Kudziwira malire a Atterberg
Tifotokoza mayeso odziwira malire a kuyenda, malire a pulasitiki ndi malire a kuchepa, omwe ndi ofunika kwambiri mu makina a nthaka. Mayeso onsewa amachitidwa pa zitsanzo zosokonezedwa za nthaka yolumikizana.
Kuyesa kutsimikiza malire a kufula
Pa mayesowa amatengedwa pafupifupi 200 p ya nthaka mu chikhalidwe chake cha chinyezi chachilengedwe, popanda tinthu tolemera kuposa 0,5 mm, zomwe zingasokoneze kulondola kwa zotsatira za mayeso. Chitsanzo sichiyenera kuumitsidwa mu oveni koma chimayikidwa nthawi yomweyo mu kapu ya porcelaini yokhala ndi madzi oyeretsedwa, komwe chiyenera kukhala maola angapo mpaka chinyowe bwino. Kwa dongo lomwe index yake ya plasticity IP < 20 kunyowetsa kumatenga pafupifupi 4 ola, kwa clay IP > 20 mpaka 18 maola. Pambuyo pake chitsanzo chonyowa chimatsanulidwa pa mbale yagalasi ndipo chimasakanizidwa bwino ndi mpeni wa labotale, kuti apezeke phala lolimba lokhala ndi kapangidwe kofanana. Ngati aoneka tinthu tokulirapo kuposa 0,5 mm, amachotsedwa pa kusakaniza.
Chitsanzo chokonzedwa motere chimatsanuliridwa mu mbale ya mkuwa ya zida za Casagrande zopezera malire a kuyenda (sl. 1), yomwe m’ma laboratory athu imatchedwa Casagrande shaker.
Chith. 1. Cassagrandeov apparatus yodziwira malire a kutuluka
Chidacho chimapangidwa ndi mbale ya mkuwa, yomwe imalumikizidwa mu chidacho kudzera pa kulumikizana kwapadera, maziko osinthasintha a labala yolimba, okhala ndi eccenter pamwamba ndi chogwirira chozungulira, pomwe eccenter imakwezeka kufika pa kutalika kwa 1 cm, chifukwa chake mbale imagwa n’kumamenya maziko (sl. 1a). Makulidwe a chidacho ndi okhazikitsidwa ndi muyezo. Kuphatikizapo pali mpeni wopangidwa mwapadera wa makulidwe enieni (sl. 1b).
Chitsanzo chonyamulidwa mu mbale ya mkuwa chimayezetsedwa ndi mpeni kuti pamwamba pa chitsanzo pakhale lathyathyathya kwathunthu, ndipo chitsanzo chikhale chophimba pang’ono kuposa theka la gawo lakutsogolo la mbale, moti kutalika kwake pamwamba pa mfundo yotsika kwambiri ya pansi pa mbale kukhale pafupifupi 12 mm. Kenako mbale imayikidwa mu chipangizo ndipo ndi mpeni wopangidwa mwapadera amadula ng’ala pakati kuti ikhale yowongoka kwathunthu ndi kuti pansi pa mbale ya mkuwa iwoneke, zomwe zimakwaniritsidwa mwa kukokera mpeni mosamala motsatana ndi pansi pa mbale. Utali wa ng’alayo uyenera kukhala pafupifupi 40 mm. Pambuyo pake pomwepo limazunguliridwa chogwirira cha chipangizo pa liwiro la 2 zotembenuka pa sekondi, panthawi imodzimodziyo kumawerengedwa kumenya kwa mbale pa poyambira ndiponso kuyang’aniridwa ng’ala, yomwe chifukwa cha kumenya kwa mbale pa poyambira imachepa, chifukwa mbali zodulidwa za chitsanzo zimayamba kusuntha ndikufuna kulumikizana. Kuzunguliridwa kwa chogwirira cha chipangizo kumapitiriza mpaka ng’ala italumikizana pa utali wa 10 mm. Pamene izi zakwaniritsidwa, kusiya kuzungulira chogwiriracho, ndipo pomwepo ndi mpeni kutulutsidwa chitsanzo chochuluka pafupifupi 2 cm3 kuchokera m’gawo lozungulira ng’ala yolumikizana kumbali zonse ziwiri, kuika mu magalasi a mawotchi ndikuyeza chinyezi cha nthaka.
