تعین بافت خاک به روش هیدرومتری

تعین بافت خاک به روش هیدرومتری

وسایل مورد نیاز : خاک نرم ، قوطی پلاستیکی درب دار ، آب مقطر ، محلول هگزا متافسفات سدیم 5 %

( کالگون 5% ) ، Shaker ، سیلندر استوانه ای یک لیتری ، هیدرومتر ، کرنومتر ، دما سنج یا ترمومتر

مقدمه :

روش هیدرومتری مشابه روش پیپت اساس آن اندازه‌گیری چگالی سوسپانسیون خاک و آب است که به تدریج بر اثر رسوب مواد کاهش پیدا کرده و هیدرومتر بیشتر در مایع فرو می‌رود (روش اندازه گیری بافت خاک در آزمایشگاه).

اعداد قراﺋت شده روی هیدرومتر متناسب با حجم مایع جابجا شده خواهد بود.

روش کار :

50 گرم خاک نرم را در داخل قوطی پلاستیکی ریخته 50 سی سی محلول کالگون 5 % و حدود 300 سی سی آب مقطر به ان اضافه می کنیم سپس درب قوطی را بسته و به مدت 3 ساعت بر روی شیکر قرار می دهیم سپس محتویات قوطی را در داخل سیلندر استوانه ای یک لیتری بطور کامل شستشو می دهیم سپس سیلندر را به حجم می رسانیم سپس با هم زن دستی به مدت یک دقیقه ( حدودا 10 مرتبه ) مخلوط را هم می زنیم همزمان با خارج کردن هم زن کرنومتر را روشن نموده و هیدرومتر را به آرامی در داخل مخلوط ( سوسپانسیون ) شناور می کنیم.

پس از 40 ثانیه اولین قرائت هیدرومتر را انجام می دهیم در این مدت شن ته نشین شده و آنچه در مخلوط باقی مانده رس و سیلت می باشد بنابراین قرآئت اول هیدرومتر مقدار رس و سیلت را در مخلوط به ما نشان می دهد.

قرائت اول : a = مقدار رس و سیلت

دما را نیز در قرائت اول اندازه گیری می گیریم = T

نکته : دمای قرائت اول را بعد از 40 ثانیه یادداشت می کنیم.

سوسپانسیون را به مدت 6 ساعت به حال خود رها می کنیم و بعد از 6 ساعت بدون هم زدن هیدرومتر را در داخل مخلوط قرار داده و قرائت دوم را انجام می دهیم. در این 6 ساعت سیلت ته نشین شده و آنچه در مخلوط باقی مانده رس است بنابر این قرائت دوم رس است و دما را نیز در قرائت دوم اندازه می گیریم و T′ می نامیم.

دو تصحیح در این اعداد انجام می دهیم :

1- مربوط به غلظت کالگون : a’ = a – 2.5 ، b’ = b – 2.5

2- مربوط به دما : به ازای هر درجه که از 20 بیشتر باشد 0.3 به عدد قرائت شده اضافه می کنیم و به ازای هر درجه دمایی که از 20 درجه کمتر باشد 0.3 از عدد قرائت شده کم می کنیم.

نکته : a’ = a – 2.5 + ( T – 20 ) x 0.3 مقدار در 50 گرم

محاسبات :

a ( اولین قرائت مقدار رس و سیلت ) = 29 و دمای بدست آمده T (قرائت اول ) = 20

b ( دومین قرائت مقدار رس ) =11 و دمای بدست آمده T (قرائت دوم) = 18

a’ = 29 – 2.5 ( 20 – 20 ) x 0.3 = 26.5 مقدار رس و سیلت تصحیح شده

b’ = 11 – 2. 5 ( 18 – 20 ) x 0.3 = 7.9 مقدار رس تصحیح شده

- سپس درصد مقدار رس و سیلت و شن را محاسبه می کنیم...

درصد رس و سیلت 100 x 26.5 = 50x è 53%

درصد رس 100 x 7.9 = 50x è 15.8 %

درصد سیلت 53 – 15.8 = 37.2%

درصد شن 100 – 53 = 47 %

بافت خاک : لومی (Loam)

در خواندن هیدرومتر, باید هیدرومتر کاملا مستقیم در محلول نگه داشته شود.اگر هیدرومتر شیب داشته باشد, این شیب سبب تجزیه ی نیروها و ایجاد خطا می شود.

آزمایش هیدرومتری

هدف: دانه بندی مصالح زیرالک نمره 200 یا الک نمره (100)

مقدمه : در روش هیدرومتری نمونه ای از خاک در آب پخش و پراکنده می شود. در حالتی که در آب پخش می شوند یکی یکی رسوب می کنند . فرض می شود که دانه های خاک کروی شکل باشند . سرعت متوسط دانه ها به وسیله قانون استوکس بدست می آید . همانطور که ذرات خاک در آب پخش می شوند یک هیدرومتر در آب بصورت معلق قرار می گیرد که بوسیله آن وزن مخصوص خاک و آب معلق در یک عمق L تعیین میشود و با داشتن این عمق قطر ذراتی که سقوط می کنند بدست می آیند.

شرح آزمایش
50 گرم خاک را به 125 سی سی محلول 4 درصد هگزا فسفات اضافه می کنیم و داخل همزن ریخته و مقداری نیز به آن آب اضافه می کنیم و به مدت 10 الی 15 دقیقه خاک را با محلول هم می زنیم تا ذرات خاک کاملا از هم جدا بشوند سپس محلول داخل همزن را داخل استوانه اصلی ریخته و حجم انرا به 1000 سی سی
می رسانیم . در داخل استوانه شاهد نیز 125 سی سی محلول 4 درصد هگزا فسفات ریخته و حجم آنرا به 1000 سی سی میرسانیم . سپس در زمانهای دو برابر یعنی 30 ثانیه 1 دقیقه و .... تا 96 ساعت نوک مینیسک را قرائت می کانم و جدول را مربوطه را رسم می کنیم.

کاربرد آزمایش

تنها کاربرد این آزمایش تعیین درصد رس مواد ریزدانه است که برای بدست آوردن 1 خاک در سدسازی مورد نیاز می باشد.

محدوده اعتبار آزمایش
D < 0.6 mm > 0.0006 mm

استاندارد رابطه زیر را پیشنهاد می کند:
0.001 mm < D < 0.15 mm
D: همان قطر مصالح است

نتایج و محاسبات آزمایش :
قرائت زمان
48 میلی متر 30 ثانیه
46 میلی متر 1 دقیقه
43 میلی متر 2 دقیقه
38 میلی متر 4 دقیقه
34 میلی متر 8 دقیقه
25 میلی متر 15 دقیقه
2 میلی متر 30 دقیقه

مفروضات:
تصحیح مینیسک=1
قرائت نوک شاهد=2
دمای آب=20 درجه سانتگراد
فرض K=0.131
وزن اولیه مصالح=50 گرم
α ته = 1

محاسبات :

L * L = 16.3 - 0.1641 فاصله سقوط
قرائت + تصحیح مینیسک R =
D = K (L/t)^.5 * K(L)^.5
* α 100 * (وزن اولیه مصالح /P = (Rc درصد وزنی مصالح
قرائت نوک شاهد – قرائت = Rc