نامهای مختلف مصالح سنگی

Transkript

1

2 مقدمه بر حسب تعریف آزمایش دانه بندی مصالح سنگی عبارت است از تعیین درصد وزنی دانههای هم اندازه در مخلوط مصالح مورد آزمایش میباشد. برای تعیین این دانهبندی باید ابتدا آزمایش دانهبندی مصالح انجام شود و سپس منحنی دانه بندی آن رسم گردد. برای دانه بندی مصالح سنگی درشت تر از الک نمره 022 از سری الکها استفاده مینماییم و برای مصالح ریزتر از الک نمره 022 از هیدرومتر استفاده میشود. به مصالح ریز تر از الک 022 اصطالحا فیلر اطالق میشود. الکها که به ترتیب از باال به پایین از نظر اندازه سوراخ از درشت به ریز میباشند دارای سوراخهای یک اندازه بوده و معموال از سیمهایی به قطرهای مختلف ساخته میشوند. در استاندارد امریکایی معموال سری الکهای درشت برحسب اینچ ساخته میشوند: 4, 3 1/2, 3, 2 1/2, 2, 1 1/2, 1, 3/4, 1/2, 3/8, 1/4 عالوه بر سری الکهای فوق یکسری الکهای ریزتر برحسب شماره ساخته میشود که عبارتند از: شماره 3 شماره 4 شماره 8 شماره 02 شماره 01 شماره 02 شماره 32 شماره 42 شماره 02 شماره 02 شماره 022 و شماره 022 از نظر اندازه سوراخها در سری اخیر بایستی متذکر شد که مثال الک شماره 4 الکی است که در طول هر اینچ چهار سوراخ دارد و یا در سطح یک اینچ مربع 01 سوراخ دارد. اندازه هر سوراخ الک شماره 4 معادل 4/01 میلیمتر است. الک شماره 8 از نظر اندازه نصف الک شماره 4 میباشد و به همین ترتیب سوراخ الک شماره 022 که 04 میکرون قطر دارد نصف اندازه سوراخ الک شماره 022 است. نامهای مختلف مصالح سنگی مصالح سنگی از نظر اندازه قطر نامهای مختلف دارند. به عنوان مثال استاندارد ASTM قسمت های مصالح به ترتیب اندازه به شرح زیر نامگذاری شدهاند: دانههای با قطر بزرگتر از 3 اینچ )01 میلیمتر( را قلوه سنگ D422 )Boulder( دانه- دانههای رد شده از الک 3 اینچ و مانده روی الک شماره )4/ میلیمتر( را شن )Gravel( دانههای رد شده از روی الک شماره 4 و مانده روی الک شماره )0/22-4/01 02 میلیمتر( را ماسه درشت Sand( )Coarse دانههای رد شده از الک شماره 02 و مانده روی الک شماره )2/40-0/22 42 میلیمتر( را ماسه متوسط Sand( )Medium دانههای رد شده ازالک شماره 42 و مانده روی لک شماره )2/204-2/ میلیمتر( را ماسه ریز Sand( )Fine و دانههای با اندازه 2/204-2/220 میلیمتر را الی یا سیلت مینامند. دانههای کوچکتر از 2/220 میلیمتر را رس و یا به عبارت بهتر هم اندازه ذرات رس مینامند و باالخره دانههای ریزتر از 2/220 میلیمتر کلوئیدها نام دارند.

3 انتخاب وزن نمونههای آزمایشی مقدار نمونهی مورد لزوم جهت انجام آزمایش دانهبندی بستگی به درشتی بزرگترین دانههای موجود در مخلوط مصالح دارد و حداقل مقدار نمونه با توجه به اندازه درشتترین دانههای نمونه مورد آزمایش و براساس استاندارد AASHTO T2-91 در جدول زیر آمده است. جدول انتخاب وزن نمونههای آزمایشی حداقل وزن نمونه بر حسب کیلوگرم اندازه درشتترین دانهها 3 0/0 اینچ )88mm( 3 اینچ )01mm( 0 0/0 اینچ )13/0mm( 0 اینچ )02/8mm( 0 0/0 اینچ )38/0mm( 0 اینچ )00/4mm( 3/4 اینچ )08/0mm( 0/0 اینچ )00/0mm( 3/8 اینچ )8/0mm(

4 هدف آزمایش تعیین دانه بندی مصالح سنگی شناسایی بافت خاک های سطح االرضی و تحت االرضی دانه بندی مصالح زیر اساس اساس رویه آسفالتی طرح آسفالت و غیره می باشد. وسایل آزمایش ترازوی دیجیتالی ظروف نایلونی الک های با شماره های مختلف سینی الک برس سیمی دستگاه لرزاننده الک ها

