آزمایش لاس انجلس: (Los Angeles Test)
هدف از این آزمایش ارزیابی مقاومت یا سختی جغل میباشد.
این آزمایش از لحاظ مقدار نمونه و تعداد کلوله ها میتواند به چهار نوع انجام بپذیرد.
مقدار نمونه تعداد کلوله ها انواع
5000±25 12 A
4854±25 11 B
3330±20 8 C
2500±15 6 D
معمولاً از نوع A آزمایش لاس انجلس استفاده میگردد.
مقدار نمونه 5000 گرامی جغل به اساس ستندرد AASHTO T-96 ذیلاً تهیه میگردد.
|
نوعیت ( درجه بندی ) آزمایش |
Retain on sieve(mm) |
Pass from sieve(mm) |
|||||
|
D (g) |
C (g) |
B (g) |
A (g) |
||||
|
|
|
|
1250±25 |
25.0 |
37.5 |
||
|
|
|
|
1250±25 |
19.0 |
25.0 |
||
|
|
|
2500±10 |
1250±10 |
12.5 |
19.0 |
||
|
|
|
2500±10 |
1250±10 |
9.5 |
12.5 |
||
|
|
2500±10 |
|
|
6.3 |
9.5 |
||
|
|
2500±10 |
|
|
4.75 |
6.3 |
||
|
5000±10 |
|
|
|
2.36 |
4.75 |
||
|
5000±10 |
5000±10 |
5000±10 |
5000±10 |
Total Weight (g) |
|||
زمانیکه نمونه تهیه گردید، نمونه داخل ماشین بنام Los Angels Abrasion Test انداخته شده و 12 کلوله فولادی به قطرهای 46mm و وزن های 400g در آن انداخته میشود. سپس ماشین روشن میگردد. سرعت دوران این ماشین در اثنای عمل 30-33 rev/min میباشد.
بعد از اینکه ماشین 500 دور را تکمیل کرد خودش به صورت اتومات تعداد دورها را شماره نموده و ایستاد میشود. نمونه را از ماشین بیرون نموده و از غربال نمبر 12 (1.7mm) عبور میدهیم. فیصدی لاس انجاس را طوری ذیل محاسبه مینماییم.
Percentage of LosAngeles = (Total weight of sample – Retained weight of sample on sieve No. 12 / Total weight of sample) * 100
هر قدر که فیصدی لاس انجاس جغل کم باشد به همان اندازه کیفیت جغل بهتر است.
آزمایش کثافت ساحوی خاک (Field Density Test):
ازاین آزمایش جهت دریافت فیصدی تپک کاری خاک در ساحه نظر به فیصدی تپک شده خاک در لابراتوار استفاده میشود. این آزمایش در ساحه بالای خاک سرک انجام میشود، معمولاً در هر 800 مترمربع یک آزمایش گرفته میشود این آزمایش ها در امتداد سرک به شکل zig zag گرفته میشود.
وسایل مورد ضرورت:
Base Template ، چکش، دو دانه میخ، قطی حاوی ریگ، قیف مخروطی شکل، پیچکش و یا چیزی مثل آن به خاطر کندنکاری، قاشق، پتنوس به خاطر نمونه گیری، پیکنیک گاز به خاطر خشک نمودن نمونه خاک، برس، غربال نمبر 19 ، ترازو و متر.
طرزالعمل:
Base Template را روی طبقه خاک سرک در جای که آزمایش را اخذ مینماییم گذاشته وهمرای دو میخ فولادی آنرا محکم مینماییم. قطر Base Template 15 سانتی متر(6 in) میباشد. سپس بین آنرا به عمق 10 الی 20 سانتی متر (نظر به عمق طبقه) حفر میکنیم. خاک حفر شده را وزن نموده و یادداشت مینماییم. به خاطر دریافت MDD خاک، از گراف MDD خاک مربوطه ( گراف MDD خاک نظر به فیصدی مقدار خاک که بالای غربال نمبر 19 باقیمانده است تهیه شده است) خاک حفر شده را از غربال نمبر19 عبور میدهیم و فیصدی خاک را که بالای غربال نمبر19 باقی میماند دریافت مینماییم. و به خاطر دریافت رطوبت خاک مذکور از خاک حفر شده نمونه به اندازه 500 گرام گرفته و آنرا خشک مینماییم. که به این ترتیب فیصدی رطوبت خاک ذیلاً دریافت میشود.
