آزمایش دانه بندی خاک

 آزمایش دانه بندی خاک به عنوان یکی از مهم ترین انواع آزمایش خاک شناخته می شود. این آزمایش با تجهیزات آزمایشگاه خاک و بر اساس استاندارد ASTMD422-63 و به دو روش انجام می شود. اساس آزمایش های دانه بندی بر اساس اندازه دانه ها و رفتار خمیری آن ها تعیین می شود. دسترسی به زبانی مشترک برای توصیف رفتار ذرات خاک، از مهم ترین کاربردهای آزمایش خاک به شمار می رود. در مقاله پیش رو قصد داریم تا در سایت آسفالت ایران تست دانه بندی خاک و تفسیر منحنی دانه بندی خاک را به صورت کامل برای شما مهندسان عزیز شرح دهیم. پس همراه ما باشید.

معرفی مفهوم دانه بندی خاک

طبق این آزمایش می توان فهمید که خاک ها، مخلوطی از ذرات با اندازه های مختلف هستند. البته از آنجایی که تعداد آنها بی نهایت است، نمی توان هر یک از ذرات را به صورت جداگانه مورد اندازه گیری قرار داد. بنابراین برای تعیین اندازه دانه ها به صورت بازه ای، از الک هایی با سایزهای مختلف استفاده می شود. به این ترتیب با توجه به وزن نهایی رد شده از هر الک، می توان دریافت که چه مقدار از خاک در بازه اندازه مذکور قرار دارد. از طرفی روی هر الک، مقدار خاک باقی می ماند. این ذرات دانه هایی هستند که قطر آن ها از دهانه سوراخ الک بیشتر است. با یک بررسی کلی، می توان فهمید که خاک ها از نظر اندازه به دسته های زیر تقسیم می شوند.

مرحله بعدی

بعد از انجام این آزمایش متوجه خواهیم شد که بیشتر دانه های خاک در چه گروهی قرار دارند. برای مثال اگر بیشتر ذرات مورد آزمایش ریزتر از 075/0 میلی متر باشند، با توجه به جدول بالا، احتمالا خاک مورد آزمایش از نوع رس است. به چنین فرآیندی دانه بندی خاک گفته می شود. این آزمایش در مبحث ژئوتکنیکی نقشی موثر دارد. با انجام این عملیات می توان، اطلاعات دقیقی از خاک به دست آورد و بازه تقریبی پارامترهای طراحی خاک را محاسبه کرد. از این آزمایش در ساخت پروژه هایی مانند جاده، سد، فرودگاه و… نیز استفاده می شود.

آزمایش دانه بندی خاک

میزان نفوذپذیری خاک، تعیین مویینگی و میزان حساسیت خاک از پارامترهایی هستند که از طریق آزمایش دانه بندی خاک تخمین زده می شوند. به طور خلاصه از مهم ترین کاربردهای این آزمایش می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• دسته بندی و تعیین نام برای انواع خاک بر اساس آیین نامه ها و استانداردهای تعیین شده بین المللی
• طراحی هسته، فیلتر و سایر اجزای سدهای خاکی
• ارائه طرح های اختلاط بتن
• تعیین ریسک پذیر بودن خاک در برابر اعمال ژئوتکنیکی از قبیل رگاب، روانگرایی و…
• محاسبه تقریبی پارامترهای ژئوتکنیکی خاک مانند مقاومت برشی، نفوذپذیری و…
• تعیین منبع مناسب برای خاک ریزی

تعیین اهداف کلی از آزمایش دانه بندی خاک

آزمایش دانه بندی خاک یکی از مهم ترین آزمایش های خاک است که به 2 صورت و بر اساس   معیارASTMD422-63 انجام می شود. اگر دانه های مورد آزمایش بزرگتر از الک شماره 200 باشند از روش الک برای این آزمایش استفاده می شود. برای دانه های کوچکتر از 200 نیز آزمایش از روش هیدرومتری صورت می گیرد. در روش اول، یعنی دانه بندی به وسیله الک، نتیجه به صورت درصدی از کل نمونه برداری اعلام می شود و برای ارائه یک نمایش بهتر از نمودار نیمه لگاریتمی استفاده می کنیم.

