آزمایش CBR سی بی آر

آزمایش سی بی ار چیست؟ آزمایش CBR یا سی بی آر (نسبت باربری کالیفرنیا) در آزمایشگاه‌های مصالح ساختمانی برای ارزیابی مقاومت لایه‌های خاک و مواد پایه پایه انجام می‌شود. کسانی که بزرگراه ها، باند فرودگاه ها و تاکسی وی ها، پارکینگ ها و سایر روسازی ها را طراحی و مهندسی می کنند. هنگام انتخاب روسازی و ضخامت پایه، به مقادیر تست CBR تکیه می کنند. این ازمایش سی بی آر همواره نیازمند تجهیزات ازمایشگاه خاک بوده و در ادامه بیشتر با این تجهیزات آشنا شوید.

محدوده کاربرد

این روش آزمایش CBR، برای تعیین CBR (نسبت باربری کالیفرنیا) مصالح بستر، زیراساس و اساس روسازی از نمونه های متراکم شده در آزمایشگاه کاربرد دارد. این روش عمدتاً برای ارزیابی مقاومت مصالح چسبنده که اندازه حداکثر ذرات آنها، کمتر از اینچ (۱۹ میلیمتر) است. در نظر گرفته شده است، اما به این مصالح محدود نمی شود.

روش آزمایش آزمایشگاهی در ASTM D1883 و AASHTO T 193 برای تست CBR یک روش تجربی ساده است که مقاومت در برابر نفوذ نمونه آزمایش را با نمونه استاندارد “مصالح سنگ خرد شده” با استفاده از یک پیستون با اندازه استاندارد مقایسه می‌کند. . این آزمایش هیچ ویژگی خاک را به جز مقاومت در برابر نفوذ مشخص نمی کند.

آزمایش CBR همچنین می تواند در محل بر روی زیر لایه های خاک با دستگاهی با استفاده از پیستون نفوذی هم اندازه یا با نفوذ سنج مخروطی دینامیکی (DCP) انجام شود. ASTM D4429 اغلب به عنوان یک آزمایش اکتشافی برای تعیین شرایط در محل خاک یا پایه یا تأیید نتایج آزمایش آزمایشگاهی استفاده می شود.

 شرح مختصری از روش آزمون

مراحل انجام آزمایش CBR به شرح زیر است:

از آزمایش تراکم مربوطه (با توجه به بخش نکات فنی و کارشناسی)، نتایج حداکثر وزن مخصوص خشک آزمایشگاهی (Ydmax) و درصد رطوبت بهینه (%w_opt) را به دست آورده ایم. با عنایت به روش آزمایش (ASTM یا AASHTO) برای هر نقطه از محل آزمایش، میبایست 3 قالب نمونه به ازای ۳ دسته از تعداد ضربات آماده سازی گردد؛

تعداد ضربات در روش ASTM،  برابر ۲۰،۱۰ و ۵۶ ضربه و در روش AASHTO، برابر ۳۰، ۱۰ و ۶۵ میباشد؛

در خصوص  آزمایش CBR  تعداد لایه ها مطابق آنچه در آزمایش تراکم نمونه ها عمل شده است، اقدام می گردد؛

پس از پخش نمودن خاک خشک بر روی میز فلزی مشابه (تراکم درصد رطوبت بهینه محاسبه شده را در چند مرحله به خاک اضافه کرده و پس از اختلاط کامل مانند آزمایش تراکم طبق جدول موجود در استاندارد فرصت عمل آوری را به خاک میدهیم؛

مشابه جدول مشخصات تراکم،لایه های خاک را در قالب CBR با تعداد ضربات مشخص متراکم میکنیم؛

اگر روش مورد استفاده، CBR خشک (غیرغرقاب) باشد، خاک کوبیده شده در قالب CBR را برعکس نموده و زیر سنبه بارگذاری،  جک CBR گذاشته و با سرعت 1.27 میلیمتر بر دقیقه گسیختگی را شروع میکنیم

تنش در آزمایش CBR

به لحاظ این که رفتار ابتدای منحنی نفوذ- تنش بسیار مهم است. مقادیر بارگذاری و تنش را در اعداد نفوذ سنبه، به ازای 0.025، 0.05، 0.1، 0.15، 0.2، 0.25، 0.3، 0.4و 0.5 اینچ قرائت میکنیم؛

