Standard Compaction Test
Standard Compaction Test
มาตรฐานการทดสอบความแน่น แบบมาตรฐาน (Standard Compaction Test) มยผ. 2201 - 57 1.
ขอบข่าย มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงวิธีการทดสอบหาความสัมพันธ์ระหว่างความแน่นของดินกับปริมาณน้ำ ที่ใช้ในการบด อัดในแบบที่กำ หนดขนาดไว้ด้วยตุ้มเหล็กหนัก 2.5 กก. (5.5 ปอนด์) ระยะปล่อยตุ้มตกกระทบสูง 305 มม. (12 นิ้ว) วิธีทดสอบมี 4 วิธี ต่างๆ กันดังนี้
วิธีก. ใช้แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 มม. (4 นิ้ว) และดินที่ร่อนผ่านตะแกรง ขนาด 19.0 มม. (3/4 นิ้ว) ตามวิธีพร๊อกเตอร์แบบมาตรฐาน (Standard Proctor)
วิธีข. ใช้แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 152 มม. (6 นิ้ว) และดินที่ร่อนผ่านตะแกรง ขนาด 19.0 มม. (3/4 นิ้ว) ตามวิธีแอสโต ที 99 (AASHTO T 99)
วิธีค. ใช้แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 มม. (4 นิ้ว) และดินที่ร่อนผ่านตะแกรง ขนาด 4.75 มม. (เบอร์ 4) ตามวิธีพร๊อกเตอร์แบบมาตรฐาน (Standard Proctor)
วิธีง. ใช้แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 152 มม. (6 นิ้ว) และดินที่ร่อนผ่านตะแกรง ขนาด 4.75 มม. (เบอร์ 4) ตามวิธีแอสโต ที 99 (AASHTO T 99) การใช้วิธีทดสอบวิธีใด ให้เป็นไปตามรายการที่กำ หนดไว้ในแบบก่อสร้าง ถ้าไม่ได้ระบุวิธีการทดสอบให้ใช้วิธีก.
2. นิยาม “ความแน่นของดิน” หมายความว่า ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำ หนักของดินกับปริมาตรของดิน
3. เครื่องมือและอุปกรณ์ประกอบด้วย
3.1 แบบ (Mold) ทำด้วยโลหะแข็งและเหนียว มีลักษณะทรงกระบอกกลวง ผนังแข็งแรงมี 2 ขนาด คือ ขนาดเส้น ผ่านศูนย์กลางภายใน 102 มม. และ 152 มม. มีปลอกที่สามารถถอดได้สูง 60 มม. (2 3/8 นิ้ว) เพื่อให้สามารถ บดอัดดินให้สูงและมีปริมาตรตามต้องการ แบบและปลอกต้องยึดกันได้อย่างมั่นคงกับฐานแบบซึ่งสามารถ ถอดได้ ทำด้วยวัสดุชนิดเดียวกัน ดูรูปที่ 1 และ 2
3.1.1 แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 มม. (4 นิ้ว) สูง 116.43±0.127 มม. (4.584±0.005 นิ้ว) มีเส้นผ่าน ศูนย์กลางภายในแบบ 101.6±0.406 มม. (4.000±0.016 นิ้ว) โดยมีขนาดความจุ 0.000943±0.000008 ลบ.ม. (0.0333±0.0003 ลบ.ฟ.) และมีปลอกขนาดเดียวกันสูง 60 มม. (2 3/8 นิ้ว)
3.1.2 แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 152 มม. (6 นิ้ว) สูง 116.43±0.127 มม. (4.584±0.005 นิ้ว) มีเส้นผ่าน ศูนย์กลางภายในแบบ 152.4±0.6604 มม. (6.000±0.026 นิ้ว) โดยมีขนาดความจุ 0.002124±0.000021 ลบ.ม.(0.07500±0.00075 ลบ.ฟ.) และมีปลอกขนาดเดียวกันสูง 60 มม. (2 3/8 นิ้ว)
3.2 ตุ้ม (Rammer) ทำด้วยโลหะทรงกระบอกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50.8±0.127 มม. (2.000±0.005 นิ้ว) น้ำ หนัก รวมทั้งด้ามถือ 2.495±0.009 กก. (5.50±0.02 ปอนด์) มีปลอกบังคับให้ยกได้สูง 304.8±1.524 มม.(12.000±0.06 นิ้ว) เหนือระดับดินที่บดอัดโดยตุ้มตกลงกระทบได้อย่างอิสระ ปลอกบังคับต้องมีรูระบายอากาศอย่างน้อย 4 รู มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 9.5 มม. (3/8 นิ้ว) ทำ มุมกัน 90 องศา และห่างจากปลายปลอกทั้งสอง ข้างประมาณ 19 มม. (3/4 นิ้ว)