Percentage of moisture = (weight of wet sample – weight of dried sample / weight of dried sample) * 100
با استفاده از فیصدی رطوبت، MDD خاک مذکور را طور ذیل دریافت کرده میتوانیم.
γd = کثافت ساحوی خشک خاک = {کثافت ساحوی مرطوب خاک ÷ (100+فیصدی رطوبت خاک)} * 100
γw = کثافت ساحوی مرطوب خاک = وزن خاک حفر شده ÷ حجم حفره
حجم حفره = حجم ریگ = وزن ریگ ÷ کثافت وزنی ریگ
چیزیکه دریافت آن اندکی به وقت ضرورت دارد عبارت از حجم حفره میباشد، ریگ مخصوص انتقال شده به ساحه را با استفاده از قیف مخروطی شکل داخل حفره ریختانده و حجم ریگ را دریافت مینماییم که این حجم ریگ عبارت از حجم حفره میباشد. ناگفته نباید گذاشت که کثافت وزنی ریگ قبلاً در لابراتوار دریافت میگردد.
با استفاده از محاسبات فوق فیصدی تپک کاری خاک ساحه را نظر به MDD خاک طوری ذیل دریافت کرده میتوانیم.
Compaction percentage = (Field Density of soil / MDD of soil) * 100
فیصدی مورد ضرورت کمپکشن خاک برای طبقات مختلف سرک فرق داشته که حد اقل آن قرار ذیل است. (نظر به آزمایش MDD که به اساس AASHT T-180 اجرا شده است)
برای طبقه بستر(Sub Grade) حد اقل کمپکشن 95%
برای طبقه تحتانی فرعی (Sub Base) ≈ 98%
برای طبقه تحتانی (Base Course) ≈ 100%
آزمایش حد مایع، حد پلاستیک و پلاستیسیتی اندکس خاک (Liquid Limit, Plastic Limit and Plasticity Index Test): (AASHTO T-89 and T-90) a) دریافت حد مایع خاک:
حد مایع خاک عبارت از مقدار آب است که خاک دارا بوده و از حالت مایع به حالت پلاستیک میگذرد.
طرزالعمل: مقدار 100 g خاک مورد ضرورت را که از غربال نمبر 40 (0.425 mm) گذشته باشد گرفته و با آب مقطر آنرا مخلوط مینماییم، این مخلوط آب و خاک(گل) در ظرف که هوا داخل آن نشده به مدت چندین ساعت نگهداشته میشود. بعد از این مدت میتوانیم آزمایش مذکور را بالای نمونه اجرا نماییم.
دستگاه که توسط آن این آزمایش انجام پذیر اند دارای یک کاسه به قطر 110mm که بنام groove یاد میشود، یک تیغ که دارای طول 75mm و ضخامت 20mm میباشد که بنام spatula یاد میشود میباشد. نمونه را طوری درgroove جای بجای مینماییم که تقریباً 1cm و یا اندکی زیادتر از 1cm ضخامت داشته باشد. بعداً نمونه را بطور مساوی توسط spatula به دو حصه مساوی تقسیم مینماییم هرگاه ضخامت گل داخل groove از 1cm زیاد گردید توسط فنر مخصوص از ضخامت گل کم میگردد تا به اندازه 1cm گردد. بعداً groove توسط دسته که به آن متصل است بلند و پایین میشود طوریکه ارتفاع groove از تخته که بالای آن تماس میگیرد از 10±2mm کم و یا زیاد نباشد، تعداد ضربات آن شماره میگردد، تا زمانی groove را بلند و پایین مینمایییم که نمونهء را که قبلاً توسط spatula دو حصه نموده بودیم به اندازه 13mm با هم وصل شود، بعداً قسمت متصل را توسط فنر گرفته و در ظرف که قبلاً وزن گردیده باشد مانده و وزن مینماییم، این عملیه را معمولاً سه بار تکرار مینماییم. بعداً نمونه های مرطوب گرفته شده را در داش که دارای حرارت 110±5Ċ باشد خشک نموده و وزن مینماییم. با استفاده از این اوزان یعنی وزن خشک و وزن مرطوب نمونه میتوانیم حد مایع خاک را دریافت نمود.
