خلاصه مطلب :آزﻣﺎﻳﺶ CBR (ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﻛﺎﻟﻴﻔﺮﻧﻴﺎ)
آزﻣﺎﻳﺶ CBR ﻣﺘﺪاولﺗﺮﻳﻦ روش ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻘﺎوﻣﺖ نسبی ﺧﺎکﻫﺎ ﺑﺮای راهﺳﺎزی اﺳﺖ. ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﺎﻳﺞ اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ میﺗﻮان ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﺧﺎک ﺑﺴﺘﺮ و ﻛﻠﻴﻪ ﻻﻳﻪﻫﺎی روﺳﺎزی از ﻗﺒﻴﻞ زﻳﺮ اﺳﺎس و اﺳﺎس را ﺗﻌﻴﻴﻦ و ﺑﺮاﺳﺎس آن ﺿﺨﺎﻣﺖ اﻳﻦ ﻻﻳﻪﻫﺎ را به‌دﺳﺖ آورد. ﻋﺪد CBR ﺑﻪﺻﻮرت درﺻﺪ ﺑﻴﺎن میﺷﻮد و ﺑﻪﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ میﺷﻮد.
آزﻣﺎﻳﺶ CBR (ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﻛﺎﻟﻴﻔﺮﻧﻴﺎ)
استاندارد
ASTM D 1883-87, AASHTO T 193-81
مقدمه
آزﻣﺎﻳﺶ CBR ﻣﺘﺪاولﺗﺮﻳﻦ روش ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻘﺎوﻣﺖ نسبی ﺧﺎکﻫﺎ ﺑﺮای راهﺳﺎزی اﺳﺖ. ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﺎﻳﺞ اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ میﺗﻮان ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﺧﺎک ﺑﺴﺘﺮ و ﻛﻠﻴﻪ ﻻﻳﻪﻫﺎی روﺳﺎزی از ﻗﺒﻴﻞ زﻳﺮ اﺳﺎس و اﺳﺎس را ﺗﻌﻴﻴﻦ و ﺑﺮاﺳﺎس آن ﺿﺨﺎﻣﺖ اﻳﻦ ﻻﻳﻪﻫﺎ را به‌دﺳﺖ آورد. ﻋﺪد CBR ﺑﻪﺻﻮرت درﺻﺪ ﺑﻴﺎن میﺷﻮد و ﺑﻪﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ میﺷﻮد.
در راه‌سازی از ﻋﺪد CBR ﺑﻪﻋﻨﻮان ﺷﺎخصی ﺑﺮای ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻣﺼﺎﻟﺢ روﺳﺎزی، اﺳﺎس و زﻳﺮاﺳﺎس ﺟﺎده و ﻓﺮودﮔﺎه‌ها اﺳﺘﻔﺎده می‌شود. درﺻﻮرتیﻛﻪ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﻣﻮردﻧﻈﺮ ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪای ﺑﺎﺷﻨﺪ ﻛﻪ اﺛﺮ رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ در ﻧﺘﻴﺠﻪ آزﻣﺎﻳﺶ CBR ﻛﻢ ﺑﺎﺷﺪ (ﻣﺼﺎﻟﺢ ﻏﻴﺮﭼﺴﺒﻨﺪه و درﺷﺖ داﻧﻪ) ﻋﺪد CBR ﺑﺮای درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ و یک ﻣﻘﺪار از اﻧﺮژی ﺗﺮاﻛﻢ و ﻳﺎ داﻧﺴﻴﺘﻪ ﺧﺸک ﻣﺼﺎﻟﺢ به‌دست می‌آﻳﺪ. در ﻣﻮاردی ﻛﻪ اﺛﺮ رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ ﺑﺮ ﻧﺘﻴﺠﻪ آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﺎﻣﺸﺨﺺ اﺳﺖ ﻳﺎ ﻻزم اﺳﺖ ﻛﻪ ﭼﮕﻮنگی اﻳﻦ اﺛﺮ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﻮد آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮای ﺑﺎزه‌ای از ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺗﺮاﻛﻢ ﻛﻪ ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﺑﺎزه ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻣﺠﺎز رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ در اﺟﺮای ﻻﻳﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ در ﻛﺎرﮔﺎه اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪه اﻧﺠﺎم میﺷﻮد.
ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی CBR
آزﻣﺎﻳﺶ CBR ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮشی ﺧﺎک را ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﻛﻨﺘﺮل ﺷﺪه درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ و وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺑـﻪدﺳـﺖ ﻣـی‌دﻫـﺪ. اﻳـﻦ آزﻣﺎﻳﺶ در ﻧﻬﺎﻳﺖ یک ﻋﺪد را ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی تعیین می‌کند. بدیهی اﺳﺖ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻋﺪد ﺑﺮای يک ﺧـﺎک ﻣـﺸﺨﺺ ﺛﺎﺑﺖ ﻧﻴﺴﺖ و بستگی ﺑﻪ ﺷﺮاﻳﻂ تراکمی و رطوبتی ﺧﺎک دارد. ﻃﺒﻖ ﺗﻌﺮﻳﻒ، ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی CBR برای ﻳﻚ ﺧﺎک، ﻧﺴﺒﺖ ﻧﻴﺮوی ﻻزم ﺑﺮای ﻓﺮو ﺑﺮدن ﭘﻴﺴﺘﻮنی ﺑـﺎ ﺷـﻜﻞ، ﺳـﺮﻋﺖ و ﻋﻤـﻖ ﻣﻌـﻴﻦ در ﺧـﺎک ﻣـﻮرد آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﻪ ﻧﻴﺮوی ﻻزم ﺑﺮای ﻓﺮو ﺑﺮدن ﻫﻤﺎن ﭘﻴﺴﺘﻮن ﺑﺎ ﻫﻤﺎن ﺳﺮﻋﺖ و ﺑﻪ ﻫﻤﺎن ﻋﻤﻖ در ﻣﺼﺎﻟﺢ اﺳﺘﺎﻧﺪارد اﺳـﺖ، ﻛﻪ در راﺑﻄـﻪ زﻳﺮ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻣﺼﺎﻟﺢ اﺳﺘﺎﻧﺪارد ﻧﻮعی ﺳﻨﮓ ﺷﻜﺴﺘﻪ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﺎﻧﺪاردی ﻃﺒﻖ ﺟﺪول یک ﺑﺮاي ﻧﻔﻮذ ﭘﻴﺴﺘﻮن اﺳﺘﺎﻧﺪارد در آن ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز اﺳﺖ.
آزﻣﺎﻳﺶ CBR ﻣﻌﻤﻮﻻً روی ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎیی اﻧﺠﺎم میﺷﻮد ﻛﻪ ﺑـﺎ درﺻـﺪ رﻃﻮﺑـﺖ ﺑﻬﻴﻨـﻪ ﻣﺘـﺮاﻛﻢ ﺷﺪه ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺗـﺮاﻛﻢ ﺧـﺎک در اﺳﺘﺎﻧﺪارد ASTM ﺑﻪ دو روش آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺮاﻛﻢ اﺳﺘﺎﻧﺪارد (698 D) و آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺮاﻛﻢ اﺻﻼح ﺷﺪه (1557 D) اﻧﺠﺎم میﺷﻮد ﻛﻪ در ﺟﺪول 2 ﻣﺸﺨﺼﺎت آنﻫﺎ ﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﻧﻮع ﺧﺎک آورده ﺷﺪه اﺳﺖ.
ﭘﺲ از ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﻛﺮدن ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺗﺤﺖ رﻃﻮﺑﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ، آزﻣﺎﻳﺶ CBR ﺑﻪ دو ﺻﻮرت اﻧﺠﺎم میﺷﻮد:
ﻗﺎﻟﺐ ﺷﺎﻣﻞ ﺧﺎک ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﺷﺪه ﺑﻼﻓﺎﺻﻠﻪ ﺗﺤﺖ آزﻣﺎﻳﺶ ﻗﺮار میﮔﻴﺮد.
اﺑﺘﺪا ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﺷﺪه اﺷﺒﺎع میﺷﻮد. در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﻪ ﻣﺪت 96 ﺳﺎﻋﺖ در آب ﻣﺴﺘﻐﺮق ﺷﺪه و در ﺣﻴﻦ اﺷﺒﺎعﺳﺎزی، ﺳﺮﺑﺎری ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﻣﻌﺎدل ﺑﺎ وزن روﺳﺎزی در ﻣﺤﻞ روي آن ﻗﺮار میﮔﻴﺮد. در ﻫﻴﭻ ﺣﺎلتی وزن ﺳﺮﺑﺎر ﻧﺒﺎﻳﺪ ﻛﻤﺘﺮ از 4.5 کیلوگرم ﺑﺎﺷﺪ. در ﻫﻤﻴﻦ ﻣﺪت ﻣﻘﺪار ﺗﻮرم ﺑﺎ ﻓﺎﺻﻠﻪ زﻣﺎﻧﻲ ﻣﺸﺨﺺ ﻗﺮاﺋﺖ میﺷﻮد و در ﭘﺎﻳﺎن دوره اﺳﺘﻐﺮاق آزﻣﺎﻳﺶ CBR روی ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﺷﺮاﻳﻂ اﺷﺒﺎع اﻧﺠﺎم میﺷﻮد.
