ضغط التربة للأساس الخرساني

ماذا يعني ضغط التربة للأساس الخرساني؟

ضغط التربة: هو ضغط جزيئات التربة القريبة من بعضها البعض بالطرق الميكانيكية. بحيث يتم طرد الهواء أثناء ضغط التربة من الفراغ الموجود في كتلة التربة وبالتالي تزداد كثافة الكتلة.

يتم عمل ضغط التربة لتحسين الخصائص الهندسية للتربة. حيث أن ضغط التربة مطلوب لبناء السدود الخرسانية وسدود القناة والطرق السريعة والمدارج والعديد من الهياكل الخرسانية الأخرى.

في بناء الهياكل ذات الأحمال العالية مثل السدود والطرق الممهدة ومشاريع البناء التي تعتمد على استقرار السدود، يستخدم ضغط التربة لزيادة قوة التربة. ويمكن ضغط التربة الرخوة باستخدام المعدات الميكانيكية لإزالة الفراغات الهوائية، وبالتالي تكثيف التربة وزيادة وزن الوحدة الجافة.

هناك مجموعة متنوعة من الفوائد المختلفة لضغط التربة، بما في ذلك: منع استقرار التربة وأضرار الصقيع وزيادة استقرار الأرض وانخفاض التوصيل الهيدروليكي وتخفيف التسوية غير المرغوب فيها للهياكل، مثل الطرق الممهدة، والأساسات والأنابيب.

طرق اختبار ضغط التربة للأساس الخرساني:

1. اختبار بروكتور القياسي لضغط التربة:

لِتقييم مقدار ضغط التربة ومحتوى الماء المطلوب في الحقل، يتم إجراء اختبارات الضغط على نفس التربة في المختبر. بحيث يوفر الاختبار علاقة بين محتوى الماء والكثافة الجافة.

يتم الحصول على محتوى الماء الذي يتم عنده الوصول إلى أقصى كثافة جافة من العلاقة التي توفرها الاختبارات. كما يستخدم بروكتور قالبًا قياسيًا بقطر داخلي 4 بوصات وارتفاع فعال يبلغ 4.6 بوصات بسعة 1/30 قدم مكعب.

يحتوي قالب الاختبار على لوحة قاعدة قابلة للفصل وياقة قابلة للإزالة بارتفاع 2 بوصة في الجزء العلوي. حيث يتم ضغط التربة في القالب في 3 طبقات، كل طبقة أعطيت 25 ضربة من 5.5 رطل حشوة من خلال ارتفاع 12 بوصة.

توصي طرق اختبار التربة بشكل أساسي بنفس المواصفات الموجودة في اختبار بروكتور القياسي، ببعض التعديلات الطفيفة. كما أن القالب الموصى به بقُطر 100 مم وارتفاع 127.3 مم وسعة 1000 مل.

وزن المدكّ الموصى به هو 2.6 كجم مع انخفاض حر يبلغ 310 مم وقطر وجهه 50 مم. ويتم ضغط التربة في ثلاث طبقات. كما يتم تثبيت القالب على لوحة القاعدة القابلة للفصل. بحيث يكون ارتفاع الطوق 60 ملم.

1. إجراء اختبار بروكتور لضغط التربة:

يتم أخذ حوالي 3 كجم من التربة المجففة بالهواء للاختبار. حيث يخلط مع 8% محتوى مائي ويملأ القالب بثلاث طبقات ويعطي 25 ضربة لكل طبقة. ويتم أخذ حجم القالب وكتلة التربة المضغوطة.

يتم حساب الكثافة الظاهرية من الملاحظات. ويتم وضع عينة تمثيلية في الفرن لتحديد محتوى الماء. بحيث يتم اكتشاف معرف الكثافة الجافة من الكثافة الظاهرية ومحتوى الماء. كما أن تكرار نفس الإجراء عن طريق زيادة محتوى الماء.

يتم رسم منحنى الانضغاط بين محتوى الماء على شكل انحراف والكثافة الجافة المقابلة كتحديد. حيث يلاحظ أن الكثافة الجافة تزداد في البداية مع زيادة محتوى الماء حتى يتم الوصول إلى أقصى كثافة.

مع زيادة محتوى الماء، تنخفض الكثافة الجافة. ويُعرف محتوى الماء المطابق لأقصى كثافة جافة بمحتوى الماء الأمثل أو محتوى الرطوبة الأمثل. حيث أنه عندما يكون المحتوى المائي أكثر من الحد الأمثل، فإنّ الماء الإضافي يقلل من الكثافة الجافة لأنه يشغل المساحة التي ربما تكون قد احتلتها الجسيمات الصلبة.

