آزمایش حدود اتربرگ (Atterberg Limits)

مقدمه آزمایش تعیین حدود اتربرگ (Atterberg Limits):

خاک های ریز دانه با افزایش مقدار آب جذب شده حالات مختلفی به خود می گیرند. همچنین افزایش آب باعث پوشیده شدن دانه ها با یک لایه آب جذب شده سطحی می شود. با افزودن آب بیشتر، ضخامت لایه آب دور دانه ها اضافه شده و لغزش دانه ها روی یکدیگر راحت تر می شود. بنابراین رفتار خاک عملا به میزان آب داخل توده خاک بستگی دارد. خاک ریزدانه بر حسب درصد رطوبتی که دارد در یکی از حالت های جامد، نیمه جامد، خمیری و مایع دسته بندی می شود. که به وسیله آزمایش تعیین حدود اتربرگ (Atterberg Limits) مشخص می گردد. حد فاصل بین این حالات که به ترتیب حد انقباض، حد خمیری و حد روانی نامیده می شود در نمودار زیر نشان داده شده است:

حد روانی (LL):

مرز بین حالت خمیری و حالت روانی (مایع) خاک و درصد رطوبتی است که در این رطوبت و رطوبت های بالاتر از آن، خاک به صورت سیال لزج عمل می کند. برای به دست آوردن مقدار حد روانی در آزمایشگاه، از دستگاه حد روانی کاساگرانده استفاده می شود. دستگاه کاساگرانده وسیله ای مکانیکی است که جام آن از پشت به وسیله سنجاقی روی دو پایه ای که خود بر روی سکویی از جنس پلاستیک سخت قرار دارد، لولا می شود. به وسیله گرداندن یک دسته، پیاله روی لولا چرخیده، بالا رفته، سپس پایین می افتد و در حقیقت ضربه ای به کف آن وارد می شود. همراه با این وسیله، میله ای نیز برای ایجاد شکاف استاندارد در داخل نمونه خاک داخل پیاله تعبیه شده است.

برای انجام این آزمایش، خاکی که به شکل یک خمیر یکنواخت آماده شده است، در جام کاساگرانده قرار می گیرد. سپس با استفاده از شیارکش، روی خاک در امتداد محور تقارن جام، شیاری ایجاد می شود. دسته دستگاه با سرعتی برابر دو ضربه در ثانیه چرخانده می شود و این کار تا زمانی که شیار در طولی مشخص بسته شود، تکرار می شود. تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار، ثبت شده و سپس درصد رطوبت خاک داخل ظرف با آزمایش به دست می آید.

حد خمیری (PL):

حد خمیری نیز از جمله حدود اتربرگ (Atterberg Limits) است که مرز بین حالت خمیری و نیمه جامد می باشد. این پارامتر درصد رطوبتی است که خاک در این رطوبت تا قبل از حد روانی، به صورت خمیری رفتار می کند. حد خميری در آزمايشگاه، به صورت درصد رطوبتی به دست می آید كه در آن خاك در اثر فتيله شدن هنگامی كه قطری برابر حدود 3.2 ميليمتر دارد، شروع به ترك خوردن مي كند. اين آزمايش ممكن است تا حدی وابسته به شخص آزمايش كننده به نظر برسد ولي با تكرار آزمايش، نتايج تقريبا مشابهی مي توان به دست آورد.

حد انقباض (SL):

مرز بین حالت نیمه جامد و جامد و درصد رطوبتی است که اگر رطوبت خاک از آن کمتر شود، تغییری در حجم خاک به وجود نمی آید.

حدود اتربرگ نه تنها برای طبقه بندی خاک به کار می روند، بلکه در به کار بردن برخی روابط تجربی برای دیگر مقاصد مهندسی نیز مفید هستند. مقدار این حدود به روش های مختلفی در محاسبات مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین ارتباط نزدیکی بین این حدود و خواص تراکم پذیری، نفوذ پذیری و مقاومت خاک وجود دارد. بنابراین از این حدود، شاخص هایی استخراج می شود که در محاسبات مکانیک خاک کاربرد گسترده ای دارند:

شاخص خمیری (PI):

درصدرطوبتی که باید به خاک اضافه شود تا از حد خمیری به حد روانی برسد شاخص خمیری (PI) و اختلاف حد روانی و خمیری خاک می باشد.

PI=LL-PL

شاخص روانی (LI):

برابر است با نسبت اختلاف بین درصد رطوبت خاک در محل با حد خمیری، تقسیم بر شاخص خمیری:

LI=(W-PL)/(LL-PL)

مطالب مرتبط:

آزمایش دانه بندی

آزمایش تعیین درصد رطوبت