روانی خاک
«روانی» (Consistency)، کمیتی برای توصیف رفتار ذرات خاک در برابر نیروهای اعمال شده است. این کمیت به رطوبت موجود در خاک یا محتوای آب بستگی دارد. روانی، برای خاک‌های ریزدانه نظیر لای و رس بسیار مهم است. با توجه به میزان محتوای آب خاک، روانی آن به چهار حالت زیر تقسیم می‌شود:
- «حالت مایع» (Liquid State): محتوای آب زیاد است؛ ذرات جامد درون آب غوطه‌ور هستند و خاک می‌تواند مانند یک سیال جریان پیدا کند.
- «حالت خمیری» (Plastic State): در این حالت، مقاومت خاک به جریان یافتن افزایش می‌یابد. با این وجود، محتوای آب به اندازه‌ای است که احتمال تغییر شکل خاک وجود دارد.
- «حالت نیمه جامد» (Semi-Solid State): در این حالت، سفتی ذرات ریز خاک، بیشتر از حالت خمیری بوده اما شکل‌پذیری آن به اندازه قابل‌توجهی کم‌تر است.
- «حالت جامد» (Solid State): محتوای آب بسیار پایین بوده و خاک از سختی بالایی برخوردار است.
حدود اتربرگ چه هستند؟
بین حالت‌های خاک (مایع، خمیری، نیمه جامد و جامد)، مرزهایی وجود دارد که با عبور از آن‌ها، رفتار و خواص خاک تغییر می‌کند. این مرزها با عنوان «حدود اتربرگ» (Atterberg limits) شناخته می‌شوند. حدود اتربرگ عبارت هستند از:
- «حد مایع» (Liquid Limit): حدی که با افزایش محتوای آب، رفتار خاک رسی از حالت خمیری به مایع تغییر می‌کند. البته تغییر رفتار از حالت خمیری به مایع به صورت آنی نیست و در بازه‌ای از محتوای آب به صورت تدریجی رخ می‌دهد. به علاوه، مقاومت برشی خاک در حد مایع واقعا برابر با صفر نیست.
- «حد خمیری» (Plastic limit): حدی که در آن، با کاهش محتوای آب، رفتار خاک از حالت خمیری به حالت نیمه جامد تغییر می‌کند. حدود مایع و خمیری مطابق با استاندارد ASTM D4318 اندازه‌گیری می‌شوند.
- «حد انقباض» (Shrinkage Limit): حدی که در آن، کاهش محتوای آب، دیگر باعث کاهش حجم خاک نمی‌شود. به عبارت دیگر، با افزایش محتوای آب در این حد، حجم و شکل‌پذیری افزایش می‌یابد. حد انقباض کاربرد کمتری نسبت به حدود مایع و خمیری دارد. مقدار حد انقباض با استفاده از آزمایش ASTM D4943 به دست می‌آید.
شاخص خمیری چیست؟
فاصله بین حد خمیری و حد مایه با عنوان «شاخص خمیری» (Plasticity Index) شناخته می‌شود. رابطه شاخص خمیری به صورت زیر است:
- PI: شاخص خمیری
- LL: حد مایع
- PL: حد خمیری
شاخص خمیری بر حسب درصد وزن خشک نمونه بیان می‌شود. این شاخص، محدوده‌ای از محتوای آب را نمایش می‌دهد که خاک، خاصیت خمیری خود را حفظ می‌کند. به طور کلی، شاخص خمیری به میزان رس بستگی دارد. از کاربردهای شاخص خمیری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تشخیص لای از رس
- طبقه‌بندی خاک‌ها
- تشخیص میزان تراکم‌پذیری خاک‌ها (هرچه شاخص خمیری بیشتر باشد، تراکم‌پذیری نیز بیشتر خواهد بود.)
- تعیین عکس‌العمل سطح خاک‌ها به حضور آب