آزمایش کاساگراند | تعیین حدود اتربرگ | حد روانی و خمیری

آزمایش کاساگراند موضوعی است که در این متن قصد داریم در مورد  آن صحبت کنیم. معمولا زمانی که قرار است در یک منطقه، پروژه عمرانی احداث  شود، خاک منطقه هدف از منظرهای متفاوت مورد بررسی قرار خواهد گرفت. یکی از آزمایش هایی که روی خاک انجام می شود، تعیین حد روانی و خمیری خاک است. هر آنچه نیاز باشد در مورد این آزمایش بدانید در مقاله حاضر آورده شده است.

آزمایش حد روانی خاک چیست؟

آزمایش کاساگراند یکی از آزمایش هایی است که روی خاک انجام می شود. این آزمایش را یک آزمایش مکانیکی می دانند و از دستگاهی به نام دستگاه کاساگراند برای انجام آن استفاده می کنند؛ به دلیل استفاده از این دستگاه، نام این آزمایش نیز کاساگراند گذاشته شده است. این آزمایش را برای تعیین حد روانی و خمیری خاک انجام می دهند. حد روانی خاک به میزان رطوبتی گفته می شود که در آن مقدار، مقاومت برشی خاک به مقدار زیادی کم شده و به حالت روان در می آید.

همان طوری که اشاره کردیم، در آزمایش کاساگراند از دستگاه کاساگراند استفاده می کنند. این دستگاه، پیاله ای دارد که قطر آن 54 و ضخامت آن نیز 2 میلی متر است. وزن این پیاله  حدود 200 گرم بوده و از جنس برنج می باشد.

چند اصطلاح معروف در این آزمایش وجود دارد که برخی از آنها به شرح زیر می باشند:

• حد روانی: حد روانی، میزان رطوبت خاک های چسبنده را نشان می دهد. حد روانی خاک، بین حالت نیمه روان و خمیری قرار دارد.
• حد خمیری: میزان رطوبت خاک های چسبنده بر حسب درصد بوده و مرز بین حالت خمیری و نیمه جامد می باشد.
• نشانه خمیری: نشانه خمیری نیز بین حد روانی و حد خمیری قرار دارد.
• قوام در خاک: سهولت نسبی در میزان تغییر شکل خاک می باشد.
• قوام نسبی: تفاوت بین میزان رطوبت و حد روانی را قوام نسبی می گویند.

هدف آزمایش کاساگراند چیست؟

همان طوری که در فوق اشاره کردیم، آزمایش کاساگراند، برای تعیین کردن مشخصات خاک های چسبنده به کار برده می شود. خاک های چسبنده به خاک هایی گفته می شود که میزان رس آنها زیاد است. خاک های رسی، آب را در میان مولکول های خود نگه داشته و به همین دلیل خاصیت چسبندگی پیدا خواهند کرد. هرقدر میزان رطوبت در خاک افزایش پیدا کند، خاک از حالت انقباض و سفتی خارج شده و شکل خمیری و روانی پیدا می کند. هر قدر آب میان بافتی این نوع خاک افزایش پیدا می کند، چسبندگی که بین مولکول ها وجود دارد، نیز کمتر شده و خاک، حالت یکپارچه خود را از دست می دهد. به این نوع خاک، خاک های روان و یا جاری گفته می شود.

در آزمایش کاساگراند، وقتی میزان رطوبت خاک زیاد می شود، می توان حد خمیری و یا حد انقباض خاک را به دست آورد. به کمک عددی که به واسطه انجام این آزمایش به دست می آوریم، می توانیم در خصوص قوام نسبی و یا نشانه روانی خاک تصمیم گیری کنیم. از دیگر موارد کاربرد حد روانی می توان به بررسی قابلیت فشردگی، تراکم پذیری، مقاومت برشی، انقباض-تورم، نفوذپذیری خاک و غیره اشاره کرد. توجه داشته باشید، حد روانی خاک هایی که میزان زیادی مواد آلی دارند، چنانچه خاک نمونه پیش از انجام آزمایش گرم شده باشد، کاهش پیدا می کند.

وسایل مورد نیاز آزمایش کاساگراند

وسایل مورد نیاز برای انجام آزمایش کاساگراند و یا آزمایش تعیین حدود اتربرگ  به شرح زیر است:

• شیارکش
• دستگاه کاساگراند
• ظرف های مخصوص تعیین رطوبت
• کاردک
• آون ( آون 100 لیتری دیجیتال آزمایشگاهی – آون 200 لیتری دیجیتال آزمایشگاهی – آون تین فیلم )
• الک شماره 40
• ترازو

تمام وسایلی که در فوق اشاره کردیم می بایست برای انجام آزمایش تعیین حد روانی و خمیری خاک آماده شود. توجه داشته باشید، بدون حضور دستگاه کاساگراند نمی توان این آزمایش را انجام داد.