از خاک مخلوط شده در ابتدای کار و بهتر است پس از گسیختگی، دو نمونه، جهت تعیین درصد رطوبت کنترلی اخذ گردد؛

نحوه قرار دادن وزنه های سربار و استقرار سنبه و نصب گیج کرنش سنج قـائم،در بخش نکات فنی و کارشناسی ارائه شده است؛

اگر روش آزمایش، غرقاب باشد، بعد از کوبیدن نمونۀ خاک در قالب ،CBR آن را برعکس نموده، وزنه های سربار و سه پایه گیج تورم سنج را مطابق توضیحات کامل ارائه شده در بخش نکات فنی و کارشناسی نصب نموده و در حالی که کفی قالب CBR مشبک است، قالب، گلویی و سایر متعلقات را به آرامی داخل حوضچه آب مستغرق میکنیم؛ به نحوی که کف قالب، به طور مستقیم با کف حوضچه در تماس نباشد، بلکه لبه های قالب را بر روی بلندی کف حوضچه (مانند نصب پروفیل قوطی ۲۲ سانتیمتر یا توری های مشبک فلزی گالوانیزه میگذاریم) و حداقل، یک اینچ آب بالای تراز نمونه خاک باشد. ۹۶ ساعت (۴) روز، فرصت غوطه وری و غرقاب شدن میدهیم؛

_________________________________________________________________

مطالب مرتبط با این مقاله

• انواع الک آزمایشگاهی و اصول نگهداری
• آزمایش تحکیم خاک + محاسبات (روش بارگذاری افزایشی)

_________________________________________________________________

غرقاب  آزمایش CBR

در آزمایش CBR در فاصله ۴۰ روز غرقاب میزان تورم احتمالی نمونۀ خاک را با قرائت گیج متصل به سه پایه انجام می دهیم؛پس از خارج کردن قالب از حوضچه، ۱۵ دقیقه فرصت زهکشی و تخلیه آب میدهیم. می توان از ابرهای اسفنجی، جهت سرعت در زهکشی و خشک نمودن آبهای اضافی استفاده نمود؛ مشابه روش غیر غرقاب، پس از توزین های ،لازم مجموعه خاک متراکم شده غرقاب گشته را در زیر سنية نفوذ مستقر کرده و عملیات بارگذاری و رسم منحنی تنش- نفوذ را انجام میدهیم؛ و اصلاح منحنی و اعتبار سنجی و صحت نتایج آزمایش و گزارش را مطابق بخش نکات فنی و کارشناسی، رعایت و کنترل می نماییم.

محاسبات

منحنی تنش نفوذ: تنش نفوذی بر حسب پوند بر اینچ مربع با مگاپاسکال محاسبه شده و منحنی تنش در مقابل نفوذ، به صورت نمودار 1-۷ ترسیم می شود. در برخی موارد، ممکن است به دلیل ناهمواری های سطحی یا علل دیگر، منحنی تنش نفوذ در ابتدا دارای تقعر به سمت بالا باشد و در برخی موارد، لازم است که نقطه صفر،  به صورتی که در نمودار ۱-۸ نشان داده شده است. تنظیم گردد.

 CBR: با استفاده از مقادیر تنش تصحیح شده حاصل از منحنی تنش- نفوذ برای نفوذ های 0/1 اینچ (2/54میلیمتر) و 0/2 اینچ (5/08میلیمتر)،  نسبت های باربری با تقسیم تنش های تصحیح شده بر تنش های استاندارد ۱۰۰۰ پوند بر اینچ مربع (6/9  مگاپاسکال) و ۱۵۰۰ پوند بر اینچ مربع (10/3مگاپاسکال)  و ضرب کردن در ۱۰۰، محاسبه میشوند.

نمودار 1-8 تصحیح منحنی های بار-نفوذ

نفوذ

در آزمایش CBR همچنین، در صورتی که نفوذ، کمتر از 0/2 اینچ باشد، نسبت های باربری برای تنش حداکثر محاسبه میشوند که در این صورت، تنش استاندارد با درونیابی به دست می آید. معمولاً نسبت باربری در نفوذ 0/1 اینچ (2/54میلیمتر)، به عنوان CBR خاک گزارش می شود.

زمانی که نسبت باربری در نفوذ 0/2 اینچ (5/08 میلیمتر) بزرگتر است، آزمایش تکرار میشود. اگر در آزمایش کنترلی نتایج مشابهی حاصل گردد. آنگاه، نسبت باربری تعیین شده در نفوذ 0/2 اینچ (5/08 میلیمتر)، به عنوان CBR در نظرگرفته می شود.

