د آټربرګ د حدونو، د خاورې د موییني ځانګړتیا او نفوذپذیرۍ ټاکل

د اترېبرګ د حدونو ټاکل

موږ به د تسلیمېدنې حد، پلاستیکي حد او د انقباض حد د ټاکلو ازموینې تشریح کړو، چې د خاورې په میخانیک کې تر ټولو مهمې دي. دا ټولې ازموینې د ګډوډ شوو نمونو پر تړلې خاورې ترسره کېږي.

د روانېدو د حد د ټاکلو ازموینه

د دې ازموینې لپاره شاوخوا 200 p خاوره په طبیعي لند حالت کې اخستل کېږي، بې له هغو دانګو چې قطر یې له 0,5 mm څخه زیات وي او د ازموینې د پایلو دقت به ګډوډ کړي. نمونه باید په وچوونکې خونه کې ونه وچول شي، بلکې سمدستي په یوه پورسلیني پیاله کې له مقطرې اوبو سره کېښوول شي، چیرې چې باید څو ساعته پاتې شي تر څو ښه لنده شي. د هغه لېام لپاره چې د پلاستیکیتوب شاخص یې IP < 20 وي، لندول شاوخوا 4 ساعت دوام کوي، او د خټې لپاره چې IP > 20 وي، له 18 ساعتونو پورې. وروسته لنده شوې نمونه پر شیشي تختې واچول شي او د لابراتواري چاقو په وسیله ښه ګډه شي، څو د یو شان جوړښت غلیظه خټه ترې جوړه شي. که له 0,5 mm څخه لویې ذرات ولیدل شي، نو د ګډولو پر مهال لرې کېږي.

په دې ډول چمتو شوی نمونه د کاساګراندې د مایع حد د ټاکلو د اله د برنجیني کاسې ته اچول کېږي (شکل 1), چې زموږ په لابراتوارونو کې ورته د کاساګراندې د ټکان‌ورکوونکې اله ویل کېږي.

انځ. 1. د تسلیم حد د ټاکلو لپاره د Cassagrande وسیله

اله د ژېړو له یوې کاسې څخه جوړ دی، چې د ځانګړې نښلونې په وسیله په اله کې نښلول کېږي، د سخت ربړ له یوه ارتجاعي بنسټ څخه، چې په پورته برخه کې اکسنټریک او د تاولو لاستی لري، په داسې حال کې چې اکسنټریک د 1 cm تر لوړوالي پورته کېږي، چې له امله یې کاسه راولوېږي او له بنسټ سره لګېږي (شکل 1a). د اله ابعاد معیاري شوي دي. سربېره پر دې، یو پروفایل شوی چاقو هم شته چې دقیق ټاکل شوي ابعاد لري (شکل 1b).

په برنجۍ کاسې کې ایښودل شوی نمونه د چړې په وسیله داسې هوارېږي چې د نمونې سطحه په بشپړ ډول همواره شي، او نمونه د کاسې د مخکینۍ برخې لږ تر لږه له نیمایي څخه زیات پوښ کړي، داسې چې د هغې لوړوالی د کاسې د تل له تر ټولو ټیټې نقطې څخه شاوخوا 12 mm وي. وروسته کاسه په اله کې لګول کېږي او د پروفیل لرونکې چړې په وسیله په منځ کې یوه نالی پرې کېږي، داسې چې کاملاً نېغه وي او د کاسې برنجی تل ښکاره شي، چې دا د کاسې د تل پر عمود د چړې د پاملرنې سره په کشولو ترسره کېږي. د نالی اوږدوالی باید شاوخوا 40 mm وي. سمدستي وروسته د اله لاستی د 2 دورانونو په ثانیه سرعت تاوېږي، په دې ترڅ کې د کاسې د بنسټ سره د ټکرونو شمېرل کېږي او نالی څارل کېږي، چې د کاسې د بنسټ سره د ټکرونو له امله تنګېږي، ځکه چې د نمونې پرې شوې برخې خوځېږي او هڅه کوي سره یوځای شي. د اله د لاستي تاوېدل تر هغه وخته دوام کوي، څو نالی د 10 mm په اوږدوالي سره سره یوځای نه شي. کله چې دا حاصل شي، نور د لاستي تاوېدل بندېږي، نو سمدستي وروسته د چړې په وسیله له دواړو خواوو د سره یوځای شوې نالی شاوخوا له برخې څخه د 2 cm3 په اندازه نمونه ایستل کېږي، په ساعت‌ښیښو کې اېښودل کېږي او د خاورې رطوبت ټاکل کېږي.