Mayesowa amabwerezedwa 3-4 nthawi mofanana, koma nthawi iliyonse ndi chinyezi chosiyana, chomwe chimapezeka ngati chitsanzo choyamba chasakanizidwa ndi madzi ochepa, kenaka madzi amawonjezedwa pa mayesero otsalawo. Pambuyo pa mayeso aliwonse omalizidwa, chitsanzo chimatsanulidwa pa galasi, kumene madzi ena amawonjezedwa ndi kusakanizidwa bwino, kuti apeze chisakanizo chofanana, nthawi iliyonse chocheperako pang’ono, cha phala.
Kuti kuyesaku kuchitike, phala lokonzedwa lisakhale lolemera kwambiri kapena loonda kwambiri, chifukwa maonekedwe a kusinthika kwa nthaka omwe ali patali kwambiri ndi malire oyenda sakhala ndi kulondola koyenera pa kuyesaku. Nthawi zambiri amavomereza kuti ngati chiwerengero cha mayendeko chili chochepera 10 kapena choposa 50, kuyesaku kwalephera, koma amaganiza kuti kulondola kwa kuyesaku kuli bwino ngati kusiyana kwa malire amenewa ndi 10-40 mayendeko.
Zimatchulidwa kuti malinga ndi njira imodzi, nthawi iliyonse pakatha kutembenuza chogwirira kufikira kulumikizana kwa groove pa kutalika kwa 1 cm chitsanzo mu mbale ya mkuwa chimangosakanizidwa ndi mpeni ndipo pamwamba pa chitsanzo m’mbale imayezedwa kachiwiri, groove yatsopano imadulidwa, kenako chogwirira cha chipangizo chimatembenuzidwa. Njira imeneyi imabwerezedwa mpaka atakwaniritsa kuti katatu motsatana apeze chiwerengero chomwecho cha kumenya pakulumikizana kwa groove pa kutalika kwa 1 cm, ndipo chiwerengero chimenecho chimavomerezedwa pa njira yotsatira yodziwira malire a kuyenda. Zotsatira za mayeso zimayikidwa pa chithunzi cha semilogarithmic scale (sl. 2). Pa axis ya x amaikidwa chiwerengero cha kumenya pa scale ya logarithmic ndipo pa axis ya y amaikidwa kuchuluka kwa madzi mu peresenti ya kulemera kouma kwa chitsanzo pa scale ya arithmetic. Popeza pa mayeso aliwonse kuchuluka kwa madzi w kumasiyana, tidzapeza mfundo A, B, C ndi D, zomwe zimagwirizana ndi chiwerengero chosiyanasiyana cha kumenya, pomwe chiwerengero cha kumenya chimakhala chochepa pamene kuchuluka kwa madzi kuli kwakukulu ndipo mosemphanitsa. Polumikiza mfundozi timapeza mzere wolunjika wokhotakhota, pa umene timafunafuna mfundo M ya 25 kumenya. Kuchuluka kwa madzi komwe kumagwirizana ndi mfundo imeneyi kumavomerezedwa ngati malire a kuyenda wL.
Sl. 2. Kudziwa malire a kusungunuka
Kutsimikiza kwa malire a pulasitiki
Chitsanzo cha nthaka chokonzedwa m’njira yomwe yafotokozedwa pamwambapa, koma chokhala ndi madzi ochepa kwambiri, kuti chikhale ngati massa ya pulasitiki pafupifupi pa chikhalidwe cholimba-cha pulasitiki, chimasonkhanitsidwa kukhala mpira wokhala ndi 2-3 cm3, kenako chimakungulutsidwa ndi chikhatho pa pepala wamba kapena loyamwa kukhala chingwe chokhuthala 3 mm. Ngati chitsanzocho chikakungulutsidwa mpaka kukhuthalako kumeneku osasweka, chimasonkhanitsidwanso kukhala mpira ndi kukungulutsidwa momwemonso. Ntchitoyi imabwerezedwa mpaka chingwe chikafika pa kukhuthala kwa 3 mm n’kuyamba kusweka. Kenako zingwe zosweka zimayikidwa pa magalasi a wotchiyo ndipo kuchuluka kwa madzi kumatsimikizidwa. Kuchuluka kwa madzimwero, komwe kumasonyezedwa pa peresenti ya kulemera kowuma kwa chitsanzo, kumafanana ndi malire a pulasitiki wP.
