Diestînkirina sînorên Atterbergê
Em ê ceribandinên diyar kirina sînorê şilbûnê, sînorê plastîkbûnê û sînorê kêm-bûnê binav bikin, ku di mekanîka axê de girîngtirîn in. Hemî ev ceribandin li ser nimûneyên tevlihevkirî yên axa girêdayî têne kirin.
Ceribandina diyar kirina sînorê herikînê
Ji bo vê ceribandinê nêzîkî 200 p axê di rewşa şilbûna xwezayî de tê girtin, bêyî donên bi goşeya diyardarî ya ji 0,5 mm mezintir, ku dê rastiya encamên ceribandinê xera bikin. Nimûne divê li fırnê neyê hişk kirin, lê rasterast tê xistin nav şûşeya porselênî ya bi avê distîlêkirî, li wir divê çend saetan bimîne heta baş biavêşe. Ji bo qumêkê ku indeksa plastîkiyeta wê IP < 20 e, avşandin nêzîkî 4 saetan didome, ji bo gilê IP > 20 heta 18 saetan. Paşê nimûneya biavêşkirî tê avêtin ser paleyek şûşeyî û bi kêrê laboratûwarî baş tê tevlihev kirin, da ku pêjeyek qalind bi pêkhatina yekheltî were bidest xistin. Heke parçe yên ji 0,5 mm mezintir hatin dîtin, ew di dema tevlihevkirinê de têne derxistin.
Nimûneya bi vî awayî amade kirî tê avêtin nav qedeha berazîna amûra Casagrande ji bo diyarkirina sînorê şilbûnê (sl. 1), ku li laboratûarên me de bi navê lêdana Casagrande tê zanîn.
Wêneya 1. Aparata Cassagrande ji bo diyarkirina sînorê teyrê
Amûr ji qasekê beringî pêk tê, ku bi riya girêdanek taybet tê nav amûrê ve kirin, û ji stûnê elastîk a rezê hişk, bi ekscentrîkek li serê jorîn û destikek ji bo gerandinê, di encamê de ekscentrîk bi bilindahiya 1 cm radibe, ku ji ber vê yekê qasek dikeve û li stûnê dikeve (wêne 1a). Pîvanên amûrê standardkirî ne. Digel vê, hîn jî kêrê profîlkirî bi pîvanên diyar jî heye (wêne 1b).
Nimûneyê ku tê avêtin nav kasûlekî birincî tê bi qamçîkê rastkirin da ku rûbera nimûneyê bi tevahî rast be, û nimûne zêdetir ji nîve ya pêşî ya kasûlê bigire, bi şert ku bilindahiya wê ji xalê herî nizîk a binê kasûlê qasî 12 mm be. Paşê kasûle tê xistin nav aparatê û bi kêrê profîlkirî di navberê de şûrek tê qut kirin da ku bi tevahî rasterast be û binê mesingî ya kasûlê were dîtin, ku ev bi kişandina baldar a kêrê li ser binê kasûlê tê bi dest xistin. Dirêjahiya şûrekê divê qasî 40 mm be. Dûv re bi lezê 2 derbajan di saniyeyê de destikê aparatê tê zivirandin, di vê demê de danînên kasûlê li ser bingeh têne jimartin û şûrek tê şopandin, ku ji ber danînên kasûlê li ser bingeh tê tengkirin, ji ber ku beşên birîndar ên nimûneyê digerin û hewl didin ku bi hev re bibin yek. Zivirandina destikê aparatê heya wê demê dewam dike ku şûrek li dirêjahiya 10 mm were girtin. Dema ku ev were bidestxistin, zivirandina destikê rawestînin, paşê bi kêrê qasî 2 cm3 ji beşa derdorê şûreka hatî yekgirtin ji her du aliyan ve tê derxistin, li ser şûşeyên saatê tê danîn û şilbûna axê tê diyar kirin.
