آزمایش رطوبت خاک
مقدمه :
این آزمایش برای تعیین درصد وزنی رطوبت خاک و سنگ بکار می رود. درصد رطوبت عبارتست از نسبت وزن آب موجود در یک توده خاک به وزن خشک همان توده خاک که بصورت درصد بیان می شود. دراکثر آزمایشهای مکانیک خاک ،لازم است درصد رطوبت خاک تعیین گردد . این آزمایش نمی تواند درصد رطوبت واقعی مصالحی که دارای مقدار قابل توجهی کانی های هالوزیت ،مونت موریونیت وگچ است رابه دست آورد همچنین درمصالحی که آب درون منافذ آنها دارای مقدار زیادی املاح محلول مثل کلرید سدیم (که دررسوبات دریایی وجود دارد ) ویا مواد آلی هستند درصدرطوبت بدست آمده حقیقی نیستند. درخاکهای ریزدانه (چسبنده) پایداری ومقاومت خاک بستگی به درصد رطوبت آن دارد دراین حالت رطوبت طبیعی خاک با نشانه های حد روانی وحد خمیری مقایسه می شود .
در این آزمایش هرچه خاک ریزدانه تر باشد نیاز به نمونه برداری خاک کمتری است(بین 10گرم- 50 گرم) و برعکس خاک درشت دانه بزرگتر از الک No.4 نیاز به خاک بیشتری است (بین 50 گرم – 100 گرم)
ابزار : ظروف container ، خاک مرطوب ، کاردک ، اون ، ترازو
روش انجام:
ابتدا هرسه ظرف را با ترازو اندازه می گیریم سپس مقداری خاک مرطوب که این مقدار خاک از منطقه بیرون آزمایشگاه نمونه برداری شد و بلا فاصله مورد آزمایش قرار گرفت در داخل 3 ظرف می ریزیم و دوباره وزن آنها را اندازه می گیریم درضمن برای اینکه درنمونه ها اشتباهی رخ ندهد آنها را شماره گذاری می کنیم. سپس نمونه هارا بین 16 تا 24 ساعت دردمای5˚ 110º دراون قرارمی دهیم سپس نمونه ها را دوباره وزن می کنیم ویادداشت می کنیم . حال می توان درصد رطوبت را ازفرمول زیر بدست آورد :
W1= وزن ظرف خالی W2= وزن ظرف وخاک مرطوب W3=وزن ظرف وخاک خشک
W3-W1= وزن خاک خشک W2-W3= وزن آب
W3-W1 | W2-W3 | W3 | W2 | W1 | ||
13.01% | 83 gr | 10.8 gr | 104.2 gr | 115 gr | 21.2 gr | نمونه1 |
15.6% | 80.8 gr | 12.6 gr | 96.4 gr | 109 gr | 15.6 gr | نمونه2 |
18.37% | 65.3gr | 12 gr | 77.9 gr | 89.9 gr | 12.6 gr | نمونه3 |
منابع خطا:
1-خطای مربوط به ترازو
2-تمیز نبودن قوطی ها
3-دست خورده بودن نمونه ها
4-اشتباه درخواندن وزن
5-بالا بودن احتمالی دمای اون که باعث اکسیده شدن خاک و متصاعد شدن دی اکسید کربن و سوخته شدن خاک می شود.
آزمایش دوم
دانه بندی خاک
مقدمه :
اغلب خاکهای طبیعی شامل مخلوطی از دو یا بیشتر از شن وماسه ولای ورس می باشند وبسیاری از آنها نیز شامل مقداری مواد آلی می باشند .به طور کلی اطلاعات حاصل از این آزمایش برای پیش بینی حرکت آب در خاک ، میزان نفوذ پذیری خاک ، حساسیت خاک در مقابل یخ زدگی ورفتار خاک در آب وهوای سرد ، خاصیت مویینگی ، استفاده به عنوان فیلتر وزهکش مفید است . دانه های ریزتر از No.200 معمولا ارزش سازه ای ندارند . اهمیت ریزدانه ها در میزان رطوبتی است که جذب می کنند .
موارد کاربرد :
نامگذاری خاک طبق آیین نامه های موجود براساس آزمایش دانه بندی انجام می گیرد
درشناسایی قرضه ها جهت استفاده های بعدی کمک قابل توجهی می کند .
درطرح فیلتر هسته رسی درسدهای خاکی وطرح اختلاط بتن ، دانه بندی خاک اساس طراحی می باشد.
دانه بندی خاک در پتانسیل عوامل مخرب نظیر رگاب و.... نقش مؤثری دارد .
نوع دانه بندی خاک دروضعیت نفوذ پذیری مصالح عامل مهمی است ومقاومت برشی خاک نیز به طور اساسی از آن تأثیر می پذیرد
دانه بندی : تعیین اندازه ذرات خاک که به صورت درصدی از وزن خشک کل خاک صورت می گیرد.
طبقه بندی: مرتب کردن ذرات خاک که به صورت درصدی از وزن خشک کل خاک صورت می گیرد.