دا ازموینه 3-4 ځله په هماغه ډول تکرارېږي، خو هر ځل له بېلابېل رطوبت سره، چې دا هغه وخت ترلاسه کېږي که نمونه لومړی له لږې اوبو سره ګډه شي، او بیا د نورو ازموینو لپاره اوبه ورزیاتې شي. د هرې بشپړې شوې ازموینې وروسته، نمونه پر ښیښه‌یي تختې واچول شي، هلته لږ اوبه ورزیاتې شي او ښه سره ګډه شي، څو یو یوشان، هر ځل لږ نری، غلیظ خمیري مواد ترلاسه شي.

د ازموینې د ترسره کولو لپاره چمتو شوې خمیره باید نه ډېره غټه وي او نه ډېره رقیقه، ځکه چې د خاورې د قوام هغه حالتونه چې د روانېدو له حد څخه ډېر لرې وي د دې ازموینې لپاره لازم دقت نه ورکوي. عموماً منل کېږي چې که د ضربو شمېر له 10 څخه کم یا له 50 څخه ډېر وي، ازموینه ناکامه شوې ده، خو دا دقت د ازموینې ښه بلل کېږي که د دغو حدودو واټن 10-40 ضربې وي.

یادونه کېږي چې د یوې طریقې له مخې، هر ځل د لاستي له تاوولو او د 1 cm اوږدوالي په اندازه د نالۍ تر یوځای کېدو وروسته، نمونه په برنجۍ کاسه کې سمدستي په چاقو سره ګډېږي او د نمونې سطحه بیا برابریږي، نوې نالۍ پرېکول کېږي، بیا د وسیلې لاستی تاوېږي. دا کړنلاره تر هغه وخته تکرارېږي څو درې ځله په پرله‌پسې ډول د 1 cm اوږدوالي په اندازه د نالۍ د یوځای کېدو پر مهال د ټکرو یو شان شمېر ترلاسه شي، او هماغه شمېر د تسلیمېدو د حد د ټاکلو د راتلونکې کړنلارې لپاره منل کېږي. د ازموینې پایلې په نیمه لګاریتمي وېش سره په ډیاګرام کې اچول کېږي (شکل 2). د ابسيس محور ته د ټکرو شمېر په لګاریتمي وېش کې او د اوردینات محور ته د نمونې د وچ وزن په سلنه کې د اوبو اندازه په اریتیمتیک وېش کې اچول کېږي. ځکه چې په هرې ازموینې کې د اوبو اندازه w بېله وي، نو د A, B, C او D ټکي به ترلاسه شي، چې د ټکرو بېلابېلو شمیرو سره سمون لري، او د ټکرو شمېر هومره کم وي څومره چې د اوبو اندازه زیاته وي او برعکس. د دې ټکو له نښلولو سره یو مایل مستقیم خط ترلاسه کوو، چې په هغه کې د 25 ټکرو لپاره د M نقطه لټوو. د اوبو هغه اندازه چې له دې نقطې سره سمون لري د تسلیمېدو حد wL په توګه منل کېږي.

