رقم التجربة : -3-
اسم التجربة : حدود اتربرك Atterberg Limits
تاريخ إجراء التجربة :
الغرض من التجربة : تدريب الطالب على إيجاد حدود اتربرك للتربة في المختبر .
العرض النظري : يتغير قوام وطبيعة التربة ناعمة الحبيبات مع تغيير نسبة الرطوبة فيها . وتنتقل التربة من الحالة الصلبة إلى الحالة شبه الصلبة ومن شبه الصلبة إلى الحالة اللدنة ، ومن الحالة اللدنة إلى الحالة السائلة مع زيادة نسبة الرطوبة وان هذا التغيير يكون تدريجيا ويكون مصحوب بزيادة في حجم نموذج التربة ، وان نقاط التحول من حالة إلى حالة تسمى بالحدود كما موضح بالشكل رقم (4). وهذه الحدود هي :
1- حد السيولة (Liquid Limit) : هو الحد الفاصل بين الحالة السائلة والحالة اللدنة ويرمز له (L.L.) .
2- حد اللدونة (Plastic Limit) : هو الحد الفاصل بين الحالة اللدنة والحالة شبه الصلبة ويرمز له بالرمز (P.L.) .
3- حد التقلص ((Shrinkage Limit: هو الحد الفاصل بين الحالة شبه الصلبة والحالة الصلبة ويرمز له بالرمز (S.L.) .
شكل (4) تغير حجم التربة مع تغير المحتوى المائي لها
|
كان العالم السويدي اتربرك (Atterberg) أول من عرف هذه الحدود عام 1905 لذا فإنها تعرف باسمه وبما إن التغيير في قوام التربة مع تغير نسبة الرطوبة هو تدريجي فان من الصعب جدا تحديد هذه الحدود بدقة. استنبط العالم كاساغراندي (Cassagrandy) عام 1932 طريقة لحساب حد السيولة حيث عرفه بأنه نسبة الرطوبة في التربة التي عندها ينغلق شق قياسي في نموذج التربة المفروشة في وعاء نحاسي قياسي ولمسافة (13) ملم عند سقوط هذا الوعاء سقوط حر من مسافة قدرها (1)سم خمسة وعشرون مرة . وقام بتصميم جهاز خاص يعرف بجهاز كاساغراندي لتحقيق هذا التعريف لحد السيولة كما مبين في الشكل رقم (5) .
كما عرف حد اللدونة على انه نسبة الرطوبة التي يمكن عندها عمل خيط من التربة قطره (3,25) ملم باليد ويبدأ عندها الخيط بالتشقق.
كما عرف حد التقلص على انه اكبر محتوى مائي موجود في عينة من التربة عندما تكون العينة مشبعة كليا بالماء وعندها يكون الحجم اقل ما يمكن. يستفاد من حدود اتربرك وخاصة حد السيولة وحد اللدونة في كثير من مسائل ميكانيك التربة وهندسة الأسس حيث يستفاد منها في تصنيف التربة ناعمة الحبيبات وكذلك في إعطاء تصور أولي عن قوة التربة وأنها تدخل في كثير من المعادلات الوضعية الخاصة بحساب خواص التربة الهندسية ويستفاد من حد السيولة في تقدير قيمة مؤشر الانضغاط كما سيرد ذلك في التجارب اللاحقة . وفي ما يلي طريقة ليجاد هذه الحدود:
1- حد السيولة Liquid Limit L.L.
الأدوات والأجهزة المستعملة :
1- إناء لخلط نموذج التربة.
2- سكنية مزج.
3- جهاز فحص حد السيولة "جهاز كاساغراندي".
4- آلة استحداث الشق.
5- أوعية قياس المحتوى المائي.
6- ميزان حساس يقرأ لغاية 0.01 gm .
7- غربال قياسي رقم (40).
8- فرن كهربائي.
تحضير النموذج :
نأخذ بحدود ثلاثة كيلوغرامات من تربة الحقل وتجفف بتركها في الهواء داخل المختبر لمدة لا تقل عن أسبوع، ثم تفتت باليد أو بواسطة مطرقة في حالة وجود كتل من التربة المتصلبة ثم تنخل على غربال رقم (40) .
طريقة العمل :
1- نأخذ (250 gm) من العينة الجافة العابرة من غربال رقم (40) ونضعها في إناء الخلط ونخلطها بواسطة سكينة الخلط مع كمية من الماء ولتكن (50 cc) إلى أن يصبح النموذج متجانس القوام.