Ev ceribandin bi heman şêwazê 3-4 caran tê dubarekirin, lê her car bi şilbûnek cûda, ku ev bi wê yekê tê bi dest xistin ku nimûne pêşî bi qasê avê yê kêmtir tê tevlihevkirin, paşê ji bo ceribandinên mayî av tê zêdekirin. Piştî her ceribandinek temamkirî, nimûne li ser tabloyek şûşeyî tê rijandin, li wir hinek av tê zêdekirin û baş tê tevlihevkirin, da ku yek masayek kaşîyî, her car hinekî rewşîtir, bi aheng were wergirtin.
Ji bo pêkanîna ceribandinê, xweşka hatî amade kirin divê ne pir qelew û ne pir şil be, ji ber ku rewşên konsistensiyê yên axê ku pir ji sînorê şilbûnê dûr in, ji bo vê ceribandinê rastiyeke pêwîst nade. Bi gelemperî tê pejirandin ku, ger hejmara lêdanan ji 10 kêmtir be an ji 50 zêdetir be, ceribandin ne serkeftî ye, lê tê hesibandin ku rastiya ceribandinê baştir e ger navbera van sînorên 10-40 lêdanan be.
Tê destnîşan kirin ku li gorî yek prosedurê, her car piştî ku zivirandina destikê biqede heya ku xêza kezebê li dirêjahiya 1 cm were tevlîhev kirin, nimûne di qasika bronzî de rastê bi çûqekê tê tevlihev kirin û dîsa rûbera nimûneyê di qasikê de tê hevastandin, xêza nû tê qut kirin, paşê destika amûrê tê zivirandin. Ev prosedur tê dubare kirin heya ku wekhevî were bidestxistin ku sê caran li serhev heman hejmara lêdanan di girtina xêzê de li dirêjahiya 1 cm were bidestxistin, û ev hejmara lêdanan ji bo prosedura berdewam di diyarkirina sînorê herikînê de tê pejirandin. Encamên ceribandinê li ser diagramê di parzûna semilogaritmîk de têne nivîsandin (wên. 2). Li ser eksa abscîsê hejmara lêdanan bi pîvana logaritmîk tê danîn û li ser eksa ordinateyê qesta avê wek sedemî ji giraniya hişk a nimûneyê bi pîvana aritmetîk tê danîn. Ji ber ku li her ceribandinê qesta avê w cuda ye, em ê xalên A, B, C û D bistînin, ku li gorî hejmara lêdanên cuda têne, di vê rewşê de hejmara lêdanan kêmtir e heke qesta avê mezintir be û berevajî. Bi hevgirtina van xalên em xetek rast a qelew têkildar distînin, li ser wê em xalê M ji bo 25 lêdanan digerin. Qesta avê ku bi vê xala têkildar e wek sînorê herikînê wL tê pejirandin.
Sl. 2. Odredîkirina sînora herikînê
Diyar kirina sînorê plastîkî
Nimûneyek axê bi awayê ku li jor hatiye şirovekirin amade dibe, lê bi avê kêmtir, da ku masayek plastîk bi qasî li rewşa plastîk a hişk bibe, li hev tê girtin ber bi topikekê li dora 2-3 cm3, piştre bi kefê destan li ser bingeha kaxezê asayî an jî kaxezê pijîndar tê gerandin û tê kirin valakî bi qalibîna 3 mm. Heke nimûne heta bi wusa qalibîna bê şikestin tê gerandin, wê paşê dîsa tê topik kirin û bi heman rê tê gerandin. Ev pêvajoyê ew qas berdewam dike heya ku were bidestxistin ku valakî di qalibîna 3 mm de dest bi şikestinê bike. Wê hingê valakiyên şikestî di sotexanên saetê de têne danîn û qada avê tê destnîşankirin. Ev qada avê, ku wekî sedî ji giraniya hişkin a nimûneyê tê nîşandan, bi sînorê plastîkî wP re têkildar e.
