آزمایش CBR در آزمایشگاه (ظرفیت باربری کالیفرنیا) خاک در روسازی

آزمایش، برای تعیین مصالح بستر، زیراساس و اساس روسازی از نمونه های متراکم شده در آزمایش CBR کاربرد دارد. این روش، عمدتا برای ارزیابی مقاومت مصالح چسبنده که اندازه حداکثر ذرات آنها، کمتر از 3/4 اینچ (۱۹ میلیمتر) است، در نظر گرفته شده است، اما به این مصالح محدود نمی شود.

مراحل انجام آزمایش، به شرح زیر است:

از آزمایش تراکم ، نتایج حداکثر وزن مخصوص خشک آزمایشگاهی (ydmax) و درصد رطوبت بهینه را به دست آورده ایم.

با عنایت به روش آزمایش (ASTM) یا (AASHTO) برای هر نقطه از محل آزمایش، می بایست 3 قالب نمونه به ازای 3 دسته از تعداد ضربات آماده سازی گردد.

تعداد ضربات در روش ASTM، برابر 10، 25 و 56 ضربه و در روش AASHTO، برابر 10، 30 و 65 می باشد. در خصوص تعداد لایه ها، مطابق آنچه در آزمایش تراکم نمونه ها عمل شده است، اقدام می گردد.

پس از پخش نمودن خاک خشک بر روی میز فلزی (مشابه تراکم)، درصد رطوبت بهینه محاسبه شده را در چند مرحله به خاک اضافه کرده و پس از اختلاط کامل، مانند آزمایش تراکم، طبق جدول موجود در استاندارد، فرصت عمل آوری را به خاک می دهیم.

مشابه جدول مشخصات تراکم، لایه های خاک را در قالب CBR با تعداد ضربات مشخص متراکم می کنیم؛ اگر روش مورد استفاده، CBR خشک (غیر غرقاب) باشد، خاک کوبیده شده در قالب CBR را برعکس نموده و زیر سنبه بارگذاری، جک CBR گذاشته و با سرعت 1.27 میلیمتر بر دقیقه گسیختگی را شروع می کنیم.

به لحاظ این که رفتار ابتدای منحنی نفوذ- تنش، بسیار مهم است، مقادیر اعداد نفوذ سنبه، به ازای( 0.025 ، 0.05 ، 0.1 ، 0.15 ، 0.2 ، 0.25 ، 0.3 ، 0.4 و 0.5 )قرائت می کنیم.

از خاک مخلوط شده در ابتدای کار و بهتر است پس از گسیختگی، دو نمونه درصد رطوبت کنترلی اخذ گردد.

اگر روش آزمایش، غرقاب باشد، بعد از کوبیدن نمونه خاک در قالب CBR آن را برعکس نموده، وزنه های سربار و سه پایه گیج تورم سنج را نصب نموده و در حالی که کفی قالب CBR، مشبک است قالب، گلویی و سایر متعلقات را به آرامی داخل حوضچه آب مستغرق

می کنیم؛ به نحوی که کف قالب به طور مستقیم با کف حوضچه در تماس نباشد، بلکه لبه های قالب را بر روی بلندی کف حوضچه (مانند نصب پروفیل قوطی( 2*2 )سانتیمتر یا توری های مشبک فلزی گالوانیزه) می گذاریم و حداقل، یک اینچ آب بالای تراز نمونه خاک باشد. 96 ساعت (4 روز)، فرصت غوطه وری و غرقاب شدن می دهیم.

در فاصله ۴ روز غرقاب، میزان تورم احتمالی نمونه خاک را با قرائت گیج متصل به سه پایه انجام می دهیم؛
پس از خارج کردن قالب از حوضچه، ۱۵ دقیقه فرصت زهکشی و تخلیه آب میدهیم. می توان از ابرهای اسفنجی، جهت سرعت در زهکشی و خشک نمودن آب های اضافی استفاده نمود.

مشابه روش غیرغرقاب، پس از توزین های لازم، مجموعه خاک متراکم شده غرقاب گشته را در زیر سنیه نفوذ مستقر کرده و عملیات بارگذاری و رسم منحنی تنش- نفوذ را انجام می دهیم.

