نوع خاک، نوع ماشین آلات، ضخامت لایه، تعداد ماشین آلات، درصد رطوبت، فشار تماسی و سرعت عبور ماشین آلات از مهم‌ترین عوامل موثر بر تراکم خاک هستند.
تاثیر نوع خاک بر تراکم خاک
نوع خاک، تاثیر بسیار زیادی بر روی نحوه و میزان متراکم شدن ذرات آن دارد. رس سنگین، رس و لای از مقاومت بالای در برابر متراکم شدن برخوردار هستند. در طرف مقابل، خاک‌های ماسه‌ای، شنی و درشت دانه به راحتی متراکم می‌شوند. تراکم شن، ماسه و لای خوب دانه‌بندی شده معمولا ساده است. به علاوه، این خاک‌ها در حین تراکم به چگالی خشک بالایی دست می‌یابند. میزان افزایش چگالی خاک‌های درشت‌دانه نسبت به رس‌ها بیشتر است. به طور کلی، میزان تراکم و افزایش چگالی با خوب بودن توزیع دانه‌بندی نسبت مستقیم دارد. تعداد حباب‌های هوا در خاک‌های چسبنده نسبتا زیاد است. این ویژگی باعث جذب بیشتر آب و افزایش رطوبت بهینه در این خاک‌ها میشود. این مسئله، انرژی مورد نیاز برای تراکم خاک را افزایش می‌دهد.
تاثیر نوع ماشین آلات بر تراکم خاک
انتخاب بهترین ماشین آلات برای تراکم خاک، مسئله‌ای است که بیشتر از هر پارامتری به نوع خاک محل بستگی دارد. بهترین ماشین آلات برای تراکم خاک‌های زیر عبارت هستند از:
-
رس
- کمپکتور رامر
- کمپکتور صفحه‌ای
- غلتک پاچه بزی
- غلتک پنوماتیک
- غلتک کفشک‌دار
-
خاک لای‌دار
- غلتک پاچه فیلی
- غلتک شبکه‌ای
-
ماسه
- کوبنده ارتعاشی
- غلتک صاف
-
سنگ
- کوبنده ارتعاشی
- غلتک پاچه بزی
- غلتک ضربه‌ای
- غلک شبکه‌ای
-
سطح آسفالت
- غلتک پنوماتیک
در صورتی که امکان دسترسی به ماشین آلات بالا برای نوع خاک مشخص شده وجود نداشته باشد، می‌توان از جدول زیر به عنوان راهنمای کلی استفاده کرد:
| نوع ماشین آلات تراکم | نوع مصالح مناسب |
| غلتک فولادی صاف | سنگ خرد شده، ماسه درشت‌دانه |
| غلتک پنوماتیکی (چرخ‌لاستیکی) | ماسه، شن، خاک لای‌دار، خاک رسی |
| غلتک پاچه بزی/غلتک کفشک‌دار | خاک لای‌دار، خلک رسی |
| کمپکتور رامر | خاک‌های موجود در فضاهای محدود |
توجه داشته باشید که نکته مهم دیگر در انتخاب نوع ماشین آلات تراکم خاک، نوع و مقیاس پروژه است. به عنوان مثال، در پروژه‌های احداث راه، خاکریز، سد خاکی و دیگر پروژه‌های بزرگ، معمولا از ماشین آلات سنگین تراکم خاک استفاده میشود. در طرف مقابل، به منظور تراکم ترانشه، فونداسیون ساختمان، زمین‌های کشاورزی و غیره، استفاده از ماشین آلات کوچک در اغلب موارد کفایت می‌کند.