3.3 เครื่องดันตัวอย่างออกจากแบบ (SampleExtruder) ประกอบด้วยแม่แรง (Jack) ก้านโยกแม่แรง โครงเหล็ก จับแบบขณะดันตัวอย่างออกจากแบบ ใช้ดันตัวอย่างที่บดอัดในแบบแล้วออกจากแบบ หรืออาจใช้เครื่องมือ อย่างอื่น ที่สามารถขุดแคะตัวอย่างดินออกจากแบบก็ได้
3.4 เครื่องชั่ง (Balance and Scale) สามารถชั่งน้ำ หนักได้อย่างน้อย 11.5 กก.และอ่านละเอียดได้ถึง 5 กรัม 1 เครื่อง และสามารถชั่งน้ำ หนักได้อย่างน้อย 1,000 กรัม อ่านละเอียดได้ถึง 0.01 กรัม อีก 1 เครื่อง
3.5 ตู้อบ (Oven) สามารถควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ได้ 110±5 องศาเซลเซียส (230±9 องศาฟาเรนไฮต์) สำ หรับ อบดินชื้นให้แห้ง
3.6 เหล็กปาดดิน (Straight Edge) ทำด้วยเหล็กชุบแข็ง มีขอบเรียบยาวไม่น้อยกว่า 254 มม.(10 นิ้ว) มีขอบที่ลบมุม ด้านหนึ่ง อีกด้านหนึ่งเรียบตรงตลอดความยาวของเหล็กปาดดิน โดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกินร้อยละ 0.1 (0.01 นิ้วต่อความยาว 10 นิ้ว) ในช่วงที่ใช้ปาดแต่งผิวดินในแบบ
3.7 ตะแกรงร่อนดิน (Sieve) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 203 มม. (8 นิ้ว) สูง 50.8 มม. (2 นิ้ว) มี 2 ขนาด คือ 19.0 มม. (3/4 นิ้ว) และ 4.75 มม. (เบอร์ 4)
3.8 เครื่องผสมดิน (Mixing Tool) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการคลุกผสมดินให้เข้ากัน ได้แก่ ถาดใส่ดิน ช้อนตักดิน พลั่ว เกรียง ถ้วยตวงวัดปริมาตรน้ำ เป็นต้น หรืออาจเป็นเครื่องผสมดินที่ทำ งานด้วยเครื่องจักร ซึ่งสามารถ คลุกเคล้าผสมตัวอย่างดินให้เข้ากับน้ำ ที่ผสมเพิ่มลงไปในตัวอย่างดินทีละน้อยๆ ได้
3.9 ตลับบรรจุดิน (Container) ทำด้วยโลหะมีฝาปิดป้องกันความชื้นระเหยออกไปก่อนชั่งน้ำ หนัก หรือระหว่าง การชั่งน้ำ หนักเพื่อหาความชื้นในดิน
4. การเตรียมตัวอย่าง
4.1 ถ้าตัวอย่างดินที่นำ มาทดสอบชื้น ให้ผึ่งให้แห้งจนสามารถใช้เกรียงบดให้ร่วนได้ หรือใช้ตู้อบอบดินให้แห้งก็ได้ แต่ต้องใช้อุณหภูมิไม่เกิน 60 องศาเซลเซียส (140 องศาฟาเรนไฮต์) แล้วบดให้เม็ดดินหลุดออกจากกัน โดยไม่ทำ ให้เม็ดดินแตก
4.2 ในกรณีที่ขนาดของตัวอย่างเม็ดใหญ่ที่สุดโตกว่า 19.0 มม. (3/4 นิ้ว) ให้ใช้ตะแกรงขนาด 19.0 มม. (3/4 นิ้ว) ร่อนเอาดินที่ค้างบนตะแกรงนี้ออก แล้วแทนด้วยดินที่ร่อนผ่านตะแกรงนี้แล้วค้างบนตะแกรงขนาด 4.75 มม. (เบอร์ 4) จำ นวนน้ำ หนักเท่ากัน ใส่ลงแทนแล้วคลุกเคล้ากันให้ทั่วทำการแบ่งสี่ (Quartering) หรือใช้เครื่องมือ แบ่งตัวอย่าง (Sample Splitter)
4.3 ในกรณีที่ขนาดของตัวอย่างเม็ดใหญ่ที่สุดไม่โตกว่า 19.0 มม. (3/4 นิ้ว) ให้แบ่งตัวอย่างตามวิธีในข้อ 4.2
4.4 ในกรณีที่จะทำการทดสอบตามวิธี ค. หรือ ง. ให้ใช้ตัวอย่างที่ร่อนผ่านตะแกรงขนาด 4.75 มม. (เบอร์ 4) เท่านั้น ส่วนที่ค้างบนตะแกรงนี้ให้ทิ้งไป
4.5 ให้เตรียมตัวอย่างหนักประมาณ 6,000 กรัม สำ หรับการทดสอบวิธีข.และ ง.ต่อการทดสอบ 1 ครั้งและ หนักประมาณ 3,000 กรัม สำ หรับการทดสอบวิธีก. และ ค. ต่อการทดสอบ 1 ครั้ง การเตรียมตัวอย่างต้องเตรียม ให้พอทดสอบได้ไม่น้อยกว่า 4 ครั้งต่อ 1 ตัวอย่าง มยผ. 2201 - 57 : มาตรฐานการทดสอบความแน่น
5. การทดสอบ
5.1 การทดสอบวิธีก.
