = 4043 g
حجم چاله : cm3 =336 ماسهγd (W5 – W7 – Wc ) /
W4 = 143 g
W6 = 769 g
W8 = 265 g
وزن خاک مرطوب W6 – W4 =626 g
/ W5 -W7 – Wc) ماسهd (W6 – W4) γ γ = (وزن مخصوص مرطوب خاک
γ=1.86 g/cm3
W9=255g
W10=55g
=((W8-W9)/(W9-W10))×100 wدرصد رطوبت خاک درمحل
w = 5%
γ d( s) = γ /(1 + w%/100) وزن مخصوص خشک خاک در محل
1.77 g/cm3= γ d( s)
نکات کلی:
در پایان آزمایش نتیجه می شود که خاکی آزمایش بر روی آن انجام گرفته دارای مشخصه های زیر است:
γ=1.86 g/cm3
w = 5%
γ d( s) =1.77 g/cm3
5