روش استاندارد تعیین درصد رطوبت خاک وسنگ در آزمایشگاه ASTM D2216

سلام و درود خدمت دنبال کنندگان اسفالت ایران این استاندارد ارائه دهنده روش تعیین درصد رطوبت خاک و سنگ و مصالح مشابه است. منظور از درصد رطوبت در این استاندارد درصد رطوبت وزنی است.

خلاصه روش آزمایش

در این آزمایش نمونه در گرمخانه در دمای 5 ± 110 درجه سانتیگراد تا اندازه‌ای خشک می‌شود که وزن آن ثابت شود. کاهش وزن نمونه مربوط به ازدست‌دادن آب است. درصد رطوبت به‌صورت نسبت وزن آب در نمونه به وزن نمونه خشک محاسبه می‌شود.

کاربرد

درصد رطوبت در بسیاری از موارد یکی از مهم‌ترین پارامترهای شاخص در روابط همبستگی خاک است. همچنین درصد رطوبت در اغلب روابط وزنی – حجمی  بین سه جزء هوا، آب و رطوبت آن است. درصد رطوبت در کنار حد روانی و حد خمیری برای محاسبة شاخص روانی و سفتی نسبی خاک‌ها استفاده می‌شود.

بیش از این هم مطلبی در مورد چگونه آزمایشگاه خاک تاسیس کنیم؟ منتشر کردیم که حتما باید این مقاله را بخوانید.

تجهیزات آزمایشگاه

گرمخانه (فور): با ترموستات با قابلیت تنظیم یکنواخت دما در دمای
ترازو: در نمونه‌های با وزن کم‌تر از 200gr دقت ترازو باید در حد 0.01gr و در نمونه‌های با وزن بیشتر از 200gr دقت ترازو باید در حد 0.1gr باشد.
قوطی نمونه برداری: ظرف نمونه باید در برابر خوردگی، تغییر وزن در اثر گرم‌شدن و سرد شدن‌های متوالی، در معرض تماس قرارگرفتن مواد با ph های مختلف و شست‌وشو مقاوم باشد. ظرف‌هایی که برای تعیین درصد رطوبت نمونه‌های کم‌تر از 200g به کار می‌رود باید دارای درب محکم قابل بسته‌شدن باشد و برای نمونه‌های بیش‌تر از 200g می‌توان از ظرف‌های بدون درب استفاده کرد.
*ضمنا تجهیزات آزمایشگاه خاک در مجموعه ی آسفالت ایران تولید می شود و با مناسب ترین قیمت برای آزمایشگاه های مربوطه ارسال می شود.

انتخاب نمونه آزمایش

نمونه انتخاب شده برای آزمایش باید معرف درصد رطوبت کل نمونه باشد. روش انتخاب نمونه معرف به عوامل متعددی از جمله هدف و کاربرد آزمایش، نوع مصالح، شرایط رطوبتی و نوع نمونه (نمونه در کیسه، نمونه بلوکی و….) بستگی دارد.

روش آزمایش

در ابتدا ظرف نمونه خشک و تمیزی توزین و وزن آن ثبت می‌شود. (در صورت وجود درب، وزن قوطی با درب اندازه‌گیری می‌شود.) نمونه‌ای معرف مطابق با روش شرح داده شده، انتخاب می‌شود. نمونه مرطوب در ظرف نمونه گذاشته شده و در صورت لزوم درب ظرف گذاشته می‌شود. وزن ظرف و نمونه مرطوب بر اساس ترازویی بادقت متناسب با وزن نمونه، اندازه‌گیری و ثبت می‌شود.

نکات

جلوگیری از تداخل نمونه‌ها در آزمایشگاه

* توجه: برای جلوگیری از تداخل نمونه‌ها در آزمایشگاه، تمامی ظروف نمونه و درب‌های آن‌ها باید شماره‌گذاری گردد و شماره ظرف در نتایج خام هر آزمایش ذکر شود. برای جلوگیری از اشتباه شماره ظرف و درب آن باید یکی باشد.

