مهندسین مشاور خاک و پی آزما

آزمایشگاه فنی مکانیک خاک،بتن و آسفالت


دانه بندی مصالح

Tuesday 23rd of September 2014
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
laboratory-stress-testing
هدف از آزمايش:
هدف از انجام آزمايش دانه بندي، جداسازي دانه هاي خاك در اندازه هاي مختلف است كه هر بخش به صورت درصدي از كل نمونه و تعين شاخص هايCuوCcوتعين نوع  خاك و كاربرد آن بيان مي شود.
وسايل آزمايش :
سري الكهاي استاندارد+ترازو با دقت 0.1 گرم و1گرم+ نمونه خاك به وزن حداقل kg2 +گرمخانه ، برس ولوازم  جانبي
تئوري مسأله:
1. خواص نشانه اي خاكها
خواص نشانه اي به دو گروه كلي خواص دانه اي خاك ها و خواص مجموعه اي خاك ها تقسيم مي شود. خواص دانه اي خاك، خواص تك تك دانه هايي كه خاك از آن تشكيل يافته است، بدون در نظر گرفتن ترتيب قرار گيري اين دانه ها مي باشد، اما خواص مجموعه اي خاك به ساختمان و طرز قرار گرفتن دانه ها بستگي دارد و تاثير بيشتري بر رفتار مهندسي خاك دارد.
2.دانه بندي(خاصيت دانه اي خاك)
امروزه اهميت پي بردن به توزيع و اندازه دانه هاي خاك به قدري است كه اين آزمايش(دانه بندي) در اكثر آزمايشگاهها به عنوان يك آزمايش ضروري انجام مي شود.
دانه بندي به سه روش عمده انجام مي شود:
1. الك،
2. هيدرومتري
3. تركيبي از هر دو.
در روش دانه بندي با الك، با استفاده از مجموعه اي از الكها و لرزاندن آنها، درصد وزني دانه هاي مختلف خاك را به دست مي آورند. اين آزمايش بيشتر براي خاكهايي است كه بيش از 90% دانه هايشان بزرگتر از الك نمره 200 باشد.
براي خاكهايي كه بيش از 90% ريزتر از الك نمره 200 باشند آزمايش هيدرومتري انجام مي گيرد، كه اساس آن بر پايه قانون استوكس و كروي بودن دانه ها مي باشد.
در مورد خاكهاي مخلوط درشت دانه و ريزدانه، براي بخش درشت تر از الك 200 ، آزمايش دانه بندي و براي ريزتر از آن، آزمايش هيدرومتري انجام مي شود.
شرح آزمايش:
1. قدم اصلي تعيين مقدار خاك لازم براي آزمايش است كه اين مقدار بستگي به درشت ترين ذره خاك دارد. اگر اين قطر را با D نمايش دهيم و Wوزن خاك لازم براي آزمايش باشد، در آن صورت رابطه 200D<W<600D  كه در آن W به گرم و D به ميليمتر مي باشد. Dدر حقيقت قطر سوراخ ريزترين الكي است كه بزرگترين ذره از آن عبور مي كند؛ عموماً براي انتخاب مقدار خاك لازم براي آزمايش از جدول(1) استفاده مي شود.


D بزرگترين قطر اسمي(اینچ)

3/8

3/4

1

1-1/2

2

3

دانه ها (ميليمتر)

9.5>

19>

25.4>

38.1>

50.8>

76.2>

حداقل وزن نمونه لازم(گرم)

500

1000

2000

3000

4000

5000

جدول1. مقادير حداقل وزن لازم بر حسب بزرگترين قطر اسمي دانه ها.