Sl. 2. د تسلیمېدو حد ټاکل

د پلاستیکیت د حد ټاکل

د خاورې نمونه چې پورته تشریح شوې طریقې له مخې برابره شوې وي، خو له لږو اوبو سره، څو پلاستیکي ماده تر ډېره حده په کلک-پلاستیک حالت کې شي، شاوخوا 2-3 cm3 یو بال ته راټولېږي، او بیا د معمول یا جاذب کاغذ پر سطحه د لاس په تلۍ تاوېږي تر څو د 3 mm په ضخامت یو سلنډر جوړ شي. که نمونه تر دې ضخامت پورې له ماتېدو پرته وګرځول شي، نو بیا له سره په بال راټولېږي او په همدې ډول تاوېږي. دا کړنلاره تر هغه تکرارېږي څو دا پایله تر لاسه شي چې سلنډر د 3 mm په ضخامت کې ماتېدل پیل کړي. بیا مات شوي سلنډرونه د ساعت ښیښو ته اچول کېږي او د اوبو اندازه ټاکل کېږي. هماغه د اوبو اندازه، چې د نمونې د وچ وزن په سلنه څرګندېږي، د پلاستیکیت حد wP سره سمون لري.

د انقباض د حد ټاکل

شکل 3. د انقباض د حد ټاکل

د خاورې نمونه له مقطرې اوبو سره د د روانېدو د حد د ټاکلو ازموینې تر سرلیک لاندې تشریح شوې طریقې له مخې ګډېږي، څو یې قوام نږدې د روانېدو د حد په کچه وي، کله چې ټولې سوریې له اوبو څخه اشباع شوې وي. بیا له هغې یوه ګولۍ جوړیږي چې لومړی په هوا کې، او بیا په 105°C کې په وچوونکي کې وچېږي. د وچولو دا پړاوونه د دې لپاره اړین دي چې په وچه شوې نمونه کې درزونه رامنځته نه شي، ځکه دا به ازموینه ګډوډه کړي. سمدستي په پیل کې د W1 نمونې وزن اندازه کېږي او د هغې حجم V1 د په مایع عطارد کې د ډوبولو له ازموینې سره ټاکل کېږي، بیا نور هم په هوا کې، او وروسته په وچوونکي کې وچیږي، له دې سره سره چې کله کله نمونه اخیستل کېږي، په ډیسیکاتور کې سوړول کېږي او وزن یې W2، W3، W4 او داسې نور، او حجم یې V2، V3، V4 او داسې نور اندازه کېږي. په دې توګه به وټاکل شي چې په یوه رطوبتي حالت کې د نمونې حجم نور نه کمیږي، که څه هم د وچېدو له امله یې وزن لا هم کمیږي. که نمونه په خپل لومړني حالت کې په اوبو اشباع وي، یعنې په سوریو کې هوا ونه لري، نو د وچولو له امله د اوبو له لاسه ورکول د انقباض تر حد پورې تقریباً د نمونې د حجم له کمېدو سره سمون لري. له دې وروسته وچول بیا هم د حجم له اندازې پرته ادامه پیدا کوي، تر هغې چې نمونه په بشپړه توګه وچه نه شي، یعنې تر ثابت وزن پورې. بیا د حجم او وزن د هرې اندازې لپاره د نمونې د وچ وزن په سلنه د اوبو اندازه ټاکل کېږي، او د ازموینې پایلې په دیاګرام کې ایښودل کېږي (sl. 3). په دې ډول A، B، C، D او E ټکي ترلاسه کېږي، چې سره نښلول کېږي، نو عموماً د انقباض د حد په ساحه کې له تیز ماتېدو سره یوه کرښه ترلاسه کېږي. په ماتېدونکي ټکي S کې هغه رطوبت w ترلاسه کېږي چې د انقباض حد W_S سره سمون لري.

د کیپیلري ځانګړتیا ټاکل

د اوبو د کپلري لوړېدو د ارتفاع د ټاکلو ازموینه په دوو لارو ترسره کېږي، یعنې د کپلري لوړېدو د ارتفاع مستقیم اندازه کول او د کپلریمیتر په وسیله غیر مستقیم اندازه کول.

