Detèminasyon limit Atterberg yo
Nou pral dekri tès pou detèmine limit koule, limit plastisite ak limit retresi a, ki se pi enpòtan nan mekanik tè. Tout tès sa yo fèt sou echantiyon tè mare ki te deregle.
Tès detèminasyon limit likidite a
Pou tès sa a, yo pran anviwon 200 g tè nan eta natirèl li imid, san grenn ki gen dyamèt plis pase 0,5 mm, paske sa ta deranje presizyon rezilta tès la. Yo pa dwe seche echantiyon an nan fou a; pito, yo mete l dirèkteman nan yon gode porselèn ak dlo distile, kote li dwe rete pandan plizyè èdtan jouk li byen imid. Pou yon loam kote endèks plastisite IP < 20, imidifikasyon an dire anviwon 4 èdtan; pou yon ajil IP > 20 li dire jiska 18 èdtan. Apre sa, yo vide echantiyon ki vin imid la sou yon plak vè epi, ak yon kouto laboratwa, yo melanje l byen pou jwenn yon labou epè ak konpozisyon inifòm. Si yo remake patikil ki pi gwo pase 0,5 mm, yo retire yo pandan melanj la.
Yo vide echantiyon ki prepare konsa a nan ti bòl an kwiv aparèy Casagrande a pou detèmine limit likidite a (fig. 1), yo rele li nan laboratwa nou yo machin souke Casagrande a.
Fig. 1. Aparèy Cassagrande pou detèmine limit koule a
Aparèy la konsiste de yon ti bòl an kwiv, ki konekte nan aparèy la avèk yon koneksyon espesyal, yon baz elastik an kawotchou di, ak yon eksantrik nan pati anlè a ak yon manch pou vire; eksantrik la monte a yon wotè 1 cm, sa fè bòl la tonbe epi frape baz la (fig. 1a). Dimansyon aparèy la estandadize. Anplis, gen yon kouto profilé ki gen dimansyon egzakteman defini (fig. 1b).
Yo nivle echantiyon ki ranmase a nan yon ti bòl an kwiv ak yon kouto, pou sifas echantiyon an vin nètman plat, epi pou echantiyon an kouvri yon ti kras plis pase mwatye pati devan bòl la, ak wotè li anlè pwen ki pi ba nan fon bòl la anviwon 12 mm. Apre sa, yo mete bòl la nan aparèy la epi yo koupe yon rainur nan mitan an ak kouto ki gen fòm lan pou li vin nètman dwat epi pou fon an kwiv nan bòl la parèt, sa ki fèt lè yo rale kouto a ak anpil atansyon pèpandikilè ak fon bòl la. Longè rainur la ta dwe anviwon 40 mm. Menm lè apre sa, yo vire manch aparèy la a vitès 2 tòde pa segonn, pandan yo konte kou bòl la fè sou baz la epi yo obsève rainur la, ki vin pi etwat akoz kou bòl la sou baz la, paske pati echantiyon ki koupe yo deplase epi yo vle reyini. Yo kontinye vire manch aparèy la jiskaske rainur la reyini sou yon longè 10 mm. Lè sa reyalize, yo sispann vire manch lan, epi imedyatman apre sa yo retire ak kouto a yon echantiyon nan kantite apeprè 2 cm3 nan pati ki bò kote rainur ki te reyini an, sou toude bò yo, yo mete l nan vè mont epi yo detèmine imidite tè a.
Yo repete tès sa a 3-4 fwa nan menm fason an, men chak fwa ak yon lòt nivo imidite, sa yo rive lè yo premye melanje echantiyon an ak yon ti kantite dlo, epi apre sa yo ajoute dlo pou lòt tès yo. Apre chak tès fini, yo vide echantiyon an sou yon plak vè, kote yo ajoute yon ti dlo epi yo melanje l byen, pou yo jwenn yon mas pat ki inifòm, chak fwa yon ti jan pi likid.
Pou fè tès la, pat la prepare a pa dwe twò epè ni twò likid, paske eta konsistans tè ki twò lwen ak limit koule a pa bay presizyon ki nesesè pou tès sa a. Anjeneral yo adopte ke si kantite kou yo pi piti pase 10 oswa pi gwo pase 50, tès la pa reyisi, men yo konsidere presizyon tès la pi bon si entèval limit sa yo se 10-40 kou.
Yo fè remake ke, selon yon sèl pwosedi, chak fwa apre yo fin vire manivèl la jiskaske renur la ini sou yon longè de 1 cm, yo dwe brase echantiyon an nan ti bòl kwiv la touswit ak yon kouto epi nivle sifas echantiyon an ankò nan bòl la, koupe yon nouvo renur, epi vire manivèl aparèy la. Yo repete pwosedi sa a jouk yo rive jwenn menm kantite kou yo twa fwa youn apre lòt lè yo ini renur la sou yon longè de 1 cm, epi kantite sa a yo pran pou pwosedi ki vin apre a nan detèmine limit likidite a. Nou mete rezilta esè yo sou yon dyagram nan yon echèl semilowgaritmik (fig. 2). Sou aks abscis la yo mete kantite kou yo nan echèl logaritmik epi sou aks òdone a yo mete kantite dlo a an pousan pwa sèk echantiyon an nan echèl aritmetik. Paske nan chak esè kantite dlo w a diferan, n ap jwenn pwen A, B, C ak D, ki koresponn ak diferan kantite kou; kantite kou a pi piti lè kantite dlo a pi gwo, epi an repons. Lè nou ini pwen sa yo, nou jwenn yon liy dwat ki panche, kote nou chèche pwen M pou 25 kou. Kantite dlo ki koresponn ak pwen sa a yo pran kòm limit likidite wL.
Sl. 2. Detèminasyon limit koule a
Detèminasyon limit plastikite
Echantiyon tè a prepare jan sa dekri pi wo a, men ak mwens dlo, konsa li fòme yon mas plastik nan yon eta apeprè plastik di, yo ranmase l an yon boul ki gen apeprè 2-3 cm3, epi apre sa yo woule l ak pla men sou yon sipò papye nòmal oswa papye absorbant pou fè yon baton ki gen epesè 3 mm. Si echantiyon an ka woule jouk nan epesè sa a san li pa kase, yo ranmase l ankò an boul epi yo woule l menm jan an. Pwosesis sa a repete jiskaske baton an kòmanse kase lè li rive nan epesè 3 mm. Lè sa a, yo mete baton ki kase yo nan vè mont ak dlo ki ladan yo mezire. Kantite dlo sa a, eksprime an pousan sou pwa sèk echantiyon an, koresponn ak limit plastikite wP.
Detèminasyon limit kontraksyon
Fig. 3. Detèminasyon limit kontraksyon an
Yo melanje echantiyon tè a ak dlo distile jan yo dekri sa anba Tès detèminasyon limit likidite a, konsa konsistans li apeprè nan limit likidite a, lè tout por yo satire ak dlo. Apre sa yo fòme yon boul ki kite pou seche premye nan lè a, epi apre sa nan fou a nan 105°C. Lòd sa a nan seche a nesesè pou evite fant nan echantiyon ki seche a, ki ta deregle tès la. Touswit nan kòmansman an yo mezire pwa W1 echantiyon an epi yo detèmine volim V1 li ak tès imèsyon nan mèki, apre sa yo kontinye seche li nan lè a, epi apre sa nan fou a, ak pran echantiyon an tanzantan, refwadi li nan yon eksikatè epi mezire pwa li W2, W3, W4 elatriye ak volim V2, V3, V4 elatriye. Nan fason sa a yo pral detèmine ke nan yon sèten eta imidite, volim echantiyon an sispann diminye menm si pwa li kontinye bese poutèt seche a. Si echantiyon an, nan eta inisyal li, satire ak dlo, sètadi li pa gen lè nan por yo, pèt dlo lè yo seche echantiyon an jouk limit retresi a apeprè koresponn ak diminisyon volim echantiyon an. Apre sa seche a kontinye san mezire volim ankò, jouk echantiyon an fin seche nèt, sètadi jouk pwa a vin konstan. Lè sa a yo detèmine kantite dlo a an pousan sou pwa sèk echantiyon an pou chak mezi volim ak pwa echantiyon an, epi yo mete rezilta tès la sou dyagram nan (fig. 3). Nan fason sa a yo jwenn pwen A, B, C, D ak E, yo konekte yo, konsa anjeneral yo jwenn yon liy ki gen yon kase byen file nan zòn limit retresi a. Nan pwen kase S la yo jwenn imidite w ki koresponn ak limit retresi _W_S.
Detèminasyon kapilarite a
Yo fè esè pou detèmine wotè monte kapilè dlo a nan de fason: pa mezi dirèk wotè monte kapilè dlo a ak pa mezi endirèk avèk kapilarimèt la.