در این آزمایش از روش طبقه بندی متحد(یونیفاید ) استفاده می کنیم دانه بندی خاکهای درشت دانه به روش الک کردن انجام می شود وحال آنکه دانه بندی خاکهای ریزدانه باروش هیدرومتری صورت می گیرد
ابزار : دستگاه لرزاننده – یکسری الک ریز دانه ودرشت دانه – اون – ترازو- برس مویی
روش انجام :
اندازه الکmm | شماره الک | وزن الک خالی | وزن الک با خاک | وزن ماتده | درصد مانده | درصدعبوری |
19 | 3/4 in | 589 | 589 | 0 | 0.00 | 100.00 |
9.51 | 3/8 in | 485 | 582.5 | 97.5 | 6.57 | 93.42 |
2.36 | 8 | 434.6 | 1191 | 756.4 | 51.04 | 42.37 |
0.50 | 20 | 405.2 | 497 | 91.8 | 6.1 | 36.18 |
0.425 | 40 | 362.5 | 509 | 146.5 | 9.8 | 26.3 |
0.180 | 80 | 312.9 | 649.2 | 336.3 | 22.6 | 3.6 |
0.075 | 200 | 290.4 | 336 | 45.6 | 3.07 | 0.52 |
pan | 384.9 | 392.7 | 7.8 | 0.52 | ||
1481.9 |
ابتدا تک تک الکها را وزن می کنیم سپس الکهارا از بزرگ به کوچک به ترتیب روی هم می گذاریم سپس خاک مورد نظر را که 1500gr بود وقبلا درداخل اون خشک شده بود را داخل اولین الک می ریزیم سپس الکها را روی دستگاه لرزاننده می گذاریم به مدت 5 تا 10 دقیقه .سپس وزن تک تک الکها را با خاک داخل آن اندازه می گیریم تفاوت وزن هر الک ، نشاندهنده وزن مانده روی هر الک است کلیه نتایج در جدول زیر آمده است .
طبقه بندی:
1- ابتدا می بایست مشخص کنیم که خاک ما درشت دانه است یا که ریزدانه ، بنابراین مراجعه می کنیم به درصد عبوری از 200# درشت دانه Passing No.200<50%
ریزدانه Passing No.200>50%
2- اگر خاک درشت دانه بود باید مشخص شود که شنG=Gravel)) است یا ماسه (S=Sand)
برای شن واگر یکی ازدوضرایب برقرلر نباشد GPمی باشد
ضریب یکنواختی ضریب خمیدگی
از منحنی دانه بندی داریم:
پس خاک GP است
منابع خطا:
1- فرایند دانه بندی اطلاعات مربوط به شکل دانه های خاک مثل زاویه دار بودن وگرد بودن آن را نمی دهد وبیشتر برای پیش بینی خصوصیات فیزیکی به کار می رود
2- در فرایند الک ممکن است ذرات خیلی ریزتر از الک 200به ذرات بزرگتر بچسبند وبه عنوان گرد وغبار از الک مزبور نگذرند
3- خوب تمیز نکردن الکها
4- خطای وزن کردن الکها
آزمایش سوم
تعیین حد روانی وحد خمیری خاک
مقدمه : با افزایش رطوبت ، در مرحله ای خاک از حالت نیمه جامد به حالت خمیری تبدیل می شود رطوبت دراین مرحله ، حد خمیری نامیده می شود با افزایش بیش از پیش رطوبت ، مرحله ای می رسد که خاک به حالت مایع روان می گردد رطوبت این مرحله را حد روانی یا حد مایع می گویند . چسبندگی بیشتر سبب می شود تا اولا حد روانی افزایش یابد ، چرا که خاک چسبنده دیرتر روان شده وبرای روان شدن به رطوبت بیشتری نیاز دارد ، ثانیأ سبب می شود حد خمیری کاهش پیدا کند زیرا خاک چسبنده استعداد خمیری شدن بیشتری را دارد وزودتر وبا رطوبت کمتری به حالت خمیری در می آید .از مطالب فوق الذکر می توان نتیجه گرفت که هر چه فاصله بین حد خمیری وحد روانی بیشتر باشد خاک چسبنده تر وخمیری تر خواهد بود لذا این فاصله را نشانه خمیری گویند وباPI نمایش می دهند
به عنوان یک تعریف کلی از حد خمیری می توان گفت :
حد خمیری ، میزان رطوبتی است که به ازای آن فتیله ای به قطر 3mm که از خمیر خاک نمونه (باروش غلتاندن ) ساخته می شود ، ترک بخورد حد خمیری پایین ترین میزان رطوبت مربوط به حالت خمیری خاک است. این آزمایش با غلتاندن تکه ای ازخمیر خاک برروی یک صفحه شیشه ای بوسیله دست انجام می شود .