د مستقیمې اندازې له لارې د کیپیلري ارتفاع د ټاکلو ازموینه

له ګډوډې نمونې څخه شاوخوا 300 پونډي خاوره اخېستل کېږي، هغه په 105°C وچه کېږي، بیا له یخېدو وروسته په بشپړه توګه نرمه پوډر ته ميده کېږي، بې له دې چې دانې ماتې شي. ترلاسه شوی پوډر په یوه ښیښه‌یي نل کې چې قطر یې ø 25 mm او اوږدوالی یې 1,5 - 2,5 m وي او دواړه سرونه یې پرانستي وي، اچول کېږي؛ د نل لاندې سر مخکې له دې د ښیښې له وټنې یا د ټوکر له یوې ټوټې سره تړل کېږي. په پرانستي پورته سر کې وچه شوې پوډر شاوخوا د 10 cm په لوړوالي اچوو، بیا نل پورته کوو او پرېږدو چې په ټکر سره پر لرګي پوړ یا کوم بل ارتجاعي تکیه باندې راولوېږي، تر هغې پورې چې په نل کې د پوډر کښته کېدنه ښکاره شي. د پوډر د کښته کېدنې څارنه په نل باندې د غوړ چاک په کرښو نښه کولو سره کوو. له دې وروسته نور 10 cm پوډر اچوو او هماغه کړنلاره تکراروو، تر هغه چې نل د خاورې د نمونې په تړل شوي وچ پوډر ډک نه کړو، چې کپلریتوب یې ازموینو. بیا د نل لاندینی برخه له بې‌جریانه مقطرې اوبو ډک ښیښه‌یي لوښي ته ډوبوو، په دې شرط چې د نل لاندې سر باید د لوښي پر تل نه وي ايښی (انځور 4). ښیښه‌یي نل له یوې تختې سره د پیمانې ترڅنګ ټینګوو، څو هم نل او هم پیمانه عمودي وي. له دې وروسته په نل کې د اوبو پورته کېدل څاروو، چې د رنګ له مخې په څرګنده پېژندل کېږي: وچ نمونه رڼا رنګ لري، لمده تیاره. د لوښي د اوبو د سطحې او د لمدې نمونې د پورنۍ څنډې ترمنځ واټن د کپلري پورته کېدو hk لوړوالی ښيي.

شكل 4. د اوبو د کپیلري پورته کېدو د لوړوالي مستقیم اندازه کول

څارنه په اصولو کې د 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 او داسې نورو ساعتونو وروسته ترسره کېږي. د څارنې پایلې په داسې دیاګرام کې رسمېږي چې افقي محورونه یې په ساعتونو وخت ښيي او عمودي محورونه یې د اوبو د موییني پورته‌کېدو لوړوالی په ملي‌مترو کې ښيي (شکل 5).

په شګلني موادو کې، د کیپلري پورته‌کېدل په پیل کې چټک وي، بیا ورو کېږي او وروستۍ د پورته‌کېدو لوړوالی ژر تر لاسه کېږي. په خټې لرونکي موادو کې، د کیپلري پورته‌کېدل په پیل کې ورو وي، خو دوام یې زیات وي او ډېر لوړه کچه ته رسېږي.

د کپیلري لوړوالي د ټاکلو دا طریقه اوږدمهاله ده، په ځانګړي ډول د خاورینو ځمکو په حالت کې. سربېره پر دې د کپیلري پورته کېدو لوړوالی د هوا له تودوخې او د هغې له لندبل څخه هم اړه لري، له همدې امله اړینه ده چې دا عوامل تر امکان پورې ثابت وساتل شي.

