CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS

การทดสอบเรองท 5

การทดสอบเพอประเมนคาพกดสถานะความคงตวของมวลดน (การประเมนคาพกดอตตาเบอรก)

TESTS FOR THE CONSISTENCY LIMITS OF SOILS (ATTERBERG LIMITS DETERMINATION)

1. บทน า

คาพกดสถานะความคงตว หรอ consistency limits ของมวลดน เปนคณสมบตเฉพาะของ

มวลดนเมดละเอยดประเภท cohesive soil หรอ มวลดนเมดละเอยดทม clay particles เปนองคประกอบอยเปนปรมาณมาก มวลดน cohesive soil น สามารถคงตวอยในสถานะตางๆตามธรรมชาตในลกษณะทบงบอกไดดวยความรสกเมอจบตอง ไดแก very soft (เหลวเละ), soft (ออน หรอ เหลว), firm (เหนยว หรอ หนด), stiff (คอนขางแขง หรอ เหนยวแนน), หรอ hard (เปนดนแหงแขง) ทงน ขนอยกบปรมาณความชนของมวลดนนนๆ

สถานะความคงตว หรอ consistency ของมวลดนเมดละเอยด สามารถเปลยนแปลงไปได ขนอยกบปรมาณความชนของมวลดน อธบายไดดงนคอ มวลดนทมความชนสงมากจนมสภาพเปนโคลนเหลว สามารถไหลไปมา หรอเปลยนแปลงรปรางลกษณะไดภายใตน าหนกของมวลดนนนเอง จะมสถานะความคงตวจดอยในประเภทของเหลวหนด หรอ viscous liquid หากความชนของมวลดนดงกลาวลดลง มวลดนจะมความแขงแรงมากขน สามารถปนกอนดนใหเปนรปรางตางๆไดโดยไมแตกราวหรอสลายตว มวลดนนนจะมสถานะความคงตวจดอยในประเภทของแขงเหนยว หรอ plastic solid หากความชนของมวลดนนนลดลงตอไป มวลดนจะมความแขงแรงเพมขน จนมสถานะความคงตวเปนวสดประเภท กงของแขง หรอ semi-solid ซงเมอน าไปคลงหรอปนเปนรปรางตางๆ จะเกดรอยแยกหรอแตกราวบนกอนมวลดนนน และเมอความชนลดลงตอไป มวลดนกจะเปลยนสถานะความคงตวเปนกอนดนแขง หรอ solid จนกระทงความชนหมดไปจากมวลดนนน คาความชนของมวลดน ณ จดทมวลดนนนเกดการเปลยนสถานะความคงตว จากสถานะหนงไปสอกสถานะหนงเรยกวา คาพกดสถานะความคงตว หรอ consistency limits ซงในทนมจดเปลยนสถานะทส าคญอย 3 จด มชอเรยกแตกตางกนตามการเปลยนแปลงสถานะดงตอไปน คอ ก. LIQUID LIMIT (LL) เปนคาความชนของมวลดน ณ จดทมวลดนนน เปลยนสถานะความคงตว

ระหวาง การเปนของเหลวหนด หรอ viscous liquid กบการเปนของแขงเหนยวปนได หรอ plastic solid ข. PLASTIC LIMIT (PL) เปนคาความชนของมวลดน ณ จดทมวลดนนน เปลยนสถานะความคงตว

ระหวางการเปนของแขงเหนยวปนได หรอ plastic solid กบการเปนมวลกงของแขง หรอ semi-solid ค. SHRINKAGE LIMIT (SL) เปนคาความชนของมวลดน ณ จดทมวลดนนน เปลยนสถานะความคงตว

ระหวางการเปนมวลกงของแขง หรอ semi-solid กบการเปนมวลดนแขง หรอ solid

CE 372 Lab. No. 5 page 46

2. วตถประสงคของการทดสอบ

การทดสอบน มวตถประสงคทจะใหนกศกษาไดเรยนรถงทฤษฎและหลกการ ทเกยวของกบวธการทดสอบพรอมทงฝกฝนการใชอปกรณทดสอบ เพอประเมนคา consistency limits หรอ Atterberg Limits ของมวลดนเมดละเอยด ซงไดแก การทดสอบประเมนคา Liquid Limit, Plastic Limit, และ Shrinkage Limit และรวมไปถงการทดสอบประเมนคา Linear Shrinkage ของตวอยางดน เพอใหไดผลการทดสอบไปใชประเมนคณสมบตทางกายภาพ และคณสมบตทางวศวกรรมของมวลดนนนตอไป

3. เอกสารอางอง

3.1 มาตรฐาน ASTM D 4318 Standard Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils 3.2 มาตรฐาน ASTM D 427 Standard Test Method for Shrinkage Factors of Soils 3.3 มาตรฐาน AASHTO DESIGNATION T 89 Standard Method of Test for Determining the Liquid Limit of Soils 3.4 มาตรฐาน AASHTO DESIGNATION T 90 Standard Method for Determining the Plastic Limit and Plasticity Index of Soils 3.5 มาตรฐาน AASHTO DESIGNATION T 92 Standard Method for Determining the Shrinkage Factors of Soils 3.6 มาตรฐานองกฤษ (BRITISH STANDARD) BS 1377 : 1975 TEST 2 Determination of the Liquid Limit 3.7 มาตรฐานองกฤษ (BRITISH STANDARD) BS 1377 : 1975 TEST 3 Determination of the Plastic Limit 3.8 มาตรฐานองกฤษ (BRITISH STANDARD) BS 1377 : 1975 TEST 4 Determination of the Plasticity Index 3.9 มาตรฐานองกฤษ (BRITISH STANDARD) BS 1377 : 1975 TEST 5 Determination of the Linear Shrinkage 3.10 AUSTRALIAN STANDARD A 89-1966 TEST 5 Determination of the Linear Shrinkage of a Soil 3.11 BOWLES, J.E. (1992) "Engineering Properties of Soils and their Measurement" McGraw-Hill Book Co.; Fourth Edition 1992; Experiment No. 3 & 4 3.13 HEAD, K. H. (2006) “Manual of Soil Laboratory Testing; Volume 1: Soil Classification and Compaction Tests” Whittles Publishing, CRC Press; Third Edition 2006 .

