اقرأ في هذا المقال
كيف يتم اختبار التربة لتشييد المباني الخرسانية؟
تعتمد أنواع اختبارات التربة لأعمال تشييد المباني على خصائص التربة. كما يعتمد تصميم الأساس على تقرير اختبار التربة لموقع البناء. وتعتبر اختبارات التربة لتشييد المباني أو أي هيكل هي الخطوة الأولى في تخطيط البناء لفهم مدى ملاءمة التربة لأعمال البناء المقترحة.
يجب اختبار التربة المسؤولة عن السماح بالضغوط القادمة من الهيكل جيدًا لإعطاء أداء ممتاز. وإذا لم يتم اختبار التربة بشكل صحيح، فإنّ المبنى أو الهيكل بأكمله قد تعرض للتلف أو الانهيار أو الانحناء مثل برج بيزا المائل. لذا، فإنّ فحص التربة أو اختبارها هو الخطوة الأولى للشروع في أي بناء.
أنواع اختبارات التربة لتشييد المباني:
يتم إجراء اختبارات مختلفة على التربة لتحديد جودة التربة لتشييد المباني. كما يتم إجراء بعض الاختبارات في المختبر والبعض الآخر في الميدان. حيث أنه سنناقش هنا أهمية اختبارات التربة المختلفة لتشييد المباني. والاختبارات على التربة هي كما يلي:
- اختبار محتوى الرطوبة.
- اختبار المحتوى المائي الحرج للتربة.
- الثقل النوعي للتربة.
- كثافة التربة الجافة.
- اختبار الضغط (اختبار بروكتور).
1. اختبار محتوى الرطوبة على التربة:
يُعد محتوى الرطوبة أو محتوى الماء في التربة معلمة مهمة لبناء المباني. حيث يتم تحديده بعدة طرق وهم:
- طريقة التجفيف بالفرن.
- طريقة كربيد الكالسيوم.
- طريقة التوازن الالتواء.
- طريقة مقياس دوران.
- طريقة حمام الرمال.
- طريقة الإشعاع.
- طريقة الكحول.
من بين كل طريقة تجفيف الفرن المذكورة أعلاه هي الطريقة الأكثر شيوعًا ودقة. وفي هذه الطريقة يتم أخذ عينة التربة ووزنها ووضعها في الفرن وتجفيفها عند (110 + 5 درجة مئوية). حيث أنه بعد 24 ساعة يتم إخراج التربة ووزنها. كما يُشار إلى الفرق بين هذين الوزنين على أنه وزن الماء أو محتوى الرطوبة في التربة.
2. اختبار الثقل النوعي على التربة:
الثقل النوعي للتربة هو نسبة وزن وحدة المواد الصلبة في التربة إلى وزن الماء. ويتم تحديده من خلال العديد من الطرق وهم:
- طريقة زجاجة الكثافة.
- طريقة مِقياس الدوران.
- طريقة جرة الغاز.
- طريقة حد الانكماش.
- طريقة القارورة.
طريقة زجاجة الكثافة وطريقة مقياس الدوران هي طرق بسيطة وَشائعة. وفي طريقة مقياس دوران، يتم وزن مقياس دوران في 4 حالات مختلفة الوزن الفارغ (M1)، فارغة + تربة جافة (M2)، فارغة + ماء + تربة جافة (M3) ومقياس الدوران مملوء بالماء (M4) في درجة حرارة الغرفة.
3. اختبار الكثافة الجافة على التربة:
يُطلق على وزن جزيئات التربة في حجم معين من العينة كثافة التربة الجافة. حيث تعتمد الكثافة الجافة للتربة على نسبة الفراغ والجاذبية النوعية للتربة. وبناءً على قيم الكثافة الجافة، يتم تصنيف التربة إلى فئات كثيفة ومتوسطة الكثافة وفضفاضة.
1. طريقة القاطع الأساسية لاختبار كثافة التربة الجافة:
في هذه الطرق، يتم استخدام قاطع أسطواني ذو أبعاد قياسية لقطع التربة في الأرض ورفع القاطع لأعلى بعينة التربة. حيث يتم وزن العينة المأخوذة وتدوينها. أخيرًا، يتم تحديد محتوى الماء لتلك العينة ويتم حساب الكثافة الجافة.
