روش انجام آزمایش استاندارد تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک در محل با استفاده از سند باتل

اساس آزمایش سندباتل (دانسیته صحرایی)

از این آزمایش می توان برای تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک ها در محل با استفاده از مخروط ماسه استفاده نمود.

به طور خلاصه می توان بیان کرد با توجه به اینکه چاله حفر شده جهت آزمایش شکل منظمی ندارد و با استفاده از قوانین هندسه نمی توان حجم آن را به دست آورد داخل گودال حفر شده ماسه ای با چگالی معلوم می ریزند. این ماسه، ماسه استاندارد نام دارد. مقدار وزن ماسه ای که به داخل گودال ریخته شده است را محاسبه می کنیم (وزن ماسه بعد از آزمایش منهای وزن ماسه داخل قیف). چون چگالی ماسه مشخص است، می توان حجم چاله را محاسبه کرد. از تقسیم کردن وزن ماسه داخل چاله به وزن مخصوص ماسه استاندارد، می توان چاله را بدست آورد. این روش آزمایش تعیین دانسیته میتواند برای تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاکهای دست نخورده یا درجا در محل مورد استفاده قرار گیرد. مشروط بر آن که نسبت تخلخل یا حفرات خاک برای جلوگیری از ورود ذرات ماسه به داخل حفرات به اندازه کافی کوچک باشند خاک یا سایر مصالح مورد استفاده برای آزمایش باید دارای چسبندگی کافی باشند تا در هنگام حفر چاله دیواره آن خراب نشود و در برابر فشارهای وارده ناشی از حفاری و قرار دادن دستگاه در داخل آن بدون تغییر شکل پایدار باقی بماند.

با توجه به مطالب ذکر شده آزمایش برای خاک هایی مناسب است که درصد قابل توجهی سنگ و مصالح درشت دانه بزرگتر از 38 میلی متر نداشته باشند. وقتی مصالح حاوی ذرات بزرگتر از 38 میلی متر باشد یا حجم چاله بزرگتر از2832 سانتیمتر مکعب باشد باید از روش آزمون D4914 یا D5030 استفاده شود.

فرآیند آزمایش دانسیته در محل

مرحله اول : تعیین وزن مخصوص ماسه آزمایش

برای آزمایش سندباتل ابتدا حجم استوانه مخصوص (Con) را از روش اندازه گیری با کولیس و یا روش توزین با آب به دست آورده و سپس استوانه خالی را وزن میکنیم آنگاه سند باتل حاوی ماسه را روی Con مستقر نموده و شیر تخلیه را باز میکنیم تا شاهد سقوط ثقلی ماسه باشیم پس از آن سند باتل را جدا کرده و با خط کش لبه فلزی تیز و ترجیحاً با یک حرکت ماسه دیو شده در بالای Con را حذف نموده و الباقی مجموعه را وزن میکنیم تا از از  تقسیم وزن ماسه به حجم ظرف مورد نظر وزن مخصوص ماسه آزمایش مشخص گردد.

مرحله دوم: تعیین وزن مقدار ماسه ای که داخل قیف سندباتل جای می گیرد

سندباتل حاوی ماسه به وزن مشخص را در وضعیت شیر بسته وزن می کنیم. سپس، سند باتل را بر روی جسم صاف و صیقلی مانند صفحه شیشه ای قرار داده و شیر تخلیه را باز می کنیم. پس از اتمام سقوط ذرات شیر تخلیه را بسته و مجموعه سند باتل را وزن می کنیم. تفاضل وزن اولیه و وزن ثانویه، معادل وزن ماسه جای گرفته در قیف است. بهتر است صفحه یا سینی سوراخدار که جهت حفر چاله از آن استفاده می کنیم، نیز در مرحله آزمایش بر روی شیشه استفاده شود تا برآورد وزن ماسه داخل قیف دقیقتر محاسبه گردد.

مرحله سوم : وزن کردن ماسه به همراه سندباتل

ماسه استاندارد درون سندباتل میریزیم (برای سندباتل 6 اینچ حدود 6 کیلو و برای سندباتل 4 اینچ حدود 4 کیلو کافی است)، البته بستگی به حجم حفره ای دارد که قرار است حفر گردد.

پس از اینکه ماسه استاندارد درون سندباتل ریخته شد، لازم است وزن ماسه استاندارد به همراه سندباتل توزین گردد.

مرحله چهارم: حفر گودال

در این مرحله لازم است گودالی درون سطح زمین و یا درون چاه دستی که از قبل حفاری کرده ایم، حفر گردد (لازم به ذکر است عمق چاله باید حدود 15 سانتیمتر باشد.)