CE 372 Lab. No. 5 page 47

4. ทฤษฎและหลกการทเกยวของ

ATTERBERG นกวทยาศาสตรชาวสวเดน ไดอธบายสถานะความคงตวของมวลดน cohesive soil ในรปของความสมพนธระหวาง การเปลยนแปลงของความชน กบการเปลยนแปลงปรมาตรของมวลดน เรยกในทนวา phase diagram ดงแสดงไวในรปท 5.1 ซงสามารถอธบายไดวา การเปลยนแปลงสถานะความคงตวของมวลดน จากการเปนของเหลว (liquid) ไปเปนของแขง (solid) เปนผลเนองมาจากการทปรมาณน าในมวลดน หรอความชนของมวลดนนนลดลง เมอ cohesive soil มความชนสง มวลดนจะคงตวอยในสถานะ viscous liquid มวลดนจะอยในสภาพทอมตวดวยน า (saturated) มวลดนจะมชองวางระหวางเมดดนมาก ท าใหมคา porosity สง และมความแขงแรงต า เมอความชนหรอปรมาณน าในมวลดนลดลง เปนผลใหเมดดนจดตวใกลชดกนมากขน ปรมาตรของชองวางระหวางเมดดนจะลดลงเทาๆกบปรมาตรน าทระเหยหายไปจากมวลดน ท าใหมวลดนมปรมาตรลดลง โดยทมวลดนนนยงคงสภาพ fully saturated ตลอดเวลา การทเมดดนจดตวไดใกลชดกนมากขน เปนผลใหปรมาตรชองวางระหวางเมดดน (void) ลดลง และมวลดนมความแขงแรงสงขน ปรมาตรของมวลดนทลดลงในชวงน จะเปนสดสวนโดยตรงกบการลดลงของความชนของมวลดนนน ท าใหเสนความสมพนธ NB ใน phase diagram ในรปท 5.1 เปนเสนตรงทมความชนเปนคาคงท คาความชน หรอ slope ของเสนตรง NB น เรยกวา คาอตราการหดตวของมวลดน หรอ Shrinkage Ratio (SR) การลดลงของความชน และปรมาตรของมวลดน โดยทมวลดนยงคงสภาพอมตว (saturated) อยตลอดเวลานน เมอความชนในมวลดนลดลงต ากวาคา Liquid Limit มวลดนจะเปลยนแปลงสถานะความคงตวจากการเปนของเหลวหนด (viscous liquid) ไปเปนของแขงเหนยว (plastic solid) และเมอความชนในมวลดนลดลงต ากวาคา Plastic Limit มวลดนจะเปลยนสถานะความคงตวจากการเปนของแขงเหนยวไปเปนมวลกงของแขง (semi-solid) การลดลงของความชนและปรมาตรของมวลดน ในขณะทมวลดนคงสภาพ saturated อยตลอดเวลา จะมความสมพนธเปนเสนตรงตอเนองไปจนความชนของมวลดนมคาลดลงเหลอเทากบคา Shrinkage Limit ซงเมอน าระเหยออกจากมวลดนจนมวลดนมความชนเทากบคา Shrinkage Limit ของมวลดนนนแลว เมดดนในมวลดนนนจะจดตวกนไดแนนทสดเทาทจะเปนไปไดเองตามธรรมชาต เมดดนจะไมสามารถจดตวใหใกลชดมากขนไปกวานไดอกหากมการสญเสยน าจากมวลดน ดงนน เมอท าใหความชนของมวลดนลดลงไปต ากวาคา Shrinkage Limit ปรมาตรของมวลดนกจะไมเปลยนแปลงลดลงอกตอไป ดงแสดงใหเหนเปนเสนความสมพนธ AB ใน phase diagram มวลดนจะเปลยนสถานะความคงตวเปนของแขง (solid) การลดลงของความชนหรอการระเหยของน าออกจากมวลดนในชวง AB นจะท าใหมอากาศเขามาแทนทน าในชองวางระหวางเมดดน คา degree of saturation ของมวลดนจะลดลงต ากวา 1.0 (หรอ < 100%) โดยมอากาศเขาไปแทนทน าใน voids จนกระทงน าระเหยออกจากมวลดนจนหมด ความชน และ degree of saturation ของมวลดนมคาเปนศนย มวลดนจะมสถานะความคงตวเปนของแขงแหง เมอพจารณาจาก phase diagram ในรปท 5.1 จะเหนไดวา หากตอเสนความสมพนธ NB ลงไปจนถงแกนปรมาตรทจด M ดวยความชนคงทเทาเดม เสนตรง BM จะเปนเสนสมมต แสดงถงการเปลยนแปลงปรมาตรของมวลดนนนเมอความชนลดลงต ากวาคา Shrinkage Limit และสมมตวา ปรมาตรของชองวางระหวางเมดดนในมวลดน สามารถลดลงตอไปไดอยางตอเนอง ซงในทสด เมอไมมน าเหลออยในมวลดนนนแลว จด M ซงอยบนแกนปรมาตรทความชนเปนศนย จะหมายถงมวลดนทไมมชองวางระหวางเมดดนเหลออยอกหรอปรมาตรของชองวางระหวางเมดดนในมวลดน (VV) มคาเปนศนย คาปรมาตรทอานไดบนแกนปรมาตรมวลดนทจด M จะเปนคาปรมาตรของเมดดน (VS) ทมอยในมวลดนนน นอกจากนน ATTERBERG ยงไดคดวธการทดสอบ เพอประเมนคาพกดสถานะความคงตว หรอ consistency limits ซงไดแกคา Liquid Limit, Plastic Limit, และ Shrinkage Limit ของมวลดน fine-grained cohesive soils คาพกดเหลานจงเรยกกนโดยทวไปวา Atterberg Limits

CE 372 Lab. No. 5 page 48

รปท 5.1 PHASE DIAGRAM แสดงความสมพนธระหวางการเปลยนแปลงความชนกบการ

เปลยนแปลงปรมาตรของมวลดนเมดละเอยด

วธการทดสอบของ ATTERBERG ไดผานการปรบปรงแกไขโดย CASAGRANDE เพอใหการทดสอบเปนไปโดยวธการทมมาตรฐานแนนอน และเปนทยอมรบไดโดยทวไป ใชท าการทดสอบกบมวลดนเมดละเอยดทมขนาดเมดดนเลกกวา 0.42 มม. ซงเปนเมดดนทรอนผานชองเปดของตะแกรง B.S. No.36 หรอ ตะแกรง ASTM No.40 ดงนนดนเมดละเอยดในทน จงครอบคลมไปถงมวลดนทประกอบไปดวย fine sand, silt, และ clay แนวทางและหลกเกณฑการทดสอบเพอประเมนคา Atterberg Limits โดยวธการท CASAGRANDE ไดปรบปรงแกไขจากวธของ ATTERBERG สามารถอธบายโดยสรปไดดงน

4.1 การทดสอบเพอประเมนคา LIQUID LIMIT ของมวลดน (LL) เปนการทดสอบเพอประเมนคาความชนของมวลดน ขณะทมวลดนเปลยนสถานะความคงตว

ระหวางการเปนของเหลวไหลไดภายใตน าหนกของมวลดนนนเอง กบการเปนของแขงออนตว เครองมอทใชท าการทดสอบ เรยกวา Casagrande Liquid Limit Device มลกษณะเปนถวยทองเหลอง สามารถกระดกขนลงไดบนแผนยางแขง ดงแสดงไวในรปท 5.2 ท าการทดสอบโดยน าดนเมดละเอยดทเตรยมไว ผสมน าใหตวอยางดนม ความชนสง แลวน าตวอยางดนใสลงในถวยทองเหลองดงกลาว แตงผวดนใหเรยบและอยในแนวราบ แลวใช grooving tool กรดรองผากลางมวลดนเปยกในถวย ใหแยกจากกนเปนสองสวน จนมองเหนกนถวยทองเหลองเปนแนวเสนตรงกวาง 2 มม. เคาะถวยทองเหลองใสดนใหตกกระทบแผนยางแขงทรองรบ ซงมระยะตกกระทบอสระ 1 ซม. ดวยอตราความเรวในการเคาะคงท 120 ครงตอนาท นบจ านวนครงการเคาะทท าใหมวลดนเปยกทง 2 สวนไหลเขาหากน ดงในรปท 5.3 จนกระทงรองทกรดไวปดสนทเปนทางยาวประมาณ 1/2 นว หรอ 12.7 มม. คา Liquid Limit ของตวอยางดนทใชท าการทดสอบจะเปนคาความชนของมวลดน ซงเมอน ามาท าการทดสอบแลว จะไหลเขาหากนปดรองทกรดไวไดความยาวตามทก าหนด เมอท าการเคาะ 25 ครง ถารองทกรดไวปดสนทได

