17
CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS การทดสอบเรื่องที4 การทดสอบเพื่อประเมินขนาดและปริมาณของเม็ดดินในมวลดินเม็ดละเอียด โดยวิธีไฮโดรมิเตอร์ PARTICLE SIZE ANALYSIS OF FINE GRAINED SOILS HYDROMETER METHOD 1. บทนา การประเมินขนาดและปริมาณของเม็ดดินในมวลดินคละเม็ดละเอียดโดยวิธีกลจะไม่สามารถ กระทาได้ เนื ่องจากเม็ดดินประเภท silt และ clay มีขนาดเล็กมากและเม็ดดินมีแรงยึดเหนี ่ยวดึงดูดซึ ่งกันและกัน หรือ cohesion ทาให้เม็ดดินเกาะติดกันเป็นก้อนดินที ่มีความมั่นคงสูง การทุบมวลดินคละด้วยค้อนยาง ไม่ สามารถทาให้เม็ดดินแยกตัวออกจากกันเป็นเม็ดดินอิสระจนหมดสิ ้นไดเมื ่อนามวลดินคละนั้นไปร่อนผ่านตะแกรง โดยวิธีกล จึงทาให้เม็ดดินค้างอยู ่บนตะแกรงที ่มีช่องเปิดขนาดใหญ่กว่าขนาดที ่แท้จริงของเม็ดดินแต่ละเม็ด นอกจากนั้น เม็ดดินที ่มีขนาดเล็กมาก มีค่า specific surface สูง สามารถดึงดูดติดอยู ่กับเส้นลวดแผ่นตะแกรง ทา ให้เกิดการอุดตันของแผ่นตะแกรงได้ง่าย ด้วยเหตุผลเหล่านี ทาให้ผลทดสอบแสดงปริมาณเม็ดดินค้างอยู ่บน ตะแกรงที ่มีช่องเปิดขนาดเล็ก มีปริมาณมากกว่าความเป็นจริง อีกทั้ง การผลิตแผ่นตะแกรงที ่มีช่องเปิดขนาดเล็ก มาก (ขนาดเล็กกว่า 0.038 มม หรือ 38 microns) ย่อมไม่ได้ผลดี ยากแก่การควบคุมขนาดช่องเปิดของตะแกรง ให้คงที ่ได้มาตรฐาน และยากต่อการดูแลรักษา แผ่นตะแกรงมักจะเกิดอุดตันระหว่างการทดสอบและเกิดการชารุด เสียหายได้ง่าย ดังนั้น การประเมินขนาดและปริมาณของเม็ดดินในมวลดินคละเม็ดละเอียด จึงต้องเปลี ่ยนไปใช้ วิธีการทางเคมี โดยใช้สารเคมีที ่มีคุณสมบัติทาลายแรงดึงดูดระหว่างเม็ดดินผสมเข้ากับมวลดินคละเพื ่อช่วยให้เม็ด ดินขนาดเล็ก แยกตัวออกจากกันเป็นเม็ดดินอิสระ หรือ ทาให้เม็ดดินอยู ่ในสภาพ deflocculation และอาศัยกฎ การตกตะกอนของอนุภาครูปทรงกลมในของเหลว หรือ Stokes’ Law ช่วยในการประเมินขนาดและปริมาณของ เม็ดดินในมวลดินคละนั้น วิธีการทดสอบนี ้เรียกว่า Hydrometer Analysis หรือ Hydrometer Method ซึ ่งตาม มาตรฐาน AASHTO และ ASTM ระบุว่าใช้ทดสอบกับมวลดินคละส่วนที ่เม็ดดินมีขนาดเล็กกว่า 0.075 มม. หรือ มวลดินส่วนที ่ร่อนผ่านตะแกรง ASTM No.200 โดยที ่ข้อกาหนดตามกฏของ Stokes สามารถนาไปใช้ได้กับ อนุภาคที ่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 0.0002 มม. ถึง 0.2 มม. (BOWLES, 1992) 2. วัตถุประสงค์ของการทดสอบ เพื ่อให้นักศึกษาได้ทาความเข้าใจในทฤษฎี และเรียนรู้วิธีการที ่ใช้ประเมินขนาดและปริมาณ ของเม็ดดินในมวลดินคละเม็ดละเอียด โดยวิธี Hydrometer Analysis ภายใต้หลักการของ Stokes’ Law รวมถึง

CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS

การทดสอบเรองท 4

การทดสอบเพอประเมนขนาดและปรมาณของเมดดนในมวลดนเมดละเอยด โดยวธไฮโดรมเตอร

PARTICLE SIZE ANALYSIS OF FINE GRAINED SOILS HYDROMETER METHOD

1. บทน า

การประเมนขนาดและปรมาณของเมดดนในมวลดนคละเมดละเอยดโดยวธกลจะไมสามารถ

กระท าได เนองจากเมดดนประเภท silt และ clay มขนาดเลกมากและเมดดนมแรงยดเหนยวดงดดซงกนและกน หรอ cohesion ท าใหเมดดนเกาะตดกนเปนกอนดนทมความมนคงสง การทบมวลดนคละดวยคอนยาง ไมสามารถท าใหเมดดนแยกตวออกจากกนเปนเมดดนอสระจนหมดสนได เมอน ามวลดนคละนนไปรอนผานตะแกรงโดยวธกล จงท าใหเมดดนคางอยบนตะแกรงทมชองเปดขนาดใหญกวาขนาดทแทจรงของเมดดนแตละเมด นอกจากนน เมดดนทมขนาดเลกมาก มคา specific surface สง สามารถดงดดตดอยกบเสนลวดแผนตะแกรง ท าใหเกดการอดตนของแผนตะแกรงไดงาย ดวยเหตผลเหลาน ท าใหผลทดสอบแสดงปรมาณเมดดนคางอยบนตะแกรงทมชองเปดขนาดเลก มปรมาณมากกวาความเปนจรง อกทง การผลตแผนตะแกรงทมชองเปดขนาดเลกมาก (ขนาดเลกกวา 0.038 มม หรอ 38 microns) ยอมไมไดผลด ยากแกการควบคมขนาดชองเปดของตะแกรงใหคงทไดมาตรฐาน และยากตอการดแลรกษา แผนตะแกรงมกจะเกดอดตนระหวางการทดสอบและเกดการช ารดเสยหายไดงาย ดงนน การประเมนขนาดและปรมาณของเมดดนในมวลดนคละเมดละเอยด จงตองเปลยนไปใชวธการทางเคม โดยใชสารเคมทมคณสมบตท าลายแรงดงดดระหวางเมดดนผสมเขากบมวลดนคละเพอชวยใหเมดดนขนาดเลก แยกตวออกจากกนเปนเมดดนอสระ หรอ ท าใหเมดดนอยในสภาพ deflocculation และอาศยกฎการตกตะกอนของอนภาครปทรงกลมในของเหลว หรอ Stokes’ Law ชวยในการประเมนขนาดและปรมาณของเมดดนในมวลดนคละนน วธการทดสอบนเรยกวา Hydrometer Analysis หรอ Hydrometer Method ซงตามมาตรฐาน AASHTO และ ASTM ระบวาใชทดสอบกบมวลดนคละสวนทเมดดนมขนาดเลกกวา 0.075 มม. หรอ มวลดนสวนทรอนผานตะแกรง ASTM No.200 โดยทขอก าหนดตามกฏของ Stokes สามารถน าไปใชไดกบอนภาคทมขนาดเสนผาศนยกลางระหวาง 0.0002 มม. ถง 0.2 มม. (BOWLES, 1992)