وسايل مود نياز
۱. ﻗﺎﻟﺐ ﺑﺎ ارﺗﻔﺎع 17.8 سانتیمتر و ﻗﻄﺮ 15.2 سانتیمتر و ﺣﻠﻘﻪ ﺑﺎﻻیی و یک دیسک ﭘﺎیینی ﺑﻪ ﻗﻄﺮ 15.1 سانتیمتر و ارﺗﻔﺎع 6.14 سانتیمتر و ﺳﺎﻳﺮ ﻣﻠﺤﻘﺎت
۲. ﭼﻜﺶ ﺗﺮاﻛﻢ ﺑﻪ وزن 4.5 کیلوگرم
۳. دﺳﺘﮕﺎه ﻛﺮﻧﺶ ﺳﻨﺞ ﺑﺮای اﻧﺪازهﮔﻴﺮی ﺗﻮرم ﺧﺎک ﺑﺎ دﻗﺖ 0.01 میلیمتر
۴. وزﻧﻪﻫﺎی اﻋﻤﺎل ﺳﺮﺑﺎر
۵. ﭘﻴﺴﺘﻮن ﻓﻮﻻدی ﺑﺎ ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ 19.34 سانتیمتر مربع
۶. وﺳﻴﻠﻪ اﻋﻤﺎل ﻓﺸﺎر، ﻛﻪ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ 1.27 میلیمتر بر دقیقه (0.05 اﻳﻨﭻ در دﻗﻴﻘﻪ) ﭘﻴﺴﺘﻮن ﻓﻮﻻدی را در ﺧﺎک ﻓﺮو میﺑﺮد ﻛﻪ ﺑﻪوﺳﻴﻠﻪ دو ﮔﻴﺞ، ﻧﻴﺮو و ﻣﻘﺪار ﻧﻔﻮذ اﻧﺪازهﮔﻴﺮی میﺷﻮد.
۷. ﻣﺨﺰن آب ﺑﺮای اﺷﺒﺎع ﻛﺮدن ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ. ارﺗﻔﺎع آن ﺑﺎﻳﺪ ﻃﻮری ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ وقتی ﻧﻤﻮﻧﻪ داﺧﻞ آن ﮔﺬاﺷﺘﻪ میﺷﻮد، ﺗﺎ 2.5 سانتیمتر ﺑﺎﻻی ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ را آب ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ.
۸. ﮔﺮﻣﺨﺎﻧﻪ ﺑﺮای خشک ﻛﺮدن ﻧﻤﻮﻧﻪ و ﺗﻌﻴﻴﻦ درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ
۹. ﻟﻮازم ﻣﺘﻔﺮﻗﻪ، ﺷﺎﻣﻞ سینی، ﻗﺎﺷﻖ، ﻛﺎردک، ﻛﺎﻏﺬ ﺻﺎفی، ﺗﺮازو و ﺧﻂﻛﺶ ﻟﺒﻪ ﺗﻴﺰ.
مشخصات نمونه ها
آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮای ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﺎ ﺣﺪاﻛﺜﺮ اﻧﺪازه داﻧﻪﻫﺎی 0.75 اﻳﻨﭻ یا 19 میلیمتر اﻧﺠﺎم میﺷﻮد. درﺻﻮرتیﻛﻪ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﻣﻮردﻧﻈﺮ دارای داﻧﻪﻫﺎی ﺑﺰرگتر از 19 میلیمتر ﺑﺎﺷﻨﺪ ﺑﺮای اﻧﺠﺎم اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎﻳﺪ داﻧﻪﺑﻨﺪی ﻣﺼﺎﻟﺢ اﺻﻼح ﺷﻮد. اﺻﻼح داﻧﻪﺑﻨﺪی به‌صورت ﺣﺬف داﻧﻪﻫﺎی ﺑﺰرگتر از 19 میلیمتر و ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﻛﺮدن آن‌ها ﺑﺎ داﻧﻪﻫﺎیشنی ﻛﻮچک‌تر از 19 میلیمتر اﻧﺠﺎم می‌شود ﺑﻪ ﻃﻮری ﻛﻪ درﺻﺪ ذرات شنی ﺑﻴﻦ الک ﺷﻤﺎره 3 و 4 اﻳﻨﭻ در آزﻣﻮن ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻤﺎﻧﺪ.