CE 372 Lab. No. 5 page 49

ก. CASAGRANDE LIQUID LIMIT DEVICE

ข. GROOVING TOOLS (ทนยมใชทวไปม 2 แบบ ตามในรป)

รปท 5.2 อปกรณทใชในการทดสอบหาคา LIQUID LIMIT ของตวอยางดน ความยาวตามทก าหนด เมอจ านวนเคาะนอยกวา 25ครง แสดงวาความชนของตวอยางดนทใชท าการทดสอบสงกวาคา Liquid Limit ของมวลดนนน ตวอยางดนจงไหลเขามาปดรองไดโดยงาย หรอ ถาตองท าการเคาะมากกวา 25 ครง แสดงวาความชนของตวอยางดนต ากวาคา Liquid Limit โดยทวไปเปนการยากทจะผสมน าใหแกตวอยางดนทใชท าการทดสอบใหมความชนเทากบคา Liquid Limit พอด ดงนน จงท าการเคาะทดสอบกบตวอยางดนทคาความชนตางๆทงสงและต ากวาคา Liquid Limit ของตวอยางดนดงกลาว แลวบนทกจ านวนครงทท าการเคาะตวอยางดนใหรอยกรดปดสนทเปนความยาวตามทก าหนดทแตละความชน น าขอมลมา plot กราฟ

CE 372 Lab. No. 5 page 50

ความสมพนธ ระหวางคา water content (w) ของตวอยางดน กบจ านวนครงทท าการเคาะ บนกระดาษกราฟ semi-logarithmic โดยใหคา water content อยบน linear scale และจ านวนครงการเคาะอยบน logarithmic scale ดงในรปท 5.4 แลวลากเสนตรง (line of best fit) ในแนวของจดตางๆท plot ไว คา Liquid Limit ของตวอยางดน จะเปนคาความชน ณ จดทเสนกราฟลากผานจ านวนครงการเคาะ 25 ครง ดงในรปท 5.4

รปท 5.3 ลกษณะของตวอยางดนเมอเรมตนและสนสดการทดสอบเพอประเมนคา LIQUID

LIMIT และ PLASTIC LIMIT

รปท 5.4 การ PLOT และประเมนคา LIQUID LIMIT ของตวอยางดน จากผลการทดสอบ

นอกจากน ยงสามารถทดสอบประเมนคา Liquid Limit ของตวอยางดน โดยท าการเคาะ

ตวอยางดนเปยกเพยงตวอยางเดยว แลวน าขอมลมาท าการค านวณ เรยกวาวธ One-Point Liquid Limit ท าการทดสอบโดยผสมน าใหตวอยางดนมความชนเพยงพอทจะท าการเคาะทดสอบระหวาง 20-30 ครงแลวท าใหรอยกรดปดสนทเปนระยะความยาวตามทก าหนด บนทกจ านวนครงทท าการเคาะและคาความชนของตวอยางดน น าไปค านวณหาคา Liquid Limit ของตวอยางดน จากสมการ

CE 372 Lab. No. 5 page 51

LL =

tan

N 25N

w ……………….. (5.1)

เมอ LL เปนคา Liquid Limit ของตวอยางดน

N เปนจ านวนครงทเคาะจนรอยกรดในตวอยางดนเปยกปดสนทเปนระยะความยาว 1/2 นว คา N นจะตองอยระหวาง 20 ถง 30

wN เปนความชนของตวอยางดนทใชท าการเคาะทดสอบในครงน tan เปนคาคงทข นอยกบชนดของดนทน ามาทดสอบ โดยทวไปใชคา tan = 0.121

วธการทดสอบประเมนคา Liquid Limit โดยการเคาะตวอยางดนใน Casagrande Liquid

Limit Device ตามทกลาวมาแลวน เปรยบเสมอนเปนการวดคา shear strength ของตวอยางดนทคาความชนดงกลาว โดย CASAGRANDE ไดพจารณาแลวพบวา การเคาะ liquid limit device มาตรฐานแตละครง เปนการใหแรงเฉอนแกตวอยางดนมคา 1 g/cm2 ดงนน จงสรปไดวา มวลดน cohesive soil ทกชนด มความสามารถ ตานทานแรงเฉอน หรอ shear strength ประมาณ 20-25 g/cm2 (ประมาณ 2.0 – 2.5 kPa) ณ จดทมวลดนนน แปรสถานะจาก viscous liquid ไปเปน plastic solid หรอ ขณะทมวลดนมความชนเทากบคา Liquid Limit 4.2 การทดสอบเพอประเมนคา PLASTIC LIMIT ของมวลดน (PL)

เปนการทดสอบเพอประเมนคาความชนของมวลดน ขณะทมวลดนเปลยนสถานะความคงตว

ระหวางการเปนของแขงเหนยวปนไดกบการเปนมวลดนกงของแขง ท าการทดสอบโดยผสมน าใหตวอยางดนมความชนพอสมควร แลวปนเปนกอนกลมขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 1 ซม. คลงกอนดนใหเปนเสนยาวดวยนวและองมอบนแผนกระจก เสนดนทอยในสภาวะของแขงปนได (คอ มความชนสงกวา Plastic Limit) จะมผวเรยบเนยนเปนเนอเดยวกนตลอดเสน คลงเสนดนจนมขนาดเสนผาศนยกลางเลกลงเหลอประมาณ 3 มม. การคลงเสนดนน มผลใหความชนของเสนดนลดลง เมอคลงเสนดนไดขนาดดงกลาวแลว เนอดนเรมมรอยแยกตว (crumble) หรอมรอยราวรอยแยกปรากฏขนบนผวของเสนดน ดงในรปท 5.3 แสดงวาเสนดนนนก าลงเปลยนสถานะจาก plastic ไปเปน semi-solid ความชนของตวอยางดนในขณะนน จะเปนความชนทคา Plastic Limit การทดสอบตามหลกเกณฑทระบไวนจะตองใชความระมดระวง ความช านาญ และประสบการณในการทดสอบพอสมควร ซงอาจตองท าการทดสอบซ าหลายครง แลวน าผลการทดสอบทมคาใกลเคยงกน มาค านวณหาคาเฉลย เปนคา Plastic Limit ของตวอยางดนเพยงคาเดยว

4.3 การทดสอบเพอประเมนคา SHRINKAGE LIMIT ของมวลดน (SL)

เปนการทดสอบ เพอประเมนคาความชนของมวลดน ขณะทมวลดนนนเปลยนสถานะความ

คงตว ระหวางการเปนมวลกงของแขงกบการเปนมวลดนแขง ซงในกรณทความชนของมวลดนลดลงจะพบวา เมอความชนลดลงต ากวาคา Shrinkage Limit ของมวลดน ปรมาตรของมวลดนดงกลาว จะไมลดลงอกตอไป ดงนน คา Shrinkage Limit ของมวลดน จงกลาวไดวาเปนคาความชนทนอยทสดทมวลดนยตการหดตวอนเนองมาจากการสญเสยความชน และปรมาตรของมวลดนทมความชนเทากบคา Shrinkage Limit จะเปนปรมาตรทนอยทสด ทมวลดนดงกลาวจะคงตวอยไดตามสภาพธรรมชาต การทดสอบประเมนคา Shrinkage Limit ของตวอยางดน