2. วตถประสงคของการทดสอบ

เพอใหนกศกษาไดท าความเขาใจในทฤษฎ และเรยนรวธการทใชประเมนขนาดและปรมาณ

ของเมดดนในมวลดนคละเมดละเอยด โดยวธ Hydrometer Analysis ภายใตหลกการของ Stokes’ Law รวมถง

Page 2: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 29

การค านวณ การวเคราะหผล และการรายงานผลการทดสอบในรปของ particle size distribution curve หรอ grading curve ใหสมพนธกบผลการทดสอบโดยวธรอนผานตะแกรงทไดด าเนนการทดสอบไปแลวกบตวอยางดนสวนทเปนมวลคละหยาบของตวอยางมวลดนคละเดยวกนน

3. เอกสารอางอง

3.1 มาตรฐาน ASTM D 422 Standard Method for Particle-Size Analysis of Soils 3.2 มาตรฐาน AASHTO DESIGNATION T 88 Standard Method of Particle Size Analysis of Soils 3.3 มาตรฐานองกฤษ (BRITISH STANDARD) BS 1377 : 1975 TEST 7 (D) Determination of the Particle Size Distribution : Subsidiary Method for Fine Grained Soils

(Hydrometer Method) 3.4 BOWLES, J.E. (1992) “Engineering Properties of Soils and Their Measurement” Mcgraw-Hill Book Co.; Fourth Edition 1992; Experiment No.6 3.5 HEAD, K.H. (2006) “Manual of Soil Laboratory Testing” Volume 1 : Soil Classification and Compaction Tests CRC Press, Taylor & Francis Group; Third Edition 2006 3.6 DAS, B.M. (2002) “Soil Mechanics Laboratory Manual” Oxford University Press; Sixth Edition 2002

4. ทฤษฎและหลกการทเกยวของ การทดสอบเพอประเมนขนาดและปรมาณของเมดดนในมวลดนคละทประกอบไปดวยดนเมด

ละเอยดโดยวธการตกตะกอนน อาศยหลกการของ Stokes’ Law ซงระบวา การตกตะกอนของอนภาครปทรงกลมในของเหลวชนดเดยวกนใดๆ อนภาคทมขนาดเสนผาศนยกลางใหญ จะตกตะกอนไดเรวกวาอนภาคชนดเดยวกนทมขนาดเสนผาศนยกลางเลกกวา และความเรวของการตกตะกอนของอนภาค จะมความสมพนธแปรผนกบขนาดเสนผาศนยกลางของอนภาคนน ดงนน ในการทดสอบเพอประเมนขนาดและปรมาณของเมดดนในมวลดนคละเมดละเอยดโดยวธน จงมวธการโดยสรป คอ น ามวลดนคละเมดละเอยดอบแหงมาละลายลงไปในน าทผสมสารเคม dispersing agent ไว เพอใหเกดการแตกตวของเมดดนเปนเมดดนอสระในกระบอกตวงหรอ measuring cylinder สารเคมทนยมใช เปน dispersing agent คอ สารละลาย sodium hexametaphosphate (NaPO3) เมอเตรยมน าดนผสมสารเคมแลว เขยาผสมใหเมดดนขนาดตางๆกระจายไปอยางสม าเสมอตลอดความลกของกระบอกตวงแลวตงกระบอกตวงทงไวเพอใหเกดการตกตะกอนของเมดดน ความขนขนของน าดนในสวนบนของกระบอกตวงจะคอยๆลดลง เนองจากเมดดนในสวนบนของกระบอกตวงเคลอนทตกตะกอนไปสสวนลางของกระบอกตวงมากขนตลอดเวลา โดยเมดดนทมขนาดใหญจะตกตะกอนไปกอน และเมดดนขนาดเลก

Page 3: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 30

จะเคลอนทตกตะกอนตามลงไปดวยอตราความเรวทชากวา เมดดนทคางอยในน าสวนบนของกระบอกตวงจะเปนเมดดนทมขนาดเลกลง และมปรมาณนอยลง ตลอดเวลาทผานไปหลงจากเรมตนการทดสอบ ปรมาณเมดดนทม อยในน าสวนบนของกระบอกตวง ณ เวลาใดๆ สามารถวดไดโดยใช hydrometer Model ASTM 152H ทจดท าขนโดยเฉพาะ อานคาปรมาณมวลสารทมเจอปนอยในน าปรมาตร 1000 ลบ.ซม. หรอ 1 ลตร จากขอมลดงกลาว จะน าไปค านวณไดวา ณ เวลาทผานไปใดๆ ยงมเมดดนเหลอลอยอยในน าสวนบนของกระบอกตวง เปนรอยละเทาใดโดยน าหนกของเมดดนทงหมดทใชในการทดสอบ และใช Stokes’ Law ค านวณไดวา ณ เวลาทผานไปนนๆ เมดดนทตกตะกอนไปแลวจากน าสวนบนของกระบอกตวง มขนาดเสนผาศนยกลาง หรอ particle size (particle diameter, grain size, หรอ grain diameter) เลกทสดเทาใด ท าใหประเมนไดวา มวลดนคละทใชในการทดสอบมเมดดนขนาดเลกกวา particle size ใด อยเปนรอยละเทาใดโดยน าหนก ของมวลดนคละทงหมด หรอ คา percentage finer นนเอง เมออานคาเกบขอมลการทดสอบ ณ เวลาตางๆหลายคา กจะไดคา percentage finer ส าหรบคา particle size ตางๆหลายขนาด สามารถน าไป plot เปน particle size distribution curve ได

กฎของ Stokes แสดงความสมพนธระหวางความเรวของการตกตะกอนของอนภาครปทรง

กลมในของเหลวใดๆ กบขนาดเสนผาศนยกลางของอนภาครปทรงกลมนนดงตอไปน

v = 2

fs2D

92

……………….. (4.1)

