تعیین -GS 9 گزارش کار آزمایشگاه مکانیک خاک

هدف : وزن مخصوص مصالح چند برابر آب است
مقدمه
وزن مخصوص ویژه یا توده ویژه یک خاک و یا GS عبارت است از نسبت وزن حقیقی حجم مشخص از ذرات خاک به وزن حقیقی همان حجم آب مقطر در دمای C4
وزن مخصوص ویژه خاک اغلب برای ارتباط وزن به حجم خاک مورد استفاده قرار می گیرد.
GS=

وسایل مورد نیاز برای آزمایش GS :
1) پیکومتر (۵۰۰cc) که در این آزمایش از پیکومتر ۲۵۰ cc استفاده شده است.
۲) آون
۳) ترازوی حساس تا اره گرم
۴) قطره چکان یا پیت
۵) کاردک
۶) شعله
۷) آب مقطر
۸) دماسنج باید به صورت میله ای باشد

تئوری آزمایش :
اگر بتوانیم جرم بخش جامد خاک را به جرم آب هم حجم خاک تقسیم کنیم می توانیم GS را بدست آوریم. تا بتوانیم تشخیص دهیم وزن مخصوص مصالح چند برابر آب است برای این کار می توانیم وزن مخصوص خاک را به وزن مخصوص سیال نیز بخش کنیم :

GS =

وزن مخصوص ویژه خاک اغلب برای ارتباط وزن به حجم خاک مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین با دانستن نسبت تخلخل، در حد اشباع و وزن مخصوص ویژه می توانیم وزن واحد حجم یک خاک مرطوب یا خشک را محاسبه کنیم، وزن های واحد حجم هر خاک در مسائلی چون نشست و پایداری در مهندسی خاک استفاده می شود.
وزن مخصوص ویژه اکثر کانی های خاک در دامنة بین ۲٫۴-۲٫۹ تغییر می کند. وزن مخصوص ویژه قسمت جامد ماسه هایی با رنگ روشن که غالباً از کوارتز است در حدود ۲٫۶۵ تخمین زده می شود برای خاکهای رسی و سیلت دار این مقدار بین ۲٫۴-۲٫۹ تغییر می کند در ضمن GS خاک های سرب دار ۴و خاک های آلی ۲ است GS خاک های آلی به دلیل آنکه این مواد در اثر حرارت به شدت کاهش وزن می یابند خیلی پایین است.
باید توجه داشت که GS کانی های آهن بیشتر از کانی های رس است.

دامنه تغییرات GS

ماسه ۲٫۶۷-۲٫۶۳
سیلیت ۲٫۶۵-۲٫۷
رس در سیلیت ۲٫۶۷-۲٫۹
خاک آلی ۲

شرح آزمایش :
پیکومتر را با آب مقطر تمیز کرده و سپس آنرا خشک می کنیم (۲۵۰cc ) و آب مقطر را داخل پیکومتر تا قسمت مدرج ریخته و سپس آن را وزن می کنیم البته باید حبابهای هوا خارج شده باشد که برای این کار می توان از ۳ روش استفاده کرد
۱٫ نمونه را به آرامی حداقل به مدت ۱۰ دقیقه بجوشانیم.
۲٫ برای خاکهای ماسه ای، احتیاجی به حرارت و یا خلاء زدایی برای خروج حباب هوا نیست و صرفاً این کار با ارتعاش و برهم زدن میسر می شود.
۳٫ محتویات پیکومتر را به مدت حداقل ۳۰ دقیقه در معرض خلاء قرار می دهیم و بعد از آن با دماسنج دقیق دمای آب را اندازه می گیریم و حدود ۱۰۰ گرم خاک که ما چون اینجا از پیکومتر ۲۵۰cc استفاده می کنیم حدود خاک باید ۵۰ گرم باشد و بعد خاک نمونه را داخل پیکومتر می ریزیم و حدود ۳/۲ آب مقطر به آن اضافه و هوای داخل آن را گرفته و حجم آب پیکومتر را به مقدار معین می رسانیم و دمای t1 را می رسانیم و وزن بطری به همراه وزن خاک و وزن آب داخل آن تا علامت را اندازه گیری می کنیم.
و وزن خاک خشک داخل آن را اندازه گیری می کنیم.

۱- مقدار وزن مخصوص خاک (GS) را با دقت ۰۱/۰ در دمای آب (T1) به صورت زیر محاسبه می شود.
Gs(T1 C) = W3/(w1+w3)-w2
W3 : وزن نمونه خشک شده در گرمخانه ۴۷٫۶۱۹
W2 : وزن پیکومتر پر از اب در دمای T1 380.6
W1 : وزن پیکومتر پر از آب و خاک ۳۵۸٫۱gr
مرتبه اول :

نتیجه و بحث :
با وجود اینکه روش محاسبه Gs بسیار ساده به نظر می رسد، اما برای حصول به نتیجه واقعی و با دقت کافی می بایست دقت فراوانی در اندازه گیریهای وزن و کنترل دما داشت. همچنین پیکومتر و کلاً این آزمایش نسبت به دو عامل حساس می باشد. یکی وجود حباب هوا در آب و دیگری تغییرات دما.
مقادیر Gs برای کانیهای مختلف در جدول زیر ذکر شده است.
کانی
کوارتز ۶۵/۲
کائولینبت ۶/۲
ایلیت ۸/۲
مونت موریلونیت ۸/۲-۶۵/۲
هالوزیت ۵۵/۲-۲
فلدسپات پتاسیم ۵۷/۲
کلریت ۹/۲-۶/۲
بتوتیت ۲/۳-۸/۲
مسکویت ۱/۳-۷۶/۲
هورن بلاند ۴۷/۳-۳
لیمونیت ۴-۶/۳
الیوین ۷/۳-۲۷/۳
عوامل خطا
۱- پیکومتر و کلاً این آزمایش به دو عمل حساس است
الف) وجود حباب هوا در آب
ب) تغییرات دما
۲- استفاده از آب لوله کشی به جای آب مقطر
۳- به دلیل عدم وجود دماسنج به دمای داخل آزمایشگاه (۱۸۲) را تخمین می زنیم.