تاثیر ضخامت لایه بر روی تراکم خاک
میزان تراکم خاک با ضخامت لایه رابطه عکس دارد. با صرف انرژی برابر، لایه‌های ضخیم کمتر متراکم می‌شوند. دلیل این مسئله، نسبت پایین انرژی به وزن واحد در خاک‌های ضخیم است. از این‌رو، به منظور دستیابی به چگالی مورد نظر باید ضخامت مناسب را برای عملیات خاکریزی تعیین کرد. این کار با تخمین ضخامت نهایی خاک بر اساس پارامترهای زیر انجام میشود:
- نوع خاک
- نوع ماشین آلات
- وزن ماشین آلات
- فشار تماسی اعمال شده از طرف بخش متراکم کننده ماشین آلات (مانند غلتک)
معمولا به منظور دستیابی به تراکم یکنواخت خاک، لایه‌هایی با ضخامت 200 تا 300 میلی‌متر بر روی بستر ریخته می‌شوند.
تاثیر تعداد ماشین آلات بر تراکم خاک
هر چه تعداد ماشین آلات مورد استفاده بر روی یک سطح بیشتر باشد، میزان تراکم نیز بیشتر خواهد بود. البته برای انتخاب تعداد بهینه ماشین‌آلات باید به نکات زیر توجه کرد:
- تعداد ماشین آلات بعد از یک عدد مشخص، تاثیری بر روی افزایش تراکم خاک نخواهد داشت.
- افزایش تعداد ماشین‌آلات به معنی افزایش هزینه سرمایه‌گذاری در پروژه است. از این‌رو، این تعداد باید با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی انتخاب شود.
یکی از مهم‌ترین فعالیت‌های مهندسان، تعیین تعداد ماشین آلات عبوری از روی خاک دارای رطوبت بهینه است. به این منظور، آزمایش برجای تراکم خاک برای بررسی جنبه‌های اقتصادی فرآیند تراکم و دستیابی به سطح چگالی مورد نظر انجام می‌گیرد.
تاثیر رطوبت بر تراکم خاک
یکی از نکات ضروری برای دستیابی به چگالی مورد نظر، کنترل میزان رطوبت خاک در حین تراکم است. در صورت وجود روبت بهینه یا نزدیک به بهینه در خاک می‌توان با صرف کمترین انرژی، بیشترین چگالی ممکن را به دست آورد. اگر رطوبت خاک از میزان بهینه پایین‌تر باشد، باید مقدار مشخصی آب را بر روی لایه خاک ریخت و آن را توسط گریدر با خاک مخلوط کرد. در صورت اضافی بودن میزان رطوبت، بهتر است با هوارسانی به خاک، رطوبت آن را به میزان بهینه رساند.
تاثیر فشار سطحی بر تراکم خاک
فشار سطحی و وزن بخش متراکم کننده ماشین الات، از دیگر پارامتری موثر بر میزان و نحوه تراکم خاک هستند. در غلتک‌های پنوماتیک، فشار لاستیک نیز بر روی فشار سطحی اثیر می‌گذارد. هر چه فشار سطحی بیشتر باشد، چگالی خشک افزایش یافته و میزان رطوبت بهینه کاهش می‌یابد.
تاثیر سرعت ماشین آلات بر روی تراکم خاک
سرعت ماشین آلات از دو جنبه بر روی تراکم خاک تاثیر می‌گذارد:
- هر چه سرعت ماشین آلات تراکم بیشتر باشد، طول ناحیه متراکم شده در یک شیفت بیشتر خواهد بود.
- هر چه سرعت ماشین آلات بیشتر باشد، میزان و کیفیت تراکم کمتر خواهد بود. در این حالت، احتمال نیاز به تکرار فرآیند تراکم یا تعداد ماشین‌آلات مورد نیاز فزایش می‌یابد.
در نتیجه، هنگام بررسی این عامل باید تعادل بین سرعت و کیفیت را در نظر گرفت. معمولا محدودیت سرعت 5 کیلومتر در ساعت برای تمام انواع غلتک‌ها در نظر گرفته میشود. در غلتک‌های ارتعاشی، سرعت عامل بسیار مهمی است؛ چراکه فرکانس ارتعاش این ماشین آلات به سرعت پیشروی آن‌ها بستگی ندارد. در نتیجه، هر چه سرعت پیشروی کمتر باشد، تعداد تکرار چرخه تراکم برای دستیابی به چگالی مورد نظر کاهش می‌یابد.