เมอ v เปนความเรวของการเคลอนทตกตะกอนของอนภาครปทรงกลม มหนวยเปน cm/s D เปนขนาดเสนผาศนยกลางของอนภาครปทรงกลม มหนวยเปน cm เปนคา absolute viscosity หรอ dynamic viscosity ของของเหลวตวกลางของ การตกตะกอน มหนวยเปน dyne.s/cm2 หรอ g/(cm.s) หรอ poise S เปนหนวยน าหนก (unit weight) ของอนภาคทตกตะกอน โดยท ws gργ และ ในหนวย SI สามารถเขยนไดเปน ss G7.980 เมอ GS เปนคา specific gravity ของอนภาคทตกตะกอน

f เปนหนวยน าหนกของของเหลวตวกลางการตกตะกอน แตในการทดสอบน ใชน า

กลนเปนของเหลวตวกลางการตกตะกอน ดงนน f จงเขยนแทนดวย w โดยท ww gργ และในหนวย SI สามารถเขยนไดเปน ww G7.980γ เมอ GWเปนคา specific gravity ของน า และมคาเปลยนแปลงไปตามอณหภม (ตารางท 4.1) สมการท 4.1 สามารถเขยนในรปแบบทเรยบเรยงใหม เพอใชประเมนคาขนาดเสนผาศนยกลางของอนภาคทตกตะกอนได ดงน คอ

D = ws GG7.980

v18

……………….. (4.2)

Page 4: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 31

ผลการวเคราะหโดยสมการท 4.2 น เปนทยอมรบไดเมออนภาคทตกตะกอน มขนาดเสนผาศนยกลางระหวาง 0.0002 มม.ถง 0.2 มม. และจะใชประเมนขนาดเสนผาศนยกลางของอนภาคได จะตองมขอมลประกอบไปดวย คา และ คา GW ของน า ณ อณหภมทท าการทดสอบ ซงสามารถอานคาทงสองไดจากตารางท 4.1 สวนคา GS เปนคา specific gravity ของเมดดนซงประเมนไดจากการทดสอบทผานมาแลว และคา v เปนความเรวของการตกตะกอนของอนภาคหรอเมดดนในน า

Hydrometer ทใชในการทดสอบนเปน hydrometer มาตรฐาน ASTM MODEL No.152H ท

ท าขนโดยเฉพาะ ม scale ส าหรบอานคาเปนปรมาณมวลสารทเจอปนอยในน า ในหนวย g/litre คอ กรมของมวลสารหรอมวลดนทเจอปนอยในน าปรมาตร 1 ลตร hydrometer นม scale ทใชอานคาไดจาก 0 ถง 60 g/l ดงนน จงตองระมดระวงในการใชงานหากมปรมาณมวลสารเจอปนอยในน าเกนกวา 60g/l จะไมสามารถใช hydrometer นอานคาได ในการน า hydrometer นไปใชงาน เมอจม hydrometer ลงไปในน าดน hydrometer จะตองลอยตวอยไดโดยอสระ แลวท าการอานคาบนกาน hydrometer ณ จดทกาน hydrometer ตดกบระดบราบของผวน า คาทอานไดจะเปนคาปรมาณความเขมขนของเมดดนในน า ณ ระดบจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ในหนวย กรมของเมดดน/ลตรของน าดน ดงนน เมอระยะเวลาทท าการทดสอบผานไปนานขน ปรมาณเมดดนทลอยอยในน าสวนบนของกระบอกตวงลดลง hydrometer กจะจมลกลงไปในน าดนไดมากขน พรอมๆกบคาทอานไดจะลดลงไปเรอยๆ ท าใหจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer จมลกลงไปจากระดบผวของน าดนทกขณะ ระยะ L ซงเปนระยะจากระดบราบของผวน าดนถงระดบจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ณ เวลาทผานไปใดๆ มความส าคญทจะตองน ามาใชในการค านวณความเรวของการตกตะกอนของเมดดนในน าดนนน โดยท Stokes’ Law ถอวา อนภาคทผวน า เคลอนทตกตะกอนลงมาถงระดบจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer เปนระยะทาง L (cm) ในเวลา t (s) ทผานไปหลงจากเรมการทดสอบ ดงนน อนภาคจะเคลอนทตกตะกอนดวยความเรว v โดยท

v = tL

ในหนวย cm/s ……………….. (4.3)

และเมอแทนคา v นลงในสมการท 4.2 พรอมทงเปลยนหนวยของเวลา (t) เปน นาท และเปลยนหนวยของขนาดเสนผาศนยกลางของอนภาค หรอ particle size (D) เปน มม. จะเขยนสมการท 4.2 ไดใหม เปน

D = t

LGG7.980

30

ws

……………….. (4.4)

หรอ D = tL

K ……………….. (4.5)

เมอ K เปนคาสมประสทธของการทดสอบ ซงเปน function ของคาความถวงจ าเพาะของเมดดน (GS) และคณสมบตของน า (GW และ ) ณ อณหภมทใชท าการทดสอบ (ตารางท 4.3) D เปนขนาดของเมดดนทเลกทสดทตกตะกอนผานจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ลง ไปแลว หลงจากการทดสอบผานไปเปนเวลา t ใดๆ มหนวยเปน มม. t เปนระยะเวลาทผานไป จากจดเรมอานคาการทดสอบ มหนวยเปน นาท

Page 5: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 32

L เปนระยะความลก จากระดบราบของผวน าดนในกระบอกตวง ถงระดบจดศนยถวงของ กระเปาะ hydrometer ณ เวลา t ทผานไปนนๆ มหนวยเปน ซม.

หากก าหนดให L เปนระยะทางจากระดบราบของผวของเหลวลงไปถงระดบจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ในของเหลวนนดงแสดงไวในรปท 4.1 จะเหนไดวาทกครงทคาทอานไดบนกาน hydrometer (hydrometer reading, R) เปลยนไป ระยะ L กจะเปลยนไปดวย แตความสมพนธระหวางคา L และคา R บนกานของ hydrometer แตละอนเปนความสมพนธทคงท สามารถประเมนไดโดยการ calibrate hydrometer ทจะใชไวลวงหนากอนท าการทดสอบ โดยอาศยสมการ

L =

c

b21 A

VL

21

L ……………….. (4.6)

เมอ L เปนระยะทางจากจด scale reading ใดๆ (คา R หนวย g/l) บนกาน hydrometer ถงระดบจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer เมอ hydrometer นนลอยตวอยใน น าดน มหนวยเปน cm L1 เปนระยะทางจากจด scale reading ใดๆ (คา R หนวย g/l) บนกาน hydrometer ถงระดบ scale reading ทอยต าสดบนกาน hydrometer นน (ปกตจะเปน scale reading ท R = 60 g/l) มหนวยเปน cm L2 เปนระยะทางจากจด scale reading ทอยต าสดบนกาน hydrometer (ปกตจะเปนคา R = 60 g/l) ถงจดปลายสดของกระเปาะ hydrometer มหนวยเปน cm

Vb เปนปรมาตรของกระเปาะ hydrometer มหนวยเปน cc AC เปนพนทหนาตดภายในของกระบอกตวงความจ 1000 cc ทใชทดสอบการตกตะกอนของ เมดดน มหนวยเปน cm2

