محدودیت های Atterberg: یک راهنمای مرجع سریع

خاکهای در نظر گرفته شده برای پشتیبانی از سازه ها ، روسازی ها یا بارهای دیگر باید توسط مهندسان ژئوتکنیک ارزیابی شوند تا رفتار خود را تحت نیروهای کاربردی و شرایط رطوبت متغیر پیش بینی کنند. آزمایش مکانیک خاک در آزمایشگاههای ژئوتکنیکی توزیع اندازه ذرات ، استحکام برشی ، رطوبت و پتانسیل گسترش یا انقباض خاکهای منسجم را اندازه گیری می کند. آزمایشات آتتربرگ محدودیت های رطوبت را ایجاد می کند که خاک رس ریز دانه و سیلت بین حالتهای جامد ، نیمه جامد ، پلاستیک و مایع در حال انتقال است.

تاریخچه محدودیت های آتتربرگ

در سال 1911 ، آلبرت آتتربرگ ، شیمیدان و دانشمند کشاورزی سوئدی اولین کسی بود که محدودیت قوام خاک را برای طبقه بندی خاکهای ریز دانه تعریف کرد. وی دریافت که انعطاف پذیری یک خاصیت منحصر به فرد از خاکهای منسجم (خاک رس و سیلت) است و طبقه بندی خاک با اندازه ذرات 2 میکرومتر (0. 002 میلی متر) یا کمتر از خاک رس را پیشنهاد می کند.

کارل ترژاگی و آرتور کاسگراند ارزش توصیف انعطاف پذیری خاک را برای استفاده در کاربردهای مهندسی ژئوتکنیک در اوایل دهه 1930 تشخیص دادند. Casagrande تست ها را تصفیه و استاندارد کرد ، و روش های وی هنوز حد مایع ، حد پلاستیک و حد انقباض خاک را تعیین می کند. این پست وبلاگ محدودیت های Atterberg را تعریف می کند ، روش های آزمون را توضیح می دهد و در مورد اهمیت مقادیر حد و شاخص های محاسبه شده بحث می کند. ما همچنین تجهیزات آزمایش آزمایشگاه مورد استفاده در روشهای تست استاندارد را پوشش خواهیم داد.

چرا تست های محدودیت آتتربرگ مهم هستند؟

با افزایش محتوای رطوبت ، خاکهای خاک رس و سیلت از چهار حالت مجزا از قوام عبور می کنند: جامد ، نیمه جامد ، پلاستیک و مایع. در هر مرحله تفاوت های قابل توجهی در قدرت ، قوام و رفتار وجود دارد. تست های محدودیت آتتربرگ با استفاده از محتوای رطوبت در نقاطی که تغییرات فیزیکی رخ می دهد ، مرزهای بین این حالتها را به طور دقیق تعریف می کند. مقادیر آزمون و شاخص های مشتق شده دارای کاربردهای مستقیمی در طراحی پایه و اساس ساختارها و پیش بینی رفتار زره های خاک ، خاکریزها و روسازی ها هستند. مقادیر استحکام برشی را ارزیابی می کنند ، نفوذپذیری را برآورد ، حل و فصل پیش بینی و شناسایی خاکهای بالقوه گسترده.

حد مایع ، حد پلاستیک و حد انقباض چیست؟

اکنون که اهمیت محدودیت های Atterberg را درک کرده اید ، آزمایش های فردی را تعریف می کنیم. حد پلاستیک ، حد مایع و حد انقباض خاک ، همه نتایج آزمایشی است که با اندازه گیری مستقیم محتوای آب به دنبال روشهای تست استاندارد بدست می آید.

• حد مایع (LL) میزان آب است که در آن خاک از پلاستیک به حالت مایع تغییر می کند وقتی نمونه خاک فقط به اندازه کافی سیال باشد تا یک شیار در هنگام جنجالی به روش مشخص بسته شود.
• حد پلاستیکی (PL) میزان آب در تغییر از پلاستیک به حالت نیمه جامد است. این آزمایش شامل بارها و بارها یک نمونه خاک را درون یک نخ می چرخاند تا به جایی برسد که در آن خرد شود.
• محدودیت انقباض (SL) میزان آب است که در آن از بین رفتن بیشتر رطوبت باعث کاهش حجم نمونه نمی شود.

نحوه محاسبه شاخص های خاک Atterberg

شاخص های خاک Atterberg مقادیر آزمون را از نظر ریاضی مقایسه می کنند تا ویژگی های مختلف انعطاف پذیری و سازگاری را بیان کنند.

محاسبه شاخص پلاستیک (PI):

pi = pl - ll

محدودیت پلاستیک از حد مایع است و اندازه دامنه بین دو مرز را نشان می دهد. خاک هایی با PI بالا محتوای خاک رس بالاتری دارند. اگر مقدار PI از پایین تا اواسط 20s بالاتر باشد ، ممکن است خاک در شرایط مرطوب گسترده باشد یا در شرایط خشک کوچک شود.

شاخص نقدینگی (LI) فرمول:

li = (pl - محتوای آب طبیعی) ÷ pi

با کم کردن حد پلاستیک از محتوای آب طبیعی نمونه ، سپس تقسیم بر شاخص پلاستیک تعیین می شود. خاک هایی با LI 1 یا بیشتر به حالت مایع نزدیک تر خواهند بود. یک LI از 0 یا پایین نشان دهنده خاک هایی است که سخت تر و شکننده تر هستند. LI امکان پیش بینی خواص خاک را در رطوبت های مختلف فراهم می کند.

