تعین بافت خاک به روش هیدرومتری

روش هیدرومتری

مقدمه

بندی خاکهای ریزدانه را می توان با استفاده از روش ته نشینی تعیین کرد.این روش مبتنی بر قانون استوکس است که مربوط سرعت سقوط ذرات کروی شگل معلق در مایعات می باشد. ذرات بزرگتر سرعت سقوط بیشتری دارند و ذرات کوچکتر با سرعت کمتری ته نشست می شوند.

درقسمت دانه های ریز خاک مثل رس لای و ماسه خیلی ریز(کمتر از 74میکرون (برای اندازه گیری قطر دانه ها روش هیدرومتری استفاده می کنیم.

وسایل مورد نیاز:

1-         هیدرومتر

2-         همزن برقی

3-         پراکنده ساز

4-         ظرف شیشه ای مدرج

5-         آب مقطر

6-         ترازو با دقت 0.1گرم

7-         گرمکن

8-         دیسکاتور

9-         دماسنج 0.1سانتی گراد

10-        آبفشان

11-        ظرف تبخیر

12-        اسپاتول

13-        کرنومتر

روش انجام آزمایش:

برای انجام آزمایش 50 گرم خاک را با آب مقطر مخلوط می کنیم تا خمیر نرم و یکنواختی به دست می آید.ماده پراکنده ساز(هگزا متا فسفات) رابه مخلوط آب وخاک اضافه کنیم ومخلوط را در دستگاه همزن الکتیریکی قرارمی دهیم تا ذرات کاملا ازهم جدا شوند.

ظرف شیشه ای مدرج را با آب مقطر 1ccتا 2cc  هگزا متا فسفات سدیم به آن اضافه می کنیم که بعنوان محلول کنترل از آن استفاده می شود.

مخلوط را پس از جداسازی از یک دیگر داخل یک ظرف شیشه ای به حجم 1000cc می رسانیم.سپس کف دست را روی سر ظرف قرار داده و چند بار ظرف را سرو ته می کنیم (30 ثانیه )تا محتوی ظرف کاملا مخلوط شود وبعد کرونومتر میزنیم وهیدرومتر را داخل ظرف حاوی مخلوط قرارمی دهیم.پس از 15 ثانیه ، 30 ثانیه ، 1 دقیقه ،2 دقیقهاز شروع آزمایش هیدرومتر قرائت و سپس از ظرف خارج شده ودوباره محتوی ظرف را دوباره خوب مخلوط می کنیم و عمل قرائت را تکرار می کنیم .این عمل آنقدر ادامه می یابد تا قرائتها ی انجام شده یکسان باشند.

سپس قرائتهای در فواصل زمانی2،4،6،8،15،30،60 دقیقه 1،2،4،8،16 ساعت از شروع آزمایش صورت می گیرد.

عمل تعیین دما وقرائت هیدرومترباید برای ظرف محتوی محلول کنترل نیز برای هر 20 یا 30 دقیقه یک بار انجام شود.یکسان نگه داشتن دمای محلول کنترل ومخلوط آب وخاک ضروری است.عمل قرائت هیدرومترتا هنگامی که عدد قرائت شده معدل 1 باشد ادامه می یابد،یعنی تازمانی که همه ذرات خاک داخل مخلوط رسوب کرده باشند.پس از اتمام قرائت هیدرومتر،مخلوط رادرظرف تبخیر می ریزیم و آن را داخل خشک کن قرار می دهیم و پس از 24 ساعت قرار گرفتن در کوره الکتریکی ،مخلوط را در دیسکاتور قرار داده تا سرد شود . سپس زآن را با دقت 0.1 گرم وزن می کنیم.البته توزین با ظرف انجام گرفته و سپس وزن خاک تعیین می شود.

با استفاده از رابطه عمومی استوکس قطر موثر ذرات D محاسبه می شود:

Zفاصله از سطح آب داخلظرف شیشه ای مخلوط تا مرکز استغراق هیدرومتربرحسب cm و t زمان بعد از شروع آزمایش بر حسب ثانیه است.

همچنین درصد وزنی ذرات کوچکتر از قطر مفروظ از رابطه زیر بدست می آید:

Gs وزن مخصوص ذرات

V حجم مخلوط آب و خاک

Ws  وزن خاک در حالت خشک

Yh عدد قرائت شده روی هیدرومتر در هرمرحله از آزمایش در داخل مخلوط

Yc عدد قرائت شده روی هیدرومتر در آب خالص (محلول کنترل)

نکته :

از آنجایی که محلول هگزا متافسفات سدیم نیزنیز خود ادارای غلظت بوده ودر قرائت هیدرومتر تاثیر می گذارد(باعث کمتر فرورفتن هیدرومتر در مایع می شود وعدد هیدرومتر را بیشتر نشان می دهد)نمونه شاهد محتوی آب مقطر و100 میلی لیتر کالگان نیز در نظر گرفته می شود.و تمامی مراحل را عینا برای آن انجام می دهیم درنهایت غلظت کالگان از قراعت هیدرومتر درسوسپانسیون(محلول) کسر می شود. قرائت هیدرومتر براساس دمای 20 درجه سانتی گراد است.بنابراین بهازای هریک درجه افزایش یا کاهش دما از استانه 20درجه سانتی گرادبه ترتیب مقدار 0.36 به قرائت هیدرومتر اضافه وکسر می شود.زیرا باافزایش دما،لزوجت مایع کاهش یافته و هیدرومتر بیشتربیشتر در مایع فرو می رود،درنتیجه غلظت ذرات معلق را کمتر ازمقدار واقعی نشان می دهد.

به این طریق می توان ذرات کوچکتر از74 میکرون را دانه بندی نمود . منحنی دانه بندی کامل خاک رابدست آورد.برای انجام آزمایش می توان از فرم زیر نیز استفاده کرد.