انواع روش دانه بندی

آزمایش دانه بندی خاک کلا به 2 روش تر و خشک انجام می شود. در ادامه هر دو روش را برای شما شرح می دهیم. طبق بررسی های تجربی صورت گرفته، دانه بندی خشک ساده تر و کم دردسرتر از دانه بندی تر است. البته اگر قصد انجام آزمایش با دقت بالا را دارید، بهتر است حتما از روش تر استفاده کنید.

شیکر الک- آسفالت ایران

الک دانه بندی و دستگاه شیکر الک (لغزاننده مکانیکی)

آزمایش دانه بندی خاک به روش خشک

در این روش از آزمایش دانه بندی خاک، یک کلوخه از خاک انتخاب شده و به همان صورت خشک روی الک قرار می گیرد. سپس باید حدود 10 دقیقه الک را به صورت ارتعاشی تکان داد. بعد از این مدت زمان، وزن رد شده از هر الک مورد محاسبه قرار می گیرد. با محاسبه وزن می توان یک منحنی دانه بندی رسم کرد. به شما توصیه می کنیم از این روش بیشتر برای خاک هایی با دانه های درشت استفاده کنید، چون ذرات بزرگ از هم جدا هستند و می توانند به راحتی از الک عبور کنند. البته لازم است بدانید که این روش با خطاهایی همراه است. چرا که در برخی موارد، ذرات خاک به یکدیگر چسبیده و باعث تشکیل یک ذره بزرگ می شوند. این روش از نظر اجرا بسیار ساده است و در مدت زمان کوتاهی قابل اجرا می باشد.

آزمایش دانه بندی خاک به روش تر

در آزمایش دانه بندی خاک به روش تر، ابتدا خاک مورد نظر را روی الک می ریزیم و آن را با فشار آب شستشو می دهیم. این عملیات باید تا زمانی ادامه یابد که آب خارج شده از الک کاملا شفاف به نظر برسد. سپس خاک الک شده را خشک می کنیم. نتایجی که از روش دانه بندی تر حاصل می شوند، معمولا دقیق تر هستند. چرا که در این روش با شستشوی خاک، ذرات چسبیده از هم جدا می شوند. بنابراین می توان مطمئن بود که در این روش، ذرات با اندازه واقعی خود از الک عبور می کنند. متاسفانه این روش کمی سخت تر و زمان بر تر از روش خشک است. از روش تر، بیشتر برای دانه بندی خاک های ریز دانه استفاده می شود.

ابزار و لوازم مورد نیاز برای تست دانه بندی

• ترازویی با دقت 0/1 گرم
• چکش لاستیکی
• سری الک آزمایشگاهی استاندارد در ابعاد مختلف
• شیکر الک
• گرمخانه یا آون
• فرچه برای تمیز کردن الک
• هاون
• آب فشان
• دسیکاتور

حال منظور از الک های استاندارد برای آزمایش دانه بندی خاک چیست؟ باید بگوییم که آیین نامه ها و استانداردهای مختلف، چند سایز الک را به عنوان الک های استاندارد معرفی کرده اند. البته متداول ترین انواع الک ها مربوط به استاندارد ASTM می باشند که در جدول زیر به آنها اشاره می کنیم.

همچنین آسفالت ایران مقاله ای در مورد انواع الک آزمایشگاهی و اصول نگه داری منتشر کرده است.

همین الان بخوانید!

• انواع الک آزمایشگاهی

چه مقداری از خاک برای انجام آزمایش کافی می باشد؟

در آزمایش دانه بندی خاک، نمونه خاکی که برای آزمایش انتخاب می شود باید گزینه خوبی از خاک محل مورد نظر باشد. بنابراین اگر در زمینی با تنوع سنگدانه زیاد که سنگین ترین دانه 500 گرم است، 300 گرم خاک انتخاب کنیم، نتیجه نهایی آزمایش دچار خطا خواهد شد. منابع معتبر ژئوتکنیکی حداقل مقدار مورد نیاز خاک برای انجام آزمایش را در جدولی درج کرده اند که در ذیل به آن اشاره می کنیم.