شکل 5. په خاوره کې د اوبو د کاپیلري پورته کېدو نمودار، a-شګه؛ b-دوړه؛ c-خټه‌ييزه خاوره

د کیپلري لوړوالي د ټاکلو ازموینه د کیپلر میتر په وسیله

د بېلابېلو جوړښتونو څو کپیلاری‌مېترونه شته، لکه د Beskowa، Jürgensona او Engelhardta کپیلاری‌مېترونه. دلته به موږ د Beskowa کپیلاری‌مېتر د کار اصل تشریح کړو، چې تر ټولو ډېر کارول کېږي.

دا ازموینه په نه‌مختللو یا مختللو نمونو ترسره کېږي. که نمونه مختله وي، نو هغه د تسلیمېدو په حد کې په حالت کې اپارات ته داخلېږي.

انځور 6. کیپیلاریمیټر Beskowa

د بېسکوف کپیلاریمتر له دوو لوښو څخه جوړ دی (شکل 6), چې په لاندې برخو کې د پياوړ شوي ربړي نل په وسیله له یو بل سره نښلول شوي دي. په لوښي 1 کې د فلټر پر تل د خاورې نمونه اېښوول کېږي، په داسې حال کې چې تر دې لاندې لوښی په یوه برخه کې له مقطرې اوبو او په یوه برخه کې له پارې ډک وي، چې په لاندې برخه کې داسې وي چې هم ټول ربړي نل او هم د لوښي 2 لاندې برخه ډکوي. د ازموینې په پیل کې د دواړو لوښو د پارې کچه یوه وي. وروسته لوښی 2 لاندې ته ښکته کېږي، او په دې توګه د لوښي 1 د فلټر د تل لاندې منفي فشار رامنځته کېږي. کله چې دا منفي فشار په نمونه کې له کپیلر ځواکونو څخه لوی شي، هوا د نمونې له لارې فلټر تل ته ننوځي او د دې نه وروسته په دواړو لوښو کې د پارې کچه سمدستي د لوښي 2 په ښکته کېدو سره برابره شي. د منفي فشار او کپیلر ځواکونو د برابرېدو په شېبه کې، یعنې هغه دمخه شېبه چې هوا د نمونې له لارې ننوتل پیل کړي وو، د یوه او بل لوښي د پارې د کچې ترمنځ توپیر Hg، چې د اوبو د ستنې ارتفاع ته واړول شي او د نمونې تر لاندې د اوبو د ستنې h لوړوالي ته زیات شي، د کپیلري لوړوالي hk ورکوي. ځکه چې پارې 13,6 ځله له اوبو درنه ده، نو د کپیلري پورته کېدو لوړوالی hk دا دی:

hk = 13,6 Hg + h

د خاورې د نفوذپذیرۍ ټاکنه

په لابراتوار کې د خاورې د نفوذ وړتیا د ټاکلو ازموینه د ځانګړو وسایلو په وسیله ترسره کېږي چې پرمیامېترونه بلل کېږي. د پرمیامېترونو بېلابېل جوړښتونه شته، خو په هر حال یې کولای شو په دوو ډلو ووېشو: پرمیامېترونه د ثابت اوبو فشار سره، د درشت‌دانو خاورو لپاره، او پرمیامېترونه د کمېدونکي اوبو فشار سره د نری‌دانو خاورو لپاره. په دواړو حالاتو کې ازموینه له نه‌خرابو شوو نمونو سره ترسره کېږي.

د لابراتواري ازموینې له لارې د خاورې د نفوذ ضریب ټاکل کېږي، چې ارزښت یې په یوې ټاکلې تودوخې کې ښودل کېږي، ځکه د اوبو ویسکوزیت د بېلابېلو تودوخېو په سبب فرق کوي، او دا د نفوذ ضریب k پر ارزښت اغېز کوي. تر ټولو ډېر د k ضریب د t =10°C په تودوخه ښودل کېږي. له همدې امله، که 10°C، د k ضریب د ټاکلو پر مهال د اوبو تودوخه T د t = 10°C څخه بېله وي، نو د هغه ارزښت د دې فورمول له مخې بیا محاسبه کېږي:

k10oC = ηt /η10oC * kT

چېرې چې ηt او η10oC د کار د تودوخې T پر مهال د اوبو ویسکوزیت دی، او په منل شوې تودوخې t =10°C.

kT د T کاري تودوخې په وخت کې د خاورې د نفوذ/تېرېدنې ضریب ترلاسه شوی ارزښت.