5 روش انجام آزمایش چون در هر نوع عملیاتی یک نوع دانهبندی مورد احتیاج است ابتدا با توجه به مشخصات الکهای مورد نیاز در تعیین دانهبندی را مشخص نموده و سپس به ترتیب اندازه روی هم میچینند به نحوی که الک با سوراخ بزرگتر باالی سایر الکها قرار گیرد و نمونه مصالح را روی آن ریخته و به مدت دو دقیقه تکان میدهند و این عمل را آنقدر ادامه میدهند تا تمامی مصالح مورد آزمایش الک شود سپس وزن دانههای مانده روی هر الک را تعیین نموده و در جدول مربوطه ثبت میکنند. چنانچه مصالح کثیف بوده و یا مواد زاید به آنها چسبیده باشد ابتدا وزن معینی از مصالح مورد آزمایش را پس از خشک کردن در ظرفی ریخته و روی آن آب میریزند و میگذارند 04 ساعت بماند تا تمامی گرد و غبار و مواد ریزدانه که شامل ذرات رس و سیلت میباشد خوب خیس خورده و از دانههای مصالح جدا شوند بعد از این مدت مصالح مورد آزمایش را روی الک شماره 022 شستشو داده و مانده روی الک 022 را خشک و سپس توزین میکنند. مابهالتفاوت این وزن با وزن اولیه معادل وزن ذرات رد شده از الک شماره 022 میباشد. مانده روی الک شماره 022 را پس از خشک شدن به روش پیش گفته )دانهبندی خشک( دانهبندی نموده و حاصل توزینها را در جدول مربوط به محاسبات دانهبندی وارد نموده و بعد از محاسبه دانهبندی مصالح حاصل را تعیین و گزارش میکنند. دانهبندی را عمال بصورت درصد رد شده از الکهای مشخص شده تعیین نموده و سپس روی یک کاغذ نیم لگاریتمی منحنی نمایش تغییرات درصد رد شده از هر الک را برحسب اندازه دانهها رسم میکنند. محاسبات درصدهای عبور کرده درصدهای کل باقی مانده یا درصد دانهها با اندازههای مختلف را با دقت 2.0 درصد بر اساس وزن کل نمونه خشک اولیه محاسبه کنید. اگر همین نمونه آزمایش ابتدا براساس روشC117 ASTM مورد آزمایش قرار گرفته و بوسیله شستن دانههای ریزتر از 00 میکرون از آن جدا شده بود برای محاسبه درصدهای مصالح از وزن خشک کردن مصالح )شامل دانههای ریزتر از 00 میکرون( بعنوان مبنای محاسبات استفاده میشود. نتایج دانهبندی روی برگ آزمایش بصورت زیر محاسبه و گزارش میشود:

6 022 درصد مانده روی هر الک - = درصد رد شده از هر الک درصدها بصورت نزدیکترین عدد کامل گزارش شوند. چنانچه وزن نمونه انتخاب شده در قسمت دوم و سوم جزئی از وزن کل نمونه قسمت اول باشد باید مانده روی هر یک از الکها در دو قسمت فوق الذکر به کل نمونه سنجیده شود طبق رابطه زیر : ضريب نرمي: مدول نرمی ضریبی است که از دانهبندی بدست میآید و به ویژه در ایاالت متحده به مقدار قابل توجهی استفاده میشود. مدول نرمی به مجموع درصدهای تجمعی باقی مانده روی الکها استاندارد )منهای زیر الک( تقسیم بر صد گفته میشود سری الکهای استاندارد شامل الکهای است که اندازه هر الک دو برابر اندازه الک قبلی باشد. مدول نرمی تعیین کننده ریزی و درشتی دانهها است هر چه دانههای سنگی درشتتر باشد مدول نرمی آنها بیشتر است همچنین ریزدانهها مدول نرمی کمتری دارند. گزارش گزارش با توجه به موارد مورد نیاز آزمایش باید موارد ذیل در آن قید شده باشد. درصد کل مصالح عبور کرده از هر الک درصد کل مصالح باقی مانده روی هر الک درصد مصالح باقی مانده بین الک های متوالی درصدها باید به صورت یک عدد صحیح گزارش شوند به استثنای درصدهای عبور کرده از الک 00 میکرون )الک شماره 022( که اگر کوچکتر از درصد باشد باید با دقت 2.0 درصد گزارش شود. ضریب نرمی را در صورتی که الزم باشد با دقت 2.20 گزارش کنید.