در ﺻﻮرتی ﻛﻪ آزﻣﺎﻳﺶ در یک رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ اﻧﺠﺎم میﺷﻮد (رﻃﻮﺑﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ) ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻬﻴﻪ ﺷﻮد. اﻳﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ ﺑﺎ ﺳﻪ اﻧﺮژی ﺗﺮاﻛﻢ ﻣﺘﻔﺎوت ﻣﺘﺮاﻛﻢ میﺷﻮﻧﺪ ﺗﺎ ﻧﻤﻮﻧﻪای ﺑﺎ ﺗﺮاﻛﻢ ﻛﻤﺘﺮ، ﺑﻴﺸﺘﺮ و ﻧﺰدیکی ﺗﺮاﻛﻢ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ به‌دﺳﺖ آﻳﺪ. ﺑﻌﺪ از اﺷﺒﺎع ﻛﺮدن ﻧﻤﻮﻧﻪ (در ﺻﻮرت ﻧﻴﺎز) ﺑﺮ روی ﻫﺮ ﻛﺪام آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻔﻮذ اﻧﺠﺎم میﺷﻮد. ﻋﺪد CBR در ﺗﺮاﻛﻢ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ از منحنی (داﻧﺴﻴﺘﻪ ﺧﺸﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ-ﻋﺪد CBR) به‌دست می‌آﻳﺪ.
در ﺻﻮرتی که آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮای ﺑﺎزه‌ای از رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ اﻧﺠﺎم میﺷﻮد ﺑﺮای ﻫﺮ رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ اﻧﺮژی ﺗﺮاﻛﻢ ﻣﺘﻔﺎوت ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺣﺎﻟﺖ قبلی ﺳﺎﺧﺘﻪ میﺷﻮد ﺑﻌﺪ از اﺷﺒﺎع ﻛﺮدن ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ (در ﺻﻮرت ﻧﻴﺎز) ﺑﺮ روی ﻫﺮ ﻛﺪام آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻔﻮذ اﻧﺠﺎم میﺷﻮد. از منحنیﻫﺎی (داﻧﺴﻴﺘﻪ ﺧﺸﻚ-ﻋﺪد CBR) ﺑﺮای ﻫﺮ رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ ﺑﺮای ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺣﺪاﻗﻞ CBR در ﺑﺎزه رﻃﻮﺑﺖ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ اﺳﺘﻔﺎده میﺷﻮد.
برای اﺷﺒﺎع ﻛﺮدن نمونه‌ها، ﻗﺎﻟﺐ را روی ﺻﻔﺤﻪ ﭘﺎﻳﻪ ﻧﺼﺐ کرده و دیسک ﭘﺎیینی را در ﻛﻨﺎر ﻗﺎﻟﺐ ﻗﺮار می‌دﻫﻴم که روی آن یک ﺻﻔﺤﻪ ﻛﺎﻏﺬ ﻓﻴﻠﺘﺮ ﻗﺮار دارد. ﻣﻄﺎﺑﻖ آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺮاﻛﻢ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪه ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎی ﻣﻮردﻧﻈﺮ را ﻣﺘﺮاﻛﻢ می‌کنیم. ﺣﻠﻘﻪ ﺑﺎﻻیی ﻗﺎﻟﺐ را ﺑﺮداﺷﺘﻪ و ﺳﻄﺢ نمونه را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از یک ﺧﻂﻛﺶ ﻟﺒﻪ ﺗﻴﺰ ﺻﺎف می‌کنیم ﺗﺎ ﺑﺎ ﻟﺒﻪ ﻗﺎﻟﺐ ﺑﺮاﺑﺮ ﺷﻮد. ﺻﻔﺤﻪ ﭘﺎﻳﻪ و دیسک ﭘﺎیینی را از ﻛﻒ ﻗﺎﻟﺐ ﺑﺮداﺷﺘﻪ و ﻗﺎﻟﺐ و ﻧﻤﻮﻧﻪ را وزن می‌کنیم. یک ﺻﻔﺤﻪ ﻛﺎﻏﺬ ﻓﻴﻠﺘﺮ درﺷﺖ را روی یک ﺻﻔﺤﻪ ﭘﺎﻳﻪ مشبک ﻗﺮار داده ﻗﺎﻟﺐ را ﺳﺮ و ﺗﻪ ﻛﺮده و آن را روی ﺻﻔﺤﻪ ﭘﺎﻳﻪ ﻗﺮار می‌دهیم. در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺳﻄﺢ نمونه ﺑﺎ ﻛﺎﻏﺬ ﻓﻴﻠﺘﺮ در ﺗﻤﺎس اﺳﺖ. سپس ﺑﻪ اﻧﺪازه ﻛﺎفی وزﻧﻪﻫﺎی ﺳﺮﺑﺎر روی ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻗﺮار می‌دهیم. ﺑﺎر وارده ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎر روﺳﺎزی اﻧﺘﺨﺎب میﺷﻮد و در ﻫﻴﭻ ﺣﺎلتی ﺑﺎر وارده ﻧﺒﺎﻳﺪ از 10 ﭘﻮﻧﺪ یا 4.54 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﻛﻤﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ. ﻧﻤﻮﻧﻪ را در آب ﻏﻮﻃﻪور می‌کنیم و اﺟﺎزه می‌دهیم به ﻣﺪت 26 ﺳﺎﻋﺖ آب ﺟﺬب ﻛﻨﺪ تا ﻗﺮاﺋﺖﻫﺎی ﺗﻮرم را ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز اﻧﺠﺎم دهیم. اﻳﻦ ﻗﺮاﺋﺖﻫﺎ را می‌توان در ﻓﻮاﺻﻞ زﻣﺎنی 0، 1، 2، 8، 12، 24، 48، 72 و 96 ﺳﺎﻋﺖ اﻧﺠﺎم داد. ﺑﻌﺪ از 96 ﺳﺎﻋﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ را از داﺧﻞ آب ﺧﺎرج ﻛﺮده ﺳﺮﺑﺎرﻫﺎ و ﺻﻔﺤﻪ مشبک را برمی‌داریم و ﺗﺎ 15 دﻗﻴﻘﻪ ﺻﺒﺮ می‌کنیم ﺗﺎ آب اﺿﺎفی از نمونه زه‌کشی ﺷﻮد. در انتها ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ را ﺑﻪ ﻫﻤﺮاه ﻗﺎﻟﺐ وزن می‌کنیم.
روش انجام آزمایش
آزﻣﺎﻳﺶ روی ﻧﻤﻮﻧﻪ خشک
5 کیلوگرم ﺧﺎک را از الک 19 میلیمتر عبور می‌دهیم و در ﺻﻮرت ﻧﻴﺎز ﻃﺒﻖ روش ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪه ﺧﺎک را اﺻﻼح می‌کنیم.
ﻗﺒﻞ از اﻧﺠﺎم ﺗﺮاﻛﻢ، ﻳﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ از ﺧﺎک را ﺑﺮای ﺗﻌﻴﻴﻦ درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ آن جدا می‌کنیم.
ﺧﺎک را ﺑﻪ رﻃﻮﺑﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه از آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎی ﺗﺮاﻛﻢ می‌رسانیم و آن را ﻣﺘﺮاﻛﻢ می‌کنیم.
ﻗﺎﻟﺐ ﻣﺤﺘﻮی ﺧﺎک را وزن کرده و ﺳﺮﺑﺎری ﺑﻪ وزن ﺑﻴﺶ از 4.5 کیلوگرم روی آن ﻗﺮار می‌دهیم.
ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ را روی دﺳﺘﮕﺎه گذاشته و ﺑﺎ ﭼﺮﺧﺎﻧﺪن دﺳﺘﻪ، آن را آن ﻗﺪر ﺑﺎﻻ می‌آوریم ﺗﺎ ﭘﻴﺴﺘﻮن ﻣﺘﺼﻞ ﺑﻪ رﻳﻨﮓ در ﺗﻤﺎس ﻗﺮار ﮔﻴﺮد و ﻧﻴﺮوﺳﻨﺞ ﺗﻜﺎن ﺑﺨﻮرد.
ﮔﻴﺞﻫﺎی ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ و ﻧﻴﺮوﺳﻨﺞ را روی ﺻﻔﺮ ﻗﺮار داده آنﮔﺎه ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ 1.2 میلیمتر در دقیقه دﺳﺘﮕﺎه را ﺑﺎﻻ آورده و در ﻫﺮ دﻗﻴﻘﻪ ﻧﻴﺮوﺳﻨﺞ را ﻗﺮاﺋﺖ می‌کنیم.
اﻳﻦ ﻋﻤﻞ را ﺗﺎ 15 دﻗﻴﻘﻪ و ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮی 12.5 میلیمتر اداﻣﻪ می‌دهیم.
