آزمایش حدود آتربرگ

✅آزمایشهای حدود اتربرگ : در آزمایش دانه بندی لای و رس به روش هیدرومتری گفتیم شناسایی و توصیف خاک بر اساس اندازه دانه ها است ، یعنی به لحاط کمی است نه کیفی مثلا دو نوع رس وجود دارد ، یکی کائولین و دیگر بنتونیت ، هر دو بنطر مانند هم هستند ولی کاربرد آنها بسیار متفاوت است کائولین حداکثر 50% رطوبت جذب می کند و شکل مایع پیدا می کند و بنتونیت 700% و این به لحاط کیفی است مثالی میزنیم ، مقداری سنگ کوارتز را پودر کنید تا به اندازه لای برسد ، یعنی عبوری از الک 200 و سپس با آب مخلوط کنید ، وبخواهید خاک خمیری بسازید . خاک خمیری شکل نخواهد شد. و حتی اگر اندازه رس هم باشد بازهم چسبندگی و شکل پذیری مانند رس ندارد و دلیل آن این است که جنس پودر سنگ از سنگ و فقط پود شده است و دانه ها زیر میکروسکوپ گرد وو یا تیز گوش هستند. و با جنس ، منشا و شکل دانه های رس فرق می کند ، دانه های رس ورقه ای شکل و بسیار نازک است ، ورقه های طلا تا 0.00001 میلیمتر یعنی تا 100 میکرون نازک می شود و ضخامت ورقه های رس حدود 0.005 تا 0.01 میکرون است ؤ ابعاد آن 1 تا 5 میکرون و نسبت سطح به ضخامت خیلی زیاد و همین یکی از عوامل خمیری شدن و چسبندگی رس می باشد ، روی ورقه های رس بار الکتریکی منفی وجود دارد و ملکول های آب مانند آهنربا روی آن می چسبند و هر چه بار الکتریکی در سطح بیشتر باشد ( مربوط به عناصر تشکیل دهنده رس است و عوامل دیگر مانند ، عدم توازن الکتریکی ، توذیع غیر یکنواخت بار الکتریکی در سطح و جدا شدن یون هیدروژن از سطح ذرات ) چسبندگی هم بیشتر می شود ، یعنی میدانهای مغناطیسی بیشتر ، جذب آب بیشتر ، تشکیل لایه های آب بیشتر ، پدید می آید ، اتربرگ دانشمند خاک شناس قرن 19 از همین مشاهدات نتیجه گرفت که بسیاری از خواص فیزیکی و مکانیکی خاکهای ریزدانه را می توان با رطوبت تشخیص داد ، یعنی بر اساس درصد رطوبت های حدی خاک های ریزدانه ، می توان آنها را شناسایی ، توصیف و طبقه بندی نمود ، اکنون در علوم مختلف خاکشناسی از رطوبت های حدی مانند حد انقباض SL و حد خمیری PL و حد مایع LL برای طبقه بندی کاربردی خاکهای ریزدانه استفاده می شود. همچنین کاربردهای بسیار دیگری دارد که شاید در یک کتاب هم بحث آن پایان نگیرد ، یکی از مهمترین استفاده های حدود اتربرگ در مکانیک خاک استفاده از دو ضریب LL و PI است ، دامنه خمیری یا PI از تفاضل PL و LL بدست می آید یعنی PL = LL _ PL هرچه LL خاک بیشتر باشد( رطوبت حد روانی خاک ) خاک چسبنده تر است ، وهرچه دامنه خمیری بیشتر باشد چسبندگی خاک بیشتر می شود یعنی خاک چسبنده با رطوبت خیلی بالا LL می شود و با رطوبت کم PL و تفاضل این دو بیشتر و خاک چسبنده تر معرفی می شود. مثلا در جدول طبقه بندی خاک به روش یونیفاید ، محور افقی LL و محور عمودی PI است ، در این جدول اگر LL خاک کمتر از30 باشد و PI کمتر از 4 خاک خیلی کم خمیری یا ممکن است نشود آن را بشکل خمیر فیتیله ای به قطر 3 میلی متر تبدیل کرد که در این صورت خاک NP گزارش می شود یعنی خاک هیچ خمیری نیست مانند پودر سنگ ML یا لجنی که از جوی بیرون می آورند OL و ممکن است LL از 30 بیشتر و از 50 کمتر باشد ، در این صورت خاک کم خمیری و نسبتا خمیری است (CL )این نوع خاک در طبیعت فراوان است مانند کائولین که با آن سرامیک. آجر ، سفال کاه گل ... می سازند و البته استاندارد فقط از دو عبارت استفاده می کند ، خاک کم خمیری و خاک خمیری و مرز این دو LL = %50 است. و توضیحات ما کمی بیشتر است. ناگفته نماند برخی خاکهای سیلتی رسی ، بینی هستند ، یعنی نه لای ML هستند و نه رس CL و با دو نشانه معرفی شوند،یعنی CL _ML این نوع خاک LL آن بیشتر از حدود 25 تا 30 و PI بین 4 تا 7 است. اگر خاکی LL آن بیشتر از 50% باشد خمیری است و هر چه PI بیشتر باشد خمیری تر است مانند MH سیلت پلاستیک که مخلوط لای اورگانیک OH و رس خمیریCH است و CH که رس پلاستیک است مانند بنتونیت یا گل حفاری در اصفهان نوعی گل CH وجود دارد که به آن گل صابونی می گویند و در گذشته بجای صابون از آن استفاده می شده بطور خلاصه در یونیفاید خاکهای ریز دانه در 7 گروه معرفی شده اند ML , CL, OL و MH , CH ,OH و CL _ ML از کار برد های دیگر حدود اتربرگ تشخیص و محاسبه و ارزیابی تورم ، تحکیم خاک ، تعیین نرمی و سفتی خاک است. مثالهایی می زنیم ، مثلا رطوبت طبیعی خاک ریزدانه 40 در صد و حد LL هم 40 درصد، پس این خاک در شرایط بحرانی تحکیم است یعنی خاک بسیار نرم ، آب دار و تحکیم پذیر است و مثالی دیگر خاکی LL آن 40 و رطوبت طبیعی آن 20 است این خاک تحکیم یافته و سفت است ولی پتانسیل تورمی ندارد ، خاک دیگر LL آن 85‰ است و رطوبت طبیعی آن 30 %این خاک به شدت سفت است و تورم آزاد و پتانسیل تورمی آن بالا است. مهندس کمالی