5.1.1 นำดินตัวอย่างมาพรมน้ำ ให้ทั่วเพื่อให้ดินชื้น โดยเมื่อคลุกผสมกันแล้วจะมีความชื้นต่ ำกว่าปริมาณความชื้น ที่ให้ความแน่นสูงสุด (Optimum Moisture Content) ประมาณร้อยละ 4
5.1.2 ใส่ดินที่ผสมน้ำแล้ว ลงในแบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 มม. (4 นิ้ว) ซึ่งมีปลอก (Collar) สวมอยู่ เรียบร้อยแล้ว โดยประมาณว่าเมื่อบดอัดแล้วจะเหลือดินสูง 1/3 ของความสูงของแบบ แล้วบดอัด โดยตุ้มยกสูง 305 มม. (12 นิ้ว) จำ นวน 25 ครั้ง ให้ทั่วผิวของดินในแบบ
5.1.3 ทำตามวิธีในข้อ 5.1.2 ซ้ำอีก 2 ครั้ง จนดินที่ถูกบดอัดแน่นในแบบมีความสูงกว่าแบบประมาณ 10 มม.
5.1.4 ถอดปลอกออก ใช้เหล็กปาดดินปาดแต่งหน้าดินในแบบให้เรียบเท่ากับระดับขอบบนของแบบ ถ้าดิน ก้อนใหญ่หลุดออก ให้เติมดินตัวอย่างลงไปแทนแล้วบดให้แน่นพอควร แต่งจนเรียบแล้วนำ ไปชั่งน้ำ หนัก เมื่อหักน้ำ หนักของแบบออก จะได้น้ำ หนักของดินชื้น ต้องอ่านเครื่องชั่งละเอียดถึง 5 กรัม
5.1.5 แกะดินออกจากแบบแล้วผ่าตามแนวตั้งผ่านจุดศูนย์กลางของแท่งตัวอย่างดิน เก็บดินจากที่ผ่าประมาณ 300 กรัม ใส่ตลับบรรจุดินชั่งน้ำ หนักทันที อ่านละเอียดถึง 0.01 กรัม
5.1.6 นำ ดินในตลับบรรจุดินไปอบให้แห้งที่อุณหภูมิ 110±5 องศาเซลเซียส (230±9 องศาฟาเรนไฮต์) อย่างน้อย 12 ชั่วโมง แล้วชั่งหาน้ำ หนักอ่านละเอียดถึง 0.01 กรัม
5.1.7 บดดินตัวอย่างที่แกะออกจากแบบที่เหลือให้ร่วน แล้วคลุกผสมกับดินในตอนแรกให้เข้ากัน พรมน้ำ ให้ความชื้นเพิ่มขึ้นร้อยละ 1 ถึง 2
5.1.8 ดำ เนินการตามข้อ 5.1.2 ถึง 5.1.7 โดยเพิ่มน้ำ ทุกครั้งจนกว่าน้ำ หนักดินที่บดอัดในแบบลดลง หรือไม่ เปลี่ยนแปลง หรืออาจลดน้ำ ที่ผสมลงเมื่อพบว่าการเพิ่มน้ำแล้วน้ำ หนักดินที่บดอัดในแบบลดลง
5.2 การทดสอบวิธี ข. ดำ เนินวิธีการทดสอบเช่นเดียวกับวิธีก. แต่ใช้แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 152 มม. (6 นิ้ว) บดอัด 3 ชั้นๆ ละ 56 ครั้ง
5.3 การทดสอบวิธี ค. ดำ เนินวิธีการทดสอบเช่นเดียวกับวิธีก. แต่ใช้ตัวอย่างดินที่ร่อนผ่านตะแกรงขนาด 4.75 มม. (เบอร์ 4) บดอัด 3 ชั้นๆ ละ 25 ครั้ง
การทดสอบวิธี ง. ดำ เนินวิธีการทดสอบเช่นเดียวกับวิธีค. แต่ใช้แบบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 152 มม. (6 นิ้ว) บดอัด 3 ชั้นๆ ละ 56 ครั้ง
6. การคำนวณ
6.1 คำ นวณหาค่าความชื้นในดินเป็นร้อยละ
7. การรายงานผล
7.1 นำค่าความชื้นในดิน (W) และค่าความแน่นแห้งของดิน (gd) ในแต่ละครั้งของการทดสอบมากำ หนดจุดลงใน กระดาษกราฟโดยให้ค่าความชื้นในดินอยู่ในแกนนอนและค่าความแน่นแห้งของดินอยู่ในแกนตั้ง