د بېلابېلو T تودوخې لپاره د ویسکوزیت ارزښتونه په جدول 1 کې ورکړل شوي دي.

د ثابت اوبو فشار آزموینه

Sl. 7. د اوبو د ثابت فشار پر مټ پرمیامیټر

د دې ازموینې لپاره د خاورې نه‌خراب شوی نمونه په یو فلزي سلنډر کې چې قطر یې D، لوړوالی یې h او ښکته څنډه یې تېره شوې وي، د خاورې یا د یوې لویې نه‌خراب شوې نمونې په کې ټېل وهلو سره اخېستل کېږي. وروسته له دې چې د نمونې پورته او ښکته سطحې د سلنډر له څنډو سره هوارې شي، نمونه په سلنډر کې د اپرات (انځ. 7) دننه د پورني او لاندني فلټر ترمنځ اېښوول کېږي. لاندنی فلټر له یوه نري جالۍ او فلټري ډبرې څخه جوړ دی، څو د نمونې له لارې د اوبو تېرېدل ممکن کړي او د خاورې د ذرو د مینځل کېدو مخه ونیسي. پورنی فلټر بې له جالۍ دی، ځکه چې د ذرو د مینځل کېدو احتمال لږ دی. د نمونې د اوبو رسونه د N له کچې کېږي، چې د اوورفلو په وسیله ثابت ساتل کېږي، څو هیدروستاتیک فشار H ثابت وي. د دې فشار لاندې اوبه د h ضخامت لرونکي نمونې له لارې تېرېږي او د اپرات د پورنۍ برخې له نښلول شوې نلۍ په مرسته د ښیښې مېزوره M ته رسېږي، هلته څاڅکي څاڅي.

لکه چې د اوبو بهېدنه د نمونې له لارې منژور ته پیل شي، موږ سټاپر ساعت چالان کړو او د اوبو هغه اندازه q وګورو چې د t په موده کې منژور ته راځي. د دارسي د قانون له مخې دا

q = k*A*t*i

چېرې چې k د نفوذ/تېرېدنې ضریب په cm/sec کې دی، A د نمونې د مقطع ساحه، i هیدرولیک سرکښته ده، i = H/h.

له پورته معادلې څخه لرو k= qh/Ath [cm/sec].

د اوبو هغه اندازه چې له نمونې څخه تېره شوې، موږ یې د څارنې له پیل څخه تر پایه پورې په بېلابېلو وختي واټنونو کې ثبتوو، څو هم جلا جلا او هم له نمونې څخه د تېرې شوې اوبو ټوله اندازه ولرو.

د دې لپاره چې په نمونه او اوبو کې هوايي بلبلونه له منځه یووړل شي، کوم چې کولی شي د ازموینې ناسمې پایلې رامنځته کړي، اړینه ده چې له ازموینې مخکې نمونه په اشباع حالت کې وي، او همدارنګه د ازموینې د ترسره کولو لپاره جوش شوې یا لږ تر لږه ولاړه اوبه وکارول شي.

د پورته تشریح شوي اله پر ځای چې د اوبو د کچې H د توپير له امله پر هایدروستاتیک فشار ولاړه ده، داسې اله هم شته چې په کې هایدروستاتیک فشار د 10 تر 15 kp/cm2 پورې د هوايي فشار له لارې تولیدېږي، او د کمپرسور په وسیله ثابت ساتل کېږي.