Diyarkirina sînorê kêmbûnê
Wêne 3. Diyarkirina sînorê kêmkirinê
Nimûneya axê bi avêya distîlkirî tê tevlihev kirin bi awayê ku di bin Ceribandina diyar kirina sînorê herikînê de hatiye şîrove kirin, da ku konsîstansiya wê bi qasî sînorê herikînê be, gava ku hemû por bi avê têne têrkirin. Dûv re tê çêkirin gulokek ku tê hiştin ku di destpêkê de li hewa, paşê di qurkê de li 105°C. Ev pêvajo ya ziwankirinê pêwîst e da ku di nimûneya ziwa de şikestin neyên derketin, yên ku dê ceribandinê xera bikin. Tavilê di destpêkê de giraniya W1 ya nimûneyê tê pîvandin û qewareya wê V1 bi ceribandina bi bin avêkirina di zivê de tê diyar kirin, paşê dîsa li hewa, û piştre di qurkê de tê ziwankirin, bi dem-dema girtina nimûneyê, sarkirina di eksîkatorê de û pîvandina giraniya wê W2, W3, W4 hwd. û qewareya V2, V3, V4 hwd. Bi vê awayî dê were diyar kirin ku di rewşek şilbûnê de qewareya nimûneyê rawestîne ku kêm bibe her çend giraniya wê ji ber ziwankirinê herîwê zêde kêm dibe. Heke nimûne di rewşa xwe ya destpêkê de bi avê tê têrkirin, ango di poran de hewa tune ye, windabûna avê bi ziwankirina nimûneyê heya sînorê qelandinê bi qasî kêmkirina qewareya nimûneyê vedigire. Piştî wê ziwankirin bê pîvandina qewareyê berdewam dike, heta ku nimûne bi tevahî were ziwakirin, ango heya sabitbûna giraniyê. Wextê wê, mîqdara avê bi sedî ji giraniya ziwa ya nimûneyê ji bo her pîvandina qeware û giraniyê tê diyar kirin, û encamên ceribandinê li dijî diyagramê têne danîn (wêne 3). Bi vê awayî xalan A, B, C, D û E têne peyda kirin, ku têne yekgirtin, da ku bi gelemperî xeta bi şikestek tûj li qada sînorê qelandinê were stendin. Di xala şikestînê S de şilbûna w tê wergirtin ku li gorî sînorê qelandinê W_S ye.
Diyarbûna kapilarîtê
Azdarîna bilindahiya bilindbûna kapîlar a avê bi du rêyan tê kirin, ango bi pîvankirina rasterast a bilindahiya bilindbûna kapîlar a avê û bi pîvankirina nerasterast bi alîkariya kapilarîmeterê.
Ceribandina diyarkirina bilindahiya kapîlar bi pîvandina rasterast anîn
Ji nimûneya têkçûyî nêzîkî 300 pondî axê tê girtin, ku li 105°C tê hişk kirin, paşê piştî sarbûnê di nav pûdekekê pir hûr de tê şikandina, bêyî ku zeren were qelibandin. Pûdê hate bidestxistin li nav lûleyek şûşeyî bi qutbûnîya ø 25 mm, dirêjahiya 1,5 - 2,5 m, ku her du serên wê vekirî ne, û dawiya jêrîn pêşî bi cotonê şûşeyî an perçeyek parça tê girtin. Di serê jorîn yê vekirî de em pûdê hişk kirî di bilindahîya nêzîkî 10 cm de didin, paşê lûleyê bilind dikin û dibihêlin ku bi lêdan li ser erdek darîn an bingeheke elastîkî ya din bikeve heya ku li hev tê dîtin ku pûd di lûleyê de tê slegandin. Kontrola slegana pûdê em bi nîşankirina xêzên bi qelemê qelew li ser lûleyê dikin. Piştî wê em 10 cm pûdê din didin û heman prosedûrê dubare dikin heya ku em lûleyê bi pûdê hişk û zû yê nimûneyê ya axê ku kapilarîteya wê tê ceribandin tijî bikin. Dûv re em binê lûleyê di nav kontên şûşeyî de bi avê distîlkerî yê bêherikandinê dikin, bi şertê ku dawiya jêrîn a lûleyê nekaribe li ser binê konteynerê bi cih bikeve (fig. 4). Em lûleyê şûşeyî bi latêk li ser pîvana sînordar dihingînin, da ku hem lûle û hem pîvan vertîkal bin. Piştî wê em hilkişîna avê di lûleyê de çavdêrî dikin, ku bi rengek zelal ji rengê wê tê nasîn: nimûneya hişk rengê wê ronî ye, ya şil tarî ye. Dûrayîya di navbera astengê avê di konteynerê de û qeraxa jorîn a nimûneya şil de bilindahiya hilkişîna kapîlarî hk temsîl dike.
