آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها

آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها یکی دیگر از آن دسته آزمایش‌های مهم و ضروری برای استارت زدن پروژه‌های عمرانی است. آزمایش‌های گروه مکانیک سنگ هرکدام مشخصه‌های مختلفی از سنگدانه‌ها، ماسه‌ها، ریزدانه‌ها، خاک‌ها و سنگ‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهند. دانستن اطلاعات کافی و لازم در مورد این مشخصه‌ها، به پیمانکاران و مهندسان این اجازه را می‌دهد که ابعاد پروژه را بهتر درک کرده و سازه‌ها و پروژه‌های عمرانی خود را با ایمنی بیشتری احداث و ترمیم کنند. خاک‌ها و سنگ‌های اطراف ما در شرایط مختلفی از نظر رطوبت، خشکی، تغییر دما، تغییر فشار، تنش، خمش و مشخصه‌های دیگر، رفتارهای مختلفی را از خود نشان می‌دهند. بررسی رفتارهای مختلف سنگ‌ها و خاک‌ها در شرایط مختلف، قبل از کلید خوردن پروژه‌هایی نظیر سدسازی، احداث راه، راه‌آهن، حفر چاه، معدن، گودبرداری‌های بزرگ، احداث تونل و پروژه‌های ساخت‌وساز حیاتی است.

از این رو، انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها برای بررسی این دو مشخصه، مهم و ضروری خواهد بود. باری آشنایی بیشتر با آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها و آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها تا انتهای این مطلب ما را همراهی کنید.

بیشتر بخوانید:آزمایش بررسی خاک

آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها

اولین آزمایش در آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها، آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها است. رطوبت شاخصه بسیار مهمی در تعیین ارزش سنگ و خاک داشته و نقش زیادی در تعیین رفتار آن‌ها تحت شرایط مختلف دارد. رفتارهای مکانیکی سنگ کاملاً تحت تأثیر میزان رطوبت ذاتی و رطوبتی است که می‌تواند جذب کند.

در آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها، جرم آب موجود در منافذ سنگ محاسبه می‌شود. سپس سنگ در کوره خشک می‌شود. از تقسیم جرم آب موجود در سنگ بر جرم نمونه سنگ خشک‌شده، درصد رطوبت سنگ به دست می‌آید.

ابزار و تجهیزات موردنیاز برای انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها به شرح زیر است:

• گرم‌خانه یا آون (Oven): این گرم‌خانه‌های کوره باید قابلیت گرم کردن نمونه تا دمای ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد را داشته باشد. همچنین باید بتواند دمای نمونه سنگ را به مدت ۲۴ ساعت، ثابت نگه دارد.
• ترازو: یک ترازو با دقت بسیار بالا و معادل با ۰.۰۱ درصد وزن نمونه سنگ
• ظرف آلومینیومی درپوش‌دار: این ظرف باید ضدزنگ بوده و در اثر استفاده مداوم، از جرم آن کم نشود.
• دسیکاتور: برای نگه‌داشتن نمونه در مدت‌زمان فرآیند خنک‌سازی

بیشتر بخوانید: نیلینگ یا میخکوبی چیست؟

مراحل انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها

برای تعیین درصد رطوبت در سنگ نمونه منطبق بر استاندارد ASTM D2216، مراحل زیر را انجام دهید:

• برای شروع این آزمایش به یک ظرف فلزی نیاز داریم. ظرف را تمیز و خشک کرده و سپس وزن آن را به کمک ترازو یادداشت کنید.
• نمونه سنگ مورد آزمایش را به ۱۰ قسمت هم‌اندازه با وزنی حدود ۵۰ گرم تقسیم کنید. اگر نمونه سنگ شما بلورین است، اندازه قطعات باید حداقل ۱۰ برابر بزرگ‌تر از بزرگ‌ترین بعد بلور سنگ باشد.
• قطعه‌ها را در ظرف فلزی قرار دهید و وزن کل مجموعه را یادداشت کنید.
• ظرف را در کوره یا همان گرم‌خانه ۱۰۵ درجه‌ای قرار دهید تا آب آن تبخیر شود.
• پس از یک ساعت و خشک شدن نمونه‌ها، قطعه‌ها را به مدت نیم ساعت در دسیکاتور نگه‌دارید تا خنک شوند. اکنون برای بار آخر مجموعه را وزن کنید.