2. طريقة استبدال الرمال لاختبار كثافة التربة الجافة:
في هذه الطريقة أيضًا، يتم إنشاء حفرة في الأرض عن طريق حفر التربة التي يجب العثور على كثافتها الجافة. كما أن الحفرة مملوءة برمل موحد بكثافة جافة معروفة. لذلك، عن طريق تقسيم كتلة الرمل المسكوبة في الحفرة مع كثافة جافة للرمل يعطي حجم الحفرة. لذلك، يمكننا حساب كثافة التربة الجافة لاحقًا.
4. اختبار المحتوى المائي الحرج للتربة:
لقياس المحتوى المائي الحرج للتربة ذات الحبيبات الدقيقة، قدم أتيربيرج 3 حدود تعرض خصائص التربة الحبيبية الدقيقة في ظروف مختلفة. حيث أن الحدود هي حد السائل وحد البلاستيك وحد الانكماش. كما يتم حساب هذه الحدود عن طريق الاختبارات الفردية على النحو التالي.
1. اختبار حد السائل على التربة:
في هذا الاختبار، يتم استخدام جهاز تحديد السوائل من (Casagrande) والذي يتكون من كوب بآلية تحريك لأعلى ولأسفل. حيث يُملأ الكوب بعينة من التربة ويتم عمل أخدود في منتصف الكوب باستخدام الأداة المناسبة. كما أنه عندما يتم تحريك الكوب لأعلى ولأسفل بمساعدة المقبض، يصبح الأخدود مغلقًا في مرحلة ما.
يتم تدوين عدد الضربات المطلوبة لإغلاق الأخدود. وبعد ذلك يتم تحديد المحتوى المائي للتربة. ومن ثم، تكرار هذا الإجراء 3 مرات ورسم رسمًا بيانيًا بين السجل (N) والمحتوى المائي للتربة. حيث أن المحتوى المائي المقابل (لـ N = 25) هو الحد السائل للتربة.
2. اختبار حد البلاستيك على التربة:
يتم أخذ عينة التربة وأضاف بعض الماء لجعلها بلاستيكية بما يكفي لتشكيل كرة صغيرة. كما يتم تركها لبعض الوقت وبعد ذلك وضع تلك الكرة في اللوحة الزجاجية ولفها في خيوط بقطر 3 مم.
إذا لم تنكسر الخيوط عندما يتم لفّها إلى قطر أقل من 3 مم، فإنّ محتوى الماء يكون أكثر من حد البلاستيك. وفي هذه الحالة قلل محتوى الماء وكرر نفس الإجراء حتى يحدث الانهيار بقطر 3 مم. أخيرًا، يتم اكتشاف المحتوى المائي للتربة الناتجة والتي لا تمثل قيمتها سوى حد بلاستيكي.
3. اختبار حد الانكماش على التربة:
في حالة حد الانكماش، يكون محتوى الماء في التربة كافياً فقط لملء فراغات التربة. وهذه درجة تشبع 100%. لذلك، لا يوجد تغيير في حجم التربة إذا قللنا حد الانكماش.
5. اختبار بروكتور للضغط على التربة:
يتم إجراء اختبار بروكتور لتحديد خصائص ضغط التربة. كما أن ضغط التربة ليس سوى تقليل الفراغات الهوائية في التربة عن طريق التكثيف. بحيث يتم قياس درجة الانضغاط من حيث الكثافة الجافة للتربة.
في اختبار الضغط الخاص ببِروكتور، يتم نخل عينة من التربة خلال مناخل 20 مم و4.75 مم. كما يتم خلط النسبة المئوية التي تمر 4.75 مم والنسبة المئوية المحتجزة على 4.75 مم بنسب معينة.
ومن ثم، يتم أضافة الماء إليها وتركها في وعاء محكم الغلق لمدة 20 ساعة. كما يتم مزج التربة وقسمها إلى (6 – 8) أجزاء. ووضع القالب وَسكبه جزءًا واحدًا من التربة في القالب على شكل 3 طبقات مع 25 ضربة من الصدم لكل طبقة.
أخيرًا القيام بإزالة لوحة القاعدة ووزن التربة مع العفن. والقيام بإزالة التربة من العفن وأخذ جزء صغير من عينة التربة في طبقات مختلفة والقيام بإجراء اختبار محتوى الماء. ومن ثم، القيام، باكتشاف الكثافة الجافة للتربة والمحتوى المائي ورسم رسمًا بيانيًا بينهما وملاحظة أدنى كثافة جافة ومحتوى مائي مثالي لعينة التربة المضغوطة عند أعلى نقطة على المنحنى الذي تم رسمه.