Kudziwa malire a kuchepa
Chith. 3. Kuzindikira malire a kuchepa
Chitsanzo cha nthaka chimasakanizidwa ndi madzi a distilled monga tafotokozera pansi pa Kuyesa kutsimikiza malire a kufula, kuti kusasinthasintha kwake kukhale pafupi ndi malire a kufula, pamene ma pore onse ali odzaza ndi madzi. Kenako amapanga mpira umene umasiyidwa kuti uume koyamba mumpweya, kenako mu uvuni pa 105°C. Dongosolo limeneli la kuumitsa ndi lofunika kuti tipewe ming’alu mu chitsanzo chouma, zomwe zingasokoneze mayesowo. Nthawi yomweyo poyamba kuyeza kulemera W1 kwa chitsanzo ndi kudziwa voliyumu yake V1 ndi mayeso omizidwa mu mercury, kenako amaumitsidwabe mumpweya, ndipo pambuyo pake mu uvuni, ndi kutenga zitsanzo nthawi ndi nthawi, kuziziritsa mu desiccator ndi kuyeza kulemera kwake W2, W3, W4 ndi zina zotero ndi voliyumu V2, V3, V4 ndi zina zotero. Mwanjira imeneyi zidzadziwika kuti pa chinyezi china voliyumu ya chitsanzo imasiya kuchepa ngakhale kuti kulemera kwake kumapitirirabe kuchepa chifukwa cha kuumitsa. Ngati chitsanzo poyambira chadzaza ndi madzi, ndiye kuti palibe mpweya m’ma pore, kutayika kwa madzi chifukwa cha kuumitsa chitsanzo mpaka malire a kufula kumafanana pafupifupi ndi kuchepa kwa voliyumu ya chitsanzo. Pambuyo pake kuumitsa kumapitiriza popanda kuyeza voliyumu, mpaka chitsanzo chiwume kotheratu, ndiye kuti kufikira kulemera kokhazikika. Pamenepo amadziwa kuchuluka kwa madzi ngati peresenti ya kulemera kowuma kwa chitsanzo pa kuyeza kulikonse kwa voliyumu ndi kulemera kwa chitsanzo, ndipo zotsatira za mayesowo zimayikidwa pa chithunzi (chith. 3). Mwanjira imeneyi amapeza mfundo A, B, C, D ndi E, zomwe zimagwirizanitsidwa, moti kawirikawiri pamapezeka mzere wokhala ndi kupasuka koonekeratu m’dera la malire a kufula. Pa mfundo yopindika S amapezeka chinyezi w chomwe chikugwirizana ndi malire a kufula _W_S.
Kutsimikizira kapilari
Mayeso a kudziwa kutalika kwa kukwera kwa capillary kwa madzi amachitika m’njira ziwiri, ndiko kuyeza mwachindunji kutalika kwa kukwera kwa capillary kwa madzi ndi kuyeza mosalunjika pogwiritsa ntchito kapilarimeter.
Kuyesera kudziwa kutalika kwa capillary mwa kuyeza mwachindunji
Pa chitsanzo chosokonekera amatenga pafupifupi 300 pondi ya nthaka, yomwe imaumitsidwira pa 105°C, kenako itazizira imaphwanyidwa kukhala ufa wosalala kwambiri, osaphwanya njere. Ufa womwe wapezeka umatsanuliridwa mu chubu cha galasi chokhala ndi m’mimba mwake ø 25 mm, kutalika kwa 1,5 - 2,5 m, chotseguka kumapeto onse awiri, kumene kumapeto kwake kumatsekeratu kale ndi ubweya wa galasi kapena chidutswa cha nsalu. M’mwamba otseguka timatsanulira ufa wouma mpaka pafupifupi 10 cm, kenako timakwezera chubucho ndi kusiya kuti ligwe ndi kugunda pa pansi la matabwa kapena chithandizo china chomasuka mpaka tikuwona kuti ufa m’chubucho watsika. Kuwunika kugwa kwa ufa kumachitika polemba mizere ndi choko cha mafuta pa chubu. Pambuyo pake timathiranso 10 cm ya ufa ndikubwereza njira yomweyo mpaka titadzaza chubucho ndi ufa wouma wothinikizidwa wa chitsanzo cha nthaka chomwe tikuyesa kapilariti yake. Kenako pansi pa chubucho timamizamo mu chidebe cha galasi chokhala ndi madzi osungunuka osayenda, moti kumapeto kwa chubucho sikuyenera kugona pa pansi pa chidebecho (chith. 4). Timamangirira chubu cha galasi pa ndodo ya sikelo, kuti chubu ndi sikelo zikhale molunjika. Pambuyo pake timawona kukwera kwa madzi m’chubucho, komwe kumadziwika bwino ndi mtundu: chitsanzo chouma chimakhala chopepuka, chonyowa chimakhala chakuda. Mtunda pakati pa mulingo wa madzi m’chidebe ndi m’mphepete wapamwamba wa chitsanzo chonyowa ndiwo kutalika kwa kukwera kwa kapilari hk.