Tès pou detèmine wotè kapilè a pa mezi dirèk
Nan echantiyon ki deregle a, yo pran anviwon 300 ponn tè, yo seche l a 105°C, epi apre li fin refwadi yo kraze l an yon poud trè fen, san yo pa kraze grenn yo. Yo vide poud ki jwenn nan yon tib vè ki gen dyamèt ø 25 mm, longè 1,5 - 2,5 m, ki ouvè nan tou de bout, kote bout anba a te fèmen davans ak koton vè oswa yon moso twal. Nan bout anlè ouvè a, nou vide poud sèk la jiska yon wotè anviwon 10 cm, apre sa nou leve tib la epi nou lage l pou l frape sou yon planch an bwa oswa yon lòt sipò elastik, jiskaske yo wè poud la ap afese nan tib la. Nou kontwole afesman poud la lè nou make liy ak yon kreyon grès sou tib la. Apre sa, nou vide lòt 10 cm poud epi nou repete menm pwosesis la jiskaske nou plen tib la ak poud sèk e konprese echantiyon tè a, kote nou pral teste kapilarite li. Apre sa, nou plonje fon tib la nan yon veso an vè ki gen dlo distile san koule, avèk kondisyon pou bout anba tib la pa dwe poze sou fon veso a (fig. 4). Nou fikse tib an vè a sou yon baton pou echèl la, konsa ni tib la ni echèl la rete vètikal. Apre sa, nou obsève monte dlo a nan tib la, ki fasil rekonèt pa koulè a: echantiyon sèk la gen koulè klè, mouye a pi fonse. Distans ant nivo dlo a nan veso a ak kwen siperyè echantiyon mouye a reprezante wotè monte kapilè hk.
Sl. 4. Detèminasyon wotè monte kapilè dlo a pa mezi dirèk
Anjeneral, obsèvasyon an fèt apre 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 elatriye èdtan. Rezilta obsèvasyon yo mete sou yon dyagram, kote aks abis yo reprezante tan an an èdtan, epi aks òdone yo reprezante wotè monte kapilè dlo a an mm (fig. 5).
Nan materyèl sablone, monte kapilè a rapid nan kòmansman an, apre sa li vin pi dousman epi wotè final la rive vit. Nan materyèl ajil, monte kapilè a pi dousman nan kòmansman an, men li dire pi lontan epi li rive nan yon wotè ki pi gwo anpil.
Metòd sa a pou detèmine wotè kapilè a pran anpil tan, sitou lè tè a argile. Anplis, wotè monte kapilè a depann de tanperati lè a ansanm ak imidite li, se poutèt sa li nesesè pou faktè sa yo rete otank posib konstan.
Sl. 5. Dyagram monte kapilè dlo nan tè a, a-sab; b-pousyè; c-tè ajil
Tès pou detèmine wotè kapilè a avèk kapilarimèt la
Gen plizyè kalite kapilarimèt ak diferan konstriksyon, tankou kapilarimèt Beskow, Jürgenson ak Engelhardt yo. Isit la n ap dekri prensip fonksyònman ak kapilarimèt Beskow a, ki se li yo itilize pi souvan.
Tès sa a fèt sou echantiyon ki pa deranje oswa ki deranje. Si echantiyon an deranje, yo mete l nan aparèy la nan eta limit likidite.
Sl. 6. Kapilarimèt Beskow
Kapilarimèt Beskow la fèt ak de resipyan (fig. 6), ki konekte nan pati anba yo youn ak lòt avèk yon tib kawotchou ranfòse. Nan resipyan 1 mete echantiyon tè a sou fon filtè a, tandiske anba li gen yon resipyan ki plen an pati ak dlo distile, an pati ak mèki, ki nan pati anba a pou li ranpli tout tib kawotchou a ak pati anba resipyan 2. Okòmansman eksperyans lan, nivo mèki a nan tou de resipyan yo menm. Apre sa, yo desann resipyan 2 anba, sa ki kreye yon presyon negatif anba fon filtè resipyan 1. Lè presyon negatif sa a vin pi gwo pase fòs kapilè yo nan echantiyon an, lè a antre atravè echantiyon an nan fon filtè a epi nivo mèki a nan tou de resipyan yo egalize tousuit apre sa lè resipyan 2 la monte. Diferans Hg ant nivo mèki a nan youn ak lòt resipyan an lè presyon negatif la ak fòs kapilè yo egalize, sètadi yon ti moman anvan lè a te kòmanse antre atravè echantiyon an, lè yo konvèti l an wotè kolòn dlo epi ajoute wotè kolòn dlo h anba echantiyon an, bay wotè kapilè hk la. Paske mèki a 13,6 fwa pi lou pase dlo, se sa ki wotè montay kapilè a hk:
hk = 13,6 Hg + h
Detèminasyon pèmeyabilite tè a
Yo fè esè laboratwa pou detèmine pèmeyabilite tè a avèk aparèy espesyal yo rele permeamèt. Gen plizyè kalite konstriksyon permeamèt, men yo ka divize an de gwoup: permeamèt ak presyon dlo konstan, pou tè ki gen grenn gwo, ak permeamèt ak presyon dlo k ap bese pou tè ki gen grenn piti. Nan toude ka yo, esè a fèt ak echantiyon ki pa detounen.