CE 372 Lab. No. 5 page 52

ท าไดโดยน าดนเปยกความชน wi (เมอ wi > LL) ใสถวยโลหะปรมาตรคงท (Vt) น าไปอบจนแหง กอนดนแหงในถวยโลหะจะมขนาดเลกลง น ากอนดนแหงไปหาปรมาตร (Vd) โดยการแทนทปรอท ดงในรปท 5.5 คาปรมาตร Vd ดงกลาว จะเทากบปรมาตรเมอกอนดนนนมความชนเทากบคา Shrinkage Limit ซงเปนขณะสดทายทกอนดนนนอยในสภาพ saturated ในการทดสอบน ดงนน จงกลาวไดวา ขณะทความชนของตวอยางดนลดลงจาก wi จนตวอยางดนมความชนเทากบคา Shrinkage Limit (SL) ปรมาตรของกอนดนลดลงจาก Vt ลงมา เหลอเปนปรมาตร Vd ปรมาตรทหายไปในชวงเวลาดงกลาวคอ (Vt - Vd) จะเปนปรมาตรของน า (Vw) ทหายไปจากตวอยางดน ขณะทความชนลดลงจาก wi ลงมาเปน wSL ดงนนเมอคา Shrinkage Limit ของมวลดน เปนคาความชนเมอมวลดนมปรมาตร Vd และยงอยในสภาพอมตวดวยน า จงเขยนเปนสมการไดคอ

รปท 5.5 อปกรณทใชทดสอบประเมนคา SHRINKAGE LIMIT ของตวอยางดน

SL =

s

SLw

W

W100 ……………….. (5.2)

เมอ SL เปนคาความชนท Shrinkage Limit ของมวลดน มหนวยเปน รอยละ

SLwW เปนมวลของน าในมวลดน เมอมวลดนนนมความชนเทากบคา Shrinkage Limit

WS เปนมวลหรอน าหนกดนแหงในกอนตวอยางดนนน และ

SLwW = (Wwi - Ww) ……………….. (5.3)

เมอ Wwi เปนมวลของน าในมวลดนเมอมวลดนมความชน wi ขณะเรมทดสอบ Ww เปนมวลของน าในมวลดนทหายไปเมอความชนของมวลดนลดลงจาก wi จนมวลดนม ความชนเทากบ SL (Shrinkage Limit) และเมอ

CE 372 Lab. No. 5 page 53

Vw = (Vt - Vd) ……………….. (5.4)

โดยท Vw เปนปรมาตรน าทหายไปจากมวลดน เมอความชนของมวลดนลดลงจาก wi จนมวล ดนมความชนเทากบ SL และ

Ww = wwV ดงนน Ww = (Vt - Vd) W และสมการท 5.3 จะเขยนไดเปน

SLwW = Wwi - (Vt - Vd) W ……………….. (5.5)

เมอน าสมการท 5.5 ไปแทนคาในสมการท 5.2 จะได

SL =

s

wdtwi

W

VVW100

SL =

s

wdt

s

wiW

VV100

WW

100

และ เมอ wi =

s

wiWW

100 เปนความชนของตวอยางดนเปยกทเตรยมขนเพอการทดสอบ

ดงนน SL =

s

wdti W

VV100w ……………….. (5.6)

เมอ SL เปนคา Shrinkage Limit ของตวอยางดนในหนวยรอยละ Wwi เปนมวลของน าในมวลดนเมอมวลดนมความชน wi ขณะเรมทดสอบ WS เปนมวลหรอน าหนกดนแหงในกอนตวอยางดนทใชท าการทดสอบ wi เปนความชนของตวอยางดนเปยกทใชทดสอบ (มหนวยเปน รอยละ) Vt เปนปรมาตรของตวอยางดนในถวยโลหะ ขณะทมความชน wi

Vd เปนปรมาตรของกอนตวอยางดนแหง ซงเปนปรมาตรเดยวกนกบขณะทตวอยางดนนนม ความชนเทากบคา Shrinkage Limit

w เปนความหนาแนนของน า มคา = 1 g/cc ในระบบ เมตรก, 1000 kg/m3 ในระบบ SI, และ 62.4 lb/ft3 ในระบบองกฤษ

CE 372 Lab. No. 5 page 54

ผลจากการประเมนคา Consistency Limits ของมวลดนเมดละเอยดตามทกลาวมาแลวนจะน าไปสการค านวณหาปรมาณทใชบงบอกคณสมบตทางกายภาพพนฐานอนๆของมวลดนดงน คอ

ก. PLASTICITY INDEX (PI) เปนชวงคาความชน ทมวลดนดงกลาวคงตวอยในสถานะ plastic solid

ตามทแสดงไวในรปท 5.1 ประเมนไดจากความสมพนธ

PI = LL - PL ……………….. (5.7) เมอ PI, LL, และ PL เปนคา Plasticity Index, Liquid Limit, และ Plastic Limit ของมวลดนตามล าดบ ข. SHRINKAGE RATIO (SR) เปนคาทแสดงใหเหนถงปรมาณการเปลยนแปลงปรมาตรของมวลดน

เมอมการเปลยนแปลงความชนของมวลดนนน มนยามก าหนดไววา คา Shrinkage Ratio เปนคาอตราสวนระหวางการเปลยนแปลงของปรมาตรมวลดน คดเปนรอยละของปรมาตรมวลดนนนเมอแหง กบการเปลยนแปลงของความชนในมวลดน เมอมวลดนมความชนสงกวาคา Shrinkage Limit คดเปนรอยละของน าหนกดนแหงในมวลดนนน ดงนน

SR =

s

w

d

WW

100

VV

100

=

w

s

d WW

VV

……………….. (5.8)

เมอตวอยางดนมความชนสงกวา SL ปรมาตรของตวอยางดนทเปลยนแปลงไปV) เทากบ ปรมาตรน าทเพมขนหรอลดลงในตวอยางดนนนVW) และเมอ Ww = wwV ท าให

SR =

w

s

d VW

VV

และ

SR = wd

sV

W

……………….. (5.9)

SR เปนปรมาณทไมมหนวย และ หากทราบคา SR และ SL ของมวลดน จะสามารถประเมนคา Specific Gravity (GS)ของตวอยางดนนน ไดจากความสมพนธ

GS =

100SL

SR1

1 เมอ SL มหนวยเปน รอยละ ……………… (5.10)

CE 372 Lab. No. 5 page 55

ค. LINEAR SHRINKAGE (LS) เปนปรมาณการหดตวของมวลดนในทศทางเดยว เมอความชนของมวลดนลดลงจากคา wi ใดๆลงมา จนมวลดนมความชนเทากบคา Shrinkage Limit ระบเปนคาขนาดการหดตวของมวลดน คดเปนรอยละของขนาดของมวลดนในทศทางเดยวกนนน เมอมวลดนนนมความชน wi หรอ

LS =

iLL

100 ……………… (5.11)