Sl. 4. Opêkirina bilindahiya bilindbûna kapîlar a avê bi pîvana rasterast
Nerîn bi qاعده piştî 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 hwd. saetan tê kirin. Encamên nerînê li ser diagramê têne nîşan dan, ku absîsyayên wê dem di saetan de ne, û ordînat bilindahiya hilkişîna kapîlarya ava di mm de ne (wêne 5).
Di materyala qeşeng de, bilindbûna kapîlar di destpêkê de zû ye, paşê hêdî hêdî dibe û bilindahiya dawî ya bilindbûnê zû tê bidest xistin. Di materyala gilî de, bilindbûna kapîlar di destpêkê de hêdî ye, lê dirêjtir didewam dike û gihîştinê li bilindahiyek gelek mezintir digihîje.
Ev rêya diyarkirina bilindahiya kapîlar dirêj-xeyal e, bi taybetî li axa gilî. Ji bilî wê, bilindahiya hilkişîna kapîlar bi germahîya hewa û her weha bi şilbûna wê ve girêdayî ye, ji ber vê yekê pêwîst e ku van faktorên di hewlekê de li gorî mimkuniyê sabit bihêlin.
Sl. 5. Diyagrama bilindbûna kapîlarî ya avê di xakê de, a-reg; b-gil; c-xaka gilovî
Ceribandina diyarkirina bilindahiya kapilar bi alîkariya kapilarîmetreyê
Çend kapilarîmetre bi avahiyên cûda hene, wek kapilarîmetreyên Beskow, Jürgenson û Engelhardt. Li vir em ê prensîba karê bi kapilarîmetra Beskow, ya ku herî zêde tê bikaranîn, binav bikin.
Ev ceribandin li ser nimûneyên nehevkirî an jî hevkirî tê kirin. Heke nimûne hevkirî be, wê hingê ew li alavê di rewşa sînorê herikînê de tê danîn.
Wêne 6. Kapilarîmetra Beskow
Kapilarimetra Beskow ji du şertan pêk tê (şikl. 6), ku di beşên jêrîn de bi hev ve bi şelva gumî ya armankirî têne girêdan. Di şert 1 de nimûneya xakê li ser binê fîltre tê danîn, lê di binê wê de şert bi qismî bi avê distilkirî, qismî bi jîvê tê tijîkirin, ku di beşa jêrîn de wisa ye ku hem tevahiya şelva gumî û hem jî beşa jêrîn a şert 2 tije dike. Di destpêka ceribandinê de asta jîvê di herdu şertan de hev e. Dûv re şert 2 tê xwarê dakirin, û bi vî rengî di binê binê fîltreyî ya şert 1 de zexta binê tê çêkirin. Gava ev zexta binê ji hêzên kapîlary di nimûneyê de mezintir bibe, hewa di nav nimûneyê re dikeve binê fîltre û asta jîvê di herdu şertan de piştî wê demê bi derketina şert 2 yek dibe. Cudahiya Hg di navbera asta jîvê ya di şertê yekê û yê din de di dema wekhevkirina zexta binê û hêzên kapîlary de, ango bê zarokî berî ku hewa dest bi derbaskirina di nav nimûneyê de bike, ku li ser bilindahiya stûna avê tê vegerandin û bi bilindahiya stûna avê h li binê nimûneyê tê zêdekirin, bilindahiya kapîlary ya hk dide. Ji ber ku jîv 13,6 qat girantir e ji avê, bilindahiya hilkişîna kapîlary hk ev e:
hk = 13,6 Hg + h
Destnîşankirina derbasdariya axê
Testa laboratûwarî ya diyarkirina qebûlbûna axê bi alîkariya amûrên taybetî yên ku têne navkirin permeameter tê kirin. Çend avakirina cûda ya permeameteran hene, lê ew dikarin di du koman de werin dabeş kirin: permeameterên bi zexta avê ya sabît, ji bo axên dîrêjtir û permeameterên bi zexta avê ya kêm dibin ji bo axên hûrzembil. Di her du rewşan de test bi nimûneyên nehêzandî tê kirin.
