هيدرومتري

مقدمه :

دانه بندي خاكهاي ريزدانه را مي توان با استفاده از روش ته نشيني تعيين كرد .اين روش مبتني بر قانون استوكس است كه مربوط به سرعت سقوط ذرات كروي شكل معلق در مايعات مي باشد.ذرات بزرگتر سرعت سقوط بيشتري دارند و ذرات كوچكتر با سرعت كمتري ته نشين مي شوند.

در قسمت دانه هاي ريز خاك مثل رس ،لاي و ماسه خيلي ريز براي اندازه گيري قطر دانه ها از روش هيدرومتري استفاده مي كنيم.اين آزمايش بر اساس استانداردهاي AASHTO T88-70 و ASTM   D422-63  انجام ميشود.

دانه بندي به روش هيدرومتر :

·        وسايل مورد نياز :

o       ترازو با دقت 0.01 گرم.

o       دستگاه همزن كه بوسيله يك موتور الكتريكي كار ميكند.موتور ميله و پره آنرا با سرعت 10000 دور در دقيقه بدون اينكه در محلول قرار گيرد ميچرخاند.

·         چگالي سنج يا هيدرومتر : همانطور كه در شكل پائين نشان داده شده است ،داراي يك قالب شيشه اي است كه در انتها داراي حباب بيضوي شكل است.چگالي سنج در دو نوع 151H و 152H ميباشد كه بر حسب دو مقياس متفاوت درجه بندي شده اند.چگالي سنج 152H برحسب گرم در ليتر خاك با گرم در 1000 سانتيمتر مكعب خاك و از -5 تا 60 درجه بندي شده است.چگالي سنج 151H برحسب وزن مخصوص ذرات جامد در آب و از 1 تا 1.038 گرم بر سانتيمتر مكعب درجه بندي شده است.(هر دوي اين چگالي سنجها براي دماي 20 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص 1 كاليبره و تنظيم شده اند.

o       استوانه رسوب گذاري :استوانه ايست شيشه اي روشن با ظرفيت 1000 ميلي ليتر .

o       حرارت سنج با دقت 0.5 درجه سانتيگراد.

o       الك و اون ، و ظرف از ديگر وسايل مورد نياز در اين آزمايش ميباشند.

·         در اين آزمايش 50 گرم از خاك خشك و پودر شده مورد استفاده قرار مي گيرد.

·         قبل از آزمايش مواد پراكنده ( 125 سي سي محلول 4 درصد هگزامتافسفات سديــم ) اضافه مي شود.

·         مواد جداكننده : محلول جداكننده با يكي از چهار ماده شيميايي كه در جدول زير نام برده شده اند ساخته ميشوند:

 

·         خاك مدت 16 ساعت در محلول پراكننده خيس خورده ، آب مقطر به محلول اضافه شده كاملا به هم مي خورد.سپس محلول در استوانه آزمايش ريخته مي شود و آنقدر آب مقطر به محلــول رقيق شده اضافه مي شود تا سطح آن به علامت 1000 ميلي متر برسد ،سپس هيدرومتر در داخل محلول قرار داده مي شود .قرائت هيدرومتر انجام گرديده و با استفاده از قانون استوكس مي توان قطر بزرگترين ذره در حال تعليق را در زمان t بدست آورد.

فرمولهاي درصد عبوري :

با توجه به نوع هيدرومتر 151H يا 152H محاسبه درصد عبوري متفاوت مي باشد :

·         چگالي سنج 151H :  

·         چگالي سنج 151H : 

Ø      G : چگالي ذرات جـــامد خـــاك .

Ø      G1 : چگالي محلول شناور كننده .

Ø      R : عدد قرائت شده از چگالي سنج .

Ø      a : ضريب تصحيح .

Ø      W : وزن خــاك اوليه .

Ø        كه از جداول ،برحسب وزن مخصوص نسبي خاك و درجه حرارت آزمايش بدست مي آيد.