โดยท L เปนความยาวของตวอยางดนทลดลง เมอความชนลดจาก wi ลงมาเปนความชน ทมคาเทากบ Shrinkage Limit ของมวลดนนน และ Li เปนความยาวของตวอยางดนเมอตวอยางดนมความชน wi คา Linear Shrinkage ของตวอยางดน สามารถทดสอบประเมนคาได โดยใชตวอยางดนทมความชนสงกวาคา Liquid Limit ใสลงในรางทองเหลองรปครงทรงกระบอกขนาดมาตรฐาน ดงในรปท 5.6 แลวน าไปอบจนแหง วดความยาวของแทงดนแหงในราง จะสามารถค านวณคา LS ไดจากสมการท 5.11 การทดสอบเพอประเมนคา Linear Shrinkage วธน นยมใชกบตวอยางดนประเภท non-plastic silt หรอมวลดนทมทรายละเอยดปนอยมาก ซงยากทจะทดสอบประเมนคา Plastic Limit โดยวธการปกต เพราะคา Linear Shrinkage ของตวอยางดน สามารถน าไปใชประมาณคา Plasticity Index ของตวอยางดนนนไดจากความสมพนธแบบ empirical คอ

PI = 2.13 (LS) ……………… (5.12) เมอ LS เปนคา Linear Shrinkage ของมวลดน มหนวยเปน รอยละ

รปท 5.6 ลกษณะและขนาดของรางมาตรฐาน (SHRINKAGE TROUGH) ทใชทดสอบ

ประเมนคา LINEAR SHRINKAGE ของตวอยางดน

CE 372 Lab. No. 5 page 56

5. วสดและอปกรณทใชในการทดสอบ การทดสอบในเรองน เปนท าการทดสอบเพอประเมนคา consistency limits ทง 3 คา ของ

ตวอยางดน คอ Liquid Limit, Plastic Limit, และ Shrinkage Limit และ รวมไปถงการทดสอบเพอประเมนคาLinear Shrinkage ของตวอยางดนเดยวกนน โดยวธการมาตรฐาน จงตองใชอปกรณการทดสอบแยกตามประเภทการทดสอบดงตอไปน

5.1 LIQUID LIMIT TEST 5.1.1 Liquid Limit Device 1 เครอง พรอม grooving tool ขนาดมาตรฐาน 1 อน 5.1.3 กระปองหาความชน ขนาดเลก 6 ใบ 5.2 PLASTIC LIMIT TEST 5.2.1 แผนกระจกเรยบส าหรบคลงเสนตวอยางดนชน 1 แผน 5.2.2 กระปองหาความชน ขนาดเลก 3 ใบ 5.3 SHRINKAGE LIMIT TEST 5.3.1 ถวยโลหะกลมกนเรยบ ขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 1.75 นว (44.4 มม) และลก

ประมาณ 0.5 นว (12.7 มม) ใชเปน shrinkage dish 1 ใบ 5.3.2 แผนแกวตดป มโลหะ 3 ป ม ดงในรปท 5.5 จ านวน 1 แผน 5.3.3 จานแกวหรอถวยกระเบองขอบต า เพอใชรองรบปรอททลนจากการวดปรมาตรกอนดนแหง

จ านวน 1 ใบ 5.3.4 ปรอท ปรมาณเพยงพอทจะใชท าการทดสอบ 5.3.5 กระบอกตวงขนาดเลกความจ 25-50 ml มขดแบงปรมาตรขางกระบอกตวงใหอานคาได

ละเอยดถง 0.2 ml เพอใชวดปรมาตรปรอท 1 กระบอก 5.4 LINEAR SHRINKAGE 5.4.1 รางทองเหลอง ขนาดมาตรฐาน รปครงทรงกระบอก (shrinkage trough) ดงในรปท 5.6

จ านวน 2 ราง 5.4.2 กระปองหาความชน ขนาดกลาง 1 กระปอง 5.4.3 เวอรเนย ขนาดวดความยาวไดไมต ากวา 150 มม. และอานคาไดละเอยดถง 0.1 มม. 5.5 วสดอปกรณใชรวมกนทง 4 การทดสอบ 5.5.1 ตวอยางดนแหง เปนเมดละเอยด รอนผานตะแกรง ASTM No.40 มาแลว หนกประมาณ

500-600 กรม 5.5.2 น ากลน ปรมาณเพยงพอทจะใชผสมดนท าการทดสอบ 5.5.3 ถวยกระเบองผสมดน พรอมมดปาด ส าหรบคลกผสม และตกดนเปยกบรรจภาชนะตางๆท

ใชท าการทดสอบ จ านวน 2 ชด 5.5.4 กระบอกตวง ขนาดความจ 100 cc หรอ ขวดฉดน า 1 ใบ

CE 372 Lab. No. 5 page 57

5.5.5 เครองชงไฟฟา ชงไดละเอยดถง 0.01 กรม 5.5.6 เตาอบ ควบคมอณหภมใหคงทได 5.5.7 ถาดอลมเนยมขนาดใหญ ส าหรบใสกระปองหาความชนทงหมดทใชในการทดสอบ เพอ

น าเขาเตาอบ จ านวน 1 ใบ

6. วธการทดสอบ 6.1 การทดสอบเพอประเมนคา LIQUID LIMIT ของตวอยางดน 6.1.1 น าตวอยางดนเมดละเอยดทเตรยมไว หนกประมาณ 200 กรม ใสลงในถวยกระเบองแลว

ผสมน าทละนอย ใชมดปาดคลกเคลาใหน าและดนผสมกนโดยทวถงแลวเพมน า ท าการ คลกเคลาตอ ไปอก จนมวลดนมลกษณะเหนยวหนดและออนตวพอสมควร ความชนของ ตวอยางดนในขณะนจะยงต ากวาคา Liquid Limit ของตวอยางดนนน พอประมาณ

6.1.2 ใชมดปาดดน ตกดนเปยกจากถวยผสมดน ใสลงในถวยทองเหลองของ Liquid Limit Device ใชมดปาดอดเนอดนลงในถวยทองเหลองใหแนน จนไมมฟองหรอชองวางอากาศ หลงเหลออยภายใน ตกแตงผวหนาดนใหราบเรยบ

6.1.3 ใช grooving tool กรดรองผากลางตวอยางดนในถวยทองเหลอง ใหรอยรองมความลก จนถงผวทองเหลองกนถวย

6.1.4 หมนมอหมนกระดกถวยทองเหลองขน แลวปลอยใหตกลงกระทบพนยางแขง ดวยความเรว ประมาณ 120 ครงตอนาท สงเกตดการเคลอนทของมวลดนทถกแบงออกเปน 2 สวนใน ถวยทองเหลอง เมอมวลดน 2 สวนเคลอนตวเขาหากน จนรองทกรดผาไวปดสนทเปน ระยะทางยาวประมาณ 1/2 นว ใหหยดท าการเคาะ แลวบนทกจ านวนครงทท าการเคาะ (no. of blows) ตวอยางดนน

6.1.5 ใชมดปาดตกตวอยางดนเปยกจากถวยทองเหลองบรเวณทมวลดน 2 สวนเคลอนเขามาชด ตดกน ใหไดน าหนกประมาณ 20-30 กรม ใสกระปองหาความชนทจดหมายเลขและ บ น ท ก น าหนกไวแลวน าไปชงน าหนก แลวน าไปเขาเตาอบเพอประเมนคาความชนของตวอยางดน

6.1.6 ใชมดปาด ตกดนทเหลออยในถวยทองเหลองทงหมดกลบคนลงไปในถวยผสมดน แลวเตม น าใหตวอยางดนมความชนสงขนอกตามความเหมาะสม ใชมดปาดคลกผสมใหทวถง