نمودار دانه بندی خاک

تهیه یک نمونه دانه بندی از خاک

نمونه برداری از ذرات خاک بر اساس استاندارد هایی مثل AASHTO/T88-70 صورت می گیرد. البته مطابق آیین نامه AASHTO248 می توان مقدار خام مورد نیاز برای انجام آزمایش را کاهش داد، اما باید دقت کنیم که وزن انتخاب شده نماینده خوبی برای کل نمونه باشد. برای کاهش مقدار نمونه می توان از روش های دیگری مثل روش های مکانیکی یا 4 بخش کردن مواد استفاده کرد.

در این روش کل نمونه مورد نظر را روی یک سطح تمیز ریخته و آن را با هم مخلوط می کنیم. سپس این مصالح را به صورت یک مخروط در می آوریم و با محاسبه دو قطر اصلی، نمونه را به 4 قسمت مساوی تقسیم می کنیم تا هر یک از این بخش ها به یک نمونه قابل آزمایش تبدیل شوند. اگر برای کاهش مقدار نمونه از این روش استفاده نماییم باید زمان تهیه نمونه های صحرایی، چهار برابر مواد و مصالح مورد نیاز را تهیه کنیم.

بررسی فرآیند آزمایش دانه بندی خاک

در مرحله اول از آزمایش دانه بندی خاک باید مطابق جدول پیشنهادی، مقداری از خاک با وزن مناسب را انتخاب کنیم. سپس باید الک ها را به ترتیب روی هم قرار دهیم. این الک ها به صورت نر و مادگی داخل یکدیگر فرو می روند و حالتی ستون مانند ایجاد می کنند. در ترتیب قرار گیری الک ها باید دقت کنید. الک های با سوراخ بزرگ تر در بالا و الک هایی با سوراخ کوچکتر در پایین قرار می گیرند. در مرحله بعد باید نمونه خاک انتخاب شده را روی الک بالایی بریزیم. سپس تمامی الک ها را به ارتعاش در می آوریم. با این کار نمونه خاک به لرزه درآمده و به الک های پایین تر نیز انتقال داده می شود. زمان مورد نیاز برای لرزش به میزان نمونه انتخابی ما بستگی دارد.

طبیعی است در آزمایش دانه بندی خاک هر چه میزان خاک درون الک ها بیشتر باشد، زمان بیشتری برای روشن بودن دستگاه شیکر لازم است. طبق بررسی ها شیکر باید تا زمانی روشن باشد که هیچ خاکی از الک شماره 200 رد نشود. پس از خاموش کردن شیکر، باید الک ها را از جعبه خارج کرده و وزن باقی مانده هر کدام را یادداشت نمایید. باید دقت کنید که مجموع این مقادیر نباید تفاوت زیادی با وزن نمونه خاک در ابتدای کار داشته باشد.

ویکی پدیا هم در این مورد مطلبی ارائه داده است.

دانه بندی خاک های درشت دانه

خاک های دانه بزرگ به دو دسته بد دانه بندی شده و خوب دانه بندی شده تقسیم می شوند. بخش خوب دانه بندی شده شامل گستره ای مناسب از دانه ها در سایز های ریز و درشت است. خاک های بد دانه بندی شده بیشتر دارای ذراتی با اندازه یکنواخت (تقریبا یکسان) یا منفصل (دارای شکاف) هستند.

مقاله آزمایش هیدرومتری نیز یکی آز آزمایشات حوزه خاک است که میتوانید در آسفالت ایران بخوانید!

دانه بندی خاک های ریز دانه

خاک های ریز دانه معمولا رس یا لای هستند. در مورد نحوه تشخیص خاک رس از لای، به صورت مفصل توضیح داده ایم. لای معمولا فاقد حالت خمیری می باشد. این در حالی است که خاک رس از کانی های بلورینی مانند کائولینیت، مونت موریلونیت و ایلیت تشکیل شده است. این کانی ها باعث ایجاد خاصیت خمیری و چسبندگی و جذب یون در خاک می شوند. خاک های لای و رس از نظر دانه بندی تقریبا مشابه هستند، بنابراین برای تشخیص آنها از یکدیگر از خاصیت خمیری استفاده می کنیم.