เมอพจารณาจากรปท 4.1 จะเหนไดวา ระยะจาก scale reading ทเปนคา R ใดๆ ลงไปถง

จดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer จะมคา L =

21 L21

L แตจากรปท 4.2 การน า hydrometer ไปจมลง

ในของเหลวในกระบอกตวง ปรมาตรของกระเปาะ hydrometer (Vb) จะไปแทนทของเหลวในกระบอกตวง เปน

ผลใหระดบผวของเหลวในกระบอกตวงสงขนจากระดบเดม เปนระยะ =

c

bAV

(ระดบเดมในทน คอ ระดบขด

แสดงปรมาตร 1000 cc ของกระบอกตวง) ท าใหจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer เคลอนทสงขนมาใน

กระบอกตวงเปนระยะทาง =

c

bAV

21

เมอเปรยบเทยบกบระดบทจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ควรจะ

วางตวอยใน ของเหลว หากระดบผวของของเหลวทรงตวอยทระดบเดม (ทขดแสดงปรมาตร 1000 cc) ในการประเมนความสมพนธระหวาง ระยะ L และคา hydrometer reading, R โดยสมการท 4.6 น จะถอวา กาน hydrometer สวนทจมลงไปแทนทของเหลวในกระบอกตวง มปรมาตรนอยมาก เมอเปรยบเทยบกบปรมาตรของ

Page 6: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 33

รปท 4.1 ระยะตางๆบน HYDROMETER

รปท 4.2 ระยะ L เมอ HYDROMETER ลอยอยในของเหลว

กระเปาะ hydrometer (Vb) ดงนน จงสมมตใหการเปลยนแปลงของปรมาตรของเหลวสวนทถกแทนทดวยกาน hydrometer มคาเปนศนย ผลของการท า hydrometer calibration จะเปนเสนกราฟความสมพนธระหวางคา L และคา hydrometer scale reading, R ซงจะบอกใหทราบไดวา เมอ hydrometer ดงกลาวลอยตวอยในของเหลวทมอนภาคหรอเมดดนเจอปน และอานคา ณ จดทกาน hydrometer ตดกบระดบราบของผวของเหลว ไดเปนคา R ใดๆ จดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ในขณะนน จะอยลกจากระดบราบของผวของเหลวเปนระยะทาง L เทาใด เสนกราฟความสมพนธนจะมลกษณะเปนกราฟเสนตรง

Page 7: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 34

การอานคา scale บนกาน hydrometer ทถกตอง จะตองเปนคาทระดบราบของผวของเหลวตดกบกาน hydrometer เสมอ แตโดยทวไปในระหวางการทดสอบ การอานคาจะเปนการอานทระดบ top of meniscus ทงนเนองจากแรงตงผวระหวางของเหลวกบกานของ hydrometer ท าใหจดตดของผวของเหลวกบกานhydrometer สงขนไปจากระดบราบของระดบผวของเหลวทแทจรง ดงแสดงไวในรปท 4.1 และการทของเหลวมความขนขน ท าใหไมสามารถมองผานของเหลวเขาไปอานคาบนกาน hydrometer ณ ระดบราบของผวของเหลว

ในกระบอกตวงได จงจ าเปนตองอานคาบนกาน hydrometer จากระดบ top of meniscus (Ra) แทนแลวน าคา Ra ทอานไดนมาท าการปรบแก โดยใชคา meniscus correction ซงประเมนไดโดยการน า hydrometer ดงกลาว ไปจมลอยตวในน าใส ท าใหสามารถอานคาบนกาน hydrometer ทงท top of meniscus และทระดบราบของผวน าไดอยางถกตอง ความแตกตางของคาทอานไดทงสองคา จะน ามาใชเปนคา meniscus correction ส าหรบใชการ

ปรบแกคา Ra ทอานไดในน าดน ใหเปนคา R ทถกตอง เพอน าไปประเมนคา L จาก calibration chart ตอไป หลงจากทประเมนขนาดเสนผาศนยกลาง หรอ particle size (D) ของเมดดนทตกตะกอนใน

ระยะเวลา t ใดๆทผานไปไดแลว จะสามารถประเมนปรมาณของเมดดนในมวลดนคละทมขนาดเลกกวา D ซงยงคงแขวนลอยอยในน าเหนอระดบจดศนยถวงของ hydrometer หลงจากระยะเวลา t ทผานไปดงกลาวเปนปรมาณรอยละโดยน าหนกของมวลดนคละทใชในการทดสอบ หรอ percentage finer than particle size D ไดจากสมการ

N =

s

c

W

Ra100 มหนวยเปน % ……………….. (4.7)

เมอ N เปนคา percentage finer than particle size D ณ เวลา t ใดๆ WS เปนน าหนกของมวลดนแหงในกระบอกตวงทใชท าการทดสอบในครงน มหนวยเปน กรม a เปน factor ทข นอยกบคา specific gravity ของเมดดน ประเมนไดจากสมการ

a = 1G65.2

G65.1

s

s

……………….. (4.8)

โดยท GS เปนคา specific gravity ของเมดดน และ a = 1.00 เมอ GS = 2.65 คา factor a น จะอานโดยตรงจากตารางท 4.4 กได RC เปนคา hydrometer reading ทถกตอง หลงจากปรบแกความคลาดเคลอนตางๆแลว

ความคลาดเคลอนของคา hydrometer reading (Ra) ทตองปรบแกใหเปนคาทถกตอง (RC) ในทน เปนผลมาจากมาจากอนภาคของสารเคม dispersing agent ทแตกตวแขวนลอยอยในน า อนภาคเหลานไมใชอนภาคของมวลดนคละทท าการทดสอบ ความคลาดเคลอนทเกดขนเปนผลให คา hydrometer reading ท

อานไดจากการทดลอง (Ra) แสดงปรมาณเมดดนทลอยตวอยในน ามากเกนความเปนจรง คาปรบแกความคลาดเคลอนดงกลาว เรยกวาคา zero correction หรอ CZ (BOWLES, 1992) ประเมนไดโดยการเตรยมกระบอกตวงบรรจน าผสม dispersing agent ในปรมาณเดยวกนและทอณหภมเดยวกนกบทใชท าการทดสอบกบมวลดน

