منبع : ایران سازه

آزمایشگاه مکانیک خاک

(جزوات دکتر کشاورز استادیار دانشگاه خلیج فارس)

http://keshavarz.org/modules/content/index.php?id=4

نام آزمايش: آزمايش پيكنومتري يا آزمايش تعيين وزن مخصوص حقيقي و تعيين چگالي خاك
هدف از آزمايش :
هدف از اين آزمايش, تعيين نسبت وزن مخصوص بخش جامد خاك به وزن مخصوص آب مي باشد.
وسايل آزمايش :
پيكنومتر(بالن شيشه اي) + ترازو با دقت 0.1 گرم+پمپ خلايا چراغ آزمايشگاهي +نمونه  خاك 30گرم +ظروف وابسته ودماسنج
تئوري مسأله :
وزن مخصوص ويژه يا توده ويژه يك خاك يا   عبارت است از نسبت وزن حقيقي حجم مشخصي از ذرات خاك به وزن حقيقي همان حجم آب مقطر در دماي .
وزن مخصوص ويژه خاك اغلب براي ارتباط وزن به حجم خاك مورد استفاده قرار مي گيرد. بنابراين با دانستن تخلخل , درجه اشباع  و وزن مخصوص ويژه , مي توانيم وزن واحد حجم يك خاك مرطوب و يا خشك را محاسبه كنيم. وزنهاي واحد حجم (چگالي) هر خاك, درمسائلي چون نشست و پايداري در مهندسي خاك استفاده مي شوند. همچنين وزن مخصوص ويژه در محاسبات مربوط به بسياري از آزمونهاي آزمايشگاهي به كار گرفته مي شود. به عنوان مثال در آزمايش تراكم, استفاده از وزن مخصوص ويژه خاك ضروري مي باشد.
وزن مخصوص ويژه اكثر كانيهاي خاك در دامنه اي بين 2.4  تا 2.9 تغيير مي كند. وزن مخصوص ويژه قسمت جامد ماسه هاي با رنگ روشن كه غالباً از كوارتز تشكيل شده اند, در حدود 2.65 تخمين زده مي شود؛ براي خاك هاي رسي و سيلتي اين مقدار بين 2.4 تا 2.9 تغيير مي كند. در ضمن   خاك هاي سرب دار, 4 و خاك هاي آلي, 2 مي باشد.  خاك هاي آلي به دليل آن كه اين موارد در اثر حرارت بشدت كاهش وزن مي يابند, خيلي پائين است.
شرح آزمايش :
1.    نمونه را در يك گرمخانه با درجه حرارت   خشك كرده, در يك خشك كننده, خشك كنيد.
2.    وزن يك پيكنومتر تميز و خشك و كاليبره شده را اندازه گرفته, يادداشت كنيد . نمونه را درون پيكنومتر قرار دهيد. وزن پيكنومتر و نمونه را اندازه گرفته, آنگاه مقدار وزن پيكنومتر  را از اين مقدار كم كنيد تا وزن نمونه خشك شده در گرمخانه بدست آيد .
3.    آب مقطر را داخل پيكنومتر بريزيد بطوري كه سطح آب مقدار كمي بالاتر از خاك باشد. نمونه بايد حداقل 12 ساعت در اين حالت باقي بماند تا كاملاً اشباع شود.
4.    هواي محبوس شده را از پيكنو متر خارج كنيد, براي كمك كردن به خروج هواي محبوس شده پيكنو متر را تكان دهيد.
5.    پيكنو متر را دقيقاً تا زير علامت كاليبره آن از آب مقطر پر كنيد. براي جلوگيري از ايجاد حبابهاي هوا, آب مقطر را به آرامي و دقت اضافه كنيد. مدتي صبر كنيد تا دماي آب به يك مقدار ثابت برسد.
6.    سطح خارجي پيكنو متر را تميز كرده, با يك دستمال خشك و تميز, آن را خشك كنيد. وزن پيكنومتر پر شده از آب و خاك را اندازه گرفته, يادداشت كنيد .
7.    دماسنج را در آب فرو برده, دماي آب  را يادداشت كنيد(تا دقت  ).
نتيجه گيري وخطا :
•    با وجود اينكه روش محاسبه  بسيار ساده به نظر مي رسد, اما براي حصول به نتيجه واقعي و با دقت كافي مي بايست دقت فراواني در اندازه گيريهاي وزن و كنترل دما داشت،
•    هر پيكنومتر بايد دقيقاً كاليبره شده باشد و منحني كاليبراسيون در دسترس باشد, زيرا اين منحني تقريباً ثابت است.
•    پيكنومتر و كلاً اين آزمايش نسبت به دو عامل حساس مي باشند: يكي وجود حباب هوا در آب و ديگري تغييرات دما, بنابراين حتماً دماي پيكنومتر بعد از جوشيدن بايد با دماي محيط يكي شود تا تغييرات دمايي غير يكنواخت رخ ندهد, لازم است ذكر شود كه جوشاندن آب به منظور خروج حبابهاي هوا انجام مي گيرد.
•    چون كانيهاي خاك, داراي فيلمي از آب جذب سطحي شده و آب مضاعف هستند, حجم موثر ذرات, بسيار به روش خشك كردن و مدت آن بستگي دارد.
•    مسأله مهم ديگر, استفاده از آب مقطر است زيرا استفاده از آب لوله كشي به جاي آب مقطر نمجر به ايجاد خطاي نا چيزي مي شود.
•    اين آزمايش براي خاك عبوري از الك شماره 4 انجام مي شود.
•    از آنجايي كه پيكنومتر براي دماي  كاليبره مي شود, غالباً تغييرات دما در اطراف اين دما منجر به خطاي محسوسي مي شود.