در آزمایش دانه بندی خاک برای ترسیم منحنی دانه بندی، از روش الک یا هیدرومتری استفاده می شود. البته انتخاب روش به اندازه ذرات تشکیل دهنده خاک مورد نظر بستگی دارد. برای ذراتی با قطر بیش از 0/750 میلی متر از آزمایش الک و برای ذرات کوچکتر از این اندازه از روش هیدرومتری استفاده می شود. امروزه مهندسان، منحنی و نمودارهای دانه بندی را با استفاده از نرم افزارهای پیشرفته رسم می کنند.

تست دانه بندی خاک

محاسبات لازم برای آزمایش دانه بندی خاک

برای آگاهی از صحت فرآیند الک در آزمایش دانه بندی خاک می توانیم از یک فرمول استفاده کنیم. در واقع زمانی می توان از صحت توزین مواد روی الک 200 اطمینان حاصل کرد که فرمول زیر برای آن صدق کند.

صحت فرآیند الک کردن

M1= وزن اولیه نمونه ریخته شده روی مجمو الک ها

M2= وزن مجموع ذرات مانده روی الک ها

جرم اولیه مصالح حدودا 1000 گرم می باشد. وزن انباشتی روی الک ها نیز توزین شده و یک جدول به صورت تجمیعی برای آن ترسیم می کنیم.

گزارش آزمایش دانه بندی خاک

در پایان آزمایش دانه بندی خاک باید جدول تجمیعی طراحی شده را روی یک جدول نیمه لگاریتمی ترسیم کنیم. در این نمودار مولفه افقی همان اندازه ذرات یا شماره الک ها با مقیاس لگاریتمی و مولفه عمودی به صورت طبیعی (درصدی) رسم می شود.

نکته: پس از رسم نمودار مذکور برای تعیین نوع خاک می توان از پارامترهای C-C و C-U استفاده کرد. این پارامترها به صورت زیر تعیین می شوند.

فرمول دانه بندی

• فرمول C-C: بر اساس واژه های D10، D30 و D60 می باشد. D10 یعنی مقداری که 10 درصد وزنی نمونه از آن کمتر است. D30 یعنی مقداری که 30 درصد وزنی نمونه از آن کمتر باشد. D60 نیز یعنی مقداری که 60 درصد وزنی خاک از آن کوچک تر باشد. در واقع این مقادیر بر اساس تناظر قطر الک با درصد عبور تعیین می شوند. این واژه برای برای شن و ماسه خوب دانه بندی شده بین 1 و 3 استفاده می شود.
• فرمول C-U: این فرمول در آزمایش دانه بندی خاک برای شن های خوب دانه بندی شده بزرگ تر یا مساوی 4 و ماسه های خوب دانه بندی شده بزرگ تر یا مساوی 6 مورد استفاده قرار می گیرد.

راه شناخت خاک دانه بندی FULLER

در آزمایش دانه بندی خاک یک راه برای شناخت دانه بندی خاک (FULLER) وجود دارد. این روش با رسم نمودار به وسیله الک های استفاده شده در آزمایش انجام می شود. اگر نمودار رسم شده، از نمودار FULLER بالاتر باشد، خاک ما ریز دانه است. در صورتی که نمودار رسم شده پایین تر از نمودار FULLER قرار گیرد، خاک ما توپر یا دانه درشت است. در مواردی می توان از این نمودار برای تامین کاستی خاک نیز استفاده کرد. برای رسم نمودار FULLER می توان درصد عبوری را طبق روش زیر تعیین کرد.

درصد عبوری

تعریف di: برابر است با الک های مورد استفاده بر حسب میلی متر

تعریف dmax: برابر است با سایز بزرگترین الک مورد استفاده در آزمایش

محاسبه فولر

نکات مهم در مورد آزمایش دانه بندی خاک 

اگر در حال انجام آزمایش دانه بندی خاک هستید باید به نکات زیر دقت کنید.