Sl. 4. Kuteteza kutalika kwa kukwera kwa capillary kwa madzi poyeza mwachindunji
Kuwunika kumachitika kawirikawiri pambuyo pa 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 ndi zina zotero maola. Zotsatira za kuwunika zimayikidwa pa chithunzi, pomwe ma abscissa amaimira nthawi mu maola, ndipo ma ordinate amaimira kutalika kwa kukwera kwa capillary kwa madzi mu mm (chith. 5).
Pa zinthu za mchenga, kukwera kwa kapilara kumayamba mwadzidzidzi, kenako kumachedwa, ndipo kutalika komaliza kumafikira msanga. Pa zinthu za dongo, kukwera kwa kapilara kumayamba pang’onopang’ono, koma kumatenga nthawi yaitali ndipo kumafika kutalika kwakukulu kwambiri.
Njira imeneyi yodziwira kutalika kwa capillary imatenga nthawi yaitali, makamaka pa nthaka ya dothi. Kuphatikiza apo, kutalika kwa kukwera kwa capillary kumadalira kutentha kwa mpweya komanso chinyezi chake, chifukwa chake n’kofunika kuti zinthu zimenezi zizisungidwa mokhazikika momwe zingathere.
Chith. 5. Chithunzi cha kukwera kwa madzi mwa kapilari m’nthaka, a-mchenga; b-fumbi; c-nthaka yadongo
Mayeso odziwira kutalika kwa capillary pogwiritsa ntchito kapilarimeter
There are several capillarimeters of different constructions, such as the capillarimeters of Beskow, Jürgenson and Engelhardt. Here we will describe the operating principle of the Beskow capillarimeter, which is used most often.
Mayesowa amachitika pa zitsanzo zosasokonezedwa kapena zosokonezedwa. Ngati chitsanzo chasokonezedwa ndiye chimayikidwa mu chipangizo chili pa mkhalidwe wa malire a kuyenda.
Chith. 6. Kapilarimeter ya Beskow
Kapilarimeter ya Beskow imakhala ndi zotengera ziwiri (chith. 6), zolumikizidwa m’magawo apansi ndi payipi ya labala yolimbikitsidwa. Mu chotengera 1 amaika chitsanzo cha nthaka pa pansi la fyuluta, pamene pansi pake pali chotengera chadzazidwa pang’ono ndi madzi osungunuka, pang’ono ndi mercury, yomwe ili m’munsi moti imadzaza payipi yonse ya labala komanso gawo la pansi la chotengera 2. Poyamba pa mayesowo, mlingo wa mercury m’zotengera zonse ziwiri ndi wofanana. Kenako chotengera 2 chimatsitsidwira pansi, motero kumapangidwa pansi pa pansi la fyuluta la chotengera 1 kupanikizika kotsika. Kupanikizika uku kukakhala kwakukulu kuposa mphamvu za kapilari mu chitsanzo, mpweya umalowa kudzera mu chitsanzo kupita ku pansi la fyuluta ndipo mlingo wa mercury m’zotengera zonse ziwiri umangofanana pambuyo pake potulutsa mpweya mu chotengera 2. Kusiyana Hg pakati pa mlingo wa mercury mu chotengera chimodzi ndi china pa nthawi ya kufanana kwa kupanikizika kotsika ndi mphamvu za kapilari, ndiko kuti, nthawi yomweyo mpweya usanayambe kulowa kudzera mu chitsanzo, kutembenuzidwa ku kutalika kwa ndodo ya madzi ndi kuonjezedwa ndi kutalika kwa ndodo ya madzi h pansi pa chitsanzo, kumapereka kutalika kwa kapilari hk. Popeza mercury ndi 13,6 kuposa madzi, ndiye kuti kutalika kwa kukwera kwa kapilari hk ndi:
hk = 13,6 Hg + h
Kutsimikizira mphamvu ya nthaka yololeza madzi
Mayeso a m’labotale a kudziwa mphamvu yolowera ya nthaka amachitika pogwiritsa ntchito zida zapadera zotchedwa permeameter. Pali mitundu yosiyanasiyana ya permeameter, koma zingagawidwe m’magulu awiri: permeameter zokhala ndi kuthamanga kwa madzi kosasintha, za nthaka zokhuthala kwambiri, ndi permeameter zokhala ndi kuthamanga kwa madzi komwe kukutsika za nthaka zopyapyala. M’njira zonsezi, mayesowo amachitika ndi zitsanzo zosasokonezedwa.
