Mikilvæg öryggisatriði: Þetta er faglegur texti í geymslu, ekki núverandi rannsóknarstofu eða vettvangshandbók. Aðferðirnar sem lýst er eru meðal annars kvikasilfur, opinn eldur, hitun, paraffín og annar búnaður og efni sem geta verið hættuleg eða óviðunandi í dag. Ekki beita þeim án gildandi staðla, áhættumats, öryggisblaða, viðeigandi rannsóknarstofu og faglegs eftirlits. Textinn er ekki hluti af núverandi tilboði á vörum og þjónustu Savo Kusić.
Ákvörðun rúmmálsþyngdar jarðvegs
Það eru nokkrar aðferðir til að ákvarða rúmmálsþyngd jarðvegsins, þar af munum við lýsa þeim sem mest eru notaðar: strokkaaðferðin, aðferðin með dýfingu sýnisins í vatn, aðferðin með dýfingu sýnisins í kvikasilfur og aðferðin með sandi.
Aðferð með strokka
Þessi aðferð er mest notuð og er framkvæmd á sviði og á rannsóknarstofu. Það er borið á bundinn og óbundinn jarðveg.
Málmhylki af þekktu rúmmáli, með skerpaðri neðri brún, er þrýst niður í jarðveginn eða inn í óröskað eða gerviþjappað sýni, þannig að það fyllist alveg af jarðvegsmassa. Eftir það er yfirborð sýnisins jafnað með hníf með efri og neðri brúnum strokksins og strax lokað með málmhlífum og vegið á vog.
Ef W er þyngd sýnisins með strokk og loki, W0 þyngd strokksins sjálfs með hlífum, V rúmmál strokksins
jarðvegsþéttleiki γ er:
γ = (W - WP)/V
Aðferðin við að dýfa sýninu í vatn
Þessi aðferð byggir á eðlisfræðilegum eiginleikum þess að rúmmál líkama sem sökkt er í vatn er jafnt rúmmáli tilfærts vatns. Það er aðeins notað fyrir bundinn jarðveg, þegar ekki er hægt að fá sýni af reglulegri rúmfræðilegri lögun.
Úr óröskuðum jarðvegi eða úr stærra sýni er tekið stykki af makalaga sýni og þyngd þess W í náttúrulegu ástandi mæld á kvarða. Síðan er sýnið þakið bræddu paraffíni sem má ekki vera of heitt heldur rétt til að bráðna. Þunnt lag af paraffíni 1-2 mm ætti að hylja allt sýnishornið alveg. Síðan er sýnið með paraffíni vigtað á vog og þyngdin W’ fengin. Þyngd paraffíns er W’ – W.
Rúmmál paraffíns VP, fengið úr forminu: VP * γP = W’ – W,
þar sem γP er rúmmálsþyngd paraffíns, sem er þekkt og nemur γP = 0,892 p/cm3.
Frá ofangreindri jöfnu höfum við: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Mynd. 1. Ákvörðun rúmmálsþyngdar jarðvegsins með því að sökkva sýninu í vatn
Síðan er paraffínvafða sýnishornið hengt upp á vog með þunnum silkiþræði (mynd.1), jafnvægið er jafnað og síðan er ílát með eimuðu vatni dregið undir sýnið, þannig að allt sýnið er á kafi í vatni. Þar sem jafnvægið á voginni er raskað, vegna þess að sýnin tapar sýnilegu þyngd í vatninu, er það aftur komið á með því að fjarlægja lóðin, þannig að þyngd sýnisins með paraffíni sem er sökkt í vatnið W fæst. Mismunur á þyngd sýnis með paraffíni í ósaki og í kafi gefur þyngd vatnsins sem hefur verið tilfærð, þ.e. ef rúmmálsþyngd vatnsins er YW =1,00, rúmmál tilfærts vatns Vw
Við drögum rúmmál paraffíns VP frá rúmmálinu Vw og fáum rúmmál sýnisins.
