آزمایش تعیین درصد رطوبت (Moisture Test)
الف ـ مقدمه
آزمایش تعیین درصد رطوبت احتمالاً رایجترین و ساده*ترین نوع آزمایش آزمایشگاهی مكانیك خاك است كه می*تواند بر روی خاكهای دست خورده یا دست نخورده انجام شود.
ب ـ مراحل آزمایش
1- به كمك یك ترازو، جرم یك ظرف خشك و تمیز (MC)را اندازه بگیرید. ظرف محتوی نمونه، غالباً فلزی است. شماره ظرف و جرم آن باید روی فرم اطلاعات ثبت شوند.
2- خاك مرطوب را داخل ظرف قرار دهید. جدول 1 حداقل وزن لازم جهت انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت را برحسب بعد بزرگترین دانه تشریح می*نماید.
بعد بزرگترین دانه (mm) شماره الك مربوطه حداقل جرم نمونه خاك مرطوب (gr) برای دقتمحاسباتی
1/0 درصد 1 درصد
2£
1/4
5/9
19 10
4
اینچ
اینچ 20
100
500
2500

جدول 1: حداقل جرم لازم نمونه خاك برای آزمایش تعیین درصد رطوبت.
3- به كمك یك ترازو، جرم ظرف و خاك مرطوب (Mwc) را اندازه گیری نمایید. سپس ظرف و خاك مرطوب را به مدت 12 تا 16 ساعت در آون *قرار دهید و با درجه حرارت 5±110 درجه سانتیگراد آنرا خشك كنید. درجه حرارت 110 درجه سانتیگراد از آنجایی انتخاب شده است كه كمی از نقطه جوش آب بالاتر است.
4- ظرف و خاك را از آون خارج كنید و توسط یك ترازو، جرم ظرف و خاك خشك (Mdc) را اندازه بگیرید. اكثر ترازوهای جدید نسبت به تغییرات حرارتی غیر حساس هستند، لذا ظرف و خاك خشك را می*توان مستقیماً روی ترازو قرار داد. چنانچه ترازوی مورد استفاده، به درجه حرارتحساس باشد قبل از قراردادن نمونه خاك در ترازو میتوان از یك دسیكاتور جهت رساندندمای خاك خشك به دمای اتاق استفاده نمود.
ج ـ محاسبات
درصد رطوبت (w ) خاك به عنوان جرم آب موجود در خاك (Mw) تقسیم بر جرم خشك (Ms) تعریفشده و بر حسب "درصد" بیان می*شود:
كه در آن
Mw= جرم آب موجود در خاك Ms= جرم خاك خشك
Mc= جرم ظرف خالی Mwc= جرم ظرف بعلاوه خاك مرطوب
Mdc= جرم ظرف بعلاوه خاك خشك
مقدار درصد رطوبت خاك غالباً* بر حسب نزدیكترین 1/0 یا 1 درصد بیان می‏شود. درصد رطوبت خاك می*تواند بین 0 تا 1200 درصد متغیر باشد. درصد رطوبت صفر بیانگر یك خاك خشك است. نمونه*ای از یك خاك خشك، شن یا ماسه تمیز در شرایط آب و هوایی بسیار گرم است. خاكهای آلی بیشترین درصد رطوبت را دارند.
د ـ اشتباهات معمول
بر اساس Rollings and Rollings (1996) اشتباهات معمول آزمایشگاهی در مورد آزمایش درصد رطوبت بشرح زیر است:
1- استفاده از ترازوی كالیبره نشده یا بد كالیبره شده.
2- از دست رفتن خاك بین توزین اولیه و ثانویه.
3- از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از توزین اولیه.
4- اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشك كردن و قبل از توزین ثانویه.
5- دمای نامناسب آون، نمونه خیلی كوچك یا وزن غلط ظرف.
6- خارج نمودن نمونه از آون قبل از دستیابی به وزن خشك ثابت.
7- توزین نمونه هنگامیكه هنوز داغ است (برای ترازوهای حساس به دما).
اشتباه معمول دیگر لبریز كردن آون با نمونه*های خاك است. در چنین شرایطی جریان هوا محدود شده و احتمال اینكه نمونه*ها بطور كامل خشك نشوند وجود دارد.
ه ـ جامدات محلول
بسیاری از خاكها حاوی جامدات محلول می*باشند. برای مثال در مورد خاكهای واقع در كف اقیانوس، آب بین ذرات جامد خاك احتمالاً* دارای همان غلظت نمك آب دریا خواهد بود. مثال دیگر وجود كاتیونهای متمایل به سطوح ذرات رسی می*باشد. بهنگام خشك كردن خاك، این كانیها و یونهای محلول، جزیی از جرم جامدات (MS) می*شوند. درمورد اغلب خاكها این اثر، حداقل تغییرات را در درصد رطوبت ایجاد می‏كند.
و ـ اثرات دما
چنانكه قبلاً ذكرگردید، دمای استاندارد جهت خشك نمودن خاك 110 درجه سانتیگراد می*باشد. شكل شماره 1، درصد رطوبت خاكها را در دماهای مختلف نشان می*دهد. داده*های آزمایش حاصل از پنج آزمایش مختلف در شكل 3-3 نمایش داده شده و ذیلاً هر یك بطور جداگانه مورد بررسی قرار می*گیرند.
1- ماسه اوتاوا : درصد رطوبت این خاك حدوداً 24 درصد است.
2- رس آبی بوستون : درصد رطوبت این خاك حدوداً 33 درصد است.
3- رس لدا : درصد رطوبت این خاك بهنگام خشك نمودن در درجه حرارت درجه 110 سانتیگراد، 45 درصد می*باشد و تحت حرارت 200 درجه سانتیگراد تا 46 درصد افزایش می*یابد. حساسیت این خاك تحت دمای آزمایش متجاوز از110 درجه سانتیگراد، به مقدار اندكی افزایش می*یابد.
4- رس مكزیكوسیتی : درصد رطوبت این خاك به دمای آزمایش خیلی حساس می*باشد. برای مثال، در دمای110 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 345 درصد می*باشد. در حالیكه تحت دمای190 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 380 درصد می*باشد. (1944) Rutledge خاطر نشان می*سازد كه رس مكزیكوسیتی دارای ساختار متخلخلی از كانیهای رسی، میكروفسیل*ها و دیاتوم*ها می*باشد. دیاتومها اساساً پوسته*های توخالی سیلیسی هستند كه حاوی آب می*باشند. بنابراین در دماهای بالاتر آب بیشتری از درون دیاتوم*ها و میكروفسیل*ها خارج می*شود كه منجر به درصد رطوبت بالاتری می*شود.
خاك دیاتومه*ای: درصد رطوبت این خاك نسبت به دمای آزمایش بسیار حساس می*باشد. برای مثال، تحت دمای110 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 620 درصد است درحالیكه در دمای 200 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 800 درصد می*باشد. خاكهای دیاتومه*ای معمولاً* از پودر سیلیسی ریز و سفید كه عمدتاً از دیاتوم*ها و بقایای آنها بوجود آمده تشكیل گردیده*اند. چنانكه قبلاً ذكر گردید در دماهای بالاتر، آب بیشتری از درون دیاتوم*ها خارج می*شود كه منجر به درصد رطوبت بالاتر می*شود.