از زﻳﺮ ﻗﺴﻤﺖ ﻓﺸﺮده، وﺳﻂ ﻧﻤﻮﻧﻪ و زﻳﺮ آن، ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎیی ﺟﺪاﮔﺎﻧﻪ ﺑﺮای ﺗﻌﻴﻴﻦ درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ جدا می‌کنیم.
آزﻣﺎﻳﺶ روی ﻧﻤﻮﻧﻪ اﺷﺒﺎع
ﺑﻪ ﻫﻤﺎن روش ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪه، ﻧﻤﻮﻧﻪ را متراکم می‌کنیم.
ﻗﺎﻟﺐ ﻣﺤﺘﻮی ﺧﺎک را وزن کرده، ﺻﻔﺤﻪ مشبک را روی آن ﻗﺮار می‌دهیم و ﺑﻪ اﻧﺪازه ﻛﺎفی وزﻧﻪﻫﺎی ﺳﺮﺑﺎر (4.5 کیلوگرم) روی آن ﻗﺮار می‌دهیم، ﻳﻚ ﻛﺎﻏﺬ ﺻﺎفی روی ﺧﺎک و ﺑﻴﻦ ﺧﺎک و ﺻﻔﺤﻪ ﻗﺮار می‌گیرد ﺗﺎ ﺧﺎک ﺑﻪ ﺻﻔﺤﻪ ﻧﭽﺴﺒﺪ.
ﺣﻠﻘﻪ را گذاشته و ﻧﻤﻮﻧﻪ را در ﻣﺨﺰن آب ﻏﻮﻃﻪور می‌کنیم.
ﺷﺎﺧﺺ ﺗﻮرم ﺳﻨﺞ را ﺑﻪ ﺻﻔﺤﻪ ﻣﻤﺎس می‌کنیم، ﺳﭙﺲ آن را ﺻﻔﺮ کرده و آزﻣﺎﻳﺶ را آغار می‌کنیم.
ﻗﺮاﺋﺖﻫﺎی ﻣﻘﺪار ﺗﻮرم را در ﻓﻮاﺻﻞ زﻣﺎنی ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﺻﻔﺮ، 1، 2، 8، 12، 24، 36، 48، 72، 96 ﺳﺎﻋﺖ ﻳﺎدداﺷﺖ می‌کنیم.
ﺑﻌﺪ از 96 ﺳﺎﻋﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ را ﺧﺎرج کرده، ﺳﺮﺑﺎرﻫﺎ و ﺻﻔﺤﻪ مشبک را ﺑﺮ می‌داریم و ﺗﺎ 15 دﻗﻴﻘﻪ ﺻﺒﺮ می‌کنیم ﺗﺎ آب اﺿﺎفی از ﻧﻤﻮﻧﻪ زه‌کشی ﺷﻮد. سپس ﻧﻤﻮﻧﻪ را ﺑﻪ ﻫﻤﺮاه ﻗﺎﻟﺒﺶ وزن می‌کنیم. در ادامه ﮔﺎمﻫﺎی 4 ﺑﻪ ﺑﻌﺪ روش خشک ﺗﻜﺮار می‌شوند.
محاسبات
۱. ﺗﻨﺶ ﻧﻔﻮذ ﭘﻴﺴﺘﻮن را در واﺣﺪ ﭘﻮﻧﺪ ﺑﺮ اﻳﻨﭻ ﻣﺮﺑﻊ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﺮده و منحنی ﺗﻨﺶ-ﻧﻔﻮذ را رﺳﻢ می‌کنیم. در بعضی ﻣﻮاﻗﻊ ﺗﻌﻘﺮ ﻗﺴﻤﺖ اﺑﺘﺪاﻳﻲ منحنی ﺗﻨﺶ-ﻧﻔﻮذ ﺑﻪ ﻗﺴﻤﺖ ﺑﺎﻻ به‌دست می‌آﻳﺪ ﻛﻪ میﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻧﺎﻫﻤﻮاری ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻳﺎ ﻣﻮارد دﻳﮕﺮی ﺑﺎﺷﺪ. در این‌گونه ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺎﻳﺪ ﻣﻨﺤﻨﻲ ﺗﻨﺶ-ﻧﻔﻮذ اﺻﻼح ﺷﻮد. ﺑﺮای ﺗﺼﺤﻴﺢ منحنی ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ زیر ﺑﺎﻳﺪ ﻗﺴﻤﺖ خطی منحنی را اداﻣﻪ داد ﺗﺎ ﻣﺤﻮر افقی را در ﻧﻘﻄﻪای ﻗﻄﻊ ﻛﻨﺪ. اﻳﻦ ﻧﻘﻄﻪ ﻣﺤﻞ ﺟﺪﻳﺪ ﻣﺤﻮر ﻣﺒﺪأ ﻣﺨﺘﺼﺎت اﺳﺖ و ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﺑﺎﻳﺪ در ﻣﺤﻮرﻫﺎی ﻣﺨﺘﺼﺎت ﺟﺪﻳﺪ اﻧﺠﺎم ﺷﻮد. در ﺻﻮرتی ﻛﻪ ﻣﻨﺤﻨﻲ دارای یک ﻧﻘﻄﻪ ﻋﻄﻒ ﻣﺸﺨﺺ اﺳﺖ ﺑﺮ روی منحنی از ﻧﻘﻄﻪای ﻛﻪ دارای ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ ﺷﻴﺐ اﺳﺖ خطی ﻣﻤﺎس ﺑﺮ منحنی رﺳﻢ میﺷﻮد ﺗﺎ ﻣﺤﻮر افقی را در ﻧﻘﻄﻪای ﻗﻄﻊ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻧﻘﻄﻪ ﻣﺤﻞ ﺟﺪﻳﺪ ﻣﺒﺪأ ﻣﺨﺘﺼﺎت اﺳﺖ.