CBR طرح، تنها برای یک درصد رطوبت: با استفاده از داده های حاصل از ۳ نمونه، CBR در مقابل رابطه وزن مخصوص خشک،  به صورتی که در نمودار ۲-۸ نشان داده شده است، ترسیم می شود. CBR طرح، در درصد وزن مخصوص خشک حداکثر مورد تقاضا تعیین میشود.                                                                    نمودار ۲-۸- وزن مخصوص خشک در مقابل CBR

CBR طرح، برای محدوده ای از درصدهای رطوبت: داده های حاصل از آزمایش ها، در ۳ انرژی تراکمی، به صورتی که در نمودار ۳-۸ نشان داده شده است، ترسیم میشوند. داده های ترسیم شده، نشان دهنده پاسخ خاک نسبت به محدوده میزان رطوبت مشخص شده هستند. کمترین مقدار CBR در محدوده میزان رطوبت مشخص شده، که دارای وزن مخصوص خشک بین وزن مخصوص خشک حداقل مشخص شده و وزن مخصوص خشک تولید شده توسط تراکم در محدوده میزان رطوبت است، گزارش میشود

نمودار3-8 تعیین CBR برای محدوده درصد رطوبت و وزن مخصوص خشک حداقل

 برخی از تجهیزات مورد نیاز

• دستگاه CBR (همراه جک بارگذاری با رینگ نیروسنج آنالوگ)
• نمونه خاک
• آب
• قالب CBR
• صفحه فاصله دهنده
• وزنه های حلقوی
• وزنه های نعل اسبی
• صفحه زیرین مشبک
• جک نمونه درآور مارشال و خاک

                                                  دستگاه CBR دستی با ارزان ترین قیمت در فروشگاه اسفالت ایران موجود است

بخش های مختلف دستگاه سی بی آر

جک نمونه درآور مارشال و خاک چیست؟

• جک مارشال دیجیتال

از جک نمونه درآور مارشال (نمونه آسفالت) و خاک برای خارج کردن نمونه آسفالت و کمپکشن خاک از قالب مارشال و CBR استفاده می شود.

                                               دستگاه جک مارشال  با ارزان ترین قیمت در فروشگاه اسفالت ایران موجود است

گزارش

گزارش آزمایش سی بی ارCbr باید شامل:

• روش مورد استفاده برای آماده سازی و تراکم نمونه ها: روش های آزمایش D698 با D1557 با هر روش دیگری (مانند AASHTO – T99 یا AASHTO – T180 )، همراه با شرح روش؛
• تورم (درصدی از ارتفاع اولیه)
• دانسیته (وزن مخصوص) خشک نمونه قبل از غرقاب، بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب (پوند بر فوت مکعب)
• دانسیته (وزن مخصوص) خشک نمونه پس از غرقاب، بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب (پوند بر فوت مکعب)
• قسمت فوقانی لایه پس از غرقاب (میانگین پس از غرقاب)
• نسبت باربری نمونه (خشک یا غرقاب)، بر حسب درصد
• مقدار سربار
• مشخصات نمونه (محل و تعداد گمانه )
• وضعیت نمونه (خشک با غرقاب)
• میزان رطوبت نمونه بر حسب درصد، قبل از تراکم، پس از تراکم، در یک اینچی
• درصد مصالح مانده روی الک 19 میلیمتر، برای مواردی که از دانه بندی یا جابجایی استفاده میشود.
• هر یک از آزمایش های انجام شده برای تعیین مشخصات نمونه، مانند طبقه بندی خاک، مطابق استاندارد D2487، طبقه بندی و تشریح نظری با روش D2488، حدود آتربرگ، مطابق استاندارد D4318، دانه بندی مطابق استاندارد ، دانه بندی مطابق استاندارد D422 و …، و
• روش های خاص آماده سازی و آزمایش نمونه (برای مثال، برای مصالح خودچسبنده)؛

نکات فنی و کارشناسی مرتبط با آزمایش سی بی آر

• در روش AASHTO-T193، مصالح، زیر الک 3/4 میباشند. اگر مصالح مانده روی الک 3/4 داشتیم، عمل جابجایی انجام میشود به شرطی که مقدار آن حداکثر ۳۰ درصد باشد.
• روش AASHTO-T193 برای آزمونCBR، متناظر با روش های تراکم AASHTO-T99 و AASHTO-T180 است.
• به طور حرفه ای، برای آزمایش CBR، داشتن ۳ رینگ با ظرفیتهای ۵-۳ کیلونیوتن، برای خاک ریزدانه در روش غرقاب، ظرفیت ۱۰ کیلونیوتن، برای خاک ماسه ای و ظرفیت ۳۰-۲۸ کیلونیوتن، برای خاک درشت دانه الزامی است.
• شایسته است، در روش غرقاب، قسمت بالای گلویی قالب را در محل پایه های سه پایه گیج قرائت تورم، با ماژیک یا مداد شعمی نشانه گذاری کرده و با تنظیم پیچ های رگلاژ زیر گیج قرائت تورم،  اعداد عقربه های گیج کوچک و بزرگ را بر روی صفر میزان کنیم.
• برای جریان یافتن آب در عملیات غرقاب نمونه ها داخل حوضچه، حتماً می بایست در کف حوض، از پروفیل های قوطی ضدزنگ خورده یا توری های مشبک گالوانیزه استفاده کنیم، تا آب از سوراخ های کف قالب به صورت موئینه صعود نماید.
• فرصت زهکشی ۱۵ دقیقه ای، بعد از بیرون آوردن از حوضچه و قبل از فاز گسیختگی، در تعیین مقاومت بسیار مهم است.
• ارتفاع فابریک قالبهای آمریکایی، برابر ۵ اینچ است، ولی ارتفاع قالبهای انگلیسی (متداول در ایران)، ۷ اینچ است که با نصب صفحهٔ فاصله دهنده، با ارتفاع ۲ اینچ آزمایش انجام میشود.

وزنه های سربار

• وزنه های سربار آزمایش در حین غرقاب، برای نمونه خاک دانه ای مورد نیاز نیستند.
• وزنه های سربار آزمایش در حین بارگذاری، برای نمونه خاک ریزدانه رسی  مورد نیاز نیستند.
• انتخاب اصلح روش CBR خشک یا غرقاب می بایست متناسب با اقلیم منطقه باشد. در استانهای باران خیز شمالی روش غرقاب و در استانهای کویری و خشک، روش غیر غرقاب مناسب است.
• در صورتی که عدد CBR حاصل بیش از ۱۰۰ باشد بهتر است برای توصیف ظرفیت باربری از آزمایشهای پارامترهای مقاومت برشی خاک نیز استفاده گردد. سختی کاغذ صافی آزمایش بایستی زیاد باشد.

دیگر نکات آزمایش سی بی آر

• در استاندارد ASTM اعلام شده است که برای تعداد ضربات نقطه آخر، می توان ۵۶ ضربه یا بیشتر اعمال نمود ولیکن در استاندارد AASHTO تعداد ضربات ۳ نقطه، به صورت ۱۰، ۳۰ و ۶۵ اعلام شده است.
• در کارهای پژوهشی و تحقیقاتی اگر CBR به صورت تک نقطه ای درخواست شود، بایستی فقط ضربات ۵۶ در استاندارد ASTM و یا ۶۵ استاندارد AASHTO) اعمال گردند.
• به طور کلی اگر تراکم با روش 199 انجام شود، آزمایش CBR، در ۳ لایه و با چکش کوچک انجام میشود.
• به طور کلی، اگر تراکم با روش T180 انجام شود، آزمایش CBR، در ۵ لایه و با چکش بزرگ انجام می شود.
• حداقل وزن وزنه های سربار آزمایش به ازای فشار ناشی از لایه های اساس، زیر اساس خاکریز و آسفالت ۴/۵۴ کیلوگرم است.
• اولین قرائت تورم میبایست حتماً داخل حوض و در وضعیت غرقاب انجام شود. ارتفاع آب حوض بالای سطح نمونه (نه لبه قالب)، بایستی حداقل برابر یک اینچ باشد. نیروی نشاننده بار در ابتدای آزمایش بارگذاری معادل ۴۴ نیوتن یا ۱۰ پوند است.

