آزمایش تراکم خاک چیست؟

برای کاهش تخلخل خاک از آزمایش تراکم خاک استفاده می‌شود. در این فرایند با استفاده از انرژی مکانیکی، خروج هوا از خاک انجام می‌گیرد که با افزایش چگالی خاک همراه است. هدف از این آزمایش، محاسبه وزن مخصوص خشک و درصد رطوبت بهینه است. در این آزمایش برای آسان‌تر شدن تراکم، مقداری آب به خاک اضافه می‌کنند.

این رطوبت‌رسانی موجب روغن کاری و افزایش کیفیت کار می‌شود. هنگام اضافه کردن آب باید دقت کرد؛ چون استفاده بیش از حد آب، چگالی خاک را کاهش می‌دهد و تراکم به خوبی صورت نمی‌گیرد. در کل هدف از آزمایش تراکم خاک دست یافتن به مقدار رطوبت بهینه است. در ادامه این نوشته از گروه صنعتی آرمیکو، قصد داریم به بررسی کاربرد و نحوه انجام این آزمایش بپردازیم.

تراکم خاک چیست؟

تراکم خاک به مقدار ماده جامد در واحد حجم خاک گفته می‌شود. این مقدار به عنوان وزن خاک بر حجم آن نیز شناخته می‌شود و با واحد گرم بر سانتی‌متر مکعب یا کیلوگرم بر متر مکعب بیان می‌شود. تراکم خاک به عنوان یکی از شاخص‌های مهم خاک است و می‌تواند در شناسایی خاک و تعیین خصوصیات آن مفید باشد. با انجام آزمایش تراکم خاک به یک شناسه معتبر و دقیق از خاک دست خواهیم یافت.

قبل از انجام پروژه‌های ساخت‌وساز بروی خاک از روش‌های مختلفی برای بهینه‌سازی خاک صورت می‌گیرد. تراکم خاک به عنوان شیوه‌ای تأثیرگذار، برای خارج‌کردن هوای خاک، فشرده‌سازی ذرات آن و افزایش چگالی خاک شناخته می‌شود. هدف از تراکم خاک، افزایش توان باربری، افزایش مقاومت خاک و جلوگیری از آسیب‌های یخ‌زدگی است.

کاربردهای آزمایش تراکم خاک

آزمایش انواع خاک ، مختلف است که یکی از آن‌ها، آزمایش تراکم خاک است. برای ایجاد باند فرودگاه و راه‌سازی باید خاک را آماده‌سازی کرد؛ چون در بعضی از مواقع، تراکم خاک پایین است. با انجام آزمایش خاک تراکم زمین بررسی شده و چگالی آن به میزان استاندارد افزایش پیدا می کند. در بعضی از مواقع برای افزایش تراکم خاک از مقداری آب استفاده می‌شود؛ ولی این روش ازآنجایی‌که ممکن است با خطا همراه باشد توصیه نمی‌شود؛ چون مقدار آب اگر از نسبت طبیعی بالاتر رود نتیجه معکوس برای خاک دارد.

با استفاده از آزمایش تراکم خاک مقدار طبیعی لازم برای اضافه‌کردن آب به دست می‌آید. در ادامه برای تراکم خاک با استفاده از غلتک‌های مخصوص استوانه‌ای صاف و لاستیکی خاک را متراکم می‌کنند. کاربردهای  تست خاک، شامل افزایش باربری و کاهش نشست خاک است.

تجهیزات موردنیاز برای انجام تست تراکم خاک

تجهیزات آزمایش تراکم خاک به شدت وابسته به نوع آزمون و شرایط محیطی هستند؛ قبل از هر آزمون، بهتر است با استفاده از راهنمایی‌های مربوطه و توصیه‌های متخصصان، تجهیزات موردنیاز را تعیین کنید. از تجهیزات مورد نیاز برای حفاری و تزریق در خاک، جهت انجام آزمایش عبارتند از:

• قالب مخصوص تراکم

• ترازو

• چکش مخصوص

• پیمانه

• الک شماره 4

• وسیله آب پاش

• مخلوط‌ کن خاک

• قیف گیر نمونه‌برداری

• دستگاه فشار دهی

• ظرف نمونه‌برداری

• آلتومتر

• ماشین تراکم خاک

مطلب پیشنهادی: آزمایش حد روانی

آزمایش تراکم خاک چگونه انجام می‌شود؟

انجام آزمایش تراکم خاک به دو صورت تراکم دستی و تراکم پیشرفته انجام می‌شود. مراحل انجام این آزمایش به شرح زیر است:

• ابتدا قالب را آماده کنید و خاک را از الک استاندارد عبور دهید.

• با خاکی که از الک عبور داده‌اید لایه‌ای از خاک به ضخامت ۸ سانتی‌متر درست کنید.

• به‌وسیله چکش مخصوص به خاک ضربه بزنید حداکثر ضربات تا ۲۵ بار تکرار شود.

• بعد از تکمیل مجدد لایه‌ای دیگر از خاک اضافه نمایید و ۲۵ ضربه بزنید تا لایه سوم همین کار را تکرار کنید.

• قالب دور خاک را بردارید و سطح را صاف کنید؛ حالا موقع اندازه‌گیری نمونه است.

• خاک برای انجام میزان رطوبت آن به آزمایشگاه منتقل کنید.

• برای تشخیص رطوبت مقداری آب به‌وسیله آب‌پاش به خاک اضافه کنید. این مرحله را تا زمانی که خاک به طور کامل آغشته به آب شد ادامه دهید.
• خطاهایی که حین آزمایش ممکن است رخ دهد شامل اشتباه در وزن نمونه خاک و ترکیب غیر‌همگن آب و خاک است.

تفسیر نتایج تست تراکم خاک

بعد از محاسبه مقدار رطوبت خاک و چگالی خشک آن با رسم یک نمودار، منحنی‌های تراکم خاک را ترسیم کنید. بعد از ترسیم، وقت تفسیر داده‌های منحنی است. در این نمودار محور افقی متعلق به درصد رطوبت و محور عمودی مربوط به چگالی خشک خاک است. نمودار به‌دست‌آمده را به‌صورت زیر تفسیر می‌کنیم:

• اگر در نمودار چگالی خشک افزایش یابد و درصد رطوبت کاهشی باشد، این نمودار نشان‌دهنده افزایش انرژی تراکم است.
• در نمودار حداکثر افزایش چگالی خشک، بیانگر درشت بودن دانه‌های خاک است؛ ولی بالابودن درصد رطوبت نشان‌دهنده ریز بودن دانه‌های خاک است.

مطلب پیشنهادی: آزمایش نفوذ استاندارد

جمع بندی

تراکم خاک به عنوان روشی برای کاهش حجم خاک شناخته می‌شود که در این شیوه با خروج هوا چگالی خاک افزایش می‌یابد. در شهرسازی برای ساخت بزرگراه، فرودگاه و پل قبل از اجرای سازه باید اقدام به انجام آزمایش تراکم خاک کرد تا خاک مقاومت و شرایط لازم را برای هدف مخصوص به دست آورد.

با انجام این آزمایش خاک سبک متراکم شده و وزن آن در واحد حجم افزایش می‌یابد. اگر مراحل تراکم خاک صورت نگیرد ممکن است خاکی به علت عدم مقاومت حین ساختن خاک نشست کند. نشست خاک باعث ایجاد ترک در ساختمان و فرورفتن فونداسیون سازه می‌شود؛ پس انجام آزمایش تراکم خاک، فرایندی مهم و حیاتی است تا هزینه‌های مجدد ساخت را کاهش دهد.