Page 8: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 35

คละ แลวจม hydrometer ลงไปลอยอยในสวนผสมดงกลาว อานคาบนกาน hydrometer ทระดบ top of meniscus จะไดคา CZ หากคาทอานไดอยระหวางชวง scale 0 ถง 60 g/l CZ จะมคาเปนบวก (+) แตถาอานคาไดนอยกวา 0 g/l CZ จะมคาเปนลบ (-) ความคลาดเคลอนของคา hydrometer reading อกสวนหนงเปนผลเนองมาจากอณหภมของน าดนในขณะทท าการอานคา ซง hydrometer ทใชท าการทดสอบน จะอานคาไดถกตองถาของเหลวทใชท าการทดสอบมอณหภม 20OC หากอณหภมทใชท าการทดสอบผดไปจากอณหภมมาตรฐาน 20OC คา

hydrometer reading (Ra) ทอานไดจะผดไปจากความเปนจรง คาปรบแกความคลาดเคลอนเนองจากผลของอณหภมน เรยกวา temperature correction หรอ CT เปนคาค านวณส าเรจดงแสดงไวในตารางท 4.2 ซงจะเหนไดวา เมออณหภมทท าการทดสอบต ากวา 20OC CT จะมคาเปนลบ (-) ถาอณหภมสงกวา 20OC CT จะมคาเปนบวก (+) โดยทวไปแลว การทดสอบจะด าเนนไปภายใตการควบคมอณหภมทคงทโดยวางกระบอกตวงน าดนและกระบอกตวงทใส dispersing agent ไวในอางน าควบคมอณหภมคงท (thermal bath) ตลอดการทดลอง แตอยางไรกตาม ในการทดสอบทตอเนองเปนระยะเวลานาน ควรจะท าการวดอณหภมของน าดนและน าผสม

dispersing agent ในกระบอกตวงทกๆครงทอานคา hydrometer (Ra) หลงจากทเรมตนท าการทดสอบไปแลวนานเกนกวาสองชวโมง คาปรบแกความคลาดเคลอนทงสองน น ามาใชปรบแกคา hydrometer reading (Ra) ใหเปนคาทถกตอง หรอ corrected hydrometer reading (RC) (BOWLES, 1992) ไดโดยใชสมการ

RC = Ra - CZ + CT ……………….. (4.9) โดยท าการ บวก และ ลบ ตามเครองหมาย และจะเหนไดวา การปรบแกครงน ไมมการปรบแกคา meniscus

error แตอยางใด ทงนเนองจากคา hydrometer reading (Ra) และคาปรบแก CZ เปนคาทอานจากระดบ top of meniscus ดวยกนทงค meniscus error ทเกดขน จงหมดไปโดยอตโนมต

การประเมนขนาดและปรมาณของเมดดน ในมวลดนคละเมดละเอยดโดยวธ hydrometer

analysis ตามทไดกลาวไปแลวนน สามารถสรปเพอความเขาใจเกยวกบการใชคา hydrometer reading, (Ra) ทอานไดจากการทดสอบดงตอไปน คอ เมอการทดสอบผานไปเปนระยะเวลา t (นาท) ใดๆ อานคา Ra บนกาน

hydrometer ทลอยตวอยในน าดนทระดบ top of meniscus คา Ra น น าไปปรบแก meniscus error ใหเปนคา R น าไปประเมนคา L จากกราฟความสมพนธทไดจากการท า hydrometer calibration เพอน าไปค านวณหาคา

particle size, D จากสมการท 4.5 หลงจากนน น าคา hydrometer reading, (Ra) ไปปรบแกความคลาดเคลอน CZ และ CT ตามสมการท 4.9 จะไดคา corrected hydrometer reading, (RC) น าไปใชในสมการท 4.7 ค านวณหาคา percentage finer หรอ รอยละโดยน าหนกของมวลดนคละทเมดดนมขนาดเลกกวา particle size, D ทไดค านวณไวแลวนน

อนง หากผลการทดสอบโดยวธ hydrometer analysis น เปนสวนหนงของการทดสอบเพอ

ประเมนปรมาณของเมดดนขนาดตางๆในตวอยางมวลดนคละ ทมท งดนเมดหยาบและดนเมดละเอยดปนกนอย ผลการทดสอบโดยวธ hydrometer analysis น ตองสามารถน าไปวเคราะหสมพนธกบผลการทดสอบกบสวนของมวลคละทเปนดนเมดหยาบ ซงไดท าการทดสอบโดยวธรอนผานตะแกรงไวกอนหนานแลวได คา N หรอ percentage finer than D ณ เวลา t ใดๆทค านวณไดโดยสมการท 4.7 ในทน เปนคารอยละโดยน าหนก เมอ

Page 9: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 36

เปรยบเทยบกบน าหนกดนแหงเฉพาะทใชในการทดสอบ hydrometer analysis ซงเปนดนเมดละเอยดสวนทรอนจากมวลคละทงหมดผานตะแกรง ASTM No.200 มใชเปรยบเทยบกบน าหนกดนแหงของมวลดนคละทงตวอยาง ดงนน หากจะน าผลการทดสอบ hydrometer analysis นไป plot เปน particle size distribution curve รวมกบผลการทดสอบมวลดนคละโดยวธรอนผานตะแกรงทไดทดสอบไปกอนหนานแลว จ าเปนตองค านวณหาคา percentage finer เปนรอยละโดยน าหนก เมอเปรยบเทยบกบน าหนกมวลคละทงตวอยาง ซงจะค านวณไดจากสมการ

N/ = 200NX100N

มหนวยเปน % ……………… (4.10)

เมอ N/ เปนคา percentage finer than particle size D เมอเปรยบเทยบกบน าหนกของมวลดน คละทงตวอยาง N เปนคา percentage finer than particle size D เมอเปรยบเทยบกบน าหนกดนแหง เฉพาะทใชท าการทดสอบ hydrometer analysis ซงค านวณไดจากสมการท 4.7 N200 เปนคารอยละโดยน าหนกของมวลดนคละทงตวอยางทรอนผานตะแกรง ASTM No.200 ซงประเมนไดจากการทดสอบโดยวธรอน (หรอลาง) ผานตะแกรง 5. วสดและอปกรณทใชในการทดสอบ

5.1 ตวอยางดนแหงรอนผานตะแกรง ASTM No.200 ประมาณไมนอยกวา 50 กรม แตไมเกน 60 กรม 5.2 กระบอกตวง (measuring cylinder) ขนาดความจ 1000 cc จ านวน 2 ใบ และ 500 cc จ านวน 1 ใบ 5.3 hydrometer model ASTM No. 152H 1 อน 5.4 เวอรเนย ขนาดวดระยะไดไมต ากวา 15 ซม. 1 อน 5.5 เทอรโมมเตอร มชวงวดอณหภม 0 ถง 50 OC อานคาไดละเอยดถง 1 OC 5.6 สารเคมทใชเปน dispersing agent ในปรมาณทตองการ 5.7 เครองปน (mixer) และอปกรณกวนผสมน าดน 1 ชด 5.8 อางน าควบคมอณหภมคงทได (thermal bath) 5.9 นาฬกาจบเวลา 1 เรอน 5.10 ถาดอะลมเนยมเขาเตาอบได มความจไมต ากวา 1500 cc 1 ใบ 5.11 เครองชงไฟฟา ชงไดละเอยดถง 0.01 กรม