۲. از روی منحنی اﺻﻼح ﺷﺪه ﺗﻨﺶ- ﻧﻔﻮذ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺗﻨﺶ را ﺑﺮای ﻧﻔﻮذ 0.1 اﻳﻨﭻ (2.54 میلیمتر) و 0.2 اﻳﻨﭻ (5.08 میلیمتر) به‌دﺳﺖ می‌آوریم. ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی را ﺑﺎ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﺗﻨﺶﻫﺎی به‌دست آﻣﺪه ﺑﺮ 1000Psi (6.9 مگا پاسکال) و 1500psi (10.3 مگا پاسکال) ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ می‌کنیم. در ﺻﻮرتی ﻛﻪ ﺣﺪاﻛﺜﺮ ﺗﻨﺶ در ﻧﻔﻮذی ﻛﻤﺘﺮ از 0.2 اﻳﻨﭻ اﺗﻔﺎق اﻓﺘﺎده باشد، ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺎرﺑﺮی را ﺑﺮاي اﻳﻦ ﻧﻘﻄﻪ ﻧﻴﺰ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ می‌کنیم. ﻣﻘﺪار CBR ﻫﺮ نمونه ﺑﺮاﺑﺮ ﻣﻘﺪار ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه ﻧﻔﻮذ 0.1 اﻳﻨﭻ است. اﮔﺮ ﺷﻴﺐ ﺑﺎرﺑﺮی به‌دست آﻣﺪه در ﻧﻔﻮذ 0.2 اﻳﻨﭻ ﺑﺰرﮔﺘﺮ از اﻳﻦ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﺮای 0.1 اﻳﻨﭻ ﺑﺎﺷﺪ آزﻣﺎﻳﺶ دوﺑﺎره ﺗﻜﺮار میﺷﻮد. اﮔﺮ در آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﻜﺮار ﻧﻴﺰ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﺸﺎبهی به‌دست آﻣﺪ در 0.2 اﻳﻨﭻ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ آزﻣﺎﻳﺶ ﮔﺰارش میﺷﻮد.
۳. اﮔﺮ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮای نمونهﻫﺎیی ﺑﺎ درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﺛﺎﺑﺖ اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ، منحنی (وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﻚ-ﻋﺪد CBR) را ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺷﻜﻞ زیر رﺳﻢ می‌کنیم. CBR ﻃﺮحی از روی اﻳﻦ منحنی ﺑﺮاﺳﺎس ﺣﺪاﻛﺜﺮ داﻧﺴﻴﺘﻪ خشک درﺧﻮاﺳﺖ ﺷﺪه، به‌دست می‌آید.
۴. اﮔﺮ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮای آزﻣﻮﻧﻪﻫﺎیی ﻛﻪ در یک ﺑﺎزه درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﻣﺘﺮاﻛﻢ می‌شوند اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ، ﻧﺘﻴﺠﻪ آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎی در ﺳﻪ اﻧﺮژی ﺗﺮاﻛﻢ ﺑﺮای آزﻣﻮﻧﻪﻫﺎ را ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ رﺳﻢ می‌کنیم. منحنیﻫﺎی ﺷﻜﻞ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ رﻓﺘﺎر ﺧﺎک در ﺑﺎزه اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪه رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ هستند.