باید یاد آور شد که تعداد ضربات که نمونه تقسیم شده به اندازه 13mm با هم وصل میگردد نباید از 15 ضربه کم و از 35 ضربه زیاد باشد.
تعداد ضربات در دفعه اول از 15 تا 25
≈ دوم از 20 تا 30
≈ سوم از 25 تا 35
محاسبه حد مایع:
LL = (weight of wet sample – weight of dried sample / weight of dried sample) * 100 در 25 ضربه چون مشکل است که رطوبت خاک را طوری عیار سازیم که در 25 ضربه درز گل به اندازه 13 ملی متر باهم وصل گردد، لذا گراف رطوبت در مقابل تعداد ضربات رسم گردیده و مقدار رطوبت که در مقابل 25 ضربه بدست میآید عبارت از حد مایع خاک میباشد.
(b دریافت حد پلاستیک خاک:
حد پلاستیک خاک عبارت از کمترین مقدار آب است که خاک دارا بوده و به حالت پلاستیک باقی بماند.
هرگاه تنها حد پلاستیک خاک ضرورت باشد نمونه خاک به اندازه 20g کافی است. خاک که از آن نمونه گرفته میشود باید از غربال نمبر40 (0.425mm) عبور داده شده باشد. اما هرگاه هر دو آزمایش LL و PL ضرورت باشد مقدار 100g کافی است.
طرزالعمل: بعد از اینکه نمونه مناسب از خاک مورد نظر را گرفتیم آنرا با آب پاک مخلوط مینماییم و برای چند ساعت در ظرف مخصوص گذاشته بعد از اینکه نمونه آماده آزمایش گردید به اندازه 8g از نمونه جدا نموده و به شکل توپ آنرا ساخته و بعداً بالای سطح لشم مثل شیشه و غیره همرای دست مالش میدهیم عوض مالش دادن همرای انگشتان مالش همرای کف دست(قسمت شصت) بهتر است. این نمونه کوچک را تا زمانی مالش میدهیم که قطر آن به اندازه 3mm شود بعداً نمونه های قطع شده (crumble) را که دارای قطرهای 3 ملی متری اند جمع نموده و داخل ظرف که وزن آن قبلاً یادداشت شده است میگذاریم و وزن مینماییم. این عملیه را معمولاً دو دفعه انجام میدهیم. سپس نمونه های مرطوب گرفته شده را در داش که دارای درجه حرارت 110±5Ċ باشد خشک نموده و وزن مینماییم، با استفاده از اوزان خشک و مرطوب نمونه مذکور میتوانیم حد پلاستیک خاک مورد ضرورت را دریافت نمود.
محاسبه حد پلاستیک:
Water Content = (weight of wet sample – weight of dried sample / weight of dried sample) * 100
اوسط رطوبت دو نمونه عبارت از PL خاک میباشد.
a) Plasticity Index: عبارت از حاصل تفریق عددی حد مایع وحد پلاستیک خاک میباشد.
PI = LL – PL
آزمایش وزن مخصوصه اعظمی خاک (MDD or Proctor Test): (AASHTO T-180)
این آزمایش جهت دریافت وزن مخصوصه اعظمی خاک عملی میگردد. برای دریافت MDD(Maximum Dry Density) خاک میتودهای مختلف وجود دارد که درینجا AASHTO T-180 METHOD-D تشریح شده است.
مشخصات قالب و دیگر ضروریات این آزمایش به اساس میتود فوق ذیلاً میباشد.
