هيدرومتري

هيدرومتري
مقدمه :
دانه بندي خاكهاي ريزدانه را مي توان با استفاده از روش ته نشيني تعيين كرد .اين روش مبتني بر قانون استوكس است كه مربوط به سرعت سقوط ذرات كروي شكل معلق در مايعات مي باشد.ذرات بزرگتر سرعت سقوط بيشتري دارند و ذرات كوچكتر با سرعت كمتري ته نشين مي شوند.
در قسمت دانه هاي ريز خاك مثل رس ،لاي و ماسه خيلي ريز براي اندازه گيري قطر دانه ها از روش هيدرومتري استفاده مي كنيم.اين آزمايش بر اساس استانداردهاي AASHTO T88-70 و ASTM D422-63 انجام ميشود.
دانه بندي به روش هيدرومتر :
• وسايل مورد نياز :
o ترازو با دقت 0.01 گرم.
o دستگاه همزن كه بوسيله يك موتور الكتريكي كار ميكند.موتور ميله و پره آنرا با سرعت 10000 دور در دقيقه بدون اينكه در محلول قرار گيرد ميچرخاند.
• چگالي سنج يا هيدرومتر : همانطور كه در شكل پائين نشان داده شده است ،داراي يك قالب شيشه اي است كه در انتها داراي حباب بيضوي شكل است.چگالي سنج در دو نوع 151H و 152H ميباشد كه بر حسب دو مقياس متفاوت درجه بندي شده اند.چگالي سنج 152H برحسب گرم در ليتر خاك با گرم در 1000 سانتيمتر مكعب خاك و از -5 تا 60 درجه بندي شده است.چگالي سنج 151H برحسب وزن مخصوص ذرات جامد در آب و از 1 تا 1.038 گرم بر سانتيمتر مكعب درجه بندي شده است.(هر دوي اين چگالي سنجها براي دماي 20 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص 1 كاليبره و تنظيم شده اند.
o استوانه رسوب گذاري :استوانه ايست شيشه اي روشن با ظرفيت 1000 ميلي ليتر .
o حرارت سنج با دقت 0.5 درجه سانتيگراد.
o الك و اون ، و ظرف از ديگر وسايل مورد نياز در اين آزمايش ميباشند.
• در اين آزمايش 50 گرم از خاك خشك و پودر شده مورد استفاده قرار مي گيرد.
• قبل از آزمايش مواد پراكنده ( 125 سي سي محلول 4 درصد هگزامتافسفات سديــم ) اضافه مي شود.
• مواد جداكننده : محلول جداكننده با يكي از چهار ماده شيميايي كه در جدول زير نام برده شده اند ساخته ميشوند:

• خاك مدت 16 ساعت در محلول پراكننده خيس خورده ، آب مقطر به محلول اضافه شده كاملا به هم مي خورد.سپس محلول در استوانه آزمايش ريخته مي شود و آنقدر آب مقطر به محلــول رقيق شده اضافه مي شود تا سطح آن به علامت 1000 ميلي متر برسد ،سپس هيدرومتر در داخل محلول قرار داده مي شود .قرائت هيدرومتر انجام گرديده و با استفاده از قانون استوكس مي توان قطر بزرگترين ذره در حال تعليق را در زمان t بدست آورد.
فرمولهاي درصد عبوري :
با توجه به نوع هيدرومتر 151H يا 152H محاسبه درصد عبوري متفاوت مي باشد :
• چگالي سنج 151H :
• چگالي سنج 151H :
Ø G : چگالي ذرات جـــامد خـــاك .
Ø G1 : چگالي محلول شناور كننده .
Ø R : عدد قرائت شده از چگالي سنج .
Ø a : ضريب تصحيح .
Ø W : وزن خــاك اوليه .
Ø كه از جداول ،برحسب وزن مخصوص نسبي خاك و درجه حرارت آزمايش بدست مي آيد.
• در نهايت با استفاده از فرمول زير قطر ذرات شناور را بدست مي آوريم :
Ø D : قطر ذرات معلق بر حسب mm
Ø K : ضريب ثابت كه با توجه به ويسكوزيته سيال پراكننده و چگالي ذرات خاك و همچنين حرارت از جداول استخراج مي شود.
Ø L : عمق مؤثـــر .(بر اساس نوع چگاليسنج از جداول مربوطه بدست ميآيد.
Ø T : زمان قرائت شده چگالي سنج برحسب Min .
محاسبات :
با توجه به جدول ارائه شده در آخر گزارش مراحل محاسباتي زير را طي مي كنيم :
1. زمانهاي قرائت شده بر حسب دقيقه كه در 0.25 ,0.5 ,1 ,2 ,4 ,….,60 ,24 hr ميباشد.
2. اعداد مربوط به اين ستون مربوط به قرائت هيدرومتر در زمانهاي معين شده است.
3. Rcp : اعداد تصحيح شده هيدرومتر براي محاسبه درصد ردشده =
4. درصد رد شده
Ø Ws : وزن خاك خشك مورد استفاده براي دانه بندي به روش هيدرومتري.
Ø a : تصحيح براي چگالي ( زيرا هيدرومتر براي چگالي Gs =2.65 كاليبره شده است.)
Ø RCL : اعداد تصحيح شده جهت تعيين طول مؤثر :
Ø تعيين طول L مربوط به مقادير RCL كه از نمودار مربوطه ،كه بستگي به نوع چگالي سنج دارد.
Ø A : با توجه به Gs و دماي اندازه گيري شده از نمدار مربوطه بدست مي آيد.
Ø D : از فرمول زير بدست مي آيد :


اعداد و شرايط آزمايشگاهي :
براي انجام اين آزمايش از چگالي سنج 151H استفاده كرده ايم ،همچنين از هگزامتا فسفات سديم به عنوان ماده جداساز استفاده شده است.
با توجه به اينكه در آزمايشگاه درجه حرارت در حين كار برابر با 24 درجه سانتيگراد اندازه گيري شده و همچنين طي آزمايش « چگالي ذرات جامد خاك » ،Gs برابر با 2.55 بدست آمده است ،بنابراين تصحيح ضريب a و تصحيح دما بايد انجام شود.

t (Min) Ra Rc1 دما K L Rc2 D(mm) درصد معلق(عبوري) % درصد عبوري از كل خاك %
0.25 1.031 31.7 24 0.01342 8.1 28.710 0.075 94.46 9.45
0.5 1.029 29.7 24 0.01342 8.6 26.710 0.0557 87.88 8.79
1 1.028 28.7 24 0.01342 8.9 25.710 0.0400 84.59 8.46
2 1.026 26.7 24 0.01342 9.4 23.710 0.0291 78.01 7.80
4 1.025 25.7 24 0.01342 9.7 22.710 0.0209 74.72 7.47
8 1.023 23.7 24 0.01342 10.2 20.710 0.0152 68.14 6.81
10 1.022 22.7 24 0.01342 10.5 19.710 0.0138 64.85 6.48
15 1.020 20.7 24 0.01342 11 17.710 0.0115 58.27 5.83
30 1.017 17.7 24 0.01342 11.8 14.710 0.0084 48.40 4.84
60 1.014 14.7 24 0.01342 12.6 11.710 0.0061 38.53 3.85
1440 1.008 8.7 24 0.01342 14.2 5.710 0.0013 18.79 1.88
K = 0.01342
=تصحيح درجه حرارت 1
=تصحيح منيسك 0.0007
=تصحيح صفر 0.00329
a= 1.02434