6.1.7 ท าการทดสอบตามขนตอนท 6.1.2 ถง ขนตอนท 6.1.6 อยางนอย 5 ครง ใหไดขอมล ความชนของตวอยางดน และจ านวนครงทท าการเคาะ อยางนอย 5 ชด จ านวนครงการ เคาะ (no. of blows) ทไดจากการทดสอบ ควรจะมคาระหวาง 45-10 ครง และควรจะม คาจ านวนครงการเคาะทสงกวา หรอ ต ากวา 25 ครง อยางนอย อยางละ 2 คา

6.1.8 ถาการเคาะทดสอบครงแรกๆ ปรากฏวาตวอยางดนแหง หรอเปยกแฉะเกนไป ใหเรมท า การทดสอบใหม โดยไมตองบนทกผลการทดสอบทใชไมไดนน

6.2 การทดสอบเพอประเมนคา PLASTIC LIMIT ของตวอยางดน 6.2.1 น าตวอยางดนเมดละเอยดทเตรยมไว หนกประมาณ 50กรม ใสลงในถวยกระเบองแลวผสม

น าทละนอย ใชมดปาดคลกใหน าและดนผสมกนโดยทวถง จนกระทงตวอยางดนมลกษณะ เหนยวหนด ความชนของตวอยางดนในขณะน ควรจะสงกวาคา Plastic Limit เลกนอย

CE 372 Lab. No. 5 page 58

6.2.2 ใชมอหยบดนชนจากถวยกระเบองมาปนเปนกอนกลม เสนผาศนยกลางประมาณ 1 ซม. จ านวน 2-3 กอน วางกอนดนลงบนแผนกระจก

6.2.3 ใชองมอสวนทเปนนวคลงกอนดนทละกอนดวยน าหนกกดพอประมาณ ใชความเรวในการ คลงประมาณ 80-90 ครงตอนาทจนกอนดนยดตวออกเปนเสน คลงกอนดนตอไปจนเสนดน มขนาดเสนผาศนยกลางประมาณ 3 มม.

6.2.4 ถาดนยงเกาะตวเปนเสนโดยไมมรอยแยกบนผวเสนดน ใหยบรวมเสนดนแลวปนเปนกอน กลม แลวเรมท าการคลงตามทก าหนดไวในขนตอน 6.2.3 ตอไปอก

6.2.5 คลงกอนดนจนเปนเสนขนาดเสนผาศนยกลาง 3มม. แลวกลบปนกอนซ าไปมาระหวาง ขนตอนทดสอบท 6.2.3 และ 6.2.4 จนกระทงเสนดนเรมแยกแตกตว หรอมการลอกของ ผวดน (crumble) ในขณะทก าลงคลง ดงในรปท 5.3 ใหหยดคลงเสนดน น าเสนดนท crumble แลวนน ใสกระปองหาความชนทจดหมายเลขและบนทกน าหนกแลว น าไป ชงน าหนกและเขาเตาอบ เพอประเมนคาความชนของตวอยางเสนดนนน

6.2.6 ท าการทดสอบ 2-3 ครง ตามจ านวนกอนดนทเตรยมไวในขนตอน 6.2.2 จะไดขอมล เปน คา ความชนของตวอยางดนท Plastic Limit จากการทดสอบ 2-3 คา

6.3 การทดสอบเพอประเมนคา SHRINKAGE LIMIT ของตวอยางดน 6.3.1 ทดสอบหาปรมาตรของถวยโลหะ หรอ shrinkage dish ทจะใชใสตวอยางดนเปยกในการ

ทดสอบน โดยเทปรอทใสในถวยโลหะจนลนเลกนอย ใชแผนแกวตดป มดานผวเรยบ วางกด ลงไปบนผวปรอท เพอไลปรอทสวนเกนออกจากถวยทดสอบ จนแผนแกววางอยบน ข อ บ ถวย แลวยกแผนแกวออกชาๆ เทปรอทจากถวยทดสอบลงในกระบอกตวง ความจ 25 ml เพอวดปรมาตรของถวยโลหะ ซงจะเปนปรมาตรของตวอยางดนเปยกทใช ทดสอบ (Vt)

6.3.2 น าตวอยางดนเมดละเอยดทเตรยมไว หนกประมาณ 50-100 กรม ใสในถวยกระเบอง ผสม น าทละนอย ใชมดปาดคลกใหน าและดนผสมกนโดยทวถง แลวเพมน า ท าการคลกดนเปยก ตอไปจนความชนของตวอยางดนสงกวาคา Liquid Limit เลกนอย

6.3.3 น าถวยโลหะททดสอบประเมนปรมาตรไวแลวมาทาวาสลนบางๆ เคลอบผวโลหะภายใน ถวย เพอไมใหเนอดนทใชท าการทดสอบเกาะตดกบผวโลหะ แลวน าถวยไปชงน าหนก (W3)

6.3.4 ใชมดปาด ตกตวอยางดนเปยกทเตรยมไวใสลงไปในถวย โดยใสครงแรกใหไดปรมาตร ประมาณ1 ใน 3 ของถวย แลวเคาะถวยลงบนพนโตะ เพอไลฟองอากาศออกจากตวอยาง ดน หลงจากนน เตมดนเปยกลงไปอกในปรมาณพอๆกน เปนครงท 2 และครงท 3 จน ตวอยางดนเตมถวย หลงจากเตมดนแตละครง ใหเคาะถวยไลฟองอากาศออกจากตวอยาง ดนในถวยใหหมด เมอไดตวอยางดนเปยกเตมถวยแลว ใชมดปาดแตงผวหนาตวอยางดน ใหเรยบเสมอขอบถวยโลหะ แลวน าถวยตวอยางดนนไปชงน าหนก (W1)

6.3.5 เกบถวยโลหะใสตวอยางดนเปยกไวในหองปฏบตการ เพอใหตวอยางดนแหงลงตาม ธรรมชาตเปนเวลาประมาณ 24-48 ชวโมง แลวจงน าถวยตวอยางดนไปเขาเตาอบ เพออบ ใหดนแหงสนท

6.3.6 น าถวยโลหะพรอมกอนดนแหงไปชงน าหนก (W2) แลวน าดนแหงออกจากถวย กอนดน แหงน ควรจะคงสภาพเปนชนเดยว หากกอนแหงแตกออกเปนชนเลกๆหลายชน ใหท าการ ทดสอบใหม

CE 372 Lab. No. 5 page 59

6.3.7 เทปรอทใสลงในถวยโลหะใบเดมใหเตม โดยวธการตามขนตอนท 6.3.1 แลวคอยๆยกถวย โลหะบรรจปรอทเตม ไปวางลงในจานแกวขอบต า

6.3.8 น ากอนดนแหงใสลงไปในปรอทในถวยโลหะ แลวใชแผนแกวตดป มกดกอนดนแหงใหจมลง ในปรอททงกอน ปรอทจะลนออกจากถวยโลหะไหลลงไปในจานแกวทรองรบ ดงในรป ท 5.5 ยกถวยโลหะออกจากจานแกวแลวเทปรอททอยในจานแกวใสกระบอกตวง เพอวด ปรมาตรปรอทสวนทลนจากถวยโลหะเปนปรมาตรของกอนดนแหง (Vd)

6.4 การทดสอบเพอประเมนคา LINEAR SHRINKAGE ของตวอยางดน 6.4.1 น ารางโลหะ (shrinkage trough) ทง 2 ราง ทจะใชท าการทดสอบมาวดความยาวภายใน