منحنی گزارش Cbr

• نباید از منحنی گزارش CBR عملیات برون یابی نتیجه گیری و گزارش شود، ولی عملیات درونیابی مجاز است.
• اگر در آزمایش CBR بخواهیم از قالب با قطر ۴ اینچ استفاده کنیم، جهت تأمین انرژی تراکمی مشابه می بایست تعداد ضربات را ۷۵ یا بیشتر در نظر بگیریم.
• آزمایش تراکم خاک با روش AASHTO-T180، مطابق با آزمایش CBR به روش استاندارد AASHTO-T193 است.
• روش های تراکم ASTM D698 و ASTM D1557، با آزمایش CBR به روش ASTM-D1883 مطابقت دارند.
• هنگام نمونه برداری برای آزمایش CBR، نباید به گفته های متقاضی توجه نمود، به طور مثال ننویسیم لایه بستر، لایه زیراساس و …، بلکه باید بنویسیم لایه اول به ضخامت ۱۲ سانتیمتر از بالا، لایه دوم…  و به همین ترتیب، بر اساس مشاهدات عینی.
• وزن مخصوص خشک حداکثر حاصل از آزمایش تراکم، با روش AASHTO-T180، قاعدتاً نباید با وزن مخصوص خشک حداکثر حاصل از CBR برابر باشد و معمولاً، در حدود ۰/۲± گرم بر سانتیمتر مکعب قابل تغییر است.
• در صورتی که درصد تورم نمونه، بیشتر از ۵ درصد، یا عدد CBR حاصل، بیش از ۱۰۰ باشد، حتماً بایستی نمونه کنترلی آزمایش شود.

قالب سی بی آر

• قالب حاوی نمونه CBR، وقتی زیر جک بارگذاری قرار می گیرد،باید اولاً، برعکس شده باشد، دوماً، بدون کفی باشد.
• در صورتی که عدد CBR، زیاد و دور از انتظار باشد، مقتضی است که زیر سنبه نفوذ، خاک را شخم بزنیم تا اگر احیاناً مصالح سنگی درشت یافت شود، نسبت به تکرار آزمایش اقدام گردد.
• بدون در نظر گرفتن نوع کانی خاک رس، به صورت یک قاعده کلی، هر چه تعداد ضربات آزمایش CBR بیشتر شود، درصد تورم نمونه در روش غرقاب کمتر خواهد شد.
• روش CBR مطابق استاندارد ASTM- D1883 برای ذرات عبوری از الک  3/4 اینچ مناسب بوده و در صورتی که برای ذرات مانده بر روی الک 3/4 اینج، نتایج مورد نیاز باشد، می بایست اصلاح دانه بندی و مصالح آزمایش انجام شود.
• برای آزمایش CBR، درصد رطوبت مورد نظر متقاضی، می تواند درصد رطوبت بهینه یا محدوده ای از درصد رطوبت باشد. (منظور، کار های پژوهشی، مطالعاتی، تحقیقاتی و پایان نامه است).
• دقت گیج تورم سنج، می بایست ۰/۰۰۲۵۴ میلیمتر، معادل ۰/۰۰۰۱ اینچ و میزان کورس مفید (بیرون زدگی اندازه گیر)، معادل ۱۰ میلیمتر باشد.

خطا های آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا (CBR)

• عدم دقت در کوبیدن مناسب خاک درون قالب
• عدم دقت در قرائت گیج ها
• یکسان نبودن سرعت بارگذاری با سرعت بارگذاری استاندارد
• عدم دقت در تمیز کردن قالب قبل از آزمایش CBR
• خطا در اندازه گیری ابعاد قالب و همچنین توزین خاک

همچنین مجموعه آسفالت ایران برای شما مهندسان عزیز فرم مطابقت ابزار و نحوه انجام آزمایش CBR با استاندارد های AASHTO-T193 و ASTM-D1883 برای شما آماده کرده است که میتوانید در تصاویر زیر مشاهده کنید.

برای دریافت فایل کامل EXCEL این فرم کافی است زیر همین مقاله نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید

آسفالت ایران

همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایش CBR یا نسبت باربری کالیفرنیا (خاک های متراکم شده آزمایشگاه) است. در زیر، پیوندهایی به مجموعه ای از ویدیوهای مرتبط و مقالات قبلی وبلاگ را فهرست کرده ایم. امیدواریم این مقاله برای آزمایش سی بی ار به شما در درک نحوه آزمون CBR و نحوه انتخاب تجهیزات آزمایش کمک کند. لطفاً برای سوالات یا راهنمایی و خرید دستگاه CBR دستی و اتوماتیک در برند و جنس های مختلف در مورد درخواست خود با کارشناسان مجموعه ما تماس بگیرید.

مطالب طبق کتاب راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک ارائه شده است.