·         در نهايت با استفاده از فرمول زير قطر ذرات شناور را بدست مي آوريم :

Ø      D : قطر ذرات معلق بر حسب mm

Ø      K : ضريب ثابت كه با توجه به ويسكوزيته سيال پراكننده و چگالي ذرات خاك و همچنين حرارت از جداول استخراج مي شود.

Ø      L : عمق مؤثـــر .(بر اساس نوع چگاليسنج از جداول مربوطه بدست ميآيد.

Ø      T : زمان قرائت شده چگالي سنج برحسب Min  .

محاسبات :

با توجه به جدول ارائه شده در آخر گزارش مراحل محاسباتي زير را طي مي كنيم :

  1. زمانهاي قرائت شده بر حسب دقيقه كه در 0.25 ,0.5 ,1 ,2 ,4 ,….,60 ,24 hr  ميباشد.
  2. اعداد مربوط به اين ستون مربوط به قرائت هيدرومتر در زمانهاي معين شده است.
  3. Rcp  : اعداد تصحيح شده هيدرومتر براي محاسبه درصد ردشده =
  4. درصد رد شده

Ø      Ws  : وزن خاك خشك مورد استفاده براي دانه بندي به روش هيدرومتري.

Ø      a : تصحيح براي چگالي ( زيرا هيدرومتر براي چگالي Gs =2.65 كاليبره شده است.)

Ø      RCL  : اعداد تصحيح شده جهت تعيين طول مؤثر :

Ø      تعيين طول L مربوط به مقادير RCL  كه از نمودار مربوطه ،كه بستگي به نوع چگالي سنج دارد.

Ø      A : با توجه به Gs  و دماي اندازه گيري شده از نمدار مربوطه بدست مي آيد.

Ø      D : از فرمول زير بدست مي آيد :

 

 

اعداد و شرايط آزمايشگاهي :

براي انجام اين آزمايش از چگالي سنج 151H استفاده كرده ايم ،همچنين از هگزامتا فسفات سديم به عنوان ماده جداساز استفاده شده است.

با توجه به اينكه در آزمايشگاه درجه حرارت در حين كار برابر با 24 درجه سانتيگراد اندازه گيري شده و همچنين طي آزمايش « چگالي ذرات جامد خاك » ،Gs  برابر با 2.55 بدست آمده است ،بنابراين تصحيح ضريب a و تصحيح دما بايد انجام شود.

 

t (Min)

Ra

Rc1

دما

K

L

Rc2

D(mm)

درصد معلق(عبوري) %

درصد عبوري از كل خاك %

0.25

1.031

31.7

24

0.01342

8.1

28.710

0.075

94.46

9.45

0.5

1.029

29.7

24

0.01342

8.6

26.710

0.0557

87.88

8.79

1

1.028

28.7

24

0.01342

8.9

25.710

0.0400

84.59

8.46

2

1.026

26.7

24

0.01342

9.4

23.710

0.0291

78.01

7.80

4

1.025

25.7

24

0.01342

9.7

22.710

0.0209

74.72

7.47

8

1.023

23.7

24

0.01342

10.2

20.710

0.0152

68.14

6.81

10

1.022

22.7

24

0.01342

10.5

19.710

0.0138

64.85

6.48

15

1.020

20.7

24

0.01342

11

17.710

0.0115

58.27

5.83

30

1.017

17.7

24

0.01342

11.8

14.710

0.0084

48.40

4.84

60

1.014

14.7

24

0.01342

12.6

11.710

0.0061

38.53

3.85

1440

1.008

8.7

24

0.01342

14.2

5.710

0.0013

18.79

1.88

K =

0.01342

 =تصحيح درجه حرارت

1

 =تصحيح منيسك

0.0007

 =تصحيح صفر

0.00329

a=

1.02434

 

 دانلود فايل PDF اين مقاله