7 در نمایش پراکندگی دانهها روی جداول دانه بندی می توانیم اندازه قطر کلیه دانهها از درشتترین )4 اینچ( تا الک شماره 022 ) م.م ) را روی محور افقی بصورت لگاریتمی و درصد دانههای رد شده از الک مزبور را روی محور عمودی جدول رسم کنیم. بدین ترتیب کلیه نقاط مربوط به قطر دانههای مختلف که بهم وصل شوند منحنی را نشان می دهد بنام منحنی دانه بندی که معرف خاک مورد آزمایش است. ترسیم منحنی دانه بندی روی سیستم مختصات نیمه لگاریتمی دارای مزایای زیادی به شرح زیراست: اوال: مقیاس در مورد ذرات کوچک و خیلی کوچک وسیعتر شده و لذا توزیع ذرات خیلی ریزدانه را به نحو بهتری میتوان نشان داد. چنانچه منحنی دانهبندی خاک را که در سیستم مختصات نیمه لگاریتمی رسم شده در روی یک محور مختصات حسابی رسم کنیم ذرات ریز و خیلی ریز بخوبی قابل مشاهده نیستند. ثانیا: ترسیم منحنی در سیستم نیمه لگاریتمی مقایسه دانه بندی دو خاک به اندازه متفاوت را خیلی آسانتر میسازد. در سیستم مختصات لگاریتمی خاکهایی که دارای دانهبندی مشابه هستند با منحنیهای موازی مشخص میشوند. نتایج قابل استخراج از یک منحنی دانه بندی: اگر منحنی با شیب تند بدست آید نشان میدهد که دانه های موجود در خاک همه تقریبا دارای یک اندازه هستند خاک را با دانههای یک اندازه یا یکنواخت مینمامند. اگر منحنی با شیب مالیم باشد نشان دهنده پراکندگی زیاد در دانههای خاک است. بعبارت دیگر دانههای با اندازههای مختلف از درشت و ریز در خاک

8 D10 وجود داشته خاک را با دانه بندی خوب توصیف میکنند. تفسیرهای عملی زیادی از منحنی دانه بندی می- شود که مورد مصرف آزمایشگاهی ندارند. مانند اندازه موثر که داللت بر اندازه دانههایی میکند که به مقدار 02 درصد در مخلوط وجود دارند و به De یا نشان میدهند. اندازه موثر عامل بسیار مهمی است جهت تعیین نفوذ پذیری در جاهائیکه مسایل زهکشی باید مورد توجه قرار گیرد. از آنجائیکه درجه دانهبندی خاک بستگی به شیب منحنی دانهبندی دارد. اندازه 12 درصد ذرات یعنی D60 ( 12 درصد وزنی خاک کوچکتر از این اندازهاند ) را به اندازه موثر ذرات D10 تقسیم میکنیم که بیان کننده شیب منحنی دانه بندی است و این نسبت را ضریب یکنواختی مینامند که طبق تعریف برابر است با: ضریب یکنواختی خاکهای کامال یکنواخت معادل یک است و در مورد خاکهای دانه بندی شده غیر یکنواخت این ضریب بزرگتر از یک است و با بهتر شدن دانهبندی این عدد از یک دورتر و بیشتر خواهد شد. طبق طبقهبندی یونیفاید ضریب یکنواختی بزرگتر از 4 برای شن با دانه بندی خوب در نظر گرفته شده و در مورد ماسه ضریب یکنواختی بزرگتر از 1 است. ضریب دیگری که در دانهبندی معمول است ضریب انحنا است که از رابطه زیر بدست میآید. ضریب انحنا در مورد شن با دانه بندی خوب و ماسه با دانه بندی خوب بین 0 تا 3 گزارش میشود. موارد استفاده دیگر دانه بندی در طرح بتن و آسفالت است. شن و ماسهای که خوب دانهبندی شده باشد دارای فضای خالی کمتری بوده و در نتیجه سیمان کمتر مصرف میشود و از نفوذپذیری آن کاسته میشود. بعالوه مقاومت در مقابل هوازدگی افزایش مییابد. همینطور در مورد آسفالت شن و ماسه با دانه بندی خوب به قیر کمتر نیاز دارد لذا از وارفتن مخلوط آسفالت جلوگیری و از خزش آن تحت تاثیر بارهای وارده میکاهد.