ارتفاع قالب 11.64cm
قطر قالب 15.2 cm
وزن چکش 4.54 kg
ارتفاع انداخت چکش 45.7 cm
تعداد لایه ها در یک قالب 5
تعداد ضربات بالای هر لایه 56
طرزالعمل: نمونه خاک مورد نظر اولاً از غربال نمبر 19 عبور داده شده بعداً از کل نمونه خاک به اندازه 7 الی 9 کیلوگرام (معمولاً 8 kg ) نمونه تقلیل یافته به اساس حصه بندی (quartering) گرفته میشود. بعد از این مرحله رطوبت اولی (initial moisture) خاک دریافت میگردد، طوریکه از خاک مذکور نمونه به اندازه 300 الی 500 گرام گرفته شده و وزن میگردد بعداً نمونه را خشک نموده و وزن مینماییم که با استفاده از این اوزان رطوبت اولی نمونه دریافت میگردد.
Initial moisture percentage = (weight of wet soil – weight of dried soil / weight of dried soil) * 100
هرگاه این فیصدی از 2 زیاد شد، باید رطوبت آنرا تقلیل داد و هرگاه از 1 کم شد باید مقدار رطوبت را افزایش داد. یعنی در قدم اول به اندازه 1 الی 2 فیصد وزن نمونه مقدار آب به آن علاوه میگردد. سپس نمونه به پنج حصه مساوی تقسیم شده ودر پنج مرحله در قالب با چکش که مشخصات آن فوقاً ذکر گردیده است تپک کاری میشود. قالب دو مرتبه قبل از پرکاری و بعد از پرکاری وزن میگردد، بعداً به خاطر دریافت رطوبت خاک نمونه به اندازه 300 الی 500 گرام گرفته میشود. به همین قسم این عملیه 5 الی 6 مرتبه تکرار میشود با فرق اینکه در هر مرحله به اندازه 1 الی 2 فیصد وزن نمونه خشک خاک آب به آن علاوه میگردد.
مقدار رطوبت و کثافت خشک خاک در هر مرحله طور ذیل دریافت میگردد.
Percentage of water content = (weight of wet sample – weight of dried sample / weight of dried sample) * 100
γd = γ w * 100 / (100+MC)
γw = weight of wet soil in the mould / volume of mould
γd : dry density of soil
γw : wet density of soil
MC: Moisture Content
بعد از اینکه در هر مرحله رطوبت و کثافت خشک خاک را دریافت نمودیم گراف کثافت خشک را در مقابل فیصدی رطوبت خاک ترسیم مینماییم، طوریکه محور افقی را فیصدی رطوبت و محور عمودی را کثافت خشک خاک تشکیل میدهد. این گراف ترسیم شده باید شکل پارابولیک را بخود اختیارنماید، از گراف ترسیم شده میتوانیم اعظمی ترین کثافت خشک خاک را و رطوبت مناسب خاک را دریافت نمود. رطوبت مناسب (Optimum Moisture Content) عبارت از رطوبت است که در مقابل کثافت اعظمی خاک قرار دارد.