ابزار :1- دستگاه کاساگرانده 2- ترازو 3- اون 4- ظرف فلزی جهت اندازه گیری درصد رطوبت 5- آبپاش 6- کاردک 7- الک No.40 8- کاسه 9- پارچه
روش انجام :
تعیین حدروانی:برای انجام این آزمایش لازم است که خاک شسته داشته باشیم برای این منظور مقداری خاک از الک شماره 40 درحالی که باآب شسته می شود عبور می دهیم (آب را تازمانی از آن عبور می دهیم که وقتی از خاک عبور می کند روشن دیده شود) دراین آزمایش ما به 200gr خاک نیاز داریم وباید به صورت خشک باشد به همین منظور خاک که مرطوب است در اون به مدت 24 ساعت می گذاریم . این 200gr خاک را برروی شیشه یا میز آزمایشگاه می ریزیم ومقداری به آن آب اضافه می کنیم وباکاردک خاک را باآب خیس می کنیم بعد دستگاه را تنظیم می کنیم به این صورت که بادامک را بالا برده وشیار زن را مماس با کف کاسه قرار داده وبا پیچها دستگاه را تنظیم می کنیم حال خاک را با کاردک تیغه ای وارد کاسه می کنیم به طوری که خاک در وسط کاسه ضخامت 15mm تا 20mm داشته باشد البته خاک باید کاملا به کاسه چسبیده باشد حال با کاردک شیار زن به طور عمود از بالا به سمت پایین می کشیم به نوعی خاک را نصف می کنیم حال بوسیله چرخاندن دسته ضربات را وارد می کنیم تعداد ضرباتی که خاک به دونیم تقسیم شده را به اندازه 13mm به هم می رساند یادداشت می کنیم اگر تعداد ضربات بیشتر 40 باشد آن را در نظر نمی گیریم بعداز اینکه تعداد ضربات مربوط به هر مرحله را بدست آوردیم می بایست درصد رطوبت هرکدام را بدست آوریم به این منظور مقداری خاک از هر مرحله را در قوطی که قبلا وزن خالی آن را اندازه گرفته بودیم وارد می کنیم سپس وزن آنرا اندازه می گیریم ودر اون می گذاریم بعداز 24 ساعت وزن خشک آنرا اندازه می گیریم وبه همان روشهایی که درصد رطوبت را تعیین می کردیم رطوبت آنها را حساب می کنیم ونقاط به ازای تعداد ضربات ودرصد رطوبت را مشخص می کنیم کلیه نتایجی که ما در این آزمایش بدست آوردیم درجدول به صورت زیر است .
نوع آزمایش | آزمایش حد روانی | ||||
شماره ظرف | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
تعداد ضربات | 20 | 33 | 30 | 20 | 16 |
وزن ظرف | 15.2 | 14.9 | 15.4 | 15.1 | 16 |
وزن نمونه تر + وزن ظرف | 86.4 | 82.2 | 31 | 31.5 | 42.2 |
وزن نمونه خشک + وزن ظرف | 69.9 | 66.9 | 27.3 | 27.6 | 36 |
وزن آب نمونه | 16.8 | 15.3 | 3.7 | 3.9 | 6.2 |
وزن خاک خشک | 54.4 | 52 | 11.9 | 12.5 | 20 |
درصد رطوبت | 30.88% | 29.2% | 31.09% | 31.2% | 31% |
بر اساس نتایج حاصله از نمودار:
LL=30.6
تعیین حد خمیری:
نوع آزمایش | آزمایش حد خمیری | آزمایش حد خمیری |
شماره ظرف | 1 | 2 |
وزن ظرف | 13.6 | 14 |
وزن نمونه تر + وزن ظرف | 21.5 | 21 |
وزن نمونه خشک + وزن ظرف | 20 | 19.8 |
وزن آب نمونه | 1.5 | 1.2 |
وزن خاک خشک | 4 | 5.8 |
درصد رطوبت(PL) | 23.44 | 20.7 |
حدود 20 گرم خاک یکی از مراحل بالا را برمی داریم وآن را به صورت گلوله در می آوریم وبا دست به صورت فتیله در می آوریم تا قطر آن 3mm شود وترک بخورد آنگاه می بایست در صد رطوبت آن را بدست آوریم برای این کار آن را وارد قوطی می کنیم وزن آن را اندازه می گیریم سپس به مدت 24 ساعت در اون می گذاریم ودرصد رطوبت آن را اندازه می گیریم نتیجه بدست آمده درزیر آمده است .از دو نمونه میانگین گرفته می شود و نتیجه درصد رطوبت، حد خمیری است.
PI=LL-PL=30.6-22.07 PI=8.53
محاسبه شیب جریان و تعیین صحت رابطه تک نقطه ای:
F شیب جریان از نمودار جریان
LL حد روانی از فرمول تک نقطه
خطاهای موجود در آزمایش :
1- نمونه به خوبی ورز داده نشده باشد
2- دستگاه به خوبی میزان نشده باشد
3- خطا در تشخیص اینکه آیا شیار به اندازه 13mm بسته شده است
سوال:
1- اگر در طول آزمایش تعداد ضربات 25 ضربه شد چه کار کنیم؟
همان آزمایش را تکرار می کنیم، اگر دوباره 25 ضربه شد ، آزمایش را تمام کرده و درصد رطوبت نمونه مورد نظر ، حد روانی خاک مورد آزمایش خواهد بود ، اما اگر دوباره 25 ضربه نشد (بیشتر یا کمتر شد) 25 ضربه قبل را نادیده گرفته و عدد حاصل از تکرار آزمایش برای این درصد رطوبت که طی 24 ساعت آینده به همان روش معمول تعیین درصد رطوبت مشخص می شود ، را ثبت می کنیم . علت حذف 25 ضربه در صورت ارضا نشدن شرط بالا این است که در نمودار درصد رطوبت بر حسب لگاریتم ضربات ، با توجه به نمودار خطی بهینه که با خط سیاه پررنگ در نمودار مربوط رسم شده ، دو مقدار درصد رطوبت (حد روانی ) برای 25 ضربه استاندارد پیدا می شود که ، از نظر آزمایشگر این حالت غیرعلمی و خطا است.