بالنسبة لمحتوى مائي معين، يتم الحصول على أقصى كثافة نظرية تتوافق مع الحالة عندما لا توجد فراغات هوائية (درجة التشبع 100%). وتُعرف الكثافة القصوى النظرية أيضًا باسم الكثافة الجافة المشبعة. كما يمكن رسم الخط الذي يشير إلى الكثافة القصوى النظرية مع منحنى الضغط. حيث يُعرف باسم خط الفراغ الهوائي الصفري.

2. اختبار بروكتور المعدل لضغط التربة:

تم تطوير اختبار بروكتور المعدل ليمثل ضغطًا أثقل من ذلك في اختبار بروكتور القياسي. حيث يستخدم الاختبار لمحاكاة الظروف الميدانية حيث يتم استخدام بكرات ثقيلة. ويتم توحيد الاختبار من قبل الجمعية الأمريكية لمسؤولي الطرق السريعة في الولايات، وبالتالي يُعرف أيضًا باسم اختبار آشو المعدل.

في هذا، يكون القالب المستخدم هو نفسه الموجود في اختبار بروكتور. ومع ذلك، فإنّ أداة الدك المستخدمة أثقل بكثير ولها انخفاض أكبر من ذلك في اختبار بروكتور. حيث أن كتلته 4.89 كجم وقطره الحر 450 مم.

يتم ضغط التربة في خمس طبقات متساوية، وتعطى كل طبقة 25 ضربة. حيث أن الجهد المركّب في اختبار بروكتور المعدل أكبر 4.56 مرة من اختبار بروكتور القياسي. وباقي الإجراء هو نفسه.

العوامل المؤثرة على ضغط التربة أسفل الأساس الخرساني:

1. محتوى الماء للتربة أسفل الأساس الخرساني:

في المحتوى المائي المنخفض، تكون التربة صلبة وتوفر مقاومة أكبر للضغط. ومع زيادة محتوى الماء، يتم تشحيم جزيئات التربة. حيث تصبح كتلة التربة أكثر قابلية للتطبيق والجسيمات لديها تعبئة أقرب. كما تزداد كثافة التربة الجافة مع زيادة محتوى الماء حتى يتم الوصول إلى المحتوى المائي المناسب.

2. مقدار الضغط للتربة أسفل الأساس الخرساني:

ستؤدي الزيادة في الجهد المركّب إلى زيادة الكثافة الجافة عند محتوى الماء المنخفض إلى حد معين.

3. نوع التربة أسفل الأساس الخرساني:

تعتمد الكثافة الجافة المحققة على نوع التربة. بحيث يختلف المحتوى المائي الأمثل والكثافة الجافة للتربة المختلفة.

تأثير الضغط على خواص التربة أسفل الأساس الخرساني:

1. تأثير الضغط على بنية التربة: التربة التي يتم ضغطها عند محتوى مائي أقل من المستوى الأمثل لها بشكل عام بنية متدفقة. وعادةً ما يكون للتربة المضغوطة بمحتوى مائي أكثر من الأمثل هيكل مشتت.

2. تأثير انضغاط التربة على النفاذية: تعتمد نفاذية التربة على حجم الفراغات. بحيث تتناقص نفاذية التربة مع زيادة محتوى الماء على الجانب الجاف من المحتوى المائي الأمثل.

3. تورم التربة.

4. ضغط مسام الماء في التربة.

5. انكماش التربة.

6. الانضغاطية للتربة.

7. علاقة الإجهاد والتوتر في التربة

8. قوة القص للتربة.

طرق ضغط التربة المستخدمة في الحقل:

يتم استخدام عدة طرق في المجال لضغط التربة. حيث يعتمد اختيار الطريقة على نوع التربة وأقصى كثافة جافة مطلوبة والاعتبارات الاقتصادية. كما أن الطرق شائعة الاستخدام هي:

1. التلاعب في الضغط.

2. بكرات الضغط.

3. الضواغط الاهتزازية.

حيث يعتمد الضغط على العوامل التالية:

• ضغط الاتصال.

• عدد من يمر.

• سماكة الطبقة.

• سرعة الأسطوانة.

1. أنواع البكرات المستخدمة لضغط التربة:

• بكرات ذات عجلات ناعمة.

• بكرات بإطارات هوائية.

• بكرات الأغنام.

2. السيطرة على انضغاط التربة أسفل الأساس الخرساني:

يتم التحكم في ضغط التربة عن طريق قياس الكثافة الجافة ومحتوى الماء للتربة المضغوطة في الحقل.

3. الكثافة الجافة للتربة أسفل الأساس الخرساني:

يتم قياس الكثافة الجافة بطريقة القاطع الأساسي وطريقة استبدال الرمال.

4. محتوى الماء للتربة أسفل الأساس الخرساني:

لِقياس محتوى الماء، يتم استخدام طريقة التجفيف بالفرن وطريقة الاستحمام بالرمل وطريقة كربيد الكالسيوم وما إلى ذلك. حيث تستخدم إبرة بروكتور أيضًا لهذا الغرض.