آزمایش تعیین تراکم

آزمایش تعیین تراکم

زمايش تراكم عبارتست از كاهش دادن حجم خاك در اثر خارج ساختن هوا با استفاده از اعمال نيرو. كه در اين حالت اصطكاك بين ذره ها بيشتر مي شود و وزن واحد آن زياد مي گردد.و اين وزن معيار تراكم خاك است.

تراكم به منظور افزايش مقاومت نيروي برشي است و كاهش نفوذپذيري كه اين به علت اين است كه منافذ خاك كوچكتر مي شود و در نتيجه عبور آب از اين منافذ کمتر است.در خاكهاي رسي يك مشكل وجود دارد و آن افزايش پتانسيل تورم.

عوامل موثر در تراكم خاك بستگي دارد به :

      ●   نوع خاك

      ●   انرژي

      ●   رطوبت

نحوه تراكم خاكها با توجه به مشخصات فيزيكي آن مختلف است. عبارتنداز تراكم خاكهاي غير چسبنده و تراكم خاكهاي چسبنده.

تراكم خاكهاي غير چسبنده(شن و ماسه):

خاكهاي غير چسبنده معمولا از ذرات درشت دانه و نسبتا كروي شكل تشكيل مي شوند و درجه تركم آنها بستگي به طرز قرار گرفتن ذرات در كنار يكديگر دارد. از آنحايي كه ذرات تقريبا غير قابل تغيير شكل و تراكم ناپذير هستند استفاده از ارتعاش و لرزه بهترين وسيله جهت متراكم كردن اينگونه خاكها مي باشد.

روشهاي تراكم خاكهاي درشت دانه:

تراكم خاكهاي چسبنده (سيلت و رس):

به علت ساختمان ويژه ذرات ريز دانه چسبنده مثل سيلت ريز و رس تراكم آنها به وسيله ارتعاش مقدور نيست و بار يا فشار استاتيك بهترين وسيله براي تراكم اين گونه خاكهاست. براي نشان دادن تراكم پذيري اين گونه خاكها تحت فشار ميتوان مقداري آب به توده اي از خاك ميكا افزود و آنرا در يك ليوان قرار داد.چنانچه با يك استوانه فلزي مقداري فشار روي سطح خاك در ليوان وارد ايد مشاهده خواهد شد كه سطح خاك نشست قابل ملاحظه اي نموده است يعني تحت تاثير فشار استاتيك متراكم شده است.با انرژي هاي مختلف ميتوان تراكم هاي مختلف داشته باشيم.از طرفي براي تراكم كردن خاك ميتوان رطوبت را نيز زياد كرد. و براي اين كه پروژه اي از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه باشد بايد مقدار رطوبت به حد اپتيمم باشد.آزمايشهاي ديگر نيز براي تراكم وجود دارد كه اصولا به 8 روش انجام پذير است. ولي ما براي تراكم از روشهاي استاندارد و اصلاح شده استفاده ميكنيم.روش كار در همه يكسان است ولي تفاوت در مقدار وزنه و ديگر مشخصات مي باشد.در هنگام ساخت و اجراي بزرگراه ها و فرودگاهها و سازه ها ديگر متراكم كردن خاك يك امر ضروري جهت بهبود مقاومت خاك مي باشد.پروكتور(1933) يك آزمايش تراكم آزمايشگاهي ابداع كرد تا به وسيله آن حداكثر وزن مخصوص خشك خاك كه براي تراكم در محل ميتواند استفاده شود را تعيين كند اين آزمايش به نام آزمايش تراكم پروكتور مشهور مي باشد و در اين بخشنوع استاندارد توضيح داده ميشود

   وسايل انجام آزمايش :

