บริการทดสอบขีดแอตเตอร์เบอร์ก Atterberg′s Limit Test Service

ASTM D 423 – 66
ASTM D 424 – 59
ASTM D 427 – 61

ความชื้นในมวลดินมีอิทธิพลสูงต่อการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของดิน ทั้งในด้านการเปลี่ยนสถานะภาพ (เช่นน้ำมากดินเป็นของเหลว, น้ำน้อยดินเป็นของแข็ง) และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางวิศวกรรม เช่น ความแข็งแรงของดินฐานรากมีค่าลดลงเมื่อมีน้ำมาก อิทธิพลเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความชื้นดังกล่าวมีผลมากต่อดินที่มีขนาดเม็ด ละเอียด (Fine Grain Soil) ได้แก่ดินที่เรียกว่าดินเหนียว (Cohesive Soil)ทั้งนี้แรงยึดเกาะระหว่างเม็ดดินหรือความเหนียวดังกล่าวเกิดจากการดึงดูด ระหว่างประจุไฟฟ้าที่อยู่ในเม็ดดิน ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความชื้น สำหรับดินที่มีขนาดเม็ดดินใหญ่ (Coarse Grain Soil) อิทธิพลของการดึงดูดเนื่องจากประจุไฟฟ้ามีค่าน้อย ความเหนียวจึงไม่มี (Cohesive Soil) ดินประเภทนี้จึงมีการเปลี่ยนแปลงไม่มากเมื่อความชื้นในดินเปลี่ยนแปลงไป

ความชื้นในมวลดิน ณ. จุดขณะเปลี่ยนสภาพ เรียกว่า “ขอบเขตสถานะภาพ” (Limit State) เช่น เป็นปริมาณความชื้นที่ดินจะเริ่มไหลเหมือนของเหลว ฯลฯ ซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะของมวลดินนั้นๆ นอกจากจะใช้เป็นตัวบ่งคุณสมบัติพื้นฐานแล้ว ยังใช้ในการจัดจำแนกหมวดหมู่ (Soil Classification) และคาดคะเนคุณสมบัติทางวิศวกรรรมบางอย่าง เช่น การทรุดตัวของชั้นดิน

จุดเปลี่ยนสถานภาพ หรือ ลิมิตของมวลดิน ถูกเสนอขึ้นเป็นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ชื่อ A.Atterberg โดยมีอยู่ด้วยกัน 5 ลิมิต คือ Cohesion limit, Sticky limit, Shrinkage limit, Plastic limit, และ liquid limit แต่ภายหลังนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านปฐพีกลศาสตร์เพียงสามลิมิตสุดท้ายเท่านั้น

ถ้าเรานำดินเหนียวมาผสมน้ำจนมีความชื้นสูง ดินจะมีสภาพคล้ายของเหลว เช่น ที่จุด A ในรูปที่ 1 ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ของปริมาตรของมวลดินอิ่มตัว และความชื้นในดินจากจุด A ถ้าเราทำให้ความชื้นค่อยๆ ลดลงไป ปริมาตรของมวลดินก็จะลดลงเป็นปฏิภาคกัน มวลดินจะเปลี่ยนสถานภาพไป จากของเหลวเป็นพลาสติก, กึ่งของแข็งตามลำดับ

1. Liquid Limit (W_L หรือ L.L.) คือ ความชื้นในมวลดินขณะที่มวลดินเริ่มเปลี่ยนสภาพจากของเหลว (Viscous Fluid) ไปเป็นสารหนืดตัวในสถานภาพพลาสติก (Plastic State) ที่จุด B

2. Plastic Limit ( W_pหรือ P.L.) คือ ความชื้นในมวลดินขณะที่เปลี่ยนสถานภาพจากพลาสติกเป็นกึ่งของแข็ง (Semi – solid state) ที่จุด C

3. Shrinkage Limit ( W_skหรือ S.L.) คือ ความชื้น ณ.ที่จุด D ซึ่งดินเปลี่ยนจากสภาพกึ่งของแข็งเป็นของแข็ง และจะไม่มีการหดตัวต่อไปอีกแล้ว แต่เมื่อความชื้นยิ่งลดลงไป ฟองอากาศจะเริ่มแทรกเข้าไปในมวลดิน และทำให้เกิดสภาวะไม่อิ่มตัวเกิดขึ้น จนกระทั่วไม่มีความชื้นอยู่เลย ณ. ที่จุด E

ค่าความชื้นในสถานภาพพลาสติกของดิน เราเรียกว่า Plasticity Index (P.L. หรือ Ip) คือผลต่างของ L.L และ P.L มักเป็นตัวแสดงถึงความเหนียวของดินและยังแสดงความไวต่อการเปลี่ยนสถานภาพต่อ ความชื้นของมวลดินนั้น จึงเป็นค่าที่สำคัญใช้มากในการจำแนกมวลดิน

การหาค่าความชื้นที่ลิมิตต่างๆ มีวิธีการเฉพาะซึ่งเป็นที่ยอมรับและใช้กันแพร่หลาย คือ

– Liquid Limit คือ ความชื้นของมวลดินที่เมื่อเตรียมดินลงในถ้วยเคาะ (Liquid limit device) ในรูปที่ 2 โดยมีรอยบากมาตรฐาน แล้วเคาะได้ 25 ครั้ง รอยบากนั้นจะเคลื่อนมาบรรจบกัน ยาวประมาณ 1 ซ.ม. พอดีซึ่ง A.Cassagrande ได้ให้ความเห็นไว้ว่าเท่ากับความชื้น ณ. จุดที่กำลังของดินเท่ากับ 25 กรัม/ตร.ซ.ม. โดยเปรียบเทียบไว้ว่าการเคาะแต่ละครั้ง เท่ากับหน่วยแรงเฉือนที่กระทำต่อมวลดินมีค่าประมาณ 1 กรัม/ ตร.ซ.ม.

รูปแสดงเครื่องมือเคาะหาค่า Liquid Limit

รูปแสดงการเคลื่อนตัวของมวลดินบริเวณรอยบาก (ก่อนเคาะและหลังเคาะตามลำดับ)

– Plastic limit คือ ความชื้นในมวลดิน ซึ่งเมื่อถูกปั้นคลึงเป็นเส้นยาวและมีขนาด 1 หุน (1/8 นิ้ว)แล้วจะมีรอยแตกปริโดยรอบผิวดินเกิดขึ้นพอดี ดังเช่นในรูปที่ 4 ซึ่งในการปฏิบัติจริงทำได้ยากพอสมควรต้องอาศัยความชำนาญ กว่าจะได้ผลการทดลองที่น่าเชื่อถือได้

รูปแสดงการทดสอบหาค่า Plastic limit

สำหรับ Shrinkage limit ดังที่เคยกล่าวเอาไว้ข้างต้นแล้วว่า เป็นความชื้น ณ. จุดที่มวลดินจะไม่เปลี่ยนแปลงปริมาตรอีกแล้ว อาจหาได้จากรูปด้าล่าง

รูปแสดงการหดตัวของมวลดิน

เมื่อ :

W_i = ความชื้นเมื่อเริ่มการทดลองที่ A
V_i = ปริมาตรดินเมื่อเริ่มการทดลองที่ A
V_f = ปริมาตรดินเมื่อแห้งที่ E หรือ D
W_s = น้ำหนักแห้งของมวลดิน
ที่มา: http://www.gerd.eng.ku.ac.th/Cai/Ch04/ch043_A_theory.htm