CBR ﻃﺮاحی ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ اﻋﺪاد CBR به‌دست آﻣﺪه ﺑﺮای نمونهﻫﺎ در ﻣﺤﺪوده درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﺗﺮاﻛﻢ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪه ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﻛﻪ داﻧﺴﻴﺘﻪ آن ﺑﻴﻦ ﺣﺪ ﭘﺎﻳﻴﻦ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪه ﺑﺮای آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎ و داﻧﺴﻴﺘﻪ به‌دست آﻣﺪه به‌وﺳﻴﻠﻪ ﺗﺮاﻛﻢ نمونهﻫﺎ در ﻣﺤﺪوده درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ اﺳﺖ.
محاسبه وزن ﻣﺨﺼﻮص خشک، ﺗﻮرمﭘﺬﻳﺮی و نسبت CBR
وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﻚ (γd)
ﻛﻪ در آن:
Ws: وزن ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻛﻮﺑﻴﺪه ﺷﺪه در داﺧﻞ ﻗﺎﻟﺐ
ω: درﺻﺪ ﺧﺎک ﻛﻪ در ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻫﻤﺎن درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ اﺳﺖ
Vt: ﺣﺠﻢ ﺧﺎک داﺧﻞ ﻗﺎﻟﺐ
ﺗﻮرمﭘﺬﻳﺮی
اﮔﺮ ﺗﻔﺎﺿﻞ ﺑﻴﻦ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺧﻮاﻧﺪه ﺷﺪه روی ﮔﻴﺞ در اﺑﺘﺪای ﻣﺮﺣﻠﻪ اﺳﺘﻐﺮاق در آب و اﻧﺘﻬﺎی اﻧﺒﺴﺎط را ﺑﺎ s ﻧﻤﺎﻳﺶ دهیم، ﻣﻘﺪار ﺗﻮرم خطی نسبی ﻋﺒﺎرت ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد از:
ﺗﻮرم خطی =
ﻣﺪت زﻣﺎن ﻻزم ﺑﺮای اﺷﺒﺎع ﺷﺪن ﺧﺎک (اﻧﺘﻬﺎی ﺗﻮرمﭘﺬﻳﺮی) ﻛﻪ اﻃﻼﻋﺎتی در ﻣﻮرد ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ آﺑﮕﺬری ﺧﺎک ﻣﻮردﻧﻈﺮ ﺧﻮاﻫﺪ داد.
ﻋﺪد CBR
روی ﻛﺎﻏﺬ ﻣﻴﻠﻲ ﻣﺘﺮی ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻓﺸﺎر را در ﺑﺮاﺑﺮ ﻓﺮورﻓﺘﮕﻲ ﭘﻴﺴﺘﻮن رﺳﻢ می‌کنیم. ﭘﺲ از رﺳﻢ منحنی و ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﺒﺪأ آن میﺗﻮان ﺑﻪ راحتی ﻋﺪد CBR را ﻛﻪ از یکی از دو ﻧﺴﺒﺖ زﻳﺮ ﺣﺎﺻﻞ میﺷﻮد ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﺮد:
رابطه اول
رابطه دوم
ﻛﻪ در آن، P2.5 و P5 ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از ﻓﺸﺎرﻫﺎی ﻻزم ﺑﺮای ﻓﺮو ﺑﺮدن 2.5 میلیمتر ﻳﺎ 5 میلیمتر از ﭘﻴﺴﺘﻮن در ﺧﺎک. همچنین اعداد 70 و 105 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع، ﻓﺸﺎرﻫﺎی ﻻزم ﺑﺮای ﻓﺮو ﺑﺮدن ﭘﻴﺴﺘﻮن و ﻫﻤﺎن اﻧﺪازه در ﻣﺼﺎﻟﺢ اﺳﺘﺎﻧﺪارد اﺳﺖ. ﻣﻌﻤﻮﻻ ﻋﺪد CBR ﻣﻘﺪار رابطه اول است. در صورتی که رابطه دوم ﻣﻘﺪار ﺑﻴﺸﺘﺮی را ﻧﺸﺎن دهد، آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎﻳﺪ ﻣﺠﺪداً اﻧﺠﺎم ﺷﻮد. اﮔﺮ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻳﻜﺴﺎن ﺑﺎ ﺣﺎﻟﺖ ﻗﺒﻞ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪ، در آن ﺻﻮرت ﻋﺪد CBR ﻣﻘﺪار رابطه دوم ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد.
