[page_title tag=’h1′ style=’blockquote modern-quote modern-centered’ size=” subheading_active=’no_sub’ port_cat_links=’yes_links’ post_cat_links=’yes_links’ subheading_size=’16’ padding=’10’ color=’custom-color-heading’ custom_font=’#ffffff’ subcolor=” custom_subfont=” av-medium-font-size-title=” av-small-font-size-title=” av-mini-font-size-title=” av-medium-font-size=” av-small-font-size=” av-mini-font-size=” custom_class=” av_uid=’av-8836qh’][/page_title]
تراکم خاک، فشرده کردن ذرات خاک نزدیک به یکدیگر با روش‌های مکانیکی است. در هنگام تست تراکم خاک هوا از فضای خالی در جرم خاک بیرون رانده میشود؛ بنابراین تراکم جرم افزایش می‌یابد. تراکم خاک برای بهبود خواص مهندسی خاک انجام میشود. این عمل برای ساخت سدهای خاکی، دیواره‌های آبراه، بزرگراه‌ها، باندها و بسیاری از سازه‌های دیگر مورد نیاز است.
روش های تست تراکم خاک
تست پروکتور استاندارد برای آزمایش تراکم خاک
برای ارزیابی میزان فشردگی خاک و مقدار آب مورد نیاز در فعالیت میدانی، آزمایش‌ها فشرده‌سازی روی خاک یکسان در آزمایشگاه انجام میشود. این تست رابطه ای بین محتوای آب و چگالی خشک ایجاد می‌کند. در تست Proctor از یک قالب استاندارد با قطر داخلی 4 اینچ، ارتفاع موثر 4.4 اینچ و ظرفیت 1.3 متر مکعب استفاده میشود.
قالب تست یک بشقاب دارای فرورفتگی نازک و طوقه قابل جابجایی به ارتفاع ۲ اینچ در بالای آن دارد. خاک در سه لایه در فالب فشرده میشود. به هر لایه با یک کوبه 5.5 پوندی ۲۵ ضربه زده شده و تا ارتفاع ۱۲ اینچی پر میشود.
برای این کار کوبه ای ۲.۶ کیلوگرمی با قطر ۵۰ میلیمتر توصیه شده است. این قالب به صفحه پایه ثابت متصل شده‌است. طوقه دارای ارتفاع ۶۰ میلیمتر است.
دستور العمل تست پروکتور برای تراکم خاک
حدود ۳ کیلوگرم خاک خشک شده با هوا برای این آزمایش در نظر گرفته شده‌است. این خاک با ۸ درصد آب مخلوط شده و در قالب سه لایه پرشده که به هر لایه ۲۵ ضربه زده میشود. حجم این قالب و جرم خاک فشرده ثبت و چگالی توده از مشاهدات محاسبه میشود. نمونه نماینده برای تعیین مقدار آب در کوره قرار داده میشود. چگالی خشک از چگالی توده و مقدار آب بدست می آید. همان روند با افزایش محتوای آب تکرار میشود.
نتایج آزمایش پروکتور
منحنی تراکم بین محتوای آب به و چگالی خشک مربوطه به همان اندازه در نمودار مقابل تنظیم شده‌است. مشاهده میشود که چگالی خشک در ابتدا با افزایش مقدار آب تا زمان حصول حداکثر چگالی افزایش می‌یابد. با افزایش مقدار آب، چگالی خشک کاهش می‌یابد. مقدار آب متناظر با حداکثر چگالی خشک بعنوان مقدار بهینه آب (O.W.C) یا مقدار رطوبت بهینه ( (O.M.Cشناخته میشود. در صورتیکه محتوای آب بیش از حد بهینه باشد، چگالی خشک را کاهش می‌دهد. این بدان دلیل است که آب فضایی که ممکن است توسط ذرات جامد اشغال شده‌باشد را اشغال می‌کند.