ตามแกนราบโดยใชเวอรเนย ซงความยาวทวดไดน จะเปนความยาวของตวอยางดนเปยก ทใชทดสอบ (L1 หรอ Li) แลวใชวาสลนทาเคลอบผวโลหะภายในรางบางๆ เพอปองกนม ใหดนเกาะตดกบผวโลหะ

6.4.2 น าตวอยางดนเมดละเอยดทเตรยมไว หนกประมาณ 200 กรม ใสลงในถวยกระเบองแลว ผสมน าทละนอย ใชมดปาดคลกใหน าและดนผสมกนโดยทวถง แลวเพมน า พรอมทง คลกดนเปยกตอไปจนความชนของตวอยางดนสงกวาคา Liquid Limit เลกนอย

6.4.3 ใชมดปาดตกตวอยางดนเปยกใสลงไปในรางทละนอย และอดดนใสรางใหแนน พรอมกบ เคาะรางใสดนลงบนพนเพอไลฟองอากาศ เมอไดดนเปยกไรฟองหรอชองวางอากาศเตมราง แลว ใชมดปาดแตงผวหนาดนใหเรยบเสมอขอบราง

6.4.4 เกบตวอยางดนเปยกทเหลอใสกระปองหาความชน ชงน าหนก แลวน าไปอบใหแหง เพอ ตรวจสอบวา ตวอยางดนทใชท าการทดสอบน มความชนเทาใด

6.4.5 เกบรางโลหะใสตวอยางดนเปยกไวในหองปฏบตการ เพอใหตวอยางดนแหงลงตาม ธรรมชาต เปนเวลาประมาณ 24-48 ชวโมง แลวจงน ารางตวอยางดนไปเขาเตาอบ เพออบ ใหดนแหงสนท

6.4.6 เมอน ารางตวอยางดนออกจากเตาอบแลว กอนตวอยางดนแหงในรางจะตองคงสภาพเปน ชนเดยว หากกอนดนแหงแตกออกเปนหลายชน ใหท าการทดสอบใหม

6.4.7 ใชเวอรเนยวดความยาวตามแนวนอนของกอนดนแหงในราง (L2)

7. การค านวณผลการทดสอบ 7.1 การค านวณใน DATA SHEET 7.1.1 จากผลการทดสอบ Liquid Limit ท าการค านวณคาความชนของตวอยางดนแตละ

ตวอยางแลวน าคาความชน พรอมกบ จ านวนครงทท าการเคาะตวอยางดนนน ไป plot ลงในกระดาษกราฟ semi-logarithmic โดย plot คาความชนบน linear scale และ plot คา จ านวนครงการเคาะบน logarithmic scale ดงในรปท 5.4 แลวลากเสนตรงในลกษณะ line of best fit ผานจดทงหมดท plot ได อานคาความชน ณ จดทเสนตรงนลากผานคา จ านวนครงการเคาะ 25 ครง จะไดเปนคา Liquid Limit ของตวอยางดนทใชทดสอบ

CE 372 Lab. No. 5 page 60

7.1.2 ค านวณคาความชนของตวอยางดนทใชท าการทดสอบ Plastic Limit แลวน าคาความชน ทค านวณไดมาหาคาเฉลยเพยงคาเดยว คาความชนดงกลาว จะเปนคาความชนท Plastic Limit ของตวอยางดนทใชทดสอบ

7.1.3 ค านวณคา Shrinkage Limit ของตวอยางดนจากขอมลททดสอบไดโดยใชสมการท 5.6 7.1.4 ค านวณคา Linear Shrinkage ของตวอยางดนทใชท าการทดสอบ โดยใชสมการท 5.11

พรอมทงค านวณหาความชน ของตวอยางดนเปยก ทใชทดสอบ เพอเปรยบเทยบกบคา Liquid Limit ของตวอยางดนเดยวกนน

7.1.5 ค านวณหาคา Plasticity Index ของตวอยางดนทใชทดสอบ โดยใชสมการท 5.7 7.2 การค านวณเพอเปรยบเทยบผลการทดสอบ 7.2.1 น าคาความชนของตวอยางดนจากผลการทดสอบ Liquid Limit เมอจ านวนครงทเคาะ

ตวอยางดน มคาระหวาง 20-30 ครง มาค านวณหาคา Liquid Limit ของตวอยางดน ดงกลาว ในลกษณะการทดสอบแบบ one-point method โดยใชสมการท 5.1

7.2.2 ค านวณคา Plasticity Index ของตวอยางดนจากผลการทดสอบ Linear Shrinkage ท ค านวณไดในขนตอนท 7.1.4 โดยใชสมการท 5.12

7.2.3 ค านวณคา Shrinkage Ratio (SR) ของตวอยางดน จากผลการทดสอบ Shrinkage Limit โดยใชสมการท 5.9

7.2.4 ประเมนคา Specific Gravity (Gs) ของตวอยางดน จากผลการทดสอบ Shrinkage Limit โดยใชสมการท 5.10

7.2.5 หากทราบคา specific gravity ของตวอยางดนอยกอนแลว ใหค านวณเพอประเมนคา Shrinkage Limit ของตวอยางดนน โดยสมการท 5.10 และโดยการ plot phase diagram ดงในรปท 5.1

8. บทวเคราะหวจารณ 8.1 ใหสรปผลการทดสอบและผลการค านวณทงหมด พรอมทงวจารณผลการทดสอบ และวเคราะห

คณสมบตของตวอยางดนทใชในทดสอบครงน 8.2 เปรยบเทยบคา Liquid Limit ทประเมนไดจากการค านวณในขนตอนท 7.1.1 กบคาทค านวณไดจาก

ขนตอนท 7.2.1 หากคาทไดแตกตางกน จงอธบายถงสาเหตทท าใหเกดความแตกตางดงกลาว 8.3 เปรยบเทยบคา Plasticity Index ทประเมนไดจากการค านวณ ในขนตอนท 7.1.5 กบคาทค านวณ

ไดจากขนตอนท 7.2.2 หากคาทไดตางกน จงอธบายถงสาเหตทท าใหเกดความแตกตางดงกลาว 8.4 เปรยบเทยบคา Shrinkage Limit ทประเมนไดจากการค านวณ ในขนตอนท 7.1.3 กบคาทประเมน

ไดจากขนตอนท 7.2.5 หากคาทไดตางกน จงอธบายถงสาเหตทท าใหเกดความแตกตางดงกลาว 8.5 วเคราะหวจารณแสดงความคดเหนอนๆ ทเกยวของกบวธการทดลองในเรองน

CE 372 Lab. No. 5 page 61

9. ขอมลเพมเตมเกยวกบการทดลองน 9.1 การเตรยมตวอยางดนทจะใชท าการทดสอบประเมนคา consistency limits ใหไดผลการทดสอบท

