آزمایش دانسیته در محل به روش مخروط ماسه (Sand Cone Test):

ASTM D 1556 و D1556M – 15e1

شماره استاندارد آزمایش

تعیین وزن مخصوص خاک را در محل.

هدف آزمایش

این آزمایش برای خاک هایی استفاده می شود که درصد قابل توجهی سنگ و مصالح درشت دانه بزرگتر از 38 میلی متر نداشته باشند. همچنین خاک باید به اندازه کافی چسبندگی یا در هم قفل شدگی داشته باشد تا در حفر یک گودال کوچک دیواره های گودال پایدار بماند.

موارد کاربرد


با استفاده از این آزمایش می توان وزن مخصوص خاک را در محل تعیین نمود. این آزمایش برای خاک هایی استفاده می شود که درصد قابل توجهی سنگ و مصالح درشت دانه بزرگتر از 38 میلی متر نداشته باشند. همچنین خاک باید به اندازه کافی چسبندگی یا در هم قفل شدگی داشته باشد تا در حفر یک گودال کوچک دیواره های گودال پایدار بماند.
این آزمایش عموماً برای کنترل وزن مخصوص خاکریزهای کوبیده شده در سد های خاکی، راهسازی و ... استفاده می گردد. این آزمایش به همراه آزمایش تراکم به عنوان مبنای پذیرش کفایت عملیات تراکم مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد این آزمایش در خاک های اشباع محدود بوده و همچنین در خاک های نرم و شدیدا شکننده توصیه نمی شود. هدف از این آزمایش به دست آوردن وزن مرطوب نمونه ای از خاک حفاری شده از یک گودال با شکل هندسی نامنظم است که اگر حجم آن گودال مشخص باشد دانسیته ظاهری یا مرطوب خاک به سادگی محاسبه می شود.

در زمان انجام عمليات آگاهی از وزن ماسه لازم برای پرکردن قیف مخروط ماسه مفيد است. در اين آزمايش از نوع مخصوصي از ماسه به نام ماسه اتاوا استفاده مي شود. در ابتداي كار بايد وزن مخصوص ماسه اتاوا را تعيين كرد. براي اين كار از آب استفاده مي شود. بدين ترتيب كه در ظرف مخصوصي پر از آب مي شود و وزن ظرف و آب را به دست می آید. وزن ظرف اندازه گیری می شود. تفاضل اين دو عدد برابر وزن آب داخل ظرف است و به این ترتیب حجم ظرف به دست می آید. سپس همان ظرف از ماسه اتاوا پر شده و توزين مي شود. بدين طريق مي توان وزن ماسه داخل ظرف را به دست آورد. از تقسيم كردن وزن به دست آمده براي ماسه به حجم ظرف وزن مخصوص ماسه اتاوا به دست مي آيد.
در اين قسمت هدف به دست آوردن وزن ماسه درون مخروط مي باشد. بنابراین ابتدا دستگاه استوانه دانسيته روي سطح محكم و صافي قرار مي گیرد. شير خروج ماسه بسته و مقداري در آن ماسه در ظرف ریخته می شود. سپس شير ظرف باز شده تا مخروط زير دستگاه از ماسه پر شود. شير را بسته و باقيمانده ماسه داخل دستگاه وزن مي شود تا پس از كسر آن از وزن ماسه اوليه وزن ماسه زير مخروط به دست آيد. يا مي توان ماسه را مستقيماً به دقت وزن كرد.
براي تعيين وزن مخصوص خاك در محل به طريق زير عمل مي شود :
سطح محلي كه آزمايش مي شود بايد صاف باشد. استوانه دانسيته روي سطح صاف قرار داده می شود. حدود اطراف كف استوانه دانسيته روي زمين مشخص می شود.
چاله آزمايش در وسط محدوده اي كه روي زمين مشخص شده حفر مي شود. در حين حفر چاله بايد دقت شود كه ديواره چاله خراب نشود و خاك كنده شده كاملا در ظرفي جمع آوري و هيچگونه مصالحي دور ريخته نشود.
استوانه دانسيته كه مقدار معيني ماسه در آن ريخته شده روي چاله درست در محل مورد نظر قرار داده می شود، بطوريكه سوراخ شير در مركز چاله قرار گيرد. شير خروج ماسه باز می شود تا تا چاله پر از ماسه شود. وقتي جريان ماسه به داخل چاله متوقف شد، شير بسته می شود.
ماسه باقيمانده در دستگاه وزن مي گردد. خاك كنده شده از چاله نيز وزن مي شود. خاك كنده شده از چاله به خوبي مخلوط شده و مقداري جهت تعيين درصد رطوبت برداشته و پس از توزين در گرمخانه قرار می گیرد. پس از آن كه نمونه خاك در گرم خانه خشك شد (بعد از 24 ساعت) نمونه وزن شده و از اعداد به دست آمده درصد رطوبت خاك محاسبه مي شود. در نهایت با داشتن وزن خاک تر و بدست آمدن حجم ماسه داخل چاله با استفاده از چگالی ماسه، که برابر با حجم خاک خروجی است چگالی تر خاک بدست می آید.

محاسبات:
محاسبه حجم درون گودال به روش زیر انجام می شود:

که در این رابطه، V برابر حجم گودال بر حسب سانتی متر مکعب، M1 برابر وزن ماسه استفاده شده برای پر کردن گودال آزمایش، قیف و صفحه بر حسب گرم، M2 برابر وزن ماسه استفاده شده برای پر کردن قیف و صفحه و ρ1 دانسیته حجمی ماسه بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب.
محاسبه وزن خشک ماسه برداشته شده از گودال آزمایش به روش زیر انجام می شود:

که در آن w برابر محتوای آب برداشته شده از گودال آزمایش (%)، M3 وزن ماسه مرطوب برداشته شده از گودال آزمایش (گرم) و M4 وزن خشک مواد برداشته شده از گودال آزمایش (گرم).
محاسبه دانسیته خشک و مرطوب درجای خاک به روش زیر انجام می شود:

که در این رابطه ρm برابر دانسیته مرطوب مواد مورد آزمایش بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب و ρd برابر دانسیته خشک مواد مورد آزمایش بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب است.