در خاكهاي ريز دانه، براي خاكهاي ماسه اي ريز عموماً 115 گرم و براي خاكهاي سيلتي و رسي تقريباً 65 گرم در نظر گرفته مي شود.
2. روش ASTM براي انجام اين آزمايش
پس از انتخاب نمونه آزمايش آن را در درجه حرارت اتاق خشك كرده، روي الك 200 (075/0 ميليمتر) سرند مي نمائيم. در حين سرند نمودن، به نمونه آب مي افزاييم و آن را شستشو مي دهيم تا كليه ذرات كوچكتر از 75 ميكرومتر از آن جدا گردد. اين عمل تا موقعي كه آب رد شده از الك كاملاً صاف و شفاف شود، ادامه مي يابد. سپس هر دو قسمت(قسمت مانده و رد شده از الك 200) را در داخل گرمخانه قرار مي دهيم تا كاملاً خشك گردد(دماي 105 درجه سانتیگراد ).
نكته مهم: در صورتي كه خاك مورد آزمايش شامل ذرات درشت دانه باشد، دو يا چند الك بزرگتر از 200 را نيز در نظر مي گيرند تا وزن نمونه بر روي اين الكها تقسيم گشته، عمليات تفكيك براحتي صورت گيرد. پس از آنكه نمونه ها خشك شدند، آن قسمت را كه درشت تر از 0/075 ميليمتر است در دو مرحله الك مي نمائيم؛ ابتدا نمونه را با الك شماره 10 به دو قسمت تقسيم كرده، از قسمتي كه روي الك شماره 10 مي ماند مانند جدول(1) و از قسمتي كه از الك 10 عبور مي كند، 65 يا 115 گرم نمونه بر مي داريم. آن قسمت از نمونه كه قطر ذرات آن بيشتر ازالك1/2  است با دست الك مي نمائيم و بقيه نمونه را روي يك سري الك قرار داده، در جدول مربوطه مقادير باقيمانده روي هر الك را يادداشت مي كنيم. سپس مقدار رد شده از الك1/2  را بر روي يك سري الك ديگر كه كوچكترين آنها الك 200 است قرار داده، مجموعه اي را روي ماشين لرزشي مي گذاريم. لرزش اين ماشين بايد تا وقتي كه هيچ ذره اي از الك شماره 200 عبور ننمايد، ادامه پيدا كند. اين قسمت در كمتر از نيم ساعت بايد انجام شود. مقدار لرزش بستگي به شكل و اندازه ذرات دارد و هر چه تعداد دانه ها بيشتر شود، زمان بيشتري نياز است، مثلاً براي كوارتز گوشه دار اگر مقدار اوليه خاك از 250 گرم به 25 گرم تقليل يابد، اين زمان حدود 25% كمتر مي شود.
محاسبات:
پس از اتمام آزمايش و محاسبه مقادير باقيمانده روي هر الك، درصد آنها را نسبت به وزن كل نمونه Ws  مي سنجيم. سپس براي هر الك، درصد تجمعي مانده روي آن را به دست مي آورده، با كم كردن اين مقادير از عدد 100، درصد عبوري از هر الك را به دست مي آوريم.

نتيجه گيري و خطا:
به طوركلي در اين آزمايش، عوامل متعددي موجب خطا مي شود كه به طور خلاصه به برخي از آنها اشاره مي شود:

  • فرايند دانه بندي، اطلاعات مربوط به شكل دانه هاي خاك مثلاً زاويه دار يا گرد بودن آن را نمي دهد و بيشتر براي پيش بيني خصوصيات فيزيكي به كار مي رود.
  • در دانه بندي و الك كردن فقط عبور دانه هاي منطبق بر سوراخ هاي راست گوشه ميسر است و ممكن است يك دانه عبوري از اين الك ها از الك با سوراخ مدور عبور نكند.
  • در فرايند الك ممكن است ذرات خيلي ريزتر از الك 200 به ذرات بزرگ بچسبند و به عنوان گرد و غبار از الك مربوطه نگذرند.
  • دانه بندي يك نمونه از يك منطقه نمي تواند معرف خصوصيات كلي آن منطقه يا حتي همان نقطه ،اما با عمق هاي متفاوت باشد.
منحني دانه بندي صرفاً تقريبي است و اين به خاطر دلايل متعددي است از جمله محدوديت هاي فيزيكي در به دست آوردن يك نمونه و نيز محدوديت هاي عملي در استفاده از مش بندي موجود الك ها براي ذرات خاك با شكل غير منتظم و محدويت ها ی تعداد الك ها در يك مجموعه الك، البته اين منحني براي ماسه و سيلت مقادير عملي خوبي به دست مي دهد.