• آزمایش دانه بندی خاک اطلاعات مفیدی در مورد ویژگی فیزیکی خاک ها به ما ارائه می کند. البته باید دقت کنید که این آزمایش در مورد شکل ظاهری دانه ها مثل داشتن گوشه تیز یا گرد، اطلاعاتی به ما ارائه نمی دهد.
• دانه بندی در یک نقطه نمی تواند معرف مناسبی برای کل دانه بندی های خاک منطقه مورد نظر باشد.
• دانه بندی خاک در یک عمق خاص می تواند با دانه بندی همان خاک در اعماق مختلف، متفاوت باشد.
• در مواردی که نمونه خاک از نوع چسبنده است بهتر است از روش تر دانه استفاده کنید.
• دقت کنید که در آزمایش  با استفاده از روش تر دانه باید کلوخه ها به صورت کامل از بین بروند.
• آزمایش  با استفاده از الک برای خاک هایی با ذرات بزرگتر از ، دقت کافی دارد. اما اگر ذرات خاک ریزتر شوند، دقت این روش کاهش پیدا خواهد کرد. علت این امر، ساختار پولکی دانه های ریز است.
• حین انجام این آزمایش ممکن است مقداری گرد و خاک در هوا پخش شود. این گرئ و خاک باید کم باشد و نباید از دو درصد وزن کل نمونه اولیه، تجاوز کند.
• بهتر است دستگاه شیکر، لرزش را به صورت عمودی به مواد اعمال کند.
• برای انتقال نمونه خاک از محل حفاری تا آزمایشگاه باید از کیسه های نایلونی خاصی استفاده شود تا ذرات ریز دانه از آن بیرون نریزند.
• با توجه به محدودیت تعداد الک در آزمایش ، منحنی دانه بندی تقریبی بوده و نمی تواند اطلاعات دقیقی از خواص فیزیکی خاک به ما ارائه دهد.
• منحنی دانه بندی در ماسه از خاک هایی مانند شن و رس، دقیق تر است.

تفسیر منحنی های دانه بندی:

1. دانه بندی خوب: دارای اکثریت مصالح درشت دانه متوسط دانه و ریزدانه؛ دارای قفل و بست عالی نفوذ پذیری کم مناسب برای محلهای نیازمند ظرفیت باربری زیاد زیر سازی راه، راه آهن، باند فرودگاه).
2. دانه بندی یکنواخت: دارای مصالح با اندازه های یکسان و یکنواخت (مانند ساچمه)؛ دارای فضای خالی، و تخلخل زیاد؛ مناسب جهت عملکرد فیلتر در سازه های هیدرولیکی و تصفیه خانه ها؛ و
3.  دانه بندی بد: در این نوع دانه بندی تعدادی از قطرهای ذرات توده خاک موجود نمی باشد؛ مناسب برای محل هایی که ظرفیت باربری قابل ملاحظه ای مورد نظر نباشد. (مانند پشت پایه پل ها یا راه های روستایی و کم اهمیت).

 تفسیر پارامترهای منحنی دانه بندی:

1. ضریب یکنواختی (C_u): بیانگر میزان گستردگی منحنی دانه بندی است. هر چقدر C_u بزرگتر باشد، حدود اندازه ذرات خاک وسیع تر است. در صورتی که 1 = C_u نشانه خاک کاملا یکنواخت و دانه های هم اندازه است.
2. ضریب خمیدگی (انحناء) (C_c): بیانگر میزان تقتر منحنی دانه بندی بوده و ضریب دانه بندی نیز نامیده می شود.

• در طبقه بندی به روش Unified (متحد): مرز خاک درشت دانه و ریزدانهT الک نمره ۲۰۰ و مرز شن و ماسهT الک نمره ۴ است.
• در طبقه بندی به روش AASHTO (آشتو): مرز مصالح شن و ماسه، الک نمره ۱۰ است.
• روش دانه بندی مرطوب، بیشتر برای خاک هایی استفاده میشود که دانه های آنها به یکدیگرچسبیده اند و با ضربات چکش لاستیکی هم، کلوخه ها از یکدیگر جدا نمیشوند.
• روش طبقه بندی MIT (انستیتو تکنولوژی ماساچوست): در کارهای کشاورزی و طبقه بندی پروفیل خاک کاربرد دارد.
• در طبقه بندی خاکها به روش متحد معادله خط نمودار (۱-۳))، جدا کننده بین خاک رس و لای است و معادله خط ، محدوده عملی خاکها را نشان میدهد. یعنی در عمل، خصوصیات خمیری خاک بالای خط U قرار نمی گیرد.