روش انجام آزمایش تعیین حدود اتربرگ

روش آزمایش کاساگراند به شرح زیر است:

• ظرف های مخصوص تعیین رطوبت را وزن می کنند.
• قسمتی از نمونه خاک آماده شده را بر روی جام کاساگراند قرار داده و سطح آن را با کاردک صاف می کنند.
• با کمک یک شیارکش، روی محور تقارن، یک شیار ایجاد می کنند.
• دسته جام کاساگراند را با سرعت دو عدد چرخش در ثانیه چرخانده و کار را تا جایی ادامه می دهند که دو لبه خاک به اندازه 1.3 سانتی متر به هم بچسبد.
• تعداد ضربات مورد نیاز برای بسته شدن شیار را ثبت می کنند.
• برای مشخص کردن میزان درصد رطوبت، مقداری از خاک را برداشته و آن را وزن می کنند.
• در مرحله بعدی از آزمایش کاساگراند، جام را از خاک خالی کرده و شیارکش و جام را تمیز می کنند.
• به نمونه خاک، مقداری آب اضافه کرده تا میزان رطوبت در آن بالاتر برود.
• از مرحله 2 تا 7 را مجددا اجرا می کنند تا تعداد ضربات مورد نیاز برای بسته شدن شیار مشخص گردد؛ این تعداد باید در بازه عددی 15 تا 35 قرار داشته باشند.
• وقتی 24 ساعت گذشت، نمونه ها را از آون خارج می کنند و وزن خاک خشک را به دست می آورند.
• بعد از طی کردن کلیه مراحل بالا، یک نمودار نیمه لگاریتمی رسم می کنند؛ در راستای عمود، میزان رطوبت و در راستای افق، تعداد ضربات مورد نیاز برای بسته شدن شیار را مشخص می کنند.

حد روانی و خمیری خاک، میزان رطوبتی است که برای بسته شدن شیار با 25 ضربه، مورد نیاز است.

شاید خواندن مطالب زیر برایتان مفید باشد !

آزمایشگاه خاک چیست؟ و شرایط تاسیس آن چگونه است؟

آزمایش تعیین نفوذپذیری خاک چیست؟ (طریقه آزمایش تعیین نفوذپذیری خاک)

آزمایش سه محوری خاک چیست؟ (طریقه انجام آزمایش سه محوری خاک)

آزمایش تراکم خاک چیست ؟ (روش انجام آزمایش تراکم خاک)

طریقه انجام آزمایش لس آنجلس

در مرحله نخست، می‌بایست مصالح را به خوبی شستشو دهیم و در دمای ۱۰۵ درجه تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد به خوبی خشک کنیم.

دستگاه لس آنجلس به طور معمول در هر دقیقه ۳۰ تا ۳۳ دور می‌چرخد. به منظور انجام آزمایش لس آنجلس تا ۵۰۰ دور چرخش مورد نیاز است. پس از آنکه این دستگاه چرخش به میزان استاندارد را انجام داد، می بایست محتویات استوانه را تخلیه کرده و افت وزنی مصالح را اندازه گیری کنیم.

توجه داشته باشید که خشک بودن مطالح و دستگاه از جمله مهم‌ترین ارکان این آزمایش محسوب می‌شود.علاوه براین گوی ها می بایست از جنس فولاد باشند و وزن و اندازه آن ها مطابق استاندارد باشد.

چرخش دستگاه موجب می‌شود که گوی‌ها به مصالح برخورد کرده و آن‌ها را خرد کنند. هرچه میزان این شکستگی و خرد شدگی کم‌تر باشد، می‌توان گفت دانه‌ها از کیفیت بالاتری برخوردار هستند و برای استفاده در بتن مناسبند.

چطور درصد افت در آزمایشات لس آنجلس را محاسبه کنیم؟

به منظور محاسبه درصد افت در آزمایش لس آنجلس می‌بایست تفاوت بین جرم اولیه و جرم نهایی آزمونه را بر حسب درصد نسبت به جرم اولیه آزمونه محاسبه کنید. عدد حاصل درصد افت خواهد بود.

دقت داشته باشید که درصد افت به دست آمده با این روش، با درصد افت همان ماده هنگامی که طبق استاندارد ملی ایران شماره ۸۴۴۷ آزمون شود، رابطه‌ای ندارد.

به منظور محاسبه‌ی عدد لس آنجلس، می‌بایست وزن باقی مانده را به وزن کل تقسیم نموه و در عدد ۱۰۰ ضرب نمایم.این عدد نشان دهنده کیفیت مصالح در برابر سایش و فشار و شکستگی خواهد بود.

جمع بندی

آزمایش لس آنجلس به منظور شناسایی کیفیت سنگدانه ها و نیز سنجش مقاومت آنها استفاده می شود. به منظور انجام این آزمایش از دستگاه لس آنجلس استفاده می شود. که جزئیات این دستگاه را به تفصیل در متن توضیح داده ایم.