หน่วยที่2Water Content

วชิ าปฐพกี ลศาสตร์ รหัสวชิ า3106-2109 การทดลองหาปริมาณน้าในดิน (Water Content) แผนกวชิ าช่างก่อสร้าง วทิ ยาลยั เทคนคิ ลพบุรี ครวู ริ ัตน์ พานทอง

1 การทดลองหาปรมิ าณนำ้ ในดิน (Water Content) หวั ขอ้ เรื่อง 1 ปริมาณน้ำในดิน (Water Content) และการคำนวณหาปริมาณน้ำในดิน 2 การทดลองหาปริมาณนำ้ ในดนิ 3 ใบงานขนั้ ตอนการทดลองหาปริมาณน้ำในดนิ 4 การคำนวณผลการทดลองหาปริมาณน้ำในดิน สาระสำคญั ความชน้ื ของดินตามธรรมชาตหิ รอื ปริมาณน้ำในมวลดินนี้ เปน็ การทดสอบพน้ื ฐานทจี่ ะ ให้ข้อมลู เกี่ยวกบั สภาพของดิน เช่น แรงเฉือน อตั ราส่วนช่องว่างในดิน การทรุดตวั ของดิน เปน็ ตน้ ค่าพกิ ัดแอตเตอรเ์ บอร์ก (Atterberg Limits) ต่างๆ ท่ีทดสอบก็คอื ค่าความชน้ื ในดินโดยสถานะตา่ งกบั ความชน้ื ตามธรรมชาติของดนิ การทดสอบความชืน้ ของดินจึงมีความจำเป็นในงานทดสอบดิน โดยมี ขน้ั ตอนการทดลองหาค่าปริมาณน้ำใน ดินในห้องปฏิบัติการ การเตรียมตัวอย่างดนิ การใช้เครื่องมือ และอุปกรณ์การทดลอง การบนั ทกึ ข้อมูล การ คำนวณหาคา่ ปริมาณนำ้ ในดินในหอ้ งทดลอง การ สรุปผลทเี่ ชือ่ ถือได้ จดุ ประสงค์การเรียนรู้ เมื่อศึกษาหน่วยการเรยี นนีแ้ ล้วนักศึกษาสามารถ 1. บอกความหมายของปริมาณนำ้ หรอื ความชื้นในดินได้ 2. บอกขอบข่ายในการทดลองปรมิ าณน้ำในดินได้ 3. คำนวณหาคา่ ปริมาณนำ้ ในดนิ ได้ 4. ทดลองหาปริมาณนำ้ ในดนิ ได้

2 บทนำ มวลดินประกอบดว้ ยส่วนท่เี ป็นเม็ดดินหรอื มวลของแข็ง ซ่ึงเปน็ อนุภาคของแร่และ อินทรียส์ าร โดยอนุภาค มีรปู ร่าง 3 มติ ิ มีผลทำใหเ้ กิดชอ่ งว่างระหว่างเม็ดดินภายในช่องว่างจะบรรจุ ด้วยมวลของนำ้ และมวลของ อากาศ ซ่งึ จะเรยี กว่าดินช้ืนหรอื ดนิ เปยี ก บางสภาวะช่องว่างระหวา่ งเมด็ ดินอาจมีเฉพาะมวลของนำ้ จะ เรียกวา่ สภาวะอ่ิมตวั หรืออาจมีเฉพาะมวลของอากาศจะเรียกวา่ อยูใ่ น สภาพดินแหง้ การหาปรมิ าณความช้ืน ในมวลดนิ คือ การหาอตั ราสว่ นระหว่างมวลหรือนำ้ หนักของนำ้ ตอ่ มวลหรือนำ้ หนักของเมด็ ดนิ ที่มีอยใู่ นมวล ดนิ วิธกี ารทดสอบหาปรมิ าณน้ำในมวลดนิ จะมวี ิธกี าร ทดสอบอยู่หลายวิธดี ้วยกนั ดังน้ี 1. การคำนวณหาปริมาณนำ้ ในดินโดยวิธอี บธรรมดา (Conventional Oven – Method) 2. การคำนวณหาปริมาณน้ำในดินโดยวธิ ีอบไมโครเวฟ (Microwave Oven – Method) 3. การคำนวณหาปริมาณน้ำในดินโดยใชแ้ คลเซ่ียมคาไบคเ์ ปน็ ตวั ทำความชน้ื (Calcium Carbide Gas Moisture Tester) 1 ปริมาณนำ้ ในดิน ดินตามธรรมชาตินน้ั องค์ประกอบของมวลดนิ มี 3 สว่ นใหญ่ๆ สว่ นแรกคือสว่ นทเี่ ป็น เมด็ ดนิ หรอื ของแขง็ สว่ นทส่ี องคอื สว่ นที่เปน็ นำ้ หรือของเหลวและสว่ นทส่ี ามคือสว่ นทเี่ ปน็ อากาศ หรอื ก๊าซ ท้ังนี้ดนิ ไม่ จำเปน็ ต้องมสี ว่ นประกอบครบท้ัง 3 ส่วน อาจจะมีสว่ นประกอบเพยี ง 2 ส่วนก็ ไดข้ น้ึ อยู่กบั สถานสภาพของ มวลดินเป็นเกณฑ์ ดังแสดงส่วนประกอบของมวลดินดงั รูปที่ 2.1 ทง้ั นกี้ ารหาปริมาณนำ้ ในดนิ หาได้จากการหาอัตราสว่ นระหว่างน้ำหนกั ของน้ำใน ชอ่ งว่างกบั น้ำหนกั ของดนิ แหง้