2- اگر شیار دستگاه کاساگرانده به ازای هر درصد رطوبتی زیر 25 ضربه بسته شود،چه نتیجه ای می گیریم؟
نتیجه می گیریم که احتمالا خاک میزانی رطوبت از قبل داشته که البته این مورد جزو خطای آزمایش در نظر گرفته می شود .
اما نتیجه علمی این است که این نمونه خاک یک خاک با چسبندگی بسیار پایین است چرا که همانطور که در بالا اشاره شد هرچه خاک چسبنده تر باشد فاصله بین حد روانی و حد خمیری (نشانه خمیری PI ) بزرگتر است و خاک قابلیت خمیری و جذب آب بیشتری تا قبل از حد روانی دارد. یعنی خاک مورد آزمایش ما یک خاک با حد روانی پایین و غیر خمیری است(فاقد درصد قابل توجه رس است) مانند ماسه بادی .
آزمایش چهارم
تعیین حد انقباض
مقدمه: بنا به تعریف حد انقباض درصد رطوبتی است که به ازای کمتر از آن خاک تغییر حجم ندهد بوسیله این آزمایش اطلاعاتی بدست می آید که می توان حد انقباض ، نسبت انقباض ، انقباض حجمی وانقباض یک جهتی را بدست آورد . هنگامی که یک خاک رس اشباع به تدریج خشک می شود ورطوبت خود را ازدست می دهد حجم توده خاک کاهش می یابد در حین عمل خشک شدن شرایطی فراهم می شود که باخشک شدن بیشتر خاک ، رطوبت نیز کم می شود ولی حجم خاک تغییر نخواهد کرد درصد رطوبت خاک که در آن درصد رطوبت ، کاهش حجم متوقف می شود به عنوان حد انقباض تعریف می شود نسبت حد روانی به حد انقباض (LL/SL) یک خاک اطلاعات خوبی در مورد خاصیت انقباض آن خاک بدست می دهد . هرچه این نسبت بزرگتر باشد نشان دهنده این است که دامنه تورم پذیری خاک بیشتر است یعنی اگر نسبت LL/SLبزرگ باشد خاک در محل ممکن است دراثر تغییر رطوبت ، تغییر حجم نامطلوبی پیدا کند این احتمال وجود دارد که در پی هایی که تازگی برروی این خاکها ساخته می شوند به دلیل انقباض یا انبساط (تورم) خاک در اثر تغییرات رطوبت فصلی ، ترکهایی دیده شود
ابزار :
1- جیوه 2- ترازو 3- ظرف اندازه گیری حد انقباض(ظرف شیشه ای)
4- کاردک 5- اون 6- آب پاش
7- صفحه شیشه ای با سه چنگال فلزی برای غوطه ور نگهداشتن نمونه خاک خشک در جیوه
روش انجام :
مقدار 50 گرم از خاکی که از الک نمره 40 عبور کرده است بر می داریم نمونه را در داخل ظرف ریخته وبا مقدار کافی آب که فقط خلل وفرج آنرا پر نماید خوب مخلوط می کنیم (مقدار آب لازم از نمودار حد روانی آزمایش قبل بدست آمده که 30.6% معادل 25 ضربه دستگاه کاساگرانده و حد روانی خاک مورد آزمایش است ، پس مقدار آب لازم برای 50 گرم خاک 15.3 گرم است) یک ظرف فلزی که قبلا آنرا چرب کرده بودیم برمی داریم ووزن آنرا حساب می کنیم(M1) سپس مخلوط خاک وآب را در سه لایه داخل آن می ریزیم وهربار پس از ریختن خاک حدود 15 ضربه به آن می زنیم تا حبابهای هوا خارج شود سپس آن را وزن می کنیم(M2) سپس آنرا به مدت 24 ساعت در هوای آزاد می گذاریم تابه تدریج خشک شود و در نمونه ترک ایجاد نشود ، بعد آنرا به مدت 24 ساعت دراون می گذاریم تا خشک شود سپس آنرا وزن می کنیم (M3) برای بدست آوردن حجم خاک تر(Vn) ، ظرف چرب را پر از جیوه می کنیم وآنرا وزن می کنیم با بدست آوردن وزن جیوه ، حجم خاک تر بدست می آید برای بدست آوردن حجم خاک خشک (Vo)، ابتدا یک ظرف شیشه ای را لبریز از جیوه می کنیم وسپس خاک خشک را وارد آن می کنیم به اندازه حجم خاک خشک جیوه خارج می شود وبرای اندازه گیری جیوه خارج شده آنرا داخل یک ظرف شیشه ای بزرگتر که قبلا آنرا وزن کرده بودیم می گذاریم حال از طریق نتایج بدست آمده وروابط ، SL را حساب می کنیم .
