تعریف شاخص خمیری و روانی خاک

روانی خاک چیست؟
«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 خاک های ریزدانه نظیر لای و رس بسیار مهم است.

با توجه به میزان محتوای آب خاک، روانی آن به چهار حالت زیر تقسیم می شود:

• «حالت مایع» (Liquid State): محتوای آب زیاد است؛ ذرات جامد درون آب غوطه ور هستند و خاک می تواند مانند یک سیال جریان پیدا کند.
• «حالت خمیری» (Plastic State): در این حالت، مقاومت خاک به جریان یافتن افزایش می یابد. با این وجود، محتوای آب به اندازه ای 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 شکل پذیری آن به اندازه قابل توجهی کم تر است.
• «حالت جامد» (Solid State): محتوای آب بسیار پایین بوده و خاک از سختی بالایی برخوردار است.

حدود اتربرگ چه هستند؟
بین حالت های خاک (مایع، خمیری، نیمه جامد و جامد)، مرزهایی وجود دارد که با عبور از آن ها، رفتار و خواص خاک تغییر می کند.

این مرزها با عنوان «حدود اتربرگ» (Atterberg limits) شناخته می شوند. حدود اتربرگ عبارت هستند از:

«حد مایع» (Liquid Limit):
حدی که با افزایش محتوای آب، رفتار خاک رسی از حالت خمیری به مایع تغییر می کند. البته تغییر رفتار از حالت خمیری به مایع به صورت آنی نیست و در بازه ای از محتوای آب به صورت تدریجی رخ می دهد. 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 می کند. حدود مایع و خمیری مطابق با استاندارد ASTM D4318 اندازه گیری می شوند.

«حد انقباض» (Shrinkage Limit):
حدی که در آن، کاهش محتوای آب، دیگر باعث کاهش حجم خاک نمی شود. به عبارت دیگر، با افزایش محتوای آب در این حد، حجم و شکل پذیری افزایش می یابد. حد انقباض کاربرد کمتری نسبت به حدود مایع و خمیری دارد. مقدار حد انقباض با استفاده از آزمایش ASTM D4943 به دست می آید.

شاخص خمیری چیست؟
فاصله بین حد خمیری و حد مایه با عنوان «شاخص خمیری» (Plasticity Index) شناخته می شود. رابطه شاخص خمیری به صورت زیر است:

PI=LL−PL

• PI: شاخص خمیری.
• LL: حد مایع.
• PL: حد خمیری.

شاخص خمیری بر حسب درصد وزن خشک نمونه بیان می شود. این شاخص، محدوده ای از محتوای آب را نمایش می دهد که خاک، خاصیت خمیری خود را حفظ می کند. به طور کلی، شاخص خمیری به میزان رس بستگی دارد.

از کاربردهای شاخص خمیری می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تشخیص لای از رس.
• طبقه بندی خاک ها.
• تشخیص میزان تراکم پذیری خاک ها (هرچه شاخص خمیری بیشتر باشد، تراکم پذیری نیز بیشتر خواهد بود.).
• تعیین عکس العمل سطح خاک ها به حضور آب.