گزارش آزمایش دانه بندی

گزارش باید حاوی اطلاعات زیر باشد:

• اندازه حداکثر ذرات؛
• درصد عبوری از هر الک با درصد مانده روی الک که میتوان آن ها را روی منحنی ارائه نمود؛
• مشخصات ذرات شن و ماسه؛
• شکل ذرات-گرد یا گوشه دار؛
• سختی-سخت و بادوام،نرم، یا هوازده و شکننده؛
• چگالی ویژه، در صورتی که به طور غیر عادی بالا یا پایین باشد؛
• هر گونه مشکل در پراکنده سازی ذرات عبوری از الک نمره ۱۰ (۲ میلیمتر) برای نشان دادن تغییر در نوع و مقدار ماده پراکنده ساز؛ و
• دستگاه پراکنده ساز مورد استفاده و مدت زمان پراکنده سازی؛

_________________________________________________________________

مطالب قبلی وبسایت نیز میتواند به شما کمک کننده باشد.

• چگونه آزمایشگاه خاک تاسیس کنیم؟
• آزمایش برش مستقیم خاک ها

_________________________________________________________________

نکات فنی و کارشناسی مرتبط با آزمون

الف) آزمایش دانه بندی با الک:

• دانه بندی مکانیکی مخصوص ۳ نوع خاک میباشد خاک درشت دانه، خاک متوسط دانه و خاک ریزدانه.
• مرزبندی الک ها برای ۳ نوع خاک مذکور:

1. مصالح متوسط دانه، از الک 4 اینچ تا الک 3/4 اینچ (1 Part)؛ و
2. مصالح درشت دانه، از الک 3/4 اینچ ۴ اینچ تا الک 3/16 اینچ  یا الک نمره ۴(2 Part)؛ و
3. مصالح ریز دانه، از الک نمره 7 یا 8 تا الک نمره 200 (3 Part)؛ و

• توصیف اندازه نسبی ذرات:

• تفسیر منحنی های دانه بندی:

1. دانه بندی خوب: دارای اکثریت مصالح درشت دانه، متوسط دانه و ریزدانه؛ دارای قفل و بست عالی نفوذ پذیری کم؛ مناسب برای محل های نیازمند ظرفیت باربری زیاد (زیرسازی راه، راه آهن، باند فرودگاه)؛
2. دانه بندی یکنواخت: دارای مصالح با اندازه های یکسان و یکنواخت (مانند ساچمه)؛ دارای فضای خالی و تخلخل زیاد؛ مناسب جهت عملکرد فیلتر در سازه های هیدرولیکی و تصفیه خانه ها؛ و
3. دانه بندی بد: در این نوع دانه بندی، تعدادی از قطرهای ذرات توده خاک موجود نمی باشد؛ مناسب برای محل هایی که ظرفیت باربری قابل ملاحظه ای مورد نظر نباشد (مانند پشت پایه پل ها یا راه های روستایی و کم اهمیت).

 منحنی دانه بندی

برای درک رفتار مهندسی خاک از روش‌های متعددی استفاده می‌کنیم که توزیع اندازه ذرات یکی از آنهاست. توزیع اندازه ذرات روشی برای جداسازی هر نمونه خاک به بخش های مختلف بر اساس اندازه ذرات آنها است.

احتمال کمی وجود دارد که یک خاک از تمام ذرات فقط یک اندازه تشکیل شده باشد. در شرایط معمول توده خاک از ذرات با اندازه های مختلف تشکیل شده است. محدوده اندازه ذرات ممکن است فقط در یک نمونه از درشت تا ریز متفاوت باشد. در این صورت برای بدست آوردن توزیع اندازه ذرات آن نمونه، آنالیز ترکیبی غربال و آنالیز رسوب انجام می شود.