برای یک مقدار آب معین، حداکثر چگالی تئوریک متناظر با شرایطی است که هیچ فضای خالی هوا (درجه اشباع ۱۰۰ %) وجود ندارد. چگالی تئوری بیشینه به عنوان چگالی خشک اشباع نیز شناخته میشود. خطی که حداکثر چگالی تئوری را نشان می‌دهد را می توان در امتداد منحنی فشرده‌سازی رسم کرد. این خط به عنوان خط خلا هوایی صفر شناخته میشود.
روش پروکتور اصلاح شده برای تست تراکم خاک
تست پروکتور اصلاح شده برای نشان دادن فشردگی بیشتر از تست پروتکتور استاندارد ارائه گردید. از این تست برای شبیه‌سازی شرایط میدانی استفاده میشود که در آن غلتک‌های سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تست توسط انجمن آمریکایی مقامات بزرگراه ملی (State Highway Officials) استاندارد شد. بنابراین با عنوان تست AASHO اصلاح‌شده نیز شناخته شده‌است.
روش انجام پروکتور اصلاح شده
قالب مورد استفاده در این روش مشابه تست پروتکتور استاندارد است. اما کوبه استفاده شده بسیار بزرگتر بوده و نسبت به آزمون استاندارد چکاننده سنگینتری دارد. جرم آن ۴.۸۹ کیلوگرم و قطره‌ای آزاد آن ۴۵۰ میلی متر است. خاک در پنج لایه برابر فشرده میشود و به هر لایه ۲۵ ضربه وارد میشود. بقیه روند هم یکسان است.
عوامل موثر بر تراکم خاک
محتوای آب
اگر مقدار آب کم باشد، خاک خشک بوده و مقاومت بیشتری در برابر تراکم دارد. وقتی که مقدار آب افزایش می‌یابد، ذرات خاک روغن‌کاری می‌شوند. جرم خاک موثرتر و و ذرات به هم نزدیکتر و فشرده تر می‌شوند. تراکم خشک خاک با افزایش مقدار آب تا زمان رسیدن به O.M.C افزایش می‌یابد.
میزان فشرده‌سازی
افزایش در تلاش برای فشرده سازی، چگالی خشک را در مقدار آب پایین‌تر و تا حد معینی افزایش خواهد داد.
نوع خاک
چگالی خشک بدست‌آمده به نوع خاک بستگی دارد. O.M.C و چگالی خشک برای خاک‌ها مختلف متفاوت است.
روش فشرده‌سازی
تراکم خشک بدست‌آمده به روش فشرده‌سازی بستگی دارد.
اثر تراکم بر خواص خاک
اثر تراکم بر ساختار خاک
عموما خاک فشرده در مقدار آب کم‌تر از حد بهینه، دارای ساختار یکپارچه است. خاک فشرده در محتوای آب بیشتر از حد مطلوب، یک ساختار پراکنده دارند.
تاثیر تراکم خاک بر روی نفوذپذیری
نفوذپذیری یک خاک به اندازه حفره‌ها بستگی دارد. با افزایش مقدار آب در قسمت خشک درصد بهینه آب، کاهش می‌یابد.
سایر عوامل موثر بر تراکم خاک عبارتند از:
-
تورم
-
فشار آب منفذی
-
انقباض
-
تراکم پذیری
-
رابطه تنش – کرنش
-
مقاومت برشی
روش‌های میدانی تست تراکم خاک
چندین روش برای فشرده‌سازی خاک استفاده می شود. انتخاب روش بستگی به نوع خاک ، حداکثر چگالی خشک مورد نیاز و ملاحظات اقتصادی دارد. روش‌های رایج استفاده‌شده عبارتند از:
- کوبشی
- غلطکی
- لرزشی
عوامل موثر بر تراکم
- فشار تماسی
- تعداد عبور
- ضخامت لایه
- سرعت غلطک
کنترل تراکم خاک
کنترل تراکم با اندازه‌گیری چگالی خشک و محتوای آب فشرده بصورت میدانی انجام میشود.
- چگالی خشک
چگالی خشک با روش برش هسته و روش جایگزینی ماسه اندازه‌گیری میشود. - محتوای آب
برای اندازه‌گیری محتوای آب، روش خشک کردن در کوره، روش حمام شن، روش کلسیم کابریدو غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. سوزن پروتکتور نیز برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