الف) منحنی تنش- نفوذ: تنش نفوذی، بر حسب پوند بر اینچ مربع یا مگاپاسکال محاسبه شده و منحنی تنش در مقابل نفوذ، به صورت نمودار 1 ترسیم می شود. در برخی موارد به دلیل ناهمواری های سطحی یا علل دیگر، منحنی تنش- نفوذ، در ابتدا، دارای تقعر به سمت بالا و در برخی موارد، لازم است که نقطه صفر، به صورتی که در نمودار 1 نشان داده شده است تنظیم گردد.

ب: با استفاده از مقادیر تنش تصحیح شده حاصل از منحنی تنش – نفوذ برای نفوذهای 0.1 اینچ (2.54 میلیمتر) و 0.2 اینچ (5.08 میلیمتر)، نسبت های باربری با تقسیم تنش های تصحیح شده بر تنش های استاندارد 1000 پوند بر اینچ مربع و 1500 پوند بر اینچ مربع و ضرب کردن در ۱۰۰، محاسبه می شوند.

همچنین، در صورتی که نفوذ کمتر از 0.2 اینچ باشد، نسبت های باربری برای تنش حداکثر محاسبه می شوند که در این صورت تنش استاندارد با درونیابی به دست می آید. معمولا، نسبت باربری در نفود 0.1 اینچ به عنوان CBR خاک گزارش می شود.

زمانی که نسبت باربری در نفوذ 0.2 اینچ بزرگتر است، آزمایش تکرار می شود. اگر در آزمایش کنترلی نتایج مشابهی حاصل گردد آنگاه نسبت باربری تعیین شده در نفوذ 0.2 اینچ به عنوان CBR در نظر گرفته می شود.

ج: طرح ، تنها برای یک درصد رطوبت : CBR با استفاده از داده های حاصل از 3 نمونه CBR در مقابل رابطه وزن مخصوص خشک، به صورتی که در نمودار زیر نشان داده شده است، ترسیم می شود، طرح، در درصد وزن مخصوص خشک حداکثر مورد تقاضا تعیین می شود.

د: طرح برای محدوده ای از درصدهای رطوبت CBR

داده های حاصل از آزمایش در 3 انرژی تراکمی به صورتی که در نمودار زیر نشان داده شده است ترسیم می شوند. داده های ترسیم شده نشان دهنده ی پاسخ خاک نسبت به محدوده ی میزان رطوبت مشخص شده هستند. کمترین مقدار CBR در محدوده میزان رطوبت مشخص شده که دارای وزن مخصوص خشک بین وزن مخصوص خشک حداقل مشخص شده و وزن مخصوص خشک تولید شده توسط تراکم در محدوده میزان طروبت است گزارش می شود.

گزارش باید دربرگیرنده موارد زیر باشد.

روش مورد استفاده برای آماده سازی و تراکم نمونه ها: روش های آزمایش D698 با   D1557  با هر روش دیگری همانند (AASHTO – T99) یا (AASHTO – T180)

همراه با شرح روش؛

وضعیت نمونه (خشک با غرقاب)

دانسیته (وزن مخصوص) خشک نمونه قبل از غرقاب، بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب (پوند بر فوت مکعب)

دانسیته (وزن مخصوص) خشک نمونه پس از غرقاب، بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب (پوند بر فوت مکعب)

میزان رطوبت نمونه بر حسب درصد، قبل از تراکم، پس از تراکم، در یک اینچی

قسمت فوقانی لایه پس از غرقاب (میانگین پس از غرقاب)

تورم (درصدی از ارتفاع اولیه)

نسبت باربری نمونه (خشک یا غرقاب)، بر حسب درصد

مقدار سربار : روش های خاص آماده سازی و آزمایش نمونه (برای مثال، برای مصالح خودچسباننده)

مشخصات نمونه (محل، تعداد گمانه و …)

جدول مطابقت ابزار و نحوه انجام آزمایش CBR با استاندارد های ASTM D1883