شاخص ثبات (CI) فرمول خاک:

ci = (ll - رطوبت طبیعی) ÷ pi

شاخص قوام یا قوام نسبی حد مایع خاک ، منهای رطوبت طبیعی است که توسط PI تقسیم می شود. این مربوط به LI است و نشانگر قدرت برشی نسبی است. با افزایش CI ، استحکام یا مقاومت برشی خاک نیز افزایش می یابد.

محاسبه شماره فعالیت:

تعداد فعالیت یک نمونه خاک ، نسبت شاخص پلاستیک به کسری اندازه رس (ذرات بهتر از 2 میکرومتر) است. خاک هایی با تعداد فعالیت بیش از 1. 25 فعال در نظر گرفته می شوند و در پاسخ به شرایط رطوبت ، تغییر حجم افزایش می یابند. آنها در شرایط مرطوب گسترش می یابند و در شرایط خشک کوچک می شوند.

روش آزمایش آتتربرگ:

برای همه آزمایشات محدودیت Atterberg ، نمونه های خاک از مواد عبور از یک غربال آزمایش شماره 40 (425 میکرومتر) تشکیل شده و برای هر آزمایش با استفاده از روشهای مرطوب یا خشک شرح داده شده در استانداردها آماده می شوند. رطوبت در نمونه های آزمایشی با اضافه کردن آب ، مخلوط کردن با یک اسپاتول تنظیم می شود و حداقل 16 ساعت شرایط را فراهم می کند.

• دستگاه های محدود کننده مایع از یک بادامک دستی یا یک موتور کوچک برای بلند کردن یک فنجان برنجی به ارتفاع تجویز شده استفاده می کنند و اجازه می دهند تا روی یک پایه لاستیکی سخت فرو رود. بخشی از نمونه خاک در فنجان برنجی پخش شده و با استفاده از یک ابزار شیار تقسیم می شود. میزان رطوبت هنگامی که شیار به مدت 1/2 بعد از 25 قطره فنجان بسته می شود به عنوان حد مایع تعریف می شود. روشهای آزمایش مورد استفاده ASTM D4318 و AASHTO T 89 است.
• حد پلاستیکی با بازگرداندن مکرر یک توپ کوچک از خاک پلاستیکی مرطوب و به صورت دستی آن را درون یک نخ 1/8 اینچ مشخص می کند. همچنین می توان از دستگاه غلتکی با حد پلاستیکی برای انجام این آزمایش استفاده کرد. حد پلاستیکی محتوای رطوبت است که نخ قبل از آنکه به طور کامل از بین برود ، خرد می شود. روشهای تست استاندارد ASTM D4318 و AASHTO T 90 هستند.
• حد انقباض با قالب گیری یک پت خاک از مواد تست مرطوب در یک ظرف کوچک کوچک شدن انجام می شود. ظرف و خاک از فر و وزن استفاده می شود ، سپس حجم نمونه با جابجایی آب تعیین می شود. این بخش از سری تست های آتربرگ کمتر انجام می شود و در ASTM D4943 شرح داده می شود.

تجهیزات مورد نیاز برای تست حد مجاز آتربرگ:

• آماده سازی و پردازش نمونه:
  • برای مخلوط کردن نمونه ها به میزان رطوبت مورد نظر برای مخلوط کردن ، تشکیل و صاف کردن نمونه خاک برای توزیع آب مخلوط کردن آب برای نمونه های رطوبت خاک برای کاهش اندازه ذرات برای تمیز کردن مناسب کاسه ها استفاده می شود. اختیاری برای کاهش اندازه ذرات کارآمد با خوانایی 0. 01 گرم برای آزمایشات رطوبت
  • ، موتور محور یا دستی
  • مورد استفاده برای بیرون کشیدن نخ های خاک ، یک دستگاه غلتکی محدودیت پلاستیکی اختیاری برای نورد سریع و مداوم نمونه ها است
  • شامل موارد مورد نیاز برای تست محدودیت انقباض است
    • یک ظرف فلزی مونل منحصر به فرد است که در روش تست برای پوشیدن نمونه ها مورد نیاز است ، که در مقادیر 5lb (2. 3 کیلوگرم) برای پوشش ظرف انقباض برای تعلیق وزن نمونه برای کالیبراسیون ظرف ، موم را برای غوطه وری نمونه تهیه می کند.

    محدودیت های Atterberg نقش مهمی در مراحل اولیه طراحی ساختاری دارد تا اطمینان حاصل شود که خاک همانطور که انتظار می رود عمل کند. تغییرات بیش از حد در حجم ناشی از نوسانات رطوبت ممکن است باعث تسویه یا افزایش ساختار شود.

    ما امیدواریم که این پست وبلاگ به شما در درک نقش محدودیت های Atterberg در مهندسی ژئوتکنیک و تجهیزات مورد نیاز برای آزمایشات آزمایشگاهی کمک کند. برای بحث در مورد برنامه خود ، امروز با کارشناسان آزمایش ما در گیلسون تماس بگیرید.