2- نأخذ كمية من النموذج ونضعها في كفة جهاز كاساغراندي ونسويها بواسطة سكينة المزج بحيث يكون سطح التربة في الكفة أفقي ويكون سمك التربة في الكفة عند أعمق نقطة بحدود (1 cm). بحيث يملئ نموذج التربة ثلثي الكفة علما بأنه يجب أن تتم معايرة الجهاز قبل استخدامه وذلك بان تضبط مسافة سقوط الكفة على مسافة (1 cm) ويتم ذلك بإدخال آلة استحداث الشق والتي يكون سمكها (1 cm) تحت كفة الجهاز وتضبط لوالب تثبيت الكفة بحيث إن مسافة السقوط تكون مساوية (1 cm) .
3- نعمل شق طولي في وسط العينة في كفة الجهاز بواسطة آلة استحداث الشق .
4- ندير عتلة الجهاز وبسرعة دورتين في الثانية ونسجل عدد الضربات التي تغلق الشق المستحدث لمسافة (1.3 cm) تقريبا.
5- نأخذ بحدود (20 gm) من التربة من منطقة انغلاق الشق بواسطة سكينة المزج ونضعها في علبة فحص المحتوى المائي ويحسب المحتوى المائي لها .
6- تعاد العملية أعلاه عدة مرات وفي كل مرة نغير نسبة الرطوبة في النموذج لنحصل على الأقل على ثلاث محاولات يتراوح عدد الضربات فيها بين (15 و 35) ضربة.
انظر الشكل رقم (6).
الحسابات والنتائج :
1- احسب المحتوى المائي لكل المحاولات المعتمدة في الخطوة السادسة من خطوات عمل التجربة.
2- ارسم العلاقة بين المحتوى المائي وعدد الضربات على ورق نصف لوغاريتمي (semi-log paper) بحيث يكون المحتوى المائي على المحور العمودي ذو التقسيم الاعتيادي وعدد الضربات على المحور الأفقي ذو التقسيم اللوغاريتمي. وتكون العلاقة بشكل خط مستقيم قدر الإمكان ويسمى هذا الرسم بمنحني السيلان (flow curve) .
3- يعين المحتوى المائي المقابل لعدد ضربات مساوي (25) ضربة ويكون هذا المحتوى المائي هو حد السيولة (Liquid Limit) .
انظر الشكل رقم (7).
شكل رقم (5) جهاز كاساغراندي
|
شكل رقم (7) منحني السيلان Flow Curve
|
شكل رقم (6) خطوات طريقة العمل لحد السيولة
|
المناقشة والاستنتاجات :
2- حد اللدونة Plastic Limit P.L.
الأدوات والأجهزة :
1- إناء مزج .
2- سكينة مزج .
3- لوح زجاجي بأبعاد لا تقل عن (30 x 30 cm) .
4- علب فحص المحتوى المائي.
5- ميزان حساس يقرأ لغاية (0.01 gm).
6- فرن كهربائي .
7- غربال رقم (40).
تحضير النموذج :
نفس النموذج المستخدم في فحص حد السيولة.
طريقة العمل :
1- يمزج حوالي من التربة العابرة من غربال رقم (40) مع كمية من الماء ولتكن (50 cc) إلى أن يتجانس المزيج.
2- نأخذ قطعة صغيرة من التربة الممزوجة وندعكها بالأصابع على اللوح الزجاجي لعمل خيط منها وذلك بضغط الأصابع على الطين ضغطا خفيفا ثم دفعها إلى الإمام وسحبها إلى الخلف حتى يصبح خيط الطين تحت الأصابع منتظما ويصبح قطره بحدود (3.25 mm) .
3- إذا لم يتشقق الخيط بهذا القطر فهذا يعني إن محتوى الرطوبة به اكبر من حد اللدونة يقطع الخيط ويعاد تشكيله لكي يفقد جزء من الماء بالتبخر وتعاد الخطوة (2) إلى أن يبدأ الخيط بالتشقق عند قطر (3.25 mm) .
4- إذا تشقق الخيط بقط اكبر من (3.25 mm) فهذا يعني أن محتوى الرطوبة فيه اقل من حد اللدونة يقطع الخيط ويضاف إليه قليل من الماء ويعاد تشكيله ثم تعاد الخطوة (2) حتى يبدأ الخيط بالتشقق عند قطر (3.25 mm) .
5- يؤخذ نموذج من التربة في الفقرة (3) أو (4) أعلاه لإيجاد المحتوى المائي.
6- تعاد الخطوات أعلاه للحصول على ثلاث محاولات على الأقل .
انظر الشكل رقم (8).
شكل رقم (8) خطوات طريقة العمل لحد اللدونة
|
الحسابات والنتائج :
1- احسب المحتوى المائي لكل محاولة ناجحة .
2- يؤخذ معدل المحتوى المائي للمحاولات الثلاث ويعتبر هو حد اللدونة (Plastic Limit) .
3- احسب مقدار مؤشر اللدونة (Plasticity Index I.P.) من العلاقة التالية :
Plasticity Index I.P. % = Liquid Limit - Plastic Limit
المناقشة والاستنتاجات :
المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .