آزمايش تعيين درصد رطوبت

آزمايش تعيين درصد رطوبت

الف ـ مقدمه

آزمايش تعيين درصد رطوبت احتمالاً رايجترين و ساده‌ترين نوع آزمايش آزمايشگاهي مكانيك خاك است كه مي‌تواند بر روي خاكهاي دست خورده يا دست نخورده انجام شود.

ب ـ مراحل آزمايش

1- به كمك يك ترازو، جرم يك ظرف خشك و تميز (M_C)را اندازه بگيريد. ظرف محتوي نمونه، غالباً فلزي است. شماره ظرف و جرم آن بايد روي فرم اطلاعات ثبت شوند.

2- خاك مرطوب را داخل ظرف قرار دهيد. جدول 1 حداقل وزن لازم جهت انجام آزمايش تعيين درصد رطوبت را برحسب بعد بزرگترين دانه تشريح مي‌نمايد.

بعد بزرگترين دانه (mm)	شماره الك مربوطه	حداقل جرم نمونه خاك مرطوب (gr) براي دقت محاسباتي
		1/0 درصد	1 درصد
2£ 1/4 5/9 19	10 4 اينچ اينچ	20 100 500 2500	- 20 50 250

جدول 1: حداقل جرم لازم نمونه خاك براي آزمايش تعيين درصد رطوبت.

3- به كمك يك ترازو، جرم ظرف و خاك مرطوب (M_wc) را اندازه گيري نماييد. سپس ظرف و خاك مرطوب را به مدت 12 تا 16 ساعت در آون ‌قرار دهيد و با درجه حرارت 5±110 درجه سانتيگراد آنرا خشك كنيد. درجه حرارت 110 درجه سانتيگراد از آنجايي انتخاب شده است كه كمي از نقطه جوش آب بالاتر است.

4- ظرف و خاك را از آون خارج كنيد و توسط يك ترازو، جرم ظرف و خاك خشك (M_dc) را اندازه بگيريد. اكثر ترازوهاي جديد نسبت به تغييرات حرارتي غير حساس هستند، لذا ظرف و خاك خشك را مي‌توان مستقيماً روي ترازو قرار داد. چنانچه ترازوي مورد استفاده، به درجه حرارت حساس باشد قبل از قراردادن نمونه خاك در ترازو ميتوان از يك دسيكاتور جهت رساندن دماي خاك خشك به دماي اتاق استفاده نمود.

ج ـ محاسبات

درصد رطوبت (w ) خاك به عنوان جرم آب موجود در خاك (M_w) تقسيم بر جرم خشك (M_s) تعريف شده و بر حسب "درصد" بيان مي‌شود:

كه در آن

M_w= جرم آب موجود در خاك

M_s= جرم خاك خشك

M_c= جرم ظرف خالي

M_wc= جرم ظرف بعلاوه خاك مرطوب

M_dc= جرم ظرف بعلاوه خاك خشك

مقدار درصد رطوبت خاك غالباً‌ بر حسب نزديكترين 1/0 يا 1 درصد بيان مي‏شود. درصد رطوبت خاك مي‌تواند بين 0 تا 1200 درصد متغير باشد. درصد رطوبت صفر بيانگر يك خاك خشك است. نمونه‌اي از يك خاك خشك، شن يا ماسه تميز در شرايط آب و هوايي بسيار گرم است. خاكهاي آلي بيشترين درصد رطوبت را دارند.

د ـ اشتباهات معمول

بر اساس Rollings and Rollings (1996) اشتباهات معمول آزمايشگاهي در مورد آزمايش درصد رطوبت بشرح زير است:

1- استفاده از ترازوي كاليبره نشده يا بد كاليبره شده.

2- از دست رفتن خاك بين توزين اوليه و ثانويه.

3- از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از توزين اوليه.

4- اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشك كردن و قبل از توزين ثانويه.

5- دماي نامناسب آون، نمونه خيلي كوچك يا وزن غلط ظرف.

6- خارج نمودن نمونه از آون قبل از دستيابي به وزن خشك ثابت.

7- توزين نمونه هنگاميكه هنوز داغ است (براي ترازوهاي حساس به دما).

اشتباه معمول ديگر لبريز كردن آون با نمونه‌هاي خاك است. در چنين شرايطي جريان هوا محدود شده و احتمال اينكه نمونه‌ها بطور كامل خشك نشوند وجود دارد.

ه ـ جامدات محلول

بسياري از خاكها حاوي جامدات محلول مي‌باشند. براي مثال در مورد خاكهاي واقع در كف اقيانوس، آب بين ذرات جامد خاك احتمالاً‌ داراي همان غلظت نمك آب دريا خواهد بود. مثال ديگر وجود كاتيونهاي متمايل به سطوح ذرات رسي مي‌باشد. بهنگام خشك كردن خاك، اين كانيها و يونهاي محلول، جزئي از جرم جامدات (M_S) مي‌شوند. درمورد اغلب خاكها اين اثر، حداقل تغييرات را در درصد رطوبت ايجاد مي‏كند.

و ـ اثرات دما

چنانكه قبلاً ذكرگرديد، دماي استاندارد جهت خشك نمودن خاك 110 درجه سانتيگراد مي‌باشد. شكل شماره 1، درصد رطوبت خاكها را در دماهاي مختلف نشان مي‌دهد. داده‌هاي آزمايش حاصل از پنج آزمايش مختلف در شكل 3-3 نمايش داده شده و ذيلاً هر يك بطور جداگانه مورد بررسي قرار مي‌گيرند.

1- ماسه اوتاوا : درصد رطوبت اين خاك حدوداً 24 درصد است.

2- رس آبي بوستون : درصد رطوبت اين خاك حدوداً 33 درصد است.

3- رس لدا : درصد رطوبت اين خاك بهنگام خشك نمودن در درجه حرارت درجه 110 سانتيگراد، 45 درصد مي‌باشد و تحت حرارت 200 درجه سانتيگراد تا 46 درصد افزايش مي‌يابد. حساسيت اين خاك تحت دماي آزمايش متجاوز از110 درجه سانتيگراد، به مقدار اندكي افزايش مي‌يابد.

4- رس مكزيكوسيتي : درصد رطوبت اين خاك به دماي آزمايش خيلي حساس مي‌باشد. براي مثال، در دماي110 درجه سانتيگراد، درصد رطوبت 345 درصد مي‌باشد. در حاليكه تحت دماي190 درجه سانتيگراد، درصد رطوبت 380 درصد مي‌باشد. (1944) Rutledge خاطر نشان مي‌سازد كه رس مكزيكوسيتي داراي ساختار متخلخلي از كانيهاي رسي، ميكروفسيل‌ها و دياتوم‌ها مي‌باشد. دياتومها اساساً پوسته‌هاي توخالي سيليسي هستند كه حاوي آب مي‌باشند. بنابراين در دماهاي بالاتر آب بيشتري از درون دياتوم‌ها و ميكروفسيل‌ها خارج مي‌شود كه منجر به درصد رطوبت بالاتري مي‌شود.

خاك دياتومه‌اي: درصد رطوبت اين خاك نسبت به دماي آزمايش بسيار حساس مي‌باشد. براي مثال، تحت دماي110 درجه سانتيگراد، درصد رطوبت 620 درصد است درحاليكه در دماي 200 درجه سانتيگراد، درصد رطوبت 800 درصد مي‌باشد. خاكهاي دياتومه‌اي معمولاً‌ از پودر سيليسي ريز و سفيد كه عمدتاً از دياتوم‌ها و بقاياي آنها بوجود آمده تشكيل گرديده‌اند. چنانكه قبلاً ذكر گرديد در دماهاي بالاتر، آب بيشتري از درون دياتوم‌ها خارج مي‌شود كه منجر به درصد رطوبت بالاتر مي‌شود.

منبع :afkhami.com http://mahdihashemi.blogfa.com/