3 2 ขอบขา่ ยการทดลองหาคา่ ปรมิ าณน้ำในดิน เพอ่ื หาคา่ ปริมาณน้ำทอี่ ยู่ในช่องวา่ งตามธรรมชาติในมวลดิน โดยวธิ ีอบธรรมดา หากดนิ มคี วามชืน้ มาก ค่า ปรมิ าณน้ำในดินก็จะสงู 3.มาตรฐานท่ใี ช้ในการทดสอบคือ ASTM D 2216 - 98 Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass 4.เครอ่ื งมืออุปกรณ์ 1) ตู้อบทีส่ ามารถควบคมุ อณุ หภมู ิใหค้ งท่ีได้ท่ีอุณหภมู ิ 105 ± 5 องศาเซลเซียส กระปอ๋ งเกบ็ ตวั อย่างดิน ถงุ มอื กันความร้อน

4 5 วสั ดุทใ่ี ช้ในการทดลอง ดินชื้นตามธรรมชาติ ประมาณ 100 กรัม 6 แบบฟอรม์ ตารางท่ี 2.1 ตารางบันทกึ ข้อมูลท่ีได้จากการทดลองและคำนวณผลการทดลอง 7. ขน้ั ตอนการทดลอง 1) ตรวจสภาพตัวอยา่ งดนิ เลือกตัวอยา่ งดินทีเ่ ปน็ ตัวแทนดินในกอง หรือคัดจากตัวอย่างดิน คงสภาพ เตรียมตัวอย่างดินที่จะหาปริมาณนำ้ ในดินจำนวน 100 กรมั โดยพจิ ารณาเลือกจากตารางที่ 2.1 เปน็ ตวั แทน ของดนิ ที่จะหาปริมาณนำ้ ในดิน 2) ทำความสะอาด และเช็ดกระป๋องเกบ็ ตัวอยา่ งดินพร้อมฝาปดิ ให้แห้ง แล้วนา กระป๋องเกบ็ ตัวอย่างดนิ พร้อมฝาปิดไปช่ังนำ้ หนัก บนั ทึกผลนำ้ หนักกระป๋องที่ได้ 3) เลือกตัวอยา่ งดินท่จี ะทำการทดลองอย่างน้อย 3 – 5 ตวั อย่าง บรรจุลงในกระป๋องเก็บ ตัวอย่างแล้วปดิ ฝาทนั ที นำไปช่งั น้ำหนัก (ควรให้น้ำหนักของแตล่ ะตัวอย่างมีความใกล้เคียงกนั และไมค่ วรน้อยกวา่ 100 กรมั ) บันทึกผลนำ้ หนักกระป๋องกบั น้ำหนักดินเปียกท่ไี ด้ ถ้าเปน็ ตัวอยา่ ง ดินเหนยี วที่เป็นก้อน ใช้มดี ห่ันเปน็ ชิน้ บางๆ เพ่อื ใหแ้ ห้งง่าย ถ้าเปน็ กระป๋องทม่ี ีฝาปดิ หลงั บรรจุ ตัวอยา่ งเสร็จ ปิดฝาไว้ 4) น ากระปอ๋ งเก็บตวั อย่างดินเขา้ ตู้อบ โดยนำฝากระป๋องวางไวใ้ ต้กระป๋องก่อน และใช้ อุณหภมู ใิ นการอบ ที่ 105 ± 5 องศาเซลเซยี ส อย่างน้อย 16 ช่ัวโมง หรือจนกระท่ังน้ำหนักของดิน ไม่เปลยี่ นแปลง (ถ้าเป็น กระป๋องตวั อยา่ งที่มีฝาปิด เปิดฝาออกสอดฝาไว้ทก่ี ้นกระป๋อง การทดลองที่ มกี ระปอ๋ งตัวอยา่ งหลายๆ กระป๋อง ควรหาภาชนะใส่กระปอ๋ งรวมกัน เพ่ือสะดวกในการคน้ หา ตวั อยา่ งท่ีแห้งแลว้ ) 5) นำกระป๋องเก็บตัวอยา่ งดนิ ออกจากตู้อบ เอากระป๋องตวั อยา่ งไปใสไ่ ว้ในอา่ งแก้วดูด ความชนื้ (ถา้ มี) แล้วนำ ฝากระป๋องมาปดิ ไว้ โดยทง้ิ ไว้ให้กระป๋องเย็นก่อน (สามารถจบได้ดว้ ยมือ เปล่า) จงึ นำมาช่งั น้ำหนกั บนั ทกึ ผลนำ้ หนักกระป๋องกับน้ำหนกั ดนิ แห้งที่ได้ 6) น าค่าทไ่ี ด้จากการช่ังดินกอ่ นเข้าเตาอบและหลังออกจากเตาอบ ไปคำนวณหาคา่ ปรมิ าณน้ำ ในดิน 7) การช่ังให้ใช้เครอ่ื งชัง่ เครือ่ งเดิมตลอดการทดลองนี้

5 8.การรายงาน ให้รายงานหาค่าความชน้ื ในดนิ เฉลีย่ อย่างน้อย 4 ตวั อย่าง เพื่อเฉลี่ยหาคา่ ความช้ืนของดิน 9 ข้อควรระวัง 1) ตอ้ งแน่ใจว่าระยะเวลาในการอบดินเพยี งพอต่อการทำใหด้ นิ แหง้ เพราะถ้าหากระยะเวลา ไม่เพียงพอ จะทำให้คา่ ปรมิ าณความชื้นต่ำกว่าความเปน็ จรงิ 2) ตอ้ งระวงั เร่ืองการใช้เครอ่ื งชงั่ ควรใช้เครอ่ื งเดมิ ท้ังก่อนและหลังการนำดนิ เข้าเตาอบ 3) ต้องตรวจสอบอุณหภูมิใหอ้ ยู่ระหวา่ ง 105 ± 5 องศาเซลเซยี ส ถา้ อุณหภูมิสูงกว่าน้จี ะทำ ใหค้ ่า ปรมิ าณความชน้ื สูงกว่าความเป็นจริง 10 สรปุ และข้อเสนอแนะ การทดลองหาปรมิ าณนำ้ ในดนิ น้ี ขอ้ มลู ท่ีไดจ้ ะนำมาวเิ คราะห์หาความชนื้ ของดนิ ทั้งดินตาม ธรรมชาติ หรอื ดนิ ทีไ่ ด้เพ่ิมปริมาณน้ำเข้าไป เพ่ือศึกษาหาสมบัติของดินในสถานะตา่ งๆ 11 ตารางการปฏบิ ัติการทดลองหาปรมิ าณน้ำในดนิ 12 การคำนวณที่ได้จากผลการทดลองหาปริมาณนำ้ ในดนิ