Rúmmál jarðvegs er: γ = W/(Vw – VP)*m
þar sem m er leiðréttingarstuðullinn vegna mismunar á vatnshita, þar sem Y =1,0fyrir hitastig vatnsins kl4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Aðferð við að dýfa sýninu í kvikasilfur
Þessari aðferð er beitt fyrir bundinn jarðveg, einnig í þeim tilvikum þar sem nauðsynlegt er að hætta að taka sýnishorn af reglulegri rúmfræðilegri lögun, sem er tilfellið, td þegar mörk jarðvegsrýrnunar eru ákvörðuð.
Sl.2. Ákvörðun rúmmálsþyngdar jarðvegsins með því að dýfa sýninu í kvikasilfur
Sýninu er sökkt í ílát sem er alveg fyllt af kvikasilfri (mynd 2) og með hjálp glerplötu með þunnum málmstöngum er því pressað þannig að það sé alveg sökkt í kvikasilfur. Pressaða kvikasilfrið er hellt í stærra ílát, þaðan sem þyngd þess er tekin og mæld. Ef W er þyngd sýnisins, Wz er þyngd tilfærðs kvikasilfurs, γz er rúmmálsþyngd kvikasilfurs, Vz=V er rúmmál tilfærts kvikasilfurs sem er jafnt rúmmáli sýnisins;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
þá er rúmmálsþyngd jarðvegsins:
γ =W*γz /Wz.
Sand aðferð
Þessi prófun er gerð á vettvangi og er oftast beitt á óbundinn jarðveg, möl, malarsand, móraefni og í öðrum tilfellum þegar ekki er hægt að taka óröskuð sýni með strokkum. Meginreglan í þessari aðferð felst í því að grafa holu í jörðu og síðan fylla hana með venjulegum sandi með þekktri rúmmálsþyngd, byggt á því að rúmmál holunnar er ákvarðað. Rúmmálsþyngd jarðvegsins er ákvörðuð út frá þyngd uppgrafins massa og rúmmáli holunnar.
Yfirborð jarðvegsins, sem á að ákvarða rúmmálsþyngd hans, er jafnað þannig að það sé lárétt, síðan tini plata u.þ.b.40x40 cm(mynd.3), með sniðmáti skorið út í miðju þvermálsins Ø =20 cm, þykkt5 mm, fyrir að grafa holu í jörðu. Blikkplatan er lögð flat á jörðina og fest með töppum. Gat með þvermál á20 cm, dýpi ca20 cm, helst með lóðréttum veggjum, en ekki utan sniðmátsins og hreinsaðu vel. Allt efni sem grafið er upp er sett á plötuna, svo strax eftir að grafið er, meðan það hefur enn náttúrulegan raka, er það vigtað á vog og þyngd þess W ákveðin. Til að greina síðar náttúrulegan raka er sýnið sett í blikkakassa með loki sem farið er í þurrkherbergi að lokinni vettvangsvinnu. Strax á eftir er þurrum venjulegum sandi hellt í holuna sem grafið var, en rúmmálsþyngdin γd er ákvörðuð með mælingu, þ.e.a.s. frá áður gerðri tilraunastofutilraun, með því að hella sandi í gegnum sömu trekt og úr sömu hæð, fellur h og í vettvangstilrauninni.
Sl.3. Ákvörðun rúmmálsþyngdar jarðvegsins með því að nota sandprófið
Áður en prófun hefst skal mæla þyngd venjulegs sands í mæliskálum og síðan eftir að holan í jörðinni hefur verið fyllt með þeim sandi að efra yfirborði tiniplötunnar, sem það er stillt saman við með lengdarlínu úr stáli.40 cm, vegið afganginn af sandi í bikarglasinu, þannig að nákvæm þyngd Wd af þurrum venjulegum sandi í holunni að efsta yfirborði málmplötunnar fáist. Við ákveðum rúmmál Vd holunnar sem grafið er upp að efra yfirborði tinplötunnar út frá formúlunni Vd = Wd/γd.