آزمایش CBR (California Bearing Ratio) : AASHTO T-193) )
این آزمایش جهت دریافت کیفیت خاک طبقه های Sub Grade, Sub Base, Base Course سرک عملی میگردد. یعنی فیصدی مقاومت ذخیرویStrength) (Potentialخاک را نظر به قوه های ستندرد تعین میکند. قوه های ستندرد عبارت اند از6.9MPa(1000psi) و 10.3MPa(1500psi)
طرزالعمل: مقدار 18kg خاک از نمونه مورد نظر که از غربال نمبر19 (19mm) عبور داده شده باشد ضرورت است. در قدم اول فیصدی رطوبت خاک را معلوم مینماییم، هرگاه این فیصدی از فیصدی رطوبت مناسب (Optimum Moisture) خاک مذکور کم باشد به اساس محاسبه مقدار آب را به آن علاوه مینماییم و هرگاه زیاد باشد نمونه را در هوای آزاد مانده تا فیصدی رطوبت مناسب را به خود اختیار نماید. نا گفته نباید گذاشت که رطوبت مناسب در هنگام آزمایش MDD دریافت میگردد. سپس سه قالب شماره گذاری شده را وزن نموده و وزن های هر کدام را یادداشت میکنیم، بعداً Spacer disk ها را درقالب ها جایبجای نموده وبالای آنها یک لایه ورق را میگذاریم. خاک را در پنج طبقه در قالب ها انداخته و بالای هر طبقه توسط چکش 4.5 کیلوگرامی ضربات وارد مینماییم. تعداد این ضربات برای هر قالب متفاوت است، برای قالب اولی بالای هر طبقه 10 ضربه، برای قالب دومی 30 ضربه و برای قالب سومی 65 ضربه تعین شده است. بعد از عملیه تپک کاری خاک در قالب ها، قالب ها را سر چپه بالای Base Plate آن بسته نموده طوریکه تحت آن یک لایه ورق را میگذاریم. Spacer disk ها را دور نموده و قالب ها را وزن مینماییم که با استفاده از این وزن کثافت خشک خاک را در هر قالب پیدا مینماییم، که در محاسبه CBR ضرورت است.
بعداَ قالب ها را برای مدت 96 ساعت در آب میگذاریم در جاییکه نمونه ها نگهداری میشود آب آن باید به اندازه 25mm(1in) بالای نمونه های خاک قرار داشته باشد. به خاطر جلوگیری از انبساط زیاد خاک Surcharge که دارای وزن 4.5kg است بالای آنها گذاشته میشود و یک گیج به خاطر معلوم نمودن انبساط خاک بالای هر کدام نصب میگردد.
بعد از مدت معینه خاک آماده آزمایش میگردد، قالب ها تحت ماشین CBR گذاشته میشود که با استفاده از این ماشین قوه های وارده بالای خاک را در برابر فرورفتگی ها یا Penetrations یادداشت مینماییم، معمولاً در مقابل Penetration های 0.64، 1.27، 1.91، 2.54، 3.81، 5.08 و7.62 ملی مترقوه ها یادداشت میگردد. این قوه های یادداشت شده بنام Reading یاد میگردد. این قوه ها قوه های اصلی نمیباشد، قوه های اصلی نظر به نوعیت Ring ماشین CBR دریافت میشود. با استفاده از قوه های دریافت شده برای خاک هر قالب گراف Load در مقابل Penetration رسم میگردد طوریکه محور افقی Penetration و محور عمودی Load را نشان میدهند. با استفاده از این گرافها فیصدی CBR خاک هر قالب نظر به قوه ایکه در مقابل penetration ستندرد قرار دارد دریافت میگردد، penetration های ستندرد عبارت اند از 2.54mm(1in) و 5.08mm(2in) که معمولاً نظر به penetration 5.08mm محاسبه میگردد. به خاطر دریافت فیصدی اصلی CBR خاک، گراف فیصدی CBR خاک هر قالب را در مقابل کثافت خشک خاک همان قالب رسم مینماییم که درین گراف محور افقی را کثافت خشک خاک (Dry Density) و محور عمودی را فیصدی CBR نشان میدهند، به این ترتیب فیصدی CBR خاک نظر به کثافت خشک اعظمی MDD خاک مربوطه از گراف مذکور دریافت میگردد.
محاسبه: فیصدی انبساط خاک طور ذیل دریافت میگردد.
Percentage of swelling = change in length in mm during soaking / 116.43
یعنی تفاوت گیج از شروع تا ختم مدت که نمونه در آب قرار داشته تقسیم عدد مذکور.
Percentage of CBR = (corrected load value / standard load) * 100
یعنی قوه دریافت شده نظر به penetration ستندرد تقسیم قوه ستندرد مربوطه ضرب 100.
بعضی از مشخصات قالب و ماشین آزمایش CBR :
ارتفاع قالب(mould) 17.78 cm
قطر ≈ 15.24 cm
ارتفاع spacer disk 61.40 cm
قطر ≈ 15.08 cm
قطر استوانه ماشین compression 4.96 cm