6. วธการทดสอบ การทดสอบเรองนแบงเปน 2 สวน สวนแรกเปนการประเมนความสมพนธระหวางคา

hydrometer reading, R ทปรบแก meniscus error แลว กบ ระยะความลกจากระดบผวราบของของเหลวถง ระดบจดศนยถวงของกระเปาะ hydrometer ทลอยอยในของเหลว (L) ซงเรยกโดยทวไปวา การทดสอบ hydrometer calibration หลงจากนน จงทดสอบการตกตะกอนของเมดดน โดยใช hydrometer และกระบอกตวง 1000 cc ทไดท าการ calibrate รวมกนไวแลว

Page 10: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 37

6.1 HYDROMETER CALIBRATION 6.1.1 ประเมนพนทหนาตดของกระบอกตวง 1000 cc (คา AC) ทจะใชทดสอบการตกตะกอนของ

เมดดน โดยใชเวอรเนย วดระยะระหวางขดบอกปรมาตร 500 cc และ 1000 cc บนกระบอกตวง ใหไดคามความละเอยดถง 0.01 ซม ซงปรมาตรภายในของกระบอกตวงในชวงระยะดงกลาว เทากบ 500 cc น าคาระยะทวดไดไปหารปรมาตร 500 ลบ.ซม. จะไดคาพนทหนาตดภายในของกระบอกตวง (AC)

6.1.2 น ากระบอกตวงความจ 500 cc ไปใสน าใหมปรมาตรประมาณ 400 cc อานคาระดบผวน าในกระบอกตวง เปน cc แลวเอา hydrometer ทจะท าการ calibrate จมลงไปจน scale reading ขดต าสดบนกาน hydrometer (ขด scale 60 g/l) อยทระดบผวน าพอด ใชมอจบ hydrometer ไวใหอยนง แลวอานคาระดบผวน าจาก scale ขางกระบอกตวงปรมาตรน าในกระบอกตวงทเปลยนแปลงไปเนองจากการแทนทของกระเปาะ hydrometer จะเปนคา

ปรมาตรของกระเปาะ hydrometer (Vb) 6.1.3 ใชเวอรเนย วดระยะ L2 จากขดต าแหนงคา scale reading ต าสดบนกาน hydrometer (ขด

scale 60 g/l) ลงไปถงจดปลายสดของกระเปาะ hydrometer 6.1.4 เลอก scale reading บนกาน hydrometer ท R = 0 g/l เปนคาแรก ใชเวอรเนยวดระยะ

L1 จากขดต าแหนงคา scale reading 0 g/l ลงไปถงขด scale reading ทอยต าสดบนกาน hydrometer (ขด scale 60 g/l)

6.1.5 วดระยะ L1 อก ตามวธในขอ 6.1.4 โดยเลอกขดคาบนกาน hydrometer ทคา scale reading R = 10, 20, 30, 40, และ 50 g/l ตามล าดบ

6.1.6 บนทกผลการวดระยะ พนท และ ปรมาตรทงหมดในหนวย cm, cm2, และ cc ตามล าดบ 6.1.7 น าขอมลทไดมาทงหมดไปค านวณ โดยสมการท 4.6 จะไดคา L เมอ R มคาตางๆ น าคา

L และ R แตละค ไป plot เปน hydrometer calibration curve

6.2 การทดสอบการตกตะกอนของเมดดน 6.2.1 เตรยมสารละลาย dispersing agent โดยใชสารเคม sodium hexametaphosphate หนก

40 กรม ละลายลงในน ากลน 1000 cc 6.2.2 น าตวอยางดนแหงรอนผานตะแกรง ASTM No.200 ประมาณ 50 กรม ใสลงในกระปอง

อะลมเนยมทใชกบเครองปน (mixer) ดงในรปท 4.3 ก. เตมน ากลนใหทวมตวอยางดน แลวใชสารละลาย dispersing agent ทเตรยมไวในขอ 6.2.1 ปรมาตร 125 cc เตมลงในกระปอง ใชเครองปน (mixer) กวนผสมใหเขากนเปนน าดน เทน าดนทกวนผสมแลวลงในกระบอกตวง 1000 cc ทใช calibrate hydrometer ในขอ 6.1 ใชน ากลนลางเมดดนจากกระปองเครองปนลงไปในกระบอกตวงใหหมด แลวปลอยทงไวให dispersing agent ท าปฏกรยากบเมดดนเปนเวลาประมาณ 16 ชวโมง เพอใหเมดดนแตกตวออกจากกน

6.2.3 หลงจากเมดดนแตกตวดแลว เตมน ากลนลงในกระบอกตวงใหไดปรมาตรน าดน 1000 cc แลวใชอปกรณกวนผสมน าดนในกระบอกตวง ดงในรปท 4.3 ข. กวนผสมใหเมดดนกระจายตวในกระบอกตวงอยางทวถง

6.2.4 ใชกระบอกตวงความจ 1000 cc ใบท 2 เตรยมสารเคมในปรมาณเทากบทใชผสมน าดน คอใชสารละลายทเตรยมขนในขนตอนท 6.2.1 ปรมาตร 125 cc แลวเตมน ากลนเพมใหได

Page 11: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 38

ก. กระปองส าหรบกวนผสมน าดนดวยเครองปน

ข. ใบพดส าหรบกวนผสมน าดนในกระบอกตวง

รปท 4.3 อปกรณประกอบเครองปน (MIXER) และอปกรณกวนผสมน าดน

Page 12: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 39

ปรมาตร 1000 cc พอด แลวน ากระบอกตวงไปแชไวในอางควบคมอณหภม (thermal bath) เพอใชเปน control cylinder

6.2.5 จม hydrometer ทได calibrate ไวแลว ลงในน าผสมสารเคมใน control cylinder อานคาทระดบ top of meniscus จะไดคา zero correction, CZ แลวมองผานของเหลวเขาไปอานคาบนกาน hydrometer ณ ระดบผวราบของของเหลว ความแตกตางระหวางคาทอานไดน กบคาทอานไดทระดบ top of meniscus จะเปนคา meniscus correction

6.2.6 วางกระบอกตวงทบรรจน าดน ลงในอางควบคมอณหภม กวนผสมน าดนตอไปจนกวาจะพรอมลงมอท าการทดสอบ ใชเทอรโมมเตอรวดอณหภมของน าดนในกระบอกตวงและในน าผสมสารเคมใน control cylinder จนอณหภมในกระบอกตวงทงสองมคาเทากนและคงท บนทกคาอณหภม (T OC) ไว

6.2.7 เมอพรอมทจะท าการทดสอบ ถอนอปกรณกวนผสมออกจากกระบอกน าดน แลวหยอน hydrometer ลงไปแทนพรอมกบเรมจบเวลา บนทกวนทและเวลา (time of day) ทเรมการ

ทดสอบ อานคาบนกาน hydrometer ทระดบ top of meniscus ซงเปนคา Ra เมอเวลาผานไป 0.0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 3, และ 4 นาท ตามล าดบ