Rúmmál V holunnar í jörðu fæst með því að draga frá rúmmálið v ops tinsniðmátsins:
Rúmmálsþyngd jarðvegs γ er: γ = W/V, þar sem W er þyngd uppgrafins jarðvegs úr holunni mæld strax eftir uppgröft. Tekið er fram að notað er gifs, olía eða kalt malbik í stað sands sem er minna viðkvæmt í blautu veðri. Að auki eru einnig sérstök tæki til að auðvelda og hraðari vinnu við prófið með sandi.
Áætluð gildi fyrir rúmmálsþyngd jarðvegs eru gefin upp í töflu 1, með því að í huga að í jarðvegsgreiningum í hverju tilviki ætti að ákvarða rúmmál jarðvegs með tilraun á rannsóknarstofu eða á vettvangi.
Ákvörðun jarðvegsraka
Prófið á rakaákvörðun jarðvegs er framkvæmt á nokkra vegu, nefnilega rannsóknarstofuaðferðina með rafmagnsþurrkara, vettvangsaðferðir með þurrkun á opnum eldi, með karbíði, mælingum undir vatni og með því að nota loftpúðamæli. Hér verður aðeins lýst fyrstu tveimur aðferðunum, sem oftast er beitt í okkar landi.
Rannsóknarstofuaðferð með rafmagnsþurrkara
Þessi aðferð er áreiðanlegasta og mest beitt fyrir allar tegundir jarðvegs. Jarðvegsstykki úr óröskuðu sýni er sett á milli tveggja íhvolfa glösa, sem kallast stundagler, sem fest eru með málmklemmu og vigtuð saman á greiningarvog og síðan sett í rafmagnsþurrkara þar sem það er þurrkað við 105°C þar til þyngdin er stöðug (mynd 4). Mismunur á hitastigi við þurrkun ætti ekki að vera meiri en ±2°C, þar sem við lægra hitastig fer ekki fram algjör þurrkun og við hærra hitastig geta lífrænu innihaldsefnin í sýninu brennt. Áætluð lengd þurrkunar sýnisins með stundaglasi í þurrkaranum er um 6 klukkustundir fyrir sand og um 12 klukkustundir fyrir leir. Eftir þurrkun er sýnið lokað í klukkustundarglös með klemmu sett í þurrkara til að kólna niður í stofuhita, eftir það er það mælt aftur.
Mynd. 4. Sýnisþurrkun í klukkustundarglösum með klemmu
Ef W er þyngd sýnis í náttúrulegu rakaástandi með tímaglasi og klemmu, Ws þyngd sýnis í þurru ástandi með tímaglasi og klemmu, Wt þyngd tímaglass og klemmu, jarðvegsraki w samkvæmt skilgreiningu Atterbergs samkvæmt þyngd vatns deilt með þyngd á þurru ástandi: w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Ákvörðun á jarðvegi og gropstuðull
Prófið er gert á ótrufluðu sýni, að því tilskildu að hægt sé að ákvarða rúmmál þess í óröskuðu ástandi.
Við þrýstum málmhylki af þekktu rúmmáli í óröskaðan jarðveg eða inn í sýni af stærri stærð, jöfnum efra yfirborð sýnisins við brúnir strokksins og látum það þorna á105°Cþar til þyngdin er stöðug, láttu hana kólna við stofuhita og vigtaðu hana aftur á vigtinni ásamt strokknum.
Ef V er innra rúmmál strokksins, Vm er rúmmál fastra jarðvegsefna án svitahola, Wd er þurrþyngd sýnisins, γs er rúmmálsþyngd fastra agna, jarðvegsgljúpa n er
Við ákveðum rúmmálið Vm byggt á þurrþyngd sýnisins Wd:
það er í prósentum af heildarmagni jarðvegs
Þar sem γd = Wd/V, þ.e. þurr rúmmálsþyngd jarðvegsins, má setja hana
n =100* (1– γd/ γs) [%].
Gropstuðullinn fæst úr forminu e = n/(1-n).
Við hönnun, gæðaeftirlit eða framkvæmd verka skal nota gildandi reglur, staðlaðar prófunaraðferðir og viðurkennda rannsóknarstofu. Þessi texti er varðveittur sem sögulegt fræðsluefni.