Bi ceribandina laboratoriyê koefîsiyenta herikbarî ya axê tê diyarkirin, ku nirxa wê li ser germahiyeke diyarkirî tê diyar kirin, ji ber guherîna cihêreng a viscosîteya avê li germahiyên cuda, ku li ser nirxa koefîsiyenta herikbarî k bandor dike. Pir caran koefîsiyenta k di germahiyê t =10°C de tê gotin. Li gor vê, heke 10°C, germahiya avê di dema diyarkirina koefîsiyenta k de T ji t = 10°C cuda bûbe, wê hingê nirxa wê li gor formelê tê veguheztin:
k10oC = ηt /η10oC * kT
ku ηt û η10oC viskozîteya avê li germahiya xebatê T, an jî li germahiya pejirandî t =10°C e.
kT nirxa koefîsyenta derbasbûnê ya axê ya li germahiya karî T tê wergirtin.
Nirxên viskozîte ji bo germahiyên cuda yên T di tabloya 1 de hatine dayîn.
Ceribandina bi zexta avê ya sabît
Wêne 7. Permeameter bi pêwendiya avê ya sabît
Ji bo vê ceribandinê, nimûneyek axê ya neçalak di silinderê metalî de bi qutbê D, bilindahiya h, bi qirikê jêrîn ê tûjkirî, bi danîn di axê an jî di nav nimûneyek mezin a neçalak de tê girtin. Piştî ku rûberên jorîn û jêrîn ên nimûneyê bi qirikanê silinderê re têne hevaheng kirin, nimûne di silinderê de di aparatê de tê danîn (sl. 7) di navbera fîltira jorîn û fîltira jêrîn de. Fîltira jêrîn ji sipekek qelew û kevirê fîltirê pêk tê, da ku derbasa avê di nav nimûne de were destûr dayîn û şûştina pariyên axê were astengkirin. Fîltira jorîn bê sipek e ji ber ku îhtîmala şûştina pariyan kêmtir e. Têketina avê di nav nimûne de ji asta N ye, ku bi navê serhildanê tê domandin ku sabit bimîne, da ku zexta hîdrostâtîk H sabit be. Di bin vê zextê de av bi qelewîya h di nav nimûne de derbas dibe û bi riya lûleyê ku di beşa jorîn a aparatê de hatiye girêdan, digihîje menzûra şûşeyî M ku li wir tîr dike.
Hema ku av di nav nimûneya di menzûrê de dest pê dike, em saeta stopê di kar de dimînin û qada avê q ku di dema t de di nav menzûrê de dikeve, dişopînin. Li gor qanûna Darcy ye
q = k*A*t*i
ku k koefîsîyenta herikbarîyê ye di cm/sec de, A qada beşa nimûneyê ye, i dakêşana hîdrolîk e, i = H/h.
Ji hevoka jorîn em k= qh/Ath [cm/sec] hene.
Mîqdara avê ya ku di nav nimûneyê de derbas dibe em di navberên demê yên cihê de ji destpêka heya dawiya şopandinê dixwînin, da ku hem mîqdarên ferdî hem jî mîqdara giştî ya avê ya ku di nav nimûneyê de derbas bûye hebe.
Ji bo ku gulikên hewa yên di nimûne û di avê de, ku dikarin bibe sedema encamên xelet ên ceribandinê, werin derxistin, pêdivî ye ku berî ceribandinê nimûne di rewşa têrkirî de be, her wiha ji bo pêkanîna ceribandinê avê jêkirî an herî kêm avê şûştî were bikar anîn.
Li cihê aparatê ya li jor hatî ravekirin ku li ser lêvkirina hîdrostatîk a ji ber cihêya astê avê H bingeh girtî ye, aparatên din jî hene ku tê de lêvkirina hîdrostatîk bi zexta hewayê ji 10 heta 15 kp/cm2 tê çêkirin, û bi alîkariya kompresorê sabît tê hiştin.