6.2.8 ถอน hydrometer ออกจากกระบอกน าดน แลวกวนผสมน าดนในกระบอกตวงใหทวถง เมอพรอมแลว เรมทดสอบตามขนตอนท 6.2.6 อกครงหนง

6.2.9 เปรยบเทยบชดคา Ra ทอานไดในขนตอนท 6.2.8 น กบชดคาทอานไดในขนตอนท 6.2.7 ทผานมา ถาคาแตกตางกนมาก ใหกวนผสมน าดนเสยใหมใหทวถง แลวเรมทดสอบตาม

ขนตอนท 6.2.7 อกครง จนกวาชดคา Ra ในระยะเวลา 4 นาทแรก ในการทดสอบ 2 ครงตอเนองกน จะมคาใกลเคยงกน

6.2.10 เมอชดคา Ra เปนทยอมรบไดแลวใหอานคา Ra ทเวลา t ตางๆตอเนองกนไป เชน ทเวลา

6, 8, 10, 15, 30, 60......นาท ตามล าดบ จนกวาคา Ra จะลดลงเหลอประมาณ 20 g/l หรอ

เมอไดคา Ra มากพอทจะน าไปค านวณเพอ plot grading curve ไดโดยเหมาะสม 6.2.11 หลงจากการทดสอบผานไปนานเกนกวา 2 ชวโมงแลว ควรจะอานคาอณหภมของน าดนใน

กระบอกตวง ควบคไปกบการอานคา Ra ทกครง 6.2.12 ไมควรแช hydrometer ไวในน าดนนานเกนไป เพราะกระเปาะ hydrometer จะเปน

อปสรรคในการตกตะกอนของเมดดน และมเมดดนมาเกาะตดกบกระเปาะ hydrometer ท าให hydrometer มน าหนกเพมขน และจมลงไปในน าดนไดมากขน คาทอานไดกจะผดไปจากความเปนจรง ดงนน หลงจากอานคาทเวลา t = 4 นาทแลว ใหถอน hydrometer

ออกจากกระบอกน าดนหลงจากอานคาแลวทกครง น าไปแชไวใน control cylinder จนกวาพรอมทจะอานคาครงตอไป จงน า hydrometer กลบไปแชลงในกระบอกน าดนอกครง

6.2.13 เมอเสรจสนการทดสอบแลว เทน าดนจากกระบอกตวงใสถาดทช งน าหนกและจดหมายเลขไวแลว ใชน ากลนลางเมดดนจากกระบอกตวงลงไปในถาดใหหมด แลวน าถาดน าดนไปเขาเตาอบจนแหง แลวน าไปชงน าหนกเพอหาน าหนกดนแหงทใชในการทดสอบครงน (WS)

6.2.14 บนทกขอมลตางๆ ทเกยวของกบการทดลองนลงใน data sheet ใหครบถวน

Page 13: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 40

ตารางท 4.1 คา SPECIFIC GRAVITY และ ตารางท 4.2 คาปรบแกความคลาดเคลอนVISCOSITY ของน า เนองจากอณหภม, CT

อณหภม oC

Gw VISCOSITY ของน า (POISES)

อณหภม oC

CORRECTION FACTOR, CT

4 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

1.00000 0.99897 0.99880 0.99862 0.99844 0.99823 0.99802 0.99780 0.99757 0.99733 0.99708 0.99682 0.99655 0.99627 0.99598 0.99568

0.01567 0.01111 0.01083 0.01056 0.01030 0.01005 0.00981 0.00985 0.00936 0.00914 0.00894 0.00874 0.00855 0.00836 0.00818 0.00801

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

- 1.10 - 0.90 - 0.70 - 0.50 - 0.30 0.00 + 0.20 + 0.40 + 0.70 + 1.00 + 1.30 + 1.65 + 2.00 + 2.50 + 3.05 + 3.80

ตารางท 4.3 คาสมประสทธ K ส าหรบใชในสมการท 4.5 อณหภม oC SPECIFIC GRAVITY ของเมดดน

2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

0.0151 0.0149 0.0148 0.0145 0.0143 0.0141 0.140 0.0138 0.0137 0.0135 0.0133 0.0132 0.0130 0.0129 0.0128

0.0148 0.0146 0.0144 0.0143 0.0141 0.0139 0.0137 0.0136 0.0134 0.0133 0.0131 0.0130 0.0126 0.0127 0.0126

0.0146 0.0144 0.0142 0.0140 0.0139 0.0137 0.0135 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 0.0125 0.0124

0.0144 0.0142 0.0140 0.0138 0.0137 0.0135 0.0133 0.0132 0.0130 0.0129 0.0127 0.0126 0.0124 0.0123 0.0122

0.0141 0.0140 0.0138 0.0136 0.0134 0.0133 0.0131 0.0130 0.0128 0.0127 0.0125 0.0124 0.0123 0.0121 0.0120

0.0139 0.0138 0.0136 0.0134 0.0133 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 0.0125 0.0124 0.0122 0.0121 0.0120 0.0118

0.0137 0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0128 0.0126 0.0125 0.0123 0.0122 0.0120 0.0119 0.0118 0.0117

0.0136 0.0134 0.0132 0.0131 0.0129 0.0127 0.0126 0.0124 0.0123 0.0122 0.0120 0.0119 0.0117 0.0116 0.0115

Page 14: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 41

ตารางท 4.4 คา FACTOR a เมอเมดดนมคา SPECIFIC GRAVITY ตางๆ Gs 2.85 2.80 2.75 2.70 2.65 2.60 2.55 2.50 a 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00 1.01 1.02 1.04

ตารางท 4.5 คา EFFECTIVE DEPTH, L ส าหรบ HYDROMETER มาตรฐาน 152H และกระบอกตวงมาตรฐานขนาด 1000 cc (จาก มาตรฐาน ASTM D 422)

Actual Reading R (g/l)

Effective Depth L (cm)

Actual Reading R (g/l)

Effective Depth L (cm)

Actual Reading R (g/l)

Effective Depth L (cm)

Actual Reading R (g/l)

Effective Depth L (cm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

16.1 16.0 15.8 15.6 15.5 15.3 15.2 15.0 14.8 14.7 14.5 14.3 14.2 14.0 13.8

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

13.7 13.5 13.3 13.2 13.0 12.9 12.7 12.5 12.4 12.2 12.0 11.9 11.7 11.5 11.4

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

11.2 11.1 10.9 10.7 10.6 10.4 10.2 10.1 9.9 9.7 9.6 9.4 9.2 9.1 8.9

46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

8.8 8.6 8.4 8.3 8.1 7.9 7.8 7.6 7.4 7.3 7.1 7.0 6.8 6.6 6.5

หมายเหต : L1 = 10.5 cm. เมอ R = 0 g/litre และ L1 = 2.3 cm. เมอ R = 50 g/litre

7. การค านวณผลการทดสอบ 7.1 น าขอมลจากการทดสอบ hydrometer calibration มาค านวณหาคา L ส าหรบ R แตละคา โดยใช

