الكثافة الجافة في المختبر
مقدمة:
من المعلوم حتى كثافة الوسط الحبيبي الجاف تتوقف على نسبة الفراغات(n) في هذا الوسط ومعامل المسامية (e)فيه. وهى تتأرجح ضمن مجال كبير تتغير فيه الخواص الهندسية للوسط الحبيبي، لهذا كان لابد من دراسة الكثافة الجافة للتربة. .
1-تعريف الكثافة الجافة Gd :
هى نسبة الوزن الحجمي الجاف إلى الوزن الحجمي للماء أوهى الكتلة الحجمية الجافة على الكتلة الحجمية للماء. ويعبر عليها رياضيا بـالقانون التالي:
Gd=γd/γw=ρd/ρw
2-الهدف من هذه التجربة: كيفية تحديد الكثافة الجافة في المختبر.
3-الدراسة النظرية: نفهم أن:
Gd=γd/γw=ρd/ρw
γd=Ws/V ρd=Ms/V
لدينا : ρd=Ms/V
لإيجاد ρd يجب البحث عن MsوV.
Msنحصل عليها بسهولة وذلك بتجفيف العينة المميه في الفرن الهوائي، ومن نسبة كمية الماء W يمكن حساب مباشرة الكتلة الجافة للعينة Ms
وتصبح الكتلة الحجمية الجافة ρd
V نحصل عليه بعدة طرق حسب شكل ونوع العينة فيما إذا كانت : 1- شكل منتظم ) مكعب - أسطوانة – كرة - .............الخ(. 2- شكل غير منتظم. 3- حصويات.
4- الوسائل المستعملة:
- ميزان حساس.
- قارورة ماء.
- صحن لوضع التربة.
- حجارة.
- أنبوب مدرج.
- علب معدنية.
بالنسبة للأشكال الهندسية. Gd1- أ- تحضير الشمع: ذوبان الشمع. - توزن العينة الرطبة في الهواء وتكون كتلتها Mh. - تغلف العينة بالشمع لتفادي تسرب الماء إليها أثناء الغطس في الماء. - توزن العينة المغلفة بالشمع في الهواء وتكون كتلتها Mhp.
الميزان الهيدروستاتيكي من المكونات الأساسية للميزان الهيدروستاتيكي الشبكة المائية
1- مبدأ عمل الميزان الهيدروستاتيكي :
يعتمد الجهاز في عمله على مبدأ أرخميدس الذي ينص على حتى جميع جسم مغمور في سائل يتلقى قوة دفع من الأسفل إلى الأعلى تساوي إلى وزن حجم السائل المزاح .
وبتطبيق هذا المبدأ يمكن وزن عينة مغمورة في الماء وتكون كتلتها مساوية لكتلة العينة في الهواء منقوصة من كتلة حجم الماء المزاح
كخلاصة لحساب حجم عينة يكفي وزنها في الهواء ثم وزنها في الماء والفرق يعطي حجم الماء المزاح الذي يساوي حجم العينة V .
2- استعمال الميزان الهيدروستاتيكي
- توزن العينة الرطبة المغلفة بالشمع في الهواء وتكون كتلتها Mhp. - نثبت الميزان الهيدروستاتيكي في وضعية الصفر. - توضع العينة في الميزان الهيدروستاتيكي.
وتكون كتلتها في الماء Mhp’. تخرج العينة من الميزان وتوضع داخل اللوحة المعدنية المدفئة
وذلك لخلع مادة الشمع .
اللوحة المعدنية المدفئة أويتم خلع الشمع باستعمال سباتولا. - توضع العينة في آلة التكسير. تكسر بواسطة آلة التكسيرإلى أجزاء صغيرة.
- حساب نسبة كمية الماء )تجربة روتينية تجاوز توضيحها في قبل وهى تتكرر معنا في جميع التجارب تقريبا( .
يوزن الوعاء فارغا وتكون كتلته Mc. يوزن الوعاء + العينة الرطبة وتكون الكتلة Mhc. تجفف العينتين في الفرن لمدة 24 ساعة .- - تستخرج من الفرن ثم توزن وتكون كتلته Msc.
تدون النتائج المحصل عليها وتحسب نسبة كمية الماء كما يبينها الجدول الموالي: نتائج نسبة كمية الماء لتجربة الكثافة الجافة:
2 1 التجربة
B1 B A1 A رقم العلبة
18 17,8 17,9 18 كتلة العلبة Mc
93,5 79,5 86,5 83,5 كتلة العينة المميه + العلبة Mhc
84,4 71,9 79,4 75,8 كتلة العينة جافة + العلبةMsc
9,1 7,6 7,1 7,7 كتلة الماء Mω=Mhc-MSC
66,4 54,1 61,5 57,8 كتلة العينة الجافةMs=Msc-Mc
13,7 14,04 11,54 13,32 نسبة كمية الماءω(%)=(Mω/Ms)×100
13,87 12,43 نسبة كمية الماء الوسطيةω(%)
وفي الأخير تدون جميع النتائج والحسابات في الجدول الآتي:
الكتلة الحجمية للشمعρp=0.9g/cm3 .
2 1 التجربة
2906,5 655,4 كتلة العينة المميهMh .
950,9 681,3 كتلة العيتة الممية مغلفة بالشمع Mhp.
44,4 15,9 كتلة العينة المميه مغلفة بالشمع في الماء َMhp
445,5 304 كتلة الشمع Mp=Mhp-Mh
505,4 377,3 حجم العينة المشمعة
49,33 17,66 حجم الشمع
456,07 359,64 حجم العينة الرطبة V=V1-Vp
1,98 1,82 الكتلة الحجمية المميه
12,43 13,87 ω% نسبة كمية الماء
1,76 1,61 الكتلة الحجمية الجافة
المراجع
- وليد كنحنان: العملي في ميكانيك التربة
- حنايني : ميكانيك التربة
نطقب:بذرة هندسة تطبيقية