تسهیل در خشک‌شدن

* توجه: برای تسهیل در خشک‌شدن نمونه‌های بزرگ در گرمخانه می‌توان نمونه‌ها را ضمن خردکردن به قطعات کوچک‌تر، در ظروف مسطح مانند سینی قرار داد.

در مرحلة بعد در صورت لزوم درب ظرف نمونه برداشته شده و ظرف حاوی نمونه در گرمخانه قرار داده شده، اجازه داده می‌شود که مصالح خشک شود و وزن آن ثابت گردد. درصورتی‌که دستورالعمل خاصی وجود نداشته باشد، درجه حرارت گلخانه در دمای 110 تنظیم می‌شود. زمان لازم برای حصول به وزن ثابت نمونه خشک شده به نوع مصالح، اندازه نمونه، نوع گرمخانه، ظرفیت آن و عوامل دیگری بستگی دارد. تأثیر این عوامل عموماً بر اساس قضاوت بر روی تجهیزات و مواد مورد آزمایش سنجیده می‌شود.

* توجه: در اغلب موارد 12 تا 16 ساعت خشک‌کردن نمونه در دمای ذکر شده کفایت می‌نماید، درصورتی‌که به هر دلیل نسبت به ثابت ماندن وزن نمونه پس از خشک‌شدن در گرمخانه تردیدی وجود داشته باشد، خشک‌کردن نمونه در گرمخانه باید تا حدی ادامه یابد که تغییر وزن نمونه در دو مقطع زمان متوالی بافاصله بیش‌تر از یک ساعت مقدار بسیار کوچکی باشد (کم‌تر از 0.1%).
نمونه‌های ماسه‌ای معمولاً در مدت‌زمان کوتاه‌تری خشک می‌شوند.

* توجه: با توجه به آنکه برخی از مصالح خشک از مصالح مرطوب رطوبت جذب می‌کنند، لذا قبل از قراردادن نمونه‌های مرطوب در گرمخانه، نمونه‌های خشک شده باید تخلیه گردد. البته درصورتی‌که نمونه‌های خشک شده مجدداً به مدت 16 ساعت در گرمخانه باقی بمانند، این موضوع اهمیت چندانی ندارد.

پس از خشک شدن

پس از خشک‌شدن و ثابت وزن نمونه، ظرف نمونه از گرمخانه بیرون آورده می‌شود (و در صورت لزوم درب آن گذاشته می‌شود). با اندکی تأمل اجازه داده می‌شود تا نمونه و ظرف آن در دمای اتاق خنک شوند به‌گونه‌ای که به‌راحتی توسط دست قابل لمس باشد و حرارت ظرف نمونه سبب جریان همرفتی اطراف آن در موقع توزین نگردد. وزن نمونه و ظرف آن با همان ترازویی که نمونه مرطوب توزین شد، اندازی گیری و ثبت می‌شود. در صورتی که احتمال داده می‌شود که نمونه در معرض هوا رطوبت جذب نماید باید درب نمونه بسته نگه داشته شود.

* توجه: به جای استفاده از ظروف درب‌دار می‌توان از ظرف خشک‌کن برای خنک‌کردن نمونه استفاده کرد. استفاده از ظرف خشک‌کن به‌ویژه در مواردی که از درب استفاده نمی‌شود، به طرز چشمگیری باعث کاهش جذب رطوبت از هوا می‌شود.

محاسبات

w  =درصد رطوبت
M_CWS  =وزن نمونه مرطوب با ظرف بر حسب gr
M_cds  =وزن نمونه خشک با ظرف برحسب gr
M_c  =وزن نمونه بر حسب gr
M_w  =وزن آب (M_w = M_cws – M­_cds­) برحسب gr
M_s  =وزن دانه های جامد خاک (M_s = M_cds – M_c) برحسب gr

بهتر است قبل از مطالع این مقاله مطلبی که بیش از این در مورد استاندارد ازمایش تراکم خاک منتشر کرده ایم را بخوانید.

گزارش نتایج

برحسب وزن نمونه مورد استفاده در آزمایش، نتیجه ی محاسبه درصد رطوبت به نزدیکترین 1% یا 0.1% گزارش می شود.

منابع: کتاب آزمایشگاه مکانیک خاک و ژئوتکنیک