สมการท 4.6 แลวน าผลทไดไป plot กราฟความสมพนธ ตามทก าหนดไวใน data sheet 7.2 จากการทดสอบการตกตะกอนของเมดดน ณ เวลาทผานไป t นาทใดๆ

7.2.1 น าคา hydrometer reading, Ra แตละคา ไปปรบแก meniscus error เปนคา R แลวอานคา L จาก calibration chart

7.2.2 อานคา CT จากตารางท 4.2 เมอทราบอณหภม (T OC) ขณะทอานคา Ra นนๆ 7.2.3 น าคาอณหภม (T OC) และ specific gravity ของเมดดน ไปอานคา K จากตารางท 4.3 แลว

ค านวณคา particle size (D) จากสมการท 4.5

Page 15: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 42

7.2.4 ใชสมการท 4.9 ปรบแกคา hydrometer reading, Ra ใหเปนคา RC แลวค านวณหาคา percentage finer (N) โดยใชสมการท 4.7

7.2.5 หากตวอยางดนทใชในการทดสอบน เปนมวลคละสวนทรอนผานตะแกรง ASTM No. 200 ของตวอยางมวลคละทประกอบไปดวยดนทงเมดหยาบและเมดละเอยดใหค านวณหาคา percent finer than particle size, D เปนรอยละโดยน าหนกของมวลดนคละทงตวอยาง (N/) โดยใชสมการท 4.10 (ใชคา N200 จากการทดสอบเรองท 3)

7.3 ค านวณและ plot ตามขนตอนท 7.2 เมอเวลาผานไปเปนคา t ตางๆ จนครบตามทไดบนทกขอมลไว 7.4 น าคา particle size, D และ percent finer, N/ ทค านวณไดทงหมดไป plot ตอเนองจาก particle

size distribution curve ท plot ไวจากการรอนสวนทเปนมวลหยาบของมวลคละเดยวกนนผานตะแกรง (จากการทดสอบเรองท 3)

8. บทวเคราะหวจารณ

ใหเปรยบเทยบผลการทดสอบ hydrometer calibration กบตารางท 4.5 หลงจากนนให

พจารณาผลการทดสอบและผลการค านวณขนาดคละของเมดดน แลวสรปลกษณะของมวลดนคละทใชท าการทดสอบ และท าการบงชชนดของมวลดนคละน ในระบบตางๆมาเทาทจะสามารถท าได พรอมกบอธบายใหเหตผลประกอบการบงชดงกลาว หลงจากนน ใหพจารณาวธการทดสอบวา การทดสอบปฏบตข นตอนใดบางทตองเอาใจใสระมดระวง เพอมใหเกดความผดพลาดของขอมล

9. ขอมลเพมเตมเกยวกบการทดสอบน

9.1 สารเคมทใชเปน dispersing agent มอยหลายชนดแตทนยมใชกนมาก เปนสารเคมทมช อผลตภณฑ

วา CALGON หรอ sodium hexametaphosphate (NaPO3) ความเขมขน 4% ซงเตรยมขนตามทกลาวไวในขอ 6.2.1 สารเคมอกชนดหนงทนยมน ามาใช คอ sodium silicate หรอเรยกทวไปวา water glass (Na2SiO3) ซงเตรยมขนโดยใชสารละลาย (Na2SiO3) เขมขน ประมาณ 0.5-1.0 ml ละลายในน า 125 ml ส าหรบใชท าการทดสอบดน 1 ตวอยาง ปรมาณสาร dispersing agent ตามทระบไวน อาจเปลยนแปลงได ขนอยกบชนดของดนทน ามาทดสอบ

9.2 การจม hydrometer ลงในน าดน ตองท าอยางระมดระวง โดยจบกาน hydrometer ใหอยใน แนวดง หยอนลงไปในน าดนเบาๆ การกระทบกระเทอนจะรบกวนการตกตะกอนของเมดดน และในขณะทดสอบตองระวงมใหกระบอกตวงใสน าดนไดรบความกระทบกระเทอนใดๆ ซงจะเปนผลกระทบตอการเคลอนทตกตะกอนของเมดดนในกระบอกตวงนน

@@@@@@@@@@@@@

Page 16: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 43

(ตร.ซม.)

(ลบ.ซม.)

(ซม.)

Scale Reading

R(กรม/ลตร) (ซม.) (ซม.)

1 0

2 10

3 20

4 30

5 40

6 50

HYDROMETER CALIBRATION CHART

L1 LTEST No.

ระยะจากขด scale ต าสดถงปลาย hydrometer (L2)

พนทหนาตดภายในกระบอกตวง (Ac)

ปรมาตร hydrometer bulb (Vb)

CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS

EXPERIMENT No. 4.1

HYDROMETER CALIBRATION

ชอ-สกล ………………………......................................…………….…… รหส .................................. ตอนท .......... กลมท ................ วนทดสอบ ........................................

Hydrometer ทใชทดสอบ No.

กระบอกตวง 1000 cc ทใชทดสอบ No.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

ระยะ

จากผ

วของ

เหลว

ถงศน

ยถวง

HYD

ROME

TER

(L)

(ซม.

)

HYDROMETER SCALE READING (R) (กรม/ลตร)

Page 17: CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS - Civil CMU LAB4 total suriyah.pdf · CE 372 Lab. No.4 page 30 จะเคลื่อนที่ตกตะกอนตามลงไปด้วยอัตราความเร็วที่ช้ากว่า

CE 372 Lab. No.4 page 44

(%)

(cc) (กรม/ลตร)

(กรม) (กรม/ลตร)

คา คาท ปรบแก effective คา Grain ปรบแก

วน เวลา อณหภม ปรบแก อานได เปนคา depth K Size Ra เปน ตวอยาง มวลรวม

เดอน เวลา ผานไป T CT Ra R L จากตาราง D Rc N N'ป (นาท) (องศา C) (กรม/ลตร) (กรม/ลตร) (ซม.) ท 4.3 (มม.) (กรม/ลตร) (%) (%)

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.50

2.00

3.00

4.00

6.00

8.00

10.00

15.00

20.00

30.00

45.00

60.00

น าหนกดนแหงทใชทดสอบ (Ws)

รอยละผานตะแกรง No.200 (N200)

ถ.พ.ตวอยางดน (Gs)

คา a จากตารางท 4.4

memiscus correction

zero correction (Cz)

วน-เวลา อานคา Percent Finer

ชอ-สกล ………………………......................................…………….…… รหส .................................. ตอนท .......... กลมท ................ วนทดสอบ ........................................

CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS

EXPERIMENT No. 4.2

HYDROMETER ANALYSIS

ปรมาตรสารละลาย dispersing agent ทใช

Dispersing agent ทใชทดสอบ

Hydrometer No.

กระบอกตวง No.

tL

KD Tzac CCRR

sc W

aR100%N

200

/ N100

%NN