می دانیم که ذرات بسیار ریز که اندازه آنها کوچکتر از 75 میکرون است، بارهایی را روی سطح خود حمل می کنند و تمایل به چسبیدن به ذرات دیگر را دارند. بنابراین در نمونه خاک این ذرات کوچکتر به ذرات بزرگ دیگر چسبیده می مانند. از این رو ابتدا این ذرات کوچکتر را از ذرات بزرگ جدا می کنیم و برای آن تجزیه و تحلیل غربال مرطوب را با نمونه انجام می دهیم.
نمونه ابتدا روی الک 75 میکرونی شسته می شود تا ذرات ریز چسبیده به ذرات درشت جدا شوند. خاک مرطوب باقی مانده بر روی الک 75 میکرونی در کوره خشک می شود و پس از خشک شدن آنالیز غربال خشک به روش معمول انجام می شود. و کسر ریزتر که از غربال 75 میکرونی عبور کرده است برای تجزیه و تحلیل رسوب با استفاده از روش هیدرومتر استفاده می شود.
با استفاده از تمام این روش‌ها، درصد ریزتر از اندازه‌های ذرات مختلف را بر اساس جرم کل اولیه محاسبه می‌کنیم. سپس نموداری بین درصد بدست آمده ریزتر از D و قطر ذره D رسم می کنیم. این منحنی از درصد نتایج ریزتر هر دو بخش درشت و ریزدانه خاک به دست می آید که حاصل آنالیز الک و هیدرومتر است.

این منحنی به منحنی توزیع اندازه ذرات معروف است. به آن منحنی درجه بندی نیز می گویند. توزیع ذرات با اندازه های مختلف در توده خاک را درجه بندی خاک می گویند.

درجه بندی خاک به طور کلی طبقه بندی خاک های درشت دانه بر اساس اندازه های مختلف ذرات موجود در خاک است. منحنی درجه بندی به دو صورت نمایش داده می شود. در یک نوع نمودار اندازه ذرات از چپ به راست افزایش می یابد و در دیگری اندازه ذرات از چپ به راست کاهش می یابد. هر دو نمایندگی به عنوان در هر راحتی استفاده می شود. هر زمان که منحنی درجه بندی را مشاهده می کنیم، باید مراقب مقیاس افقی انتخاب شده باشیم.
نکته دیگری که در اینجا باید به آن توجه کرد این است که اندازه دانه ها در مقیاس لگاریتم رسم می شود زیرا محدوده اندازه ذرات بسیار بسیار زیاد است. ترسیم این محدوده در مقیاس عادی بسیار دشوار خواهد بود.

با استفاده از مقیاس log می توانیم کل محدوده اندازه ذرات را فقط در یک نمودار نشان دهیم. همه محدوده های ذرات در یک نمودار.این یک منحنی درجه بندی معمولی است. می تواند بسیاری دیگر با اشکال مختلف وجود داشته باشد. هر منحنی نشان دهنده درجه بندی مختلف خاک است. بنابراین ما تمام آن درصدهای ریز را برای ایجاد این نمودار محاسبه کردیم، بنابراین چه فایده ای دارد.
چرا این منحنی ها را ترسیم می کنیم؟
خوب با مشاهده منحنی درجه بندی می توان بسیاری از خواص خاک را تخمین زد. ما می توانیم نوع خاک را بشناسیم، شن، ماسه یا خاک سیلتی. موقعیت، شکل و شیب یک منحنی نیز نشان دهنده نوع و درجه بندی خاک است. پس بیایید در مورد این منحنی صحبت کنیم.

تفسیر پارامترهای منحنی دانه بندی:

1. ضریب یکنواختی (C_u): بیانگر میزان گستردگی منحنی دانه بندی است. هر چقدر C_u بزرگتر باشد. حدود اندازه ذرات خاک وسیع تر است. در صورتی که 1 = C_u نشانه خاک کاملاً یکنواخت و دانه های هم اندازه است.
2. ضریب خمیدگی (انحناء) (C_c): بیانگر میزان تقتر منحنی دانه بندی بوده و ضریب دانه بندی نیز نامیده می شود.