7.2 เขียนเส้นกราฟให้ผ่านจุดที่กำ หนดไว้ หรือใกล้เคียงให้มากที่สุด จะได้เส้นกราฟลักษณะเป็นเส้นโค้งรูประฆังคว่ ำ (ParabolaCurve) จุดสูงที่สุดของเส้นโค้ง คือค่าความแน่นแห้งสูงสุดของดินนั้น ตามกรรมวิธีบดอัดที่ใช้ ทดสอบนี้
7.3 ที่จุดค่าความแน่นแห้งสูงสุดของดิน เมื่อลากเส้นตรงขนานกับแกนตั้งลงมาตัดแกนนอน จะได้ค่าความชื้นที่ทำ ให้ ดินบดอัดได้แน่นสูงสุด
7.4 ให้รายงานค่าความแน่นแห้งสูงสุด หน่วยเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และค่าความชื้นที่ทำ ให้ดินบดอัด ได้แน่นสูงสุด เป็นร้อยละ
7.5 ให้รายงานผลตามแบบฟอร์มที่ บฟ. มยผ. 2201-57: มาตรฐานการทดสอบความแน่น แบบมาตรฐาน (Standard Compaction Test)
8. ข้อควรระวัง
8.1 การประมาณปริมาณน้ำ ที่ใช้ผสมดินที่เกาะติดเป็นก้อน (Cohesive Soil) ควรเผื่อให้ต่ ำและสูงกว่าจำ นวนน้ำ ที่ ทำ ให้ได้ค่าความชื้นที่ทำ ให้ดินบดอัดได้แน่นสูงสุด (OMC) ดินพวกดินทราย (Cohesionless Soil) ควรผสมน้ำ ตั้งแต่น้อยที่สุดคือ เริ่มจากดินผึ่งแห้งจนกระทั่งมากที่สุดเท่าที่จะทำ ได้
8.2 ในการบดอัดดินให้วางแบบบนพื้นที่มั่นคงแข็งแรง ราบเรียบขณะทำการบดอัดแบบต้องไม่กระดอนไปมา
8.3 ควรเตรียมตัวอย่างให้เพียงพอ โดยให้มีตัวอย่างทดสอบทางด้านแห้งกว่า (Dry Side) ความชื้นที่ทำ ให้ดินบดอัด ได้แน่นสูงสุด (OMC) ไม่น้อยกว่า 2 ตัวอย่าง และให้มีตัวอย่างทดสอบพอทดสอบทางด้านชื้นกว่า (Wet Side) ความชื้นที่ทำ ให้ดินบดอัดได้แน่นสูงสุด (OMC) 1 ตัวอย่าง
8.4 ดินชนิดที่มีปริมาณดินเหนียวมาก (Heavy Clay) หลังจากผึ่งให้แห้งแล้วให้บดด้วยค้อนยางหรือใช้เครื่องบด จนได้ตัวอย่างที่สามารถร่อนผ่านตะแกรงขนาด 4.75 มม. (เบอร์ 4) มากที่สุดเท่าที่จะทำ ได้ 8.5 ปริมาตรของแบบให้ทำ การวัดและคำ นวณ เพื่อให้ได้ปริมาตรที่แท้จริงของแต่ละแบบห้ามใช้ปริมาตรที่ แสดงไว้โดยประมาณในรูป
8.6 แบบที่ใช้งานแล้ว ต้องคลาดเคลื่อนไม่เกินร้อยละ 50 ของความคลาดเคลื่อนที่ยอมให้
9. เอกสารอ้างอิง
9.1 มาตรฐานกรมโยธาธิการ มยธ.(ท) 501.1-2532: วิธีการทดสอบความแน่น แบบมาตรฐาน (Standard Compaction Test) 9.2 มาตรฐานกรมทางหลวง ทล.-ท. 107/2517: วิธีการทดลอง Compaction Test แบบมาตรฐาน 9.3 Standard Method of Test for The Moisture-Density Relations of SoilUsing A 5.5 lb = (2.5 kg) Rammer And A 12 - in. (305 mm.) Drop; AASHTO Designation: T 99-74 9.4 The American Society for Testing and Materials, ASTM Standards, ASTM D 698 - 00: Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12,400 ft-lbf/ft3 or 600 kN-m/m3 )
