هیدرومتری

مقدمه :

دانه بندی خاکهای ریزدانه را می توان با استفاده از روش ته نشینی تعیین کرد .این روش مبتنی بر قانون استوکس است که مربوط به سرعت سقوط ذرات کروی شکل معلق در مایعات می باشد.ذرات بزرگتر سرعت سقوط بیشتری دارند و ذرات کوچکتر با سرعت کمتری ته نشین می شوند.

در قسمت دانه های ریز خاک مثل رس ،لای و ماسه خیلی ریز برای اندازه گیری قطر دانه ها از روش هیدرومتری استفاده می کنیم.این آزمایش بر اساس استانداردهای AASHTO T88-70 و ASTM   D422-63  انجام میشود.

دانه بندی به روش هیدرومتر :

·        وسایل مورد نیاز :

o       ترازو با دقت 0.01 گرم.

o       دستگاه همزن که بوسیله یک موتور الکتریکی کار میکند.موتور میله و پره آنرا با سرعت 10000 دور در دقیقه بدون اینکه در محلول قرار گیرد میچرخاند.

·         چگالی سنج یا هیدرومتر : همانطور که در شکل پائین نشان داده شده است ،دارای یک قالب شیشه ای است که در انتها دارای حباب بیضوی شکل است.چگالی سنج در دو نوع 151H و 152H میباشد که بر حسب دو مقیاس متفاوت درجه بندی شده اند.چگالی سنج 152H برحسب گرم در لیتر خاک با گرم در 1000 سانتیمتر مکعب خاک و از -5 تا 60 درجه بندی شده است.چگالی سنج 151H برحسب وزن مخصوص ذرات جامد در آب و از 1 تا 1.038 گرم بر سانتیمتر مکعب درجه بندی شده است.(هر دوی این چگالی سنجها برای دمای 20 درجه سانتیگراد و وزن مخصوص 1 کالیبره و تنظیم شده اند.

o       استوانه رسوب گذاری :استوانه ایست شیشه ای روشن با ظرفیت 1000 میلی لیتر .

o       حرارت سنج با دقت 0.5 درجه سانتیگراد.

o       الک و اون ، و ظرف از دیگر وسایل مورد نیاز در این آزمایش میباشند.

·         در این آزمایش 50 گرم از خاک خشک و پودر شده مورد استفاده قرار می گیرد.

·         قبل از آزمایش مواد پراکنده ( 125 سی سی محلول 4 درصد هگزامتافسفات سدیــم ) اضافه می شود.

·         مواد جداکننده : محلول جداکننده با یکی از چهار ماده شیمیایی که در جدول زیر نام برده شده اند ساخته میشوند:

·         خاک مدت 16 ساعت در محلول پراکننده خیس خورده ، آب مقطر به محلول اضافه شده کاملا به هم می خورد.سپس محلول در استوانه آزمایش ریخته می شود و آنقدر آب مقطر به محلــول رقیق شده اضافه می شود تا سطح آن به علامت 1000 میلی متر برسد ،سپس هیدرومتر در داخل محلول قرار داده می شود .قرائت هیدرومتر انجام گردیده و با استفاده از قانون استوکس می توان قطر بزرگترین ذره در حال تعلیق را در زمان t بدست آورد.

فرمولهای درصد عبوری :

با توجه به نوع هیدرومتر 151H یا 152H محاسبه درصد عبوری متفاوت می باشد :

·         چگالی سنج 151H :  

·         چگالی سنج 151H : 

Ø      G : چگالی ذرات جـــامد خـــاک .

Ø      G1 : چگالی محلول شناور کننده .

Ø      R : عدد قرائت شده از چگالی سنج .

Ø      a : ضریب تصحیح .

Ø      W : وزن خــاک اولیه .

Ø        که از جداول ،برحسب وزن مخصوص نسبی خاک و درجه حرارت آزمایش بدست می آید.

·         در نهایت با استفاده از فرمول زیر قطر ذرات شناور را بدست می آوریم :

Ø      D : قطر ذرات معلق بر حسب mm

Ø      K : ضریب ثابت که با توجه به ویسکوزیته سیال پراکننده و چگالی ذرات خاک و همچنین حرارت از جداول استخراج می شود.

Ø      L : عمق مؤثـــر .(بر اساس نوع چگالیسنج از جداول مربوطه بدست میآید.

Ø      T : زمان قرائت شده چگالی سنج برحسب Min  .

محاسبات :

با توجه به جدول ارائه شده در آخر گزارش مراحل محاسباتی زیر را طی می کنیم :

1. زمانهای قرائت شده بر حسب دقیقه که در 0.25 ,0.5 ,1 ,2 ,4 ,….,60 ,24 hr  میباشد.
2. اعداد مربوط به این ستون مربوط به قرائت هیدرومتر در زمانهای معین شده است.
3. R_cp  : اعداد تصحیح شده هیدرومتر برای محاسبه درصد ردشده =
4. درصد رد شده

Ø      W_s  : وزن خاک خشک مورد استفاده برای دانه بندی به روش هیدرومتری.

Ø      a : تصحیح برای چگالی ( زیرا هیدرومتر برای چگالی G_s =2.65 کالیبره شده است.)

Ø      R_CL  : اعداد تصحیح شده جهت تعیین طول مؤثر :

Ø      تعیین طول L مربوط به مقادیر R_CL  که از نمودار مربوطه ،که بستگی به نوع چگالی سنج دارد.

Ø      A : با توجه به G_s  و دمای اندازه گیری شده از نمدار مربوطه بدست می آید.

Ø      D : از فرمول زیر بدست می آید :

اعداد و شرایط آزمایشگاهی :

برای انجام این آزمایش از چگالی سنج 151H استفاده کرده ایم ،همچنین از هگزامتا فسفات سدیم به عنوان ماده جداساز استفاده شده است.

با توجه به اینکه در آزمایشگاه درجه حرارت در حین کار برابر با 24 درجه سانتیگراد اندازه گیری شده و همچنین طی آزمایش « چگالی ذرات جامد خاک » ،G_s  برابر با 2.55 بدست آمده است ،بنابراین تصحیح ضریب a و تصحیح دما باید انجام شود.

t (Min)	Ra	Rc1	دما	K	L	Rc2	D(mm)	درصد معلق(عبوری) %	درصد عبوری از کل خاک %
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
=تصحیح درجه حرارت	1
=تصحیح منیسک	0.0007
=تصحیح صفر	0.00329
a=	1.02434

 دانلود فایل PDF این مقاله