این کار با کمک یک سینی که درون آن حفره ای به قطر متناسب با سندباتل مورد استفاده (6 یا اینچ 4 اینچ) انجام می شود. روش کار بدین صورت است که سینی را روی سطح صافی قرار می دهیم و به کمک قلم و چکش داخل آن را حفاری می کنیم. تمام خاکی که در این مرحله از درون حفره بیرون آمده را درون کیسه پلاستیکی می ریزیم و وزن میکنیم.

مرحله پنجم : قرار دادن سندباتل روی سینی

از خاک برگشتی بدست آمده از مرحله قبل ابتدا ذرات بزرگتر از 38 میلیتر را  میبایست دوباره هنگام ریختن ماسه داخل چاله حفر شده، به چاله مورد نظر برگرداند. سپس سندباتلی که پر از ماسه استاندارد کرده بودیم، روی سینی قرار می دهیم. پس از استقرار دستگاه، پیچ روی دستگاه را باز می کنیم تا ماسه به درون حفره منتقل شود.

پس از آنکه ماسه دیگر تکان نخورد و مطمئن شدیم که گودال حفر شده از ماسه استاندارد پر شده است، پیچ روی سندباتل را می بندیم و آن را از روی سینی بر می داریم و وزن میکنیم.

مرحله ششم: وزن کردن ثانویه

در این مرحله وزن دستگاه سندباتلی که بخشی از ماسه آن در به درون چاله رفته است را به دست می آوریم.

تفاضل وزن های بدست آمده قبل از آزمایش و بعد از آزمایش می شود مقدار ماسه درون قیف + ماسه درون چاله حفر شده.

مرحله هفتم : محاسبات

در بخش آخر لازم است محاسبات نهایی صورت گیرد.

اولین موردی که لازم است محاسبه گردد حجم چاله مورد آزمایش است.

با توجه به اینکه چگالی ماسه استاندارد را می دانیم ، با کم کردن مقدار وزن داخل مخروط سندباتل (که قبلا توضیح داده شده است) از وزن مجموع ماسه داخل چاله و داخل قیف سندباتل می توان حجم چاله را به راحتی به دست آورد. (وزن ماسه داخل چاله تقسیم بر چگالی ماسه مورد استفاده)

در آخر وزن خاک حاصل از  حفر گودال را تقسیم بر حجم گودال می کنیم تا چگالی خاک مرطوب بدست آید.

با توجه به اینکه نیاز است تا دانسیته خشک بدست آید، می بایست از خاک برگشتی از چاله حفر شده درصد رطوبت بدست آورد که با روابطی که در ادامه به آن اشاره خواهد شده دانسیته خشک را محاسبه کرد.

معمولا محاسبات ارائه شده برای جرم بر حسب گرم و حجم بر حسب سانتی متر مکعب محاسبه می شود.

محاسبه حجم چاله آزمایش به صورت زیر است.

V=(W1-W2)/δ

که در این رابطه

V  : حجم چاله آزمایش بر حسب سانتی متر مکعب

W1  : جرم ماسه مورد استفاده برای پر کردن چاله آزمایش ، قیف  و صفحه زیرین بر حسب گرم

W2 : جرم ماسه مورد استفاده برای پر کردن قیف و صفحه زیرین بر حسب گرم

 : δ دانسیته ماسه بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب

محاسبه ,وزن مخصوص خشک مصالح برداشت شده از چاله آزمایش به صورت زیر است.

δdry=100δω/(w+100)

در رابطه فوق

w  : میزان رطوبت مصالح برداشته شده از چاله آزمایش بر حسب درصد

δwet: وزن مخصوص مرطوب مصالح حاصل از چاله آزمایش بر حسب گرم (خاک برگشتی مرطوب تقسیم بر حجم چاله)

δdry  : جرم خشک مصالح حاصل از چاله آزمایش بر حسب گرم

وسایل مورد نیاز برای آزمایش تعیین دانسیته خاک در محل

1 ) دستگاه سندباتل به همراه سینی

2)  ماسه استاندارد ( اتاوا ) است.

3 ) ترازو با دقت gr 0.01

4) چكش، قلم، بیلچه، ملاقه، قلمو

5 ) ظرف برای رطوبت و نگهداری خاک برگشتی

6) گرمخانه یا oven

*این آزمایش طبق استاندارد ASTM D1556 , D2419 انجام می شود.

نمونه شیت خام جهت ثبت اطلاعات آزمایش در جدول زیر مشاهده می شود