آزمایش تعیین درصد رطوبت در سنگ ها با قرار دادن اعداد یادداشت‌شده در فرمول زیر به اتمام می‌رسد:

متن جایگزین: آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ های عمرانی

Mw= جرم آب موجود در سنگ (گرم)

Ms= جرم بخش جامد سنگ (گرم)

W=  جرم آب موجود در سنگ (گرم)

B= جرم نمونه تر و ظرف (گرم)

C= مجموع جرم نمونه خشک به همراه ظرف (گرم)

A= جرم ظرف خشک به همراه درپوش (گرم)

آزمايش تعيين شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها

دومین آزمایش در آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها، آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها است. هدف از انجام این آزمایش تا حد زیادی از نام آن مشخص است: به دست آوردن ماکزیمم مقاومتی که سنگ در برابر خرد شدن و وارفتن (تجزیه شدن) از خود نشان می‌دهد.

در طی این آزمایش، با استفاده از تجهیزات مرتبط، نمونه سنگ‌ها به‌صورت مرتب مرطوب شده و خشک می‌شوند تا مقاومت آن‌ها در برابر تغییرات چندباره دما و رطوبت سنجیده شود. سنگی که شاخص دوام وارفتگی بالایی داشته باشد، از مقاومت بالایی در برابر تغییرات دمایی و رطوبتی برخوردار است و به همین ترتیب، ارزش عمرانی بالاتری نیز خواهد داشت.

سنگ‌هایی که در ساخت سدها، آب‌بندها و موج‌شکن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، در معرض تماس دائمی با آب و رطوبت قرار دارند. بنابراین، تعیین شاخص دوام وارفتگی این نوع از سنگ‌ها، مهم و الزامی خواهد بود.

ابزار و تجهیزات موردنیاز برای انجام آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها به شرح زیر است:

• ظرف استوانه‌ای مشبکی که از توری سیمی ۲ میلی‌متری (نمره ۱۰) ساخته شده باشد. ارتفاع این ظرف ۱۰۰ و قطر قاعده‌های فلزی آن ۱۴۰ میلی‌متر است و تحمل دمای ۱۰۵ درجه را بدون تغییر شکل و جرم دارد.
• تشت آبی که ظرف استوانه‌ای متصل به محور افقی را پشتیبانی کند. فاصله سطح آب در تشت پر تا محور دوران از هر طرف ۲۰ میلی‌متر و فاصله کف آن از سطح توری، ۴۰ میلی‌متر است.
• موتور محرکی که با سرعت ثابت ۲۰ دور در دقیقه مجموعه را می‌چرخاند.
• گرم‌خانه یا همان کوره‌ای که دمای نمونه را تا ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد بالا برده و به مدت ۲۴ ساعت ثابت نگه می‌دارد.
• ترازویی با ظرفیت ۲ کیلوگرم و با دقت ۰.۵ گرم

مراحل انجام آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها

مراحل آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها منطبق بر استاندارد ASTM D4644 و روش ISRM، به شرح زیر است:

• برای آغاز آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها به ۱۰ قطعه نمونه سنگ گرد (بدون گوشه تیز) ۵۰ گرمی (۴۰ تا ۶۰ گرم) نیاز داریم. حداکثر ابعاد قطعه سنگ‌ها باید ۳۰ میلی‌متر باشد.
• قطعات را داخل ظرف استوانه‌ای مشبک ریخته و در کوره ۱۰۵ درجه‌ای قرار دهید تا وزنشان تثبیت شود. سپس وزن مجموعه را یادداشت کنید.
• ظرف حاوی قطعه سنگ‌ها را در داخل تشت آب ۲۰ درجه‌ای قرار داده و به موتور چرخان متصل کنید. موتور با سرعت ۲۰ دور در دقیقه، ظرف را به مدت ۱۰ دقیقه می‌چرخاند.
• سپس مجموعه را مجدد در گرم‌خانه ۱۰۵ درجه‌ای قرار دهید تا وزنش تثبیت شود. مجدد وزن مجموعه را یادداشت کنید.
• به‌عنوان مرجع پایانی آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها، ظرف استوانه‌ای را خشک کرده و جرم آن را اندازه‌گیری کنید.

آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها با قرار دادن اعداد یادداشت‌شده در فرمول زیر به اتمام می‌رسد:

متن جایگزین: آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها

Id۲= شاخص دوام وارفتگی

D= جرم استوانه مشبک به گرم

C= جرم خشک نهایی استوانه و نمونه به گرم

بیشتر بخوانید: استرات(مهار متقابل) انکراژ (مهارگذاری) در چه مواردی به کار می رود؟

سخن پایانی

در این مقاله با مراحل انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها آشنا شدیم. متوجه شدیم که دو شاخصه درصد رطوبت و دوام وارفتگی، دو مورد از مهم‌ترین شاخصه‌هایی هستند که باید در سنگ‌های مورداستفاده برای پروژه‌های عمرانی، مورد بررسی قرار بگیرند.