دانلود رایگان مقالات عمران و معماری

هدف از آزمايش:
هدف از انجام اين آزمايش, تعيين درصد رطوبتي است كه كمتر از آن حد, خاك با كاهش درصد رطوبت تغيير حجم ندهد.
وسايل آزمايش :
الك نمره40+خاك عبوري از الك نمره 40حداقل0.5Kg+آب به مقدار لازم +ظروف چيني +گرمخانه + ترازو با دقت 0.1 +ذستگاه حد انقباض+گريس
تئوري مسأله :
وقتي يك خاك رس اشباع بتدريج خشك مي گردد, رطوبت خودش را از دست مي دهد و حجم آن كاهش مي يابد. در حين خشك شدن بيشتر خاك, رطوبت نيز كم شده, ولي تغييري در حجم خاك ايجاد نمي شود و لذا حجم نمونه مرطوبت در رطوبت حد انقباض, مساوي حجم آن در حالت خشك  است.
درصد رطوبت خاك كه در آن درصد رطوبت, كاهش حجم متوقف مي شود, به عنوان حد انقباض تعريف مي شود. اين آزمايش بر روي حجم مشخصي از خاك كاملاً اشباع با درصد رطوبتي بيشتر از حد رواني خاك, انجام مي شود.
در درصد رطوبت هاي كمتر از حد انقباض, ديگر كاهش رطوبت با كاهش حجم خاك همراه نيست بلكه آب بين دانه ها و آب حفره ها و فضاهاي خالي با هوا جايگزين مي شود. در ارتباط با اين موضوع, پارامترهايي معرفي شده است كه عبارتند از:
الف) ضريب انقباض (Shrinkage Ratio)
ضريب انقباض , بيانگر مقدار تغيير حجم المان خاك در اثر تغيير درصد رطوبت مي باشد. ضريب انقباض بر مبناي نسبت تغييرات حجمي در نمونه خاك (بر حسب درصد حجم نمونه خشك شده) يعني  بر تغييرات درصد رطوبت بالاتر از حد انقباض (بر حسب درصد وزني نمونه خشك شده) يعني  تعريف شده است:                                                            

   : حجم نمونه خشك شده,
  : وزن نمونه خشك شده,
  : تغيير حجم نمونه,
 : وزن واحد حجم آب,
  : تغيير درصد رطوبت مي باشد.  
ب) انقباض حجمي (Volumetric  shrinkage)
اگر كاهش حجم خاك در همه جهات, يكنواخت فرض شود, براي محاسبه انقباض حجمي  از رابطه زير استفاده مي كنيم:                                                                                   
كه
  : درصد رطوبت اوليه,
  : درصد رطوبت حد انقباض مي باشد.
ج) انقباض خطي (Linear Shrinkage)
معمولاً انقباض خطي  بر اساس كاهش حجم ناشي از تغيير درصد رطوبت اولية نمونه به حد انقباض تعريف مي شود و با استفاده از تعريف انقباض حجمي مي توان چنين نتيجه گرفت:
                                                                                                           
شرح آزمايش :
1.    خاك را در ظرف تبخير بريزيد و با آب مقطر مخلوط كنيد. مقدار آب اضافه شده بايد به اندازه اي باشد كه درصد رطوبت خاك از حد رواني آن بيشتر باشد, البته نه آنقدر زياد كه خاك حالت مايع به خود بگيرد. درصد رطوبت بايد طوري باشد كه اگر خاك تر را در ظرف چيني به هم بزنيد, ديگر هيچ گونه حباب هوايي ايجاد نشود. روش مطلوب, استفاده از كمترين حجم آب ممكن است؛ اين امر براي خاكهاي با خاصيت خميري خيلي زياد اهميت خاصي دارد و مانع ترك خوردن آنها در حين خشك شدن مي شود. مقدار آبي كه در يك خاك ترد لازم است تا حالت نرمي و ناپايداري ايجاد نمايد, بايد مساوي يا كمي بيشتر از حد رواني خاك باشد و مقدار آبي كه لازم است تا در يك خاك پلاستيك حالت نرمي و ناپايداري ايجاد نمايد, بايد از حد رواني تا ميزان ده درصد بيشتر باشد.
2.    سطح داخلي ظرف انقباض را با يك لايه نازك از گريس يا روغن سيليكون يا اسپري پودر تفلون چرب كنيد. اين امر به منظور جلوگيري از چسبيدن خاك به جدارة ظرف انجام مي شود. پس از روغن كاري, وزن ظرف خالي را اندازه گرفته, يادداشت كنيد .
3.    ظرف انقباض را داخل يك ظرف بزرگتر قرار دهيد تا جيوه اضافي(سر ريز) داخل آن بريزد. ظرف انقباض را از جيوه پر كنيد به طوري كه لبريز شود, سپس صفحه شيشه اي را با فشار روي ظرف انقباض قرار دهيدتا جيوه اضافي خارج شود. مراقب باشيد كه بين صفحه و سطح جيوه, حباب هواي محبوس وجود نداشته باشد و اگر حباب هوايي وجود داشت, اين مرحله را مجدداً تكرار كنيد. حجم جيوه اي كه ظرف انقباض را پر كرده است, را تعيين كنيد. براي اين كار از دو روش مي توان استفاده كرد: روش اول, استفاده از استوانه مدرج است و روش ديگر, اندازه گيري جرم جيوه و تقسيم آن بر جرم حجمي جيوه  مي باشد. اين حجم را به عنوان حجم ظرف و يا حجم اوليه خاك مرطوب يادداشت كنيد  . توجه شود كه جيوه ماده خطرناكي است كه استنشاق طولاني مدت آن و يا تماس آن با پوست, آثار نامطلوبي براي سلامتي ايجاد مي كند.
4.    مقدار يك سوم از حجم ظرف انقباض را با خاك مرطوب پر كنيد, بدين ترتيب كه خاك را در وسط ظرف قرار داده, با ظرف روي يك سطح محكم كه بوسيله چند لايه كاغذ خشك كن يا چيزي مشابه آن پوشيده شده, چندين ضربه بزنيد تا خاك تر داخل ظرف از وسط به كنارة ظرف جريان يابد. مجدداً به همان اندازه دفعه اول از خاك مرطوب به داخل ظرف بريزيد و اين عمل را آنقدر ادامه دهيد تا ظرف كا ملاً پر و لبريز شود.سپس با خط كش لبه تيز, خاك اضافي را برداريد و اگر در اطراف ظرف نيز مقداري خاك چسبيده, كاملاً آن را تميز كنيد. بعد از اين مرحله سريعاً ظرف محتوي خاك مرطوب را وزن كرده, جرم ظرف و خاك مرطوب داخل آن را يادداشت كنيد .
5.    سپس ظرف محتوي نمونه را براي مدت يك روز در فضاي آزمايشگاه نگهداريد تا خشك شود. خشك شدن تا زماني است كه رنگ سطح خاك از تيره به روشن تغيير كند. پس از آن ظرف محتوي خاك را در گرمخانه   قرار دهيد تا خشك شود. اگر نمونه خاك شما ترك بخورد يا به تكه هاي كوچكتر تبديل شود به مرحله اول برگشته, نمونه ديگري با درصد رطوبت بيشتر تهيه كنيد. وزن ظرف و خاك خشك را تعيين كرده, يادداشت كنيد .
6.    حجم نمونه خاك را با بيرون آوردن آن از ظرف انقباض و غوطه ور كردن آن در ظرف پر از جيوه تعيين كنيد .
محاسبات :
براي بدست آوردن حد انقباض, بايد درصد رطوبت اوليه خاك  و همچنين تغيير درصد رطوبت را قبل از آن كه كاهش حجم متوقف شود , به دست آوريد.
  : وزن ظرف
  : وزن ظرف + خاك مرطوب
  : وزن ظرف + خاك خشك
  : حجم خاك مرطوب يا حجم ظرف انقباض
  : حجم خاك مرطوب يا حجم جيوه سر ريز شده
با توجه به مقادير بدست آمدهدر طي آزمايش, مي توان وزن(جرم) خاك را قبل و بعد از خشك شدن محاسبه كرد:


نتيجه گيري و خطا :
عواملي كه به نظر مي رسد در نتايج اين آزمايش, خطا ايجاد كنند عبارتست از:
•    چرب نكردن ظرف كه در اين صورت موجب چسبيدن نمونه به ظرف شده, هنگام خشك كردن آن ترك مي خورد و حجم خاك خشك شده با خطا به دست مي آيد.
•    وجود حباب هاي هوادر نمونه مرطوب.
•    قرار دادن سريع نمونه مرطوب در گرمخانه كه در اين صورت نمونه دچار انقباض هاي سريع و شديد شده, تركهاي عميق در آن به وجود مي آيد.
•    وسايلي كه براي اندازه گيري حجم خشك از آن استفاده مي شود(كه در اينجا جيوه است), بايد طوري باشد كه تمام خلل و فرج خاك را پر كند و در ضمن جذب خاك هم نشود, در غير اينصورت   بدست آمده با مقدار واقعي اختلاف دارد.

---

---

منبع : ايران سازه

 نقل قول :

در اینجا برای شما عزیز دستور کار انجام آزمایشهای مختلف مکانیک خاک مربوط به دانشگاه شیکاگو رو قرار دادم دارای عکسها و دیتا شیتهای (data sheet)  آزمایشگاهی خوبی است. فرمت فایلها pdf و به زبان انگلیسی هستند.