Atravè yon esè laboratwa, yo detèmine koyefisyan pèmeyabilite tè a, ki gen valè li eksprime nan yon tanperati sèten, akoz vizkozite dlo a ki diferan nan tanperati diferan, sa ki afekte valè koyefisyan pèmeyabilite k. Pi souvan yo eksprime koyefisyan k a nan tanperati t =10°C. Kidonk, si 10°C, tanperati dlo a lè y ap detèmine koyefisyan k a te T diferan de t = 10°C lè sa a yo rekalkile valè li dapre fòmil la:
k10oC = ηt /η10oC * kT
kote ηt ak η10oC se viskozite dlo a nan tanperati travay T, respektivman nan tanperati yo adopte a t =10°C.
valè koyefisyan pèmeyabilite tè a kT jwenn nan tanperati travay la T.
Valè viskozite pou diferan tanperati T yo bay nan tablo 1.
Egzèsis ak presyon dlo konstan
Fig. 7. Permeamèt ak presyon dlo konstan
Pou esè sa a, yo pran yon echantiyon tè ki pa brase nan yon silenn metal ki gen dyamèt D, wotè h, ak yon rebò anba file, lè yo peze l nan tè a oswa nan yon pi gwo echantiyon ki pa brase. Apre yo egalize sifas siperyè ak sifas enferyè echantiyon an ak rebò silenn lan, yo mete echantiyon ki nan silenn lan nan aparèy la (fig. 7) ant filtè siperyè a ak filtè enferyè a. Filtè enferyè a fèt ak yon tamis dans ak yon wòch filtè, pou pèmèt dlo pase nan echantiyon an epi anpeche patikil tè yo lave deyò. Filtè siperyè a pa gen tamis, paske gen mwens risk pou patikil yo lave. Yo bay echantiyon an dlo depi nivo N, ki rete konstan gras ak yon debòdman, konsa presyon idwostatik H a rete konstan. Anba presyon sa a, dlo a pase nan echantiyon ki gen epesè h epi, atravè yon tib ki konekte nan pati siperyè aparèy la, li rive nan menziri an vè M kote li degoute.
Le pli vit ke dlo a kòmanse pase atravè echantiyon an nan mezur la, nou mete kronomèt la an fonksyon epi nou obsève kantite dlo q ki antre nan mezur la pandan tan t. Dapre lwa Darcy a, li
q = k*A*t*i
kote k se koyefisyan pèmeyabilite an cm/sec, A se zòn seksyon echantiyon an, i se pant idwolik la, i = H/h.
Soti nan ekwasyon ki anwo a, nou gen k= qh/Ath [cm/sec].
Nou li kantite dlo ki pase atravè echantiyon an nan diferan entèval tan, depi kòmansman rive fen obsèvasyon an, konsa nou gen kantite dlo ki pase atravè echantiyon an tou de an pati ak total.
Pou elimine bul lè ki nan echantiyon an ak nan dlo a, ki ka lakòz rezilta esè a pa kòrèk, li nesesè pou echantiyon an deja nan eta satire anvan esè a, epi pou yo itilize dlo ki bouyi oswa omwen dlo ki rete kanpe pou fè esè a.
Olye de aparèy ki dekri anwo a ki baze sou presyon idwostatik akoz diferans nivo dlo H, gen tou aparèy kote presyon idwostatik la pwodui pa yon presyon lè ki soti nan 10 rive 15 kp/cm2, epi yon konpresè kenbe l konstan.