ถกตองเปนทเชอถอได จะตองท าการเตรยมตวอยางดนอยางถกตองตามวธการทก าหนด ซงจะศกษารายละเอยดไดจาก มาตรฐาน ASTM D 4318 หรอ ทแนะน าโดย BOWLES (1992) วธเตรยมตวอยางดนทถกตองวธหนงท BOWLES แนะน าคอ น ามวลดนทจะใชทดสอบมาท าใหแหงโดยตากไวในอากาศ (air-dried) ใหน าในมวลดนระเหยแหงไปเองตามธรรมชาต แลวจงใชคอนยางทบใหเมดดนแยกแตกตวออกจากกน กอนน าไปรอนผานตะแกรง ASTM No.40 แลวเกบมวลดนเมดละเอยดสวนทรอนผานตะแกรงไวใชในการทดสอบ ส าหรบการทดสอบเพอประเมนคา Liquid Limit และ Plastic Limit ใหน าตวอยางดนทเตรยมไวแลวน ไปผสมน าใหมความชนพอสมควร คลกใหเขากนโดยทวถง จนตวอยางดนมสภาพเหนยวหนด (plastic) หมกตวอยางดนทงไวในสภาพดงกลาว (curing) ประมาณ 24-48 ชวโมง กอนน าไปทดสอบ สวนการทดสอบประเมนคา Shrinkage Limit และ Linear Shrinkage ไมจ าเปนตองหมกตวอยางดนกอนทดสอบ สามารถใชดนแหงทเตรยมไวผสมน า แลวทดสอบไดทนท เหตผลทตองเตรยมตวอยางดนอยางระมดระวงเชนน เพราะการท าตวอยางดนใหแหงโดยน าเขาเตาอบทอณหภม 100-105 OC (oven-dried) กอนท าการทดสอบ จะมผลกระทบตอโครงสราง องคประกอบ และคณสมบตของเมดดน clay ซงเปนสวนส าคญในการก าหนดคณสมบต consistency และคณสมบต plasticity ของมวลดนเมดละเอยด ท าใหคา Consistency Limits ของตวอยางดนทประเมนได โดยเฉพาะอยางยง คา Liquid Limit ผดไปจากความเปนจรง คอ คา Liquid Limit ทประเมนไดจากตวอยางดนทท าใหแหงโดยเขาเตาอบ (oven-dried) จะนอยกวา คา Liquid Limit ทประเมนไดจากตวอยางดนทท าใหแหงในสภาวะอากาศตามธรรมชาต (air-dried) อยางไรกตาม การทดสอบประเมนคา Liquid Limit และ Plastic Limit โดยใชดนแหงจากการตากไวในอากาศไปผสมน าแลวท าการทดสอบทนท ผลการทดสอบกจะยงอาจเกดความคลาดเคลอนไดบางระหวาง 2-6 เปอรเซนต ดงนนจงตองน าตวอยางดนแหงทจะใชทดสอบไปผสมน าแลวหมกทงไว เพอเปดโอกาสใหเมดดน clay ในตวอยางดน ไดท าปฏกรยากบน าฟนสภาพเมดดนจนมคณสมบตใกลเคยงสภาพธรรมชาต กอนทจะถกท าใหแหง แลวจงน ามาไปทดสอบ ผลกระทบจากวธการเตรยมตวอยางดน ทมตอผลของการทดสอบ ตามทกลาวมาทงหมดน จะเกดขนอยางเหนไดชด กบมวลดนทมเมดดน clay ปนอยเปนปรมาณมาก ดงนน กรณทพจารณาแลวเหนวา ตวอยางดนชนในสภาพธรรมชาตทจะใชทดสอบ เปนดนเมดละเอยดลวน ไมมดนเมดหยาบปน สามารถน าตวอยางดนดงกลาวไปใชทดสอบไดทนท โดยไมตองท าใหแหงเสยกอน ซงเปนวธทสะดวกทสด และจะไมท าใหเกดการเปลยนแปลงคณสมบตของเมดดน clay ในตวอยางดนอกดวย สวนมวลดนทมเมดดน clay ปนอยนอย การเตรยมตวอยางดนเพอใชท าการทดสอบ จะไมมผลกระทบตอผลของการทดสอบมากนก อนง วธการทก าหนดใหนกศกษาปฏบตในการทดสอบในทน มจดประสงคทจะฝกฝนการใชเครองมออปกรณการทดสอบเปนหลก และใหสามารถท าการทดสอบไดเสรจสนภายในเวลาทก าหนด จงไมสามารถฝกการเตรยมตวอยางตามขบวนการทถกตองตามทกลาวไวในทนทกประการได

9.2 การท าใหตวอยางดนความชนสงทเตรยมขนในภาชนะทดลอง แหงสนท ในการทดสอบเพอประเมนคา

Shrinkage Limit และคา Linear Shrinkage ของตวอยางดน จะน าภาชนะใสตวอยางดนเขาเตาอบ

ในทนทมได จะตองปลอยตวอยางดนทงไวในบรรยากาศธรรมชาต เพอใหความชนของตวอยางดนลดลง

CE 372 Lab. No. 5 page 62

อยางชาๆจนเกอบแหง แลวจงน าเขาเตาอบจนแหงสนท ทงนหากน าตวอยางดนทมความชนสงเขาเตาอบ

น าจะระเหยออกจากตวอยางดนและตวอยางดนเกดการหดตวอยางรวดเรว เปนผลใหกอนดนแหงจะ

แตกแยกออกจากกนเปนชนๆ ไมสามารถน ากอนดนแหงเหลานนไปท าการวดขนาด หรอวดปรมาตรตอไปได

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

CE 372 Lab. No.5 page 63

การทดสอบคร งท 1 2 3 4 5 6 1 2 3

หมายเลขกระปองหาความชน

น าหนกดนเปยก + กระปอง (กรม)

น าหนกดนแหง + กระปอง (กรม)

น าหนกกระปองหาความชน (กรม)

น าหนกน าในตวอยางดน (กรม)

น าหนกดนแหง (กรม)

ความชนตวอยางดน (%)

จ านวนคร งการเคาะ (คร ง)

หมายเลขถวย SHRINKAGE

น าหนกดนเปยก + ถวย (W1) (กรม)

น าหนกดนแหง + ถวย (W2) (กรม)

น าหนกถวย SHRINKAGE (W3) (กรม)

น าหนกน าในตวอยางดน Ww = (W1 - W2) (กรม)

น าหนกดนแหง Ws = (W2 - W3) (กรม)

ความชนตวอยางดน w = 100(Ww/Ws) (%)

ปรมาตรดนเปยกในถวย SHRINKAGE (Vi) (ลบ.ซม.)

ปรมาตรกอนดนแหง (Vd) (ลบ.ซม.)

(%)

(%)

หมายเลขราง LINEAR SHRINKAGE LIQUID LIMIT (%)

ความยาวดนเปยกในราง (L1) (มม.) PLASTIC LIMIT (%)

ความยาวดนแหงในราง (L2) (มม.) PLASTICITY INDEX (%)

ระยะการหดตว L3 = (L1 - L2) (มม.) SHRINKAGE LIMIT (%)

(%) LINEAR SHRINKAGE (%)

(%) ESTIMATED P.I. (%)คาเฉลย LINEAR SHRINKAGE (L.S.)

คา LINEAR SHRINKAGE (L.S.)

คาเฉลย SHRINKAGE LIMIT

คา SHRINKAGE LIMIT (SL)

LIQUID LIMIT (L.L.) TEST PLASTIC LIMIT (P.L.) TEST

SHRINKAGE LIMIT (S.L.) TEST

LINEAR SHRINKAGE (L.S.) TEST

LIQUID LIMIT PLOT

ความชน

(%

)

(L.L.)

(P.L.)

SUMMARY OF RESULTS

(P.I. = 2.13 x L.S.)

(L.S.)

(S.L.)

(P.I. = L.L. - P.L.)

CONSISTENCY (ATTERBERG) LIMITS TEST

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

CE 372 ENGINEERING SOIL TESTS

EXPERIMENT No. 5

จ านวนคร งการเคาะ (Blows)

คาเฉลย P.L. (%)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 10 100