Poyesa pa labotale, coefficient ya permeability ya nthaka imatsimikiziridwa, ndipo mtengo wake umafotokozedwa pa kutentha kumodzi kokhazikika, chifukwa cha kusiyana kwa viscosity ya madzi pa kutentha kosiyanasiyana, zomwe zimakhudza mtengo wa coefficient ya permeability k. Nthawi zambiri coefficient k imafotokozedwa pa kutentha t =10°C. Choncho, ngati 10°C, kutentha kwa madzi pa kudziwa coefficient k kunali T kosiyana ndi t = 10°C ndiye mtengo wake umawerengedwanso malinga ndi fomula:
k10oC = ηt /η10oC * kT
kumene ηt ndi η10oC ndi viscosity ya madzi pa kutentha kwa ntchito T, kapena pa kutentha kovomerezeka t =10°C.
kT mtengo wopezeka wa coefficient ya kufalikira kwa nthaka pa kutentha kwa ntchito T.
Mfundo za viskoziteti za kutentha kosiyanasiyana T zaperekedwa mu tebulo 1.
Mayeso a kuthamanga kwa madzi kosalekeza
Chith. 7. Permeametar yokhala ndi kuthamanga kwa madzi kosalekeza
Pa mayesowa amatengedwa chitsanzo cha nthaka chosawonongeka mu silinda wachitsulo wokhala ndi m’litali D, kutalika h, wokhala ndi m’mphepete mwa pansi wosongoka, mwa kukankhira mu nthaka kapena mu chitsanzo chachikulu chosawonongeka. Pambuyo poti pamwamba pa chitsanzo pa pamwamba ndi pansi zilinganizidwa ndi m’mphepete mwa silindayo, chitsanzocho m’cilindamo chimayikidwa mu chipangizocho (sl. 7) pakati pa fyuluta yapamwamba ndi yapansi. Fyuluta yapansi imapangidwa ndi sefa yolimba ndi mwala wa fyuluta, kuti madzi athe kudutsa mu chitsanzo ndipo kuti tinthu ta nthaka tisatsukidwe. Fyuluta yapamwamba ilibe sefa chifukwa pali mwayi wochepa wotsukidwa kwa tinthu. Kulowetsa madzi mu chitsanzo kumachokera pa mlingo N, umene umasungidwa wokhazikika pogwiritsa ntchito overflow, motero kupanikizika kwa hydrostatic H kumakhala kokhazikika. Pansi pa kupanikizikaku madzi amadutsa mu chitsanzo chokhuthala h ndipo kudzera mu chubu cholumikizidwa ku gawo lapamwamba la chipangizo amafika mu menzura yagalasi M kumene amadontha.
Akapangika madzi kudutsa mu chitsanzo kupita mu menzuru, timayatsa stopwatch ndi kuyang’ana kuchuluka kwa madzi q amene amalowa mu menzuru pa nthawi t. Malinga ndi lamulo la Darcy ndi
q = k*A*t*i
kumene k ndi koefishienti ya kulola madzi kudutsa mu cm/sec, A ndi malo a gawo la chitsanzo, i ndi hydraulic gradient, i = H/h.
Kuchokera ku equation yapamwamba tili ndi k= qh/Ath [cm/sec].
Kuchuluka kwa madzi komwe kudutsa mu chitsanzo timawerenga pa nthawi zosiyanasiyana kuchokera pachiyambi mpaka kumapeto kwa kuyang’anira, motero timakhala ndi kuchuluka kwa madzi payekha komanso kuchuluka konse komwe kwadutsa mu chitsanzo.
Pofuna kuchotsa mipira ya mpweya m’chitsanzo ndi m’madzi, yomwe ingabweretse zotsatira zolakwika za mayesowo, n’kofunika kuti musanayese chitsanzo chikhale chakhuta ndi madzi, komanso kuti pa kuchita mayesowo zigwiritsidwe ntchito madzi owiritsa kapena osachepera omwe ayima nthawi yayitali.
M’malo mwa chipangizo chofotokozedwa pamwambapa chokhazikitsidwa pa kuthamanga kwa hydrostatic chifukwa cha kusiyana kwa msinkhu wa madzi H, palinso zipangizo zomwe kuthamanga kwa hydrostatic kumapangidwa ndi kuthamanga kwa mpweya kuchokera pa 10 mpaka 15 kp/cm2, kusungidwa kosasintha ndi compressor.