محاسبه حجم ظرف:
124.5 = وزن ظرف خالی+ وزن ظرف شیشه ای بزرگ
341.2 = وزن ظرف پر از جیوه + وزن ظرف شیشه ای بزرگ
وزن جیوه از تفاضل بالا بدست می آید (13.53 gr/cm³= γجیوه)
216.7= وزن جیوه
بنابراین داریم : حجم ظرف(حجم خاک تر)
محاسبه حجم خاک خشک:
=104.5وزن ظرف شیشه ای بزرگ
=260.5وزن ضرف شیشه ای بزرگ+ جیوه ریخته شده پس از وارد کردن نمونه خشک خاک
وزن جیوه از تفاضل بالا بدست می آید
156= وزن جیوه
وزن جیوه ریخته شده تقسیم بر چگالی جیوه حجم خاک خشک رابدست می دهد
خـــــاک
در علوم انجینیری ، خاک مخلوط غیر یکپارچهای از دانههای منرالها و مواد آلی فاسد شده میباشد که فضای خالی بین آنها توسط آب و هوا (گازها) اشغال شده است. خاک به عنوان مصالح ساختمانی در طرحهای مهمی در انجینیری ساختمانی بکار گرفته میشود و همچنین شالوده اکثر سازهها بر روی آن متکی است.
بنابراین انجینیران ساختمانی باید بخوبی خواص خاک از قبیل مبدا تهدابدایش ، دانه بندی ، قابلیت زهکشی آب ، نشست ، مقاومت برشی ، ظرفیت باربری و غیره را مطالعه نمایند. ممنرالک خاک شاخهای از علوم انجینیری است که به مطالعه مشخصات فیزیکی و رفتار توده خاکی تحت بارهای وارده میپردازد. انجینیری تهداب ، کاربرد اصول ممنرالک خاک در مسائل عملی است.
خواص فیزیکی ، شیمیایی و منرال شناسی خاکها
شناخت خواص فیزیکی ، شیمیایی و منرال شناسی: خواص فیزیکی و شیمیایی خاک خاکها در بسیاری از بررسیها و مطالعات و تصمیم گیریها در عملیات خاکی نقش مهمی دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی خاکها را باید عمدتا در عوامل زیر جستجو کرده و مربوط به آنها دانست.
ترکیب منرال شناسی دانهها :
از آنجایی که خاکها از تجزیه و هوازدگی سنگهای پوسته زمین پدید آمده است، لذا منرالهای تشکیل دهنده خاکها باید همان منرالهای تشکیل دهنده سنگ مادر باشد.
طبیعت سطح ذرات خاک "سطح مخصوص"
سطح خارجی دانههای خاک ، یعنی فصل مشترک محیط جامد با محیط مجاور آن که ممکن است، آب یا هوا باشد. محل پدید آمدن بعضی پدیدههای فیزیکی یا شیمیایی است که این پدیدهها برخواص دیگر خاک مثل؛ مقاومت و نفوذپذیری و ... تاثیر میگذارد.
پدیدههای فیزیکی و شیمیایی در سطح مشترک خاک و آب
ذرات جسم جامد از شبکهای از یونهای مختلف تشکیل شده است که از اینرو بین سطح خارجی ذره و محیط اطراف آن کنش و واکنشهایی پدیدار میگردد.
خاصیت مویینگی :
خاصیت بالا رفتن آب در لولههای مویین و در حفرههای بین ذرات خاک را خاصیت مویینگی گویند.
نیروهای دافعه و جاذبه بین ذرات :
نیروهای بین ذرهای در خاک به دو گونهاند. نیروهای جاذبه مولکولی بین دانهها (وان در والس) و نیروهای دافعه که از نوع نیروی الکتروکینیماتیکی است.
خواص میخانیکی خاکها
اصطکاک:
مقاومت جسم در برابر حرکت به علت وجود اصطکاک بین دو سطح تماس است
چسبندگی: مقاومت خاکی به علت چسبندگی دانهها حاصل
از مقاومت مولکولی (یعنی نیروی جاذیه الکتروشیمیایی) بین ذرات ریز است.
گسیختگی توده خاک : گسیختگی توده خاک عبارتست از پایان شرایط مقاومت و آغاز برش در خاک است.
تحکیم: تحکیم عبارتست از کاهش حجم حفرههای آبدار درون خاک به علت افزایش فشارهای جانبی.
کاربرد ممنرالک خاک
خاک از یک طرف به عنوان مصالح مورد توجه انجینیرین و طراحان قرار میگیرد و از سوی دیگر به عنوان یک محیط طبیعی که در اختیار آدمی قرار گرفته است مورد توجه و استفاده است. جایی که به عنوان مصالح مورد نظر است مانند خاکریزها ، سرای خاکی ، روسازی راه و فرودگاه ، پشت دیوار حایل ، زهکشها ، و به عنوان بخشی از ، ماده اصلی تهیه آجر و ، ماده اصلی تهیه چینی و کاشی ، و... حالت انتخابی و اختیاری دارد، و در جایی که به عنوان محیط مورد توجه است.
مانند زیر تهدابها ، زیر پایه پلها و زیربنای جادهها و محل حفر تونلها و محل قرار دادن لولهها و تاسیسات ممنرالکی و الکتریکی (کابل های تلفن و برق و لوله کشی گاز و و محل احداث قناتها و محل حفر چاهها و کانالها و ... همه حالت غیر انتخابی (یعنی اجباری) دارد. به هر حال در تمام موارد ذکر شده ، شناخت خواص فیزیکی و ممنرالکی خاک ضرورت غیر قابل اجتناب دارد. مثلا در یک پروژه راه سازی ، چه نوع
خاکی با چه نوع دانه بندی باید انتخاب شود و لایههای آن با چه ضخامتی و با چه رطوبتی و تا چه حد باید کوبیده شود تا جایی حاصل بتواند در برابر نیروهای وارد بر آن مقاوم باشد و وجود آبهای سطحی و بارندگی بر دوام آن اثر مخرب نداشته باشد و در برابر یخزدگی و فرسایش و تغییرات جوی نیز پایدار بماند.
در ایجاد یک سد خاکی ، شیبها چه مقدار باشد که هم پایدار باشد و هم اقتصادی ، در صورتی که سد همگن با است، لایههای زهکشی با چه ابعادی و با چه دانه بندی و چه مقدار نفوذپذیری باید باشد؟ سرعت حرکت آب و .... زه چه مقدار است؟ تورم یا نشست خاک چه مقدار باشد؟ میزان تراکم و درصد رطوبت و ضخامت لایهها برای کمپاکت کردن خاک چه مقدار باید باشد؟ روشهای حفاظت دامنهها و تاج سر به چه عواملی بستگی دارد؟ و بسیاری پرسشهای دیگر که انجینیر طراح باید برای آنها جواب دقیق داشته باشد. به این ترتیب درمورد هرگونه پروژه ساختمانی و راه سازی و سد سازی مسائل متعددی از ممنرالک خاک باید پاسخ داده شود. اهمیت دقت بیشتر و نیاز به تئوریهای دقیقتر هنگامی بیشتر میشود که حجم کارها و اهمیت پروژه بیشتر باشد.
رابطه ممنرالک خاک با سایر علوم
مبحث ممنرالک خاک دانشی است که در آن خواص فیزیکی و ممنرالکی خاکها ، ارتباط این خواص با عوامل بیرونی ، مقاومت خاک در برابر نیروها ، تغییر شکل خاک در اثر نیروها ، مسایل مربوط به حرکت یا سکون آب در خاک ، چگونگی و مقدار فشرده شدن خاکها و چگونگی و مقدار تنشها و تغییر شکلهای هر نقطه از محیط خاکی در اثر عملکرد یک نیروی خارجی و ... بحث میشود.
در این راستا گاهی نیاز به مطالعه خواص شیمیایی و دانههای خاک است و گاهی نیاز به بررسی تهدابدایش و منشا خاکها و گاهی نیاز به استفاده از دانش هیدرولیک و دانشهای دیگر است. از اینرو ارتباط این مبحث با دیگر مباحث علمی چون ، ، هیدرولیک و را نباید از نظر دور داشت.
انواع روکشهای زهکشی آبهای سطحی
شبکه زهکشی بسطی
برای آنکهبه داخل دامنه نفوذ نکند باید ترتیبی داد تا هرچه زودتر سطح دامنه را ترک گوید. احداث آبروهای مناسب در سطح دامنه ، یا در روی پلکانها ، یکی از مهمترین تمهیدات در این مورد است. این آبروها باید ضمن دارا بودن گنجایش و شیب کافی ، بسترشان نیز غیر قابل نفوذ باشد. برای جلوگیری از تخریب و پر شدن این جویها در طول زمان ، میتوان آنها را با قطعات سنگ پر نمود.
این روش در مورد دامنههای خاکی یا دامنههای متشکل از سنگهای تجزیه شده ، مفید واقع میشود و میتواند علاوه بر تهدابشگیری ، در مراحل اولیه حرکت دامنه نیز نقش ترمیمی داشته باشد. نقش مهم دیگر شبکه زهکشی سطحی جلوگیری از سطح دامنه توسط آبهای جاری است.
مسدود کردن شکافها
ترکها و شکافهای سطحی محلهای مناسبی را برای نفوذ آب به داخل دامنه فراهم میکند. وجود این شکافها ، مخصوصا در مراحل آغازین توسعه یک ناپایداری جدید ، مشکل آفرینتر میشود. پر کردن این شکافها توسط مواد غیر قابل نفوذی مثل رس ، یا مواد نفتی میتواند تا حدود زیادی از انباشته شدن آب و نفوذ آن به داخل دامنه جلوگیری کند. این روش هم در مورد دامنههای خاکی و هم سنگی قابل اجراست و میتواند هم در تهدابشگیری بکار رود و هم در مراحل اولیه ایجاد یک زمین لغره ، تهدابشرفت آن را کند یا متوقف نماید.
غیر قابل نفوذ کردن بخش دامنه
یکی از رایجترین روشهای غیر قابل نفوذ کردن سطح زمین ، پاشیدن مواد نفتی (مالج) به سطح دامنه است. مالج به انواعی از مواد نفتی سنگین مایع اطلاق میشود که معمولا جزء محصولات زاید یا کارخانههای پتروشیمی است. این روش ضمن جلوگیری از نفوذ آب به داخل دامنه ، با چسباندن ذرات خاک به یکدیگر ، سطح دامنه را در برابر آثار فرسایشی باد و تا حدی آب جاری محفوظ نگاه میدارد.