1-   قالب استوانه ای فلزی به ارتفاع 4.54 اینچ و قطر 4اینچ و حجم 1.30 فوت مکعب ،قسمت گردنی به ارتفاع 2.5 اینچ وقطر 4اینچ  
2-الك شماره 4
3-  چكش کوبنده با قطر 12 اینچ و وزن 5.5 یا 10 پوند
4- ترازو با دقت 01/0 گرم
5-هاون  و دسته پلاستیکی سرآن
6-وسیله ای برای برداشتن خاک
7-  خط کش فلزی وچاقوی بلند وتیز
8- کوره الکتریکی
9-ظرف بزرگ برای مخلوط کردن خاک

10- آب فشان

11-دیسکاتور

12-قوطی فلزی

روش آزمایش(استاندارد)

نخست قالب استوانه ای شکل فلزی ،درحالی که خالی است،با دقت 0.01 پوندوزن می شود. درهنگام وزن نمودن باید پایه قالب را نیز وزن نمود.خاک مورد نظر را اگر به صورت کلوخه باشد درهاون خرد می کنیم وبعد آن را از الک شماره 4 عبور می دهیم.خاک را درحالی که حدود 3 یا 4 درصد رطوبت دارد به صورت لایه ای به ضخامت 2تا15 اینچ درقالب فلزی می ریزیم وسپس باچکش کوبنده 25 ضربه به آن وارد می کنیم . عمل تراکم باید بهصورت یکنواخت صورت گیرد وارتفاع سقوط چکش دراین آزمایش 1 فوت است.سپس لایه دوم و سوم خاک رابه همان صورت قبل متراکم می نماییم. درصورتی که ارتفاع خاک متراکم شده در قالب از قالب بالاتر باشد،یعنی درداخل گردنی قالب قرار گرفته باشد ،پس از اتمام مرحله سوم تراکم،گردنی را برداشته  وسطح خاک داخل قالب  را تا روی لبه آن به وسیله یک چاقو تیز صاف می کنیم.پشس از مسطح شدن سطح خاک تراکم یافته با سطح قالب ،قالب حاوی خاک با دقت 0.01پوند وزن می شود.خاک متراکم شده را با استفاده ازیک جک هیدرولیکی از قالب خارج می کنیمومقدار مکی از خاک را برای تعیین درصد رطوبت آن برمیداریم .نمونه گرفته شده برای تعیین درصد رطوبت باید از قسمت بالا ،وسط وپایین خاک درقالب تهیه شده باشد.خاک خارج شده ازقالب رامجددا خرد می کنیم ودرصد رطوبت آن را با اضافه نمودن آب ،حدود 3درصد افزایش می دهیم.لازم است که مقدار آب اضافه شده مشخص باشد.

عمل تراکم را به  روشی که گفته شد چند بار تکرار می کنیم وهر مرتبه درصد رطوبت خاک راحدود 3 درصد افزایش می دهیم و این عمل را تا زمانی که وزن خاک متراکم شده به طور محسوس کاهش یابد،ادامه می دهیم.

پس از اتمام آزمایش برای هر مرحله تراکم می توان وزن واحد حجم خشک خاک  Yd را محاسبه کرد:

W وزن کل خاک متراکم شده  درقالب

V حجم قالب تراکم

W  درصد رطوبت خاک متراکم شده

ومحاسبه Yd ، برای حالتی که منحنی درجه اشباع بر حسب Yd  مورد نظر است ،استفاده نمود:

که درآن

G_s وزن مخصوص ذرات جامد خاک

Y_w وزن واحد حجم آب

S درجه اشباه خاک

نتایج آزمایش تراکم به صورت منحنی تغییرات چگالی خشک بر حسب درصد رطوبت ارائه می شود که البته می توان همزمان منحنی های درصد اشباع ویا درصد حجم هوای مختلف را نیز آورد.منحنی های درصد رطوبت هوا می توانند برای درجات اشباع معینی رسم شوند.

پس از رسم منحنی  درصد رطوبت بر حسب چگالی خشک ، درقسمتی که منحنی دارای حداکثر چگالی خشک می باشد خطی بر محور درصد رطوبت رسم می کنیم ودرصد رطوبت متناظر با چگالی خشک حد اکثر ،ذرصد رطوبت اپتیمم خواهد بود.