• در طبقه بندی به روش Unified (متحد): مرز خاک درشت دانه و ریزدانه الک نمره ۲۰۰ و مرز شن و ماسه، الک نمره ۴ است.
• در طبقه بندی به روش AASHTO (آشتو): مرز مصالح شن و ماسه، الک نمره ۱۰ است.
• روش دانه بندی مرطوب بیشتر برای خاکهایی استفاده میشود که دانه های آنها به یکدیگر چسبیده اند و با ضربات چکش لاستیکی هم، کلوخه ها از یکدیگر جدا نمی شوند.
• روش طبقه بندی MIT (انستیتو تکنولوژی ماساچوست): در کارهای کشاورزی و طبقه بندی پروفیل خاک کاربرد دارد.
• در طبقه بندی خاک ها به روش متحد معادله خط (نمودار (۱-۳))، جدا کننده بین خاک رس و لای است و معادله خط U، محدوده عملی خاک ها را نشان می دهد. یعنی در عمل، خصوصیات خمیری خاک، بالای خط U قرار نمی گیرد.

همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایرن منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایشات حوزه خاک و بتن است. امیدواریم این مقاله به شما برای نحوه انجام آزمایش دانه بندی و نحوه انتخاب تجهیزات آزمایش کمک کند.

سوالات متداول

1- آزمایش دانه بندی خاک به چه روش‌هایی انجام می‌شود و تفاوت اصلی بین این روش‌ها چیست؟

آزمایش دانه بندی خاک به دو روش تر و خشک انجام می‌شود. در روش خشک، خاک به صورت خشک روی الک قرار گرفته و با تکان دادن الک، وزن ذرات باقی مانده روی هر الک اندازه‌گیری می‌شود. این روش برای خاک‌های درشت دانه مناسب‌تر است اما ممکن است به دلیل چسبندگی ذرات خاک، خطاهایی داشته باشد. در روش تر، خاک با فشار آب شستشو داده می‌شود تا ذرات چسبیده از هم جدا شوند و سپس خشک شده و وزن‌گیری می‌شود. این روش دقیق‌تر است ولی پیچیده‌تر و زمان‌بر تر از روش خشک می‌باشد و برای خاک‌های ریز دانه استفاده می‌شود.

2- آزمایش دانه بندی خاک بر چه اساسی انجام می‌شود و استاندارد مورد استفاده در این آزمایش چیست؟

آزمایش دانه بندی خاک بر اساس اندازه دانه‌ها و رفتار خمیری آن‌ها انجام می‌شود. این آزمایش بر اساس استاندارد ASTMD422-63 انجام می‌شود و هدف اصلی آن توصیف رفتار ذرات خاک و تعیین توزیع اندازه دانه‌ها در خاک است.

3- چه اطلاعاتی از طریق آزمایش دانه بندی خاک می‌توان به دست آورد و کاربردهای این اطلاعات چیست؟

از طریق آزمایش دانه بندی خاک می‌توان اطلاعاتی مانند میزان نفوذپذیری، تعیین مویینگی، میزان حساسیت خاک و دسته‌بندی انواع خاک را به دست آورد. این اطلاعات در طراحی هسته، فیلتر و سایر اجزای سدهای خاکی، ارائه طرح‌های اختلاط بتن، محاسبه پارامترهای ژئوتکنیکی مانند مقاومت برشی و نفوذپذیری و تعیین منبع مناسب برای خاک‌ریزی کاربرد دارند.

4- چه تجهیزاتی برای انجام آزمایش دانه بندی خاک لازم است؟

تجهیزات لازم برای انجام آزمایش دانه بندی خاک شامل ترازو با دقت 0.1 گرم، چکش لاستیکی، سری الک آزمایشگاهی استاندارد در ابعاد مختلف، شیکر الک (لغزاننده مکانیکی)، گرمخانه یا آون، فرچه برای تمیز کردن الک، هاون، آب‌فشان و دسیکاتور می‌باشد. این تجهیزات برای انجام دقیق و صحیح آزمایش ضروری هستند.