انواع روشهای زهکشی آبهای داخل دامنه
با وجود کوششی که برای جلوگیری از نفوذ آب به داخل دامنه صورت میگیرد باز هم ممکن است قسمتی از آبها از سطح دامنه نفوذ از محلی دورتر توسط به داخل دامنه حمل شود. این آبها قبل از هر چیز با افزودن به وزن نیروهای رانشی را زیاد میکنند.
زهکشی ثقلی افقی
ایجاد زهکشهای تقریبا افقی میتواند نقش موثری در کاهش فشار آب داخل دامنههای سنگی و خاکی داشته باشد. از اینرو میتوان از این روش هم برای تهدابشگیری از حرکت و هم جلوگیری از تحرک یک زمین لغزه در حال تشکیل استفاده کرد. به این منظور در بخشهای پایینی دامنه افقی ، با شیب ناچیزی به سمت خارج برای ایجاد جریان ثقلی آب ، حفر میشود.
گالریهای زهکش
حفر نقب یا گالریهای زهکش در دامنههای سنگی و خاکی ، مخصوصا در جاهایی که زهکشی عمیق بخشهای داخلی دامنه مورد نظر است، مفید واقع میشود. چنین گالریهایی میتوانند هم نقش تهدابش گیرنده داشته و هم در مراحل اولیه حرکت دامنه جهت جلوگیری از حرکات بیشتر آن بکار روند. کارایی گالریهای زهکش را میتوان با حفر از داخل گالری افزایش داد.
زهکش ثقلی قایم
این نوع زهکشی بیش از همه برای تخلیه آب سفرههای معلق که بر روی یک بخش غیر قابل نفوذ تشکیل شده و در زیر آن لایههای نفوذپذیر و بازکشی آزاد وجود دارد، بکار برده میشود.
حفر چاههای عمیق و پمپاژ آنها میتواند بطور موقت در بهبود وضعیت دامنه ناپایدار موثر باشد. این روش عمدتا در مورد دامنههای سنگی بکار میرود.
زهکشهای فشار شکن
حفر چاه ، چاهک یا خندق (تراشه) در پای دامنه ، برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار آب و بالا راندگیهای ناشی از آن در بخشهای مجاور پای دامنه ، اغلب مفید واقع میشود. این روش منحصرا در مورد دامنههای خاکی و معمولا در مجاورت دامنه پایاب سدهای خاکی ایجاد میشود.
خندق در بالای خاکریز
این روش ، در مورد دامنههای خاکی حفاری شده و یا خاکریزها ، مخصوصا خاکریزهایی که در دامنه ایجاد میشود، به کارگرفته میشود و علاوه بر تهدابشگیری از تفرش میتواند در مراحل اولیه ناپایداری نقش ترمیمی نیز داشته باشد.
زهکش ورقهای
این روش ، همانگونه که از نام آن تهدابداست، به صورت یک لایه زهکش عمل میکند. در خاکریزها ، مخصوصا خاکریزهایی که در دامنه ایجاد میشود، وجود لایهای از مواد نفوذپذیر در زیر خاکریز ، ضمن زهکشی آبهای محلی دامنه و داخل خاکریز ، از افزایش بیش از حد فشار آب در خاکریز ، جلوگیری به عمل میآورد.
الکترواسمز
این روش عمدتا در دامنههای خاکی که از لای درست شده باشند بکار گرفته میشود و ضمن تسهیل تخلیه آب بر مقاومت خاک میافزاید. به این منظور الکترودهایی را در عمقی که مایلیم آب آن تخلیه شود، قرار میدهیم و جریان مستقیم به آنها وصل میکنیم. جریان باعث میگردد که آب بین ذرهای از قطب مثبت به سمت قطب منفی حرکت کرده و در آنجا توسط پمپاژ به خارج هدایت شو
انواع هوازدگی
هوازدگی را با توجه به نوع تغییراتی که در سنگ صورت میگیرد به انواع ممنرالکی و شیمیایی تقسیم میکنند.
هوازدگی ممنرالکی
در هیچ تغییری در ترکیب شیمیایی سنگ صورت نمیگیرد بلکه سنگها تحت تاثیر یک سری از عوامل فیزیکی به قطعات کوچکتر تقسیم میشوند. بر اثر خرد شدن سنگها سطح جانبی قطعات زیادتر شده و در نتیجه برای این عوامل عبارتند از : یخبندان ، انبساط حاصل از برداشته شدن بار فوقانی ، انبساط حرارتی و فعالیت موجودات زنده.
هوازدگی شیمیایی
در ساختمان داخلی منرالها بر اثر افزایش یا کاهش عناصر تغییر میکند. در واقع در این نوع هوازدگی ترکیب شیمیایی سنگها تغییر میکند. در هوازدگی شیمیایی آب مهمترین عامل به شمار میرود. ولی لازم به ذکر است که آب خالص غیرفعال بوده و نمیتواند هیچ تغییری در سنگها ایجاد کند. افزایش مقدار کمی از مواد محلول میتواند آب را فعال سازد. محلول در آب باعث ایجاد تغییرات اساسی در سنگها میشوند.
