การทดสอบพิกัดความข้นเหลวของดิน (Atterberg's Limit) เป็นการทดสอบที่สำคัญในการวิศวกรรมดิน โดยใช้เพื่อประเมินและจำแนกคุณสมบัติของดินเหนียว การทดสอบนี้ช่วยในการเข้าใจพฤติกรรมของดินเมื่อเปลี่ยนแปลงสภาพน้ำ และมีประโยชน์ในการวางแผนและออกแบบโครงสร้างพื้นฐานต่างๆ ในบทความนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับการทดสอบ Atterberg's Limit และความหมายของค่า L.L. (Liquid Limit), P.L. (Plastic Limit), P.I. (Plasticity Index) และ S.L. (Shrinkage Limit)
การทดสอบ Atterberg's Limit คืออะไร?
การทดสอบ Atterberg's Limit เป็นการวัดคุณสมบัติของดินเหนียวในการเปลี่ยนแปลงสภาพน้ำ โดยมีพิกัดความข้นเหลวหลักๆ ที่ใช้ในการวัด ได้แก่ Liquid Limit (L.L.), Plastic Limit (P.L.), Plasticity Index (P.I.) และ Shrinkage Limit (S.L.) พิกัดเหล่านี้ช่วยในการจำแนกประเภทดินและประเมินพฤติกรรมของดินในสภาพน้ำที่ต่างกัน
Liquid Limit (L.L.)
ความหมาย: Liquid Limit หรือพิกัดความข้นเหลว คือค่าปริมาณน้ำที่ทำให้ดินเปลี่ยนจากสภาพเป็นพลาสติก (Plastic State) มาเป็นสภาพเป็นของเหลว (Liquid State) ดินที่มีค่า L.L. สูงจะแสดงถึงความสามารถในการอุ้มน้ำสูง และมีความเป็นของเหลวมากขึ้นเมื่อมีน้ำอยู่ในปริมาณมาก
วิธีการทดสอบ: การทดสอบ L.L. ใช้เครื่องมือ Casagrande โดยนำดินที่มีการบดอัดและมีน้ำอยู่ในปริมาณที่กำหนด มาใส่ในถาดที่มีรอยบาก จากนั้นใช้ค้อนเล็กๆ กระแทกถาดด้วยความถี่และแรงที่กำหนดจนรอยบากปิดสนิท
Plastic Limit (P.L.)
ความหมาย: Plastic Limit หรือพิกัดความเหนียว คือค่าปริมาณน้ำที่ทำให้ดินเปลี่ยนจากสภาพเป็นกึ่งพลาสติก (Semi-plastic State) มาเป็นสภาพเป็นพลาสติก (Plastic State) ดินที่มีค่า P.L. ต่ำจะแสดงถึงความสามารถในการคงรูปและไม่แตกหักง่ายเมื่อมีน้ำอยู่ในปริมาณน้อย
วิธีการทดสอบ: การทดสอบ P.L. ใช้วิธีการนำดินที่มีการบดอัดและมีน้ำอยู่ในปริมาณที่กำหนด มารีดเป็นแท่งยาวและบาง จากนั้นนำแท่งดินนี้มาม้วนจนกระทั่งแท่งดินเริ่มแตกหัก เมื่อความหนาของแท่งดินประมาณ 3 มม.
Plasticity Index (P.I.)
ความหมาย: Plasticity Index หรือดัชนีความเหนียว คือค่าที่คำนวณได้จากการหักลบระหว่าง Liquid Limit (L.L.) และ Plastic Limit (P.L.) โดยค่า P.I. จะแสดงถึงช่วงการเปลี่ยนแปลงของสภาพดินจากสภาพเป็นพลาสติกถึงสภาพเป็นของเหลว ดินที่มีค่า P.I. สูงจะแสดงถึงความเป็นดินเหนียวที่มีการเปลี่ยนแปลงสภาพน้ำในช่วงกว้าง
การคำนวณ: P.I. = L.L. - P.L.
Shrinkage Limit (S.L.)
ความหมาย: Shrinkage Limit หรือพิกัดการหดตัว คือค่าปริมาณน้ำที่ทำให้ดินเปลี่ยนจากสภาพเป็นดินแข็ง (Solid State) มาเป็นสภาพกึ่งพลาสติก (Semi-plastic State) ดินที่มีค่า S.L. สูงจะแสดงถึงความสามารถในการคงรูปร่างและไม่หดตัวมากเมื่อสูญเสียน้ำ
วิธีการทดสอบ: การทดสอบ S.L. ใช้วิธีการนำดินที่มีการบดอัดและมีน้ำอยู่ในปริมาณที่กำหนด มาทำเป็นแท่งดิน จากนั้นทิ้งให้ดินแห้งสนิท และวัดปริมาตรและน้ำหนักของดินในสภาพแห้งสนิท
ความสำคัญของการทดสอบ Atterberg's Limit
การทดสอบ Atterberg's Limit มีความสำคัญอย่างยิ่งในการวิศวกรรมดิน เนื่องจากช่วยในการประเมินคุณสมบัติของดินในสภาพน้ำที่ต่างกัน ซึ่งมีผลต่อการออกแบบและวางแผนโครงสร้างพื้นฐานต่างๆ เช่น ถนน สะพาน และอาคาร การทราบค่า L.L., P.L., P.I. และ S.L. ช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกวัสดุและวิธีการก่อสร้างที่เหมาะสมกับสภาพดินในพื้นที่นั้นๆ
ตัวอย่างการใช้งานในภาคสนาม
- การก่อสร้างถนน: การทราบค่า Atterberg's Limit ช่วยในการประเมินความสามารถในการรับน้ำหนักของดินในสภาพน้ำต่างๆ ซึ่งมีผลต่อการออกแบบฐานรากและชั้นดินรองของถนน
- การก่อสร้างสะพาน: การทราบค่า Atterberg's Limit ช่วยในการประเมินพฤติกรรมของดินเมื่อเปลี่ยนแปลงสภาพน้ำ ซึ่งมีผลต่อการออกแบบฐานรากของสะพาน
- การก่อสร้างอาคาร: การทราบค่า Atterberg's Limit ช่วยในการเลือกวัสดุและวิธีการก่อสร้างที่เหมาะสมกับสภาพดินในพื้นที่ก่อสร้าง
การทดสอบพิกัดความข้นเหลวของดิน (Atterberg's Limit) เป็นการทดสอบที่สำคัญในการวิศวกรรมดิน โดยมีพิกัดความข้นเหลวหลักๆ ที่ใช้ในการวัด ได้แก่ Liquid Limit (L.L.), Plastic Limit (P.L.), Plasticity Index (P.I.) และ Shrinkage Limit (S.L.) การทดสอบและการทราบค่าเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรสามารถประเมินและจำแนกคุณสมบัติของดินในสภาพน้ำต่างๆ ซึ่งมีผลต่อการออกแบบและวางแผนโครงสร้างพื้นฐานต่างๆ การเลือกวัสดุและวิธีการก่อสร้างที่เหมาะสมกับสภาพดินในพื้นที่นั้นๆ เป็นสิ่งสำคัญที่ช่วยให้โครงสร้างมีความมั่นคงและปลอดภัยในระยะยาว