6 การบนั ทกึ และคำนวณข้อมลู จากการทดลองหาปริมาณน้ำในดนิ

7

8 แบบทดสอบท่ี 1 วชิ าปฐพีกลศาสตร์ 3106-2019 ระดับ ปวส. หน่วยที่ 2 เรอ่ื ง การทดลองหาปรมิ าณน้ำในดนิ (Water Content) คำชแี้ จง. จงกากบาท (X) ทบั ข้อทถ่ี ูกท่ีสดุ เพยี งข้อเดยี ว 1. ปริมาณน้ำในดินหมายถงึ ข้อใด ก. อตั ราส่วนระหว่างน้ำหนกั ของดินชนื้ กับนำ้ หนกั นำ้ ข. อัตราสว่ นระหว่างน้ำหนักของดนิ แห้งกับน้ำหนักนำ้ ค. อตั ราส่วนระหว่างนำ้ หนกั ของน้ำกับนำ้ หนักดินชนื้ ง. อตั ราส่วนระหวา่ งน้ำหนกั ของนำ้ กบั น้ำหนกั ของดินแห้ง 2. ดินจะมีปรมิ าณน้ำในดนิ มากหรอื น้อยขึน้ อยูก่ บั ขอ้ ใด ก. นำ้ หนักของนำ้ ในช่องวา่ งของดินเทียบกบั นำ้ หนักของดินแหง้ ข. ช่องวา่ งในเมด็ ดนิ ค. ขนาดของเม็ดดิน ง. มวลคละของเมด็ ดิน 3. มาตรฐานท่ีใช้ในการทดสอบคา่ ปรมิ าณน้ำในดนิ คือข้อใด ก. ASTM D 2216-98 ข. ASTM D 2162-98 ค. ASTM D 2662-98 ง. ASTM D 2162-89 4. ส่วนองคป์ ระกอบของดินใหญๆ่ มกี ส่ี ่วน ก. 4 ส่วน ข. 3 ส่วน ค. 2 ส่วน ง. ขอ้ ข และ ข้อ ค 5. ในการทดลองหาปรมิ าณนำ้ ในดนิ นนั้ เตาอบควรใช้อุณหภมู ิในการอบประมาณเทา่ ใด ก. 105 ± 3 องศาเซลเซยี ส ข. 105 ± 5 องศาเซลเซียส ค. 110 ± 2 องศาเซลเซยี ส ง. 110 ± 3 องศาเซลเซยี ส 6. ตอ้ งอบดินจากข้อ 6 อย่างน้อยกีช่ ว่ั โมง ก. 8 ช่วั โมง ข. 12 ชวั่ โมง ค. 16 ชวั่ โมง ง. 20 ชัว่ โมง 7. เม็ดทรายจะมีขนาดเมด็ โตอยใู่ นช่วงใด ก. ขนาด 2 มม. – 80 มม. ข. ขนาด 2 มม. – 50 มม. ค. ขนาด 0.06 มม – 2 มม. ง. ขนาด 0.02 มม. – 2 มม. 8. ข้อควรระวังในการทำการทดลองหาปรมิ าณน้ำในดนิ นี้ ข้อใดสำคญั มากทีส่ ุด ก. ดนิ ต้องผนึกให้ดปี ้องกนั น้ำระเหยได้ ข. ระยะเวลาในการอบดนิ ตามที่กำหนด ค. ตรวจสอบเครื่องชัง่ ใหเ้ ทยี่ งตรง ง. การอา่ นค่าของเครื่องชง่ั

9 9. ถา้ ดนิ ชน้ื หนัก 110 กรัม หลังจากอบดนิ แหง้ หนกั 90 กรัม อัตราส่วนปริมาณนำ้ ในดินคอื ข้อใด ก. 18.18 % ข. 20.00 % ค. 22.22 % ง. 81.81 % 10. ถ้าดินอบแหง้ แล้วมนี ้ำหนักเทา่ กับ 120 กรัมและดินมอี ัตราส่วนปรมิ าณน้ำในดินเท่ากบั 40 % น้ำหนกั ของนำ้ คอื ขอ้ ใด ก. 3 กรัม ข. 33.33 กรมั ค. 48 กรมั ง. 80 กรมั คำช้แี จง 2. จงกากบาทข้อ ( ก) หนา้ ข้อทถี่ ูก และกากบาทขอ้ (ข) หน้าข้อทผ่ี ดิ …….2.1 ดินประกอบด้วยส่วนท่เี ป็นเม็ดดินหรือมวลของแขง็ …….2.2 ดนิ ไมจ่ ำเปน็ ตอ้ งมีส่วนประกอบครบทกุ ส่วน ….....2.3 การหาปริมาณนำ้ ในดนิ หาไดจ้ ากการหาอตั ราส่วนระหว่างนำ้ หนักของนำ้ ใน ช่องวา่ งกับน้ำหนัก ดนิ แหง้ …….2.4 มาตรฐานท่ใี ชท้ ดลองหาปริมาณน้ำในดินคือ ASTM 2116-98 …….2.5 ดนิ ที่ใชเ้ ป็นตวั แทนการหาปริมาณน้ำในดินของขนาด 2.0 มม.จะใช้ตัวอยา่ ง ดินช้นื ท่ีนำคอื 300 – 500 กรมั …….2.6 กรณีตัวอย่างดนิ ท่ีเปน็ ดนิ เหนียว ไม่ควรใช้มดี หน่ั ดินเป็นชิน้ บางๆ ก่อนเขา้ ต้อู บ …….2.7 ปริมาณนำ้ ในดินจะมีมากหรือน้อยข้ึนอยู่กับขนาดของเม็ดดิน ……2.8 ดนิ เปยี กคือดนิ ท่ีอย่ใู นสภาพทีจ่ มอยู่ในนำ้ ……2.9 แคลเซี่ยมคารบ์ อเน็ต สามารถใชเ้ ป็นตวั ขบั ความช้ืนในดินได้ ……2.10 สถานะของดนิ แห้งจะเปล่ียนแปลงไป เนื่องจากมีดนิ เพม่ิ ขึน้ มา

10 ตอนที่ 2 แบบฝึกปฏิบัติการทดลองหาปรมิ าณน้ำในดิน 1. ใหน้ กั ศึกษาแบ่งกลุม่ ๆ ละ 2-3 คน และโดยเก็บตัวอย่างดินจำนวน 4 ตวั อย่าง และใหท้ ำ การ ทดลองหาค่าปริมาณน้ำในดิน โดยปฏิบัตกิ ารทดลองดงั น้ี 1) ปฏบิ ตั กิ ารทดลองตามขัน้ ตอนการหาปริมาณนำ้ ในดนิ 2) บันทกึ การทดลองที่ไดต้ ามตารางท่ี 2.8 3) คำนวณหาค่าปรมิ าณนำ้ ในดินในแตล่ ะตัวอย่าง 4) คำนวณหาค่าปริมาณน้ำในดนิ เฉลี่ย 5) เขียนรายงานคา่ ปริมาณนำ้ เฉลย่ี ในดิน 6) เขยี นรายงานข้อควรระวงั ในการปฏบิ ัติการทดลองหาปริมาณนำ้ ในดนิ 7) สรุปผลการทดลองและข้อเสนอแนะ

11 บนั ทกึ ข้อมูล ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ...................................................................................................................................... .......................... ............................................................................................................ .................................................... .................................................................................................................................... ............................ ............................................................................................................................................................. ... .................................................................................................................................... ............................ ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... .......................................................................................................................................................... ...... ........................................................................................................ ........................................................ .................................................................................................................................... ............................ ............................................................................................................................................................. ... .................................................................................................................................... ............................ ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ...................................................................................................................................................... .......... .................................................................................................... ............................................................ .................................................................................................................................... ............................ ............................................................................................................................................................. ... ................................................................................................................................... ............................. ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... .................................................................................................................................................. .............. ................................................................................................ ................................................................ .................................................................................................................................... ............................ ............................................................................................................................................................. ... ............................................................................................................................... .................................