سرعت هوازدگی سنگها به عوامل زیادی بستگی دارد از جمله این عوامل سرعت هوازدگی میتوان به اندازه ذرات منرالهای سازنده سنگ و عوامل آب و هوای محیط را نام برد. هر چقدر اندازه منرال کوچکتر باشد سطح موثر آنها زیادتر بوده و در نتیجه سریعتر تحت تاثیر عوامل هوازدگی ، تجزیه میشوند. جنس منرالهای سازنده سنگ اثر بسیار مهمی در هوازدگی دارد به عنوان مثال سنگهای گرانیتی بسیار مقاوم تر از سنگ مرمر هستند، زیرا مرمر از ساخته شده که به آسانی حتی در محلول اسیدی ضعیفی نیز حل میشود.
ترتیب هوازدگی منرالهای سیلیکاته مطابق ترتیب تبلور آنهاست. منرالهایی که زودتر از همه تبلور مینمایند یعنی در درجه حرارت و فشارهای زیادتری بوجود میآیند، نسبت به منرالهایی که بعدا متبلور میشوند در سطح زمین پایداری کمتری دارند. زیرا شرایط تشکیل آنها با شرایط سطح زمین بسیار متفاوت است.
عوامل آب و هوایی ، بویژه رطوبت اهمیت ویژهای در سرعت هوازدگی سنگها دارد. بهترین محیط برای هوازدگی شیمیایی آب و هوای گرم و فراوانی رطوبت است. در نواحی قطبی و در عرضهای جغرافیایی بالا چون برودت هوا ، رطوبت مورد نیاز برای هوازدگی را به صورت یخ در میآورد لذا هوازدگی شیمیایی در این نواحی بیتاثیر است. در نواحی خشک نیز به علت وجود رطوبت کافی هوازدگی شیمیایی نقش نداد.
هوازدگی و نهشتههای معدنی
هوازدگی در ایجاد بعضی از نهشتههای معدنی مهم نقش دارد، زیرا عناصر فلزی پراکنده در سنگ مادر را در یک جا جمع میکند. به چنین نقل و انتقالی غالبا غنی شدگی اطلاق میشود. غنی شدگی به دو طریق انجام میشود. در روش اول به همراه آب نفوذی موادی را که مناسب نیستند از سنگ در حال تجزیه جدا میکنند. لذا این عناصر مطلوبی که تراکم آنها در افق نزدیک سطح زمین کم میباشد به اعماق برده شده و با رسوب مجدد تمرکز آنها افزایش مییابد.
بوکسیت که منرال اصلیبوکسیت
میباشد یکی از کانسارهایی است که به روش غنی شدگی طی فرآیندهای هوازدگی بوجود آمده است. بوکسیت در آب و هوای گرمسیری بارانی همراه با لاتریت تشکیل میشود. وقتی سنگ منشا غنی از آلومینیوم در معرض هوازدگی شدید و طولانی قرار بگیرد بیشتر عناصر اصلی آن نظیر کلسیم و سدیم و سیلیس در نتیجه شستشو از محیط خارج میشود و بر میزان آلومینیوم آن افزاوده میشود. با گذشت زمان خاکی غنی از آلومینیوم به نام بوکسیت حاصل میشود که میتوان از آن آلومینیوم استخراج کرد.
نهشتههای مس و نقره
بسیاری از نهشتههای مس و نقره زمانی حاصل شدهاند که فرآیند هوازدگی عناصری را که در کانسار اولیه با عیار پایین پراکنده بودند در یک جا متمرکز کرده است. معمولا چنین غنی شدگی در نهشتههای تهدابریتدار (FeS) و منرالهای سولفوری معمول انجام میشود. تهدابریت به دلیل اینکه از نظر شیمیایی به تغییر مییابد، میتواند در آبهای نفوذی فلزات معدنی را حل کند.
با انحلال منرالها مورد نظر فلزات به تدریج از خلال توده کانسار اولیه به سمت پایین مهاجرت میکنند تا سرانجام ته نشین شوند. ته نشینی هنگامی اتفاق میافتد که محلولهای مزبور به منطقه آبدار زیرزمینی نزدیک میشود. در این محل تغییرات شیمیایی ته نشینی عنصر فلزی میشود.
---------------------------------------------------------------------------------
مخلوط کردن کانگریت
مواد تشکیل دهنده ی کانگریت در ابتدا به طور جداگانه است که باید برای ساختن با هم مخلوط شوند . ترتیب تغذیه ی این مواد در هنگام ساخت نقش مهمی دارد یکنواختی کانگریت دارد . بـا این وجود با تغییر ترتیب تغذیه ی این مواد همچنان می توان کانگریت خوبی تولید کرد. .
زمـان افـزودن آب تعداد دور کـل دیـگ مخلوط کـن و سرعت دوران آن باید کنترل شوند . عوامل مهم دیگر در اختلاط عبارتند از اندازه هر پیمانه نسبت به اندازه دیـگ مخلوط کـن ، زمـان مخلوط کـردن ، پیمانه کـردن و اختلاط ، طراحی و شبکه بندی دیگ و تیغه های مخلوط کن .
کانگریتی که تازه مخلوط می شود باید حالت نیمه پلاستیک و روانی داشته باشد . بـه گـونـه ای کـه بتوان آن را بـه راحتی شکل داد و در درون قالب قرار داد . کانگریت پلاستیک کانگریتی است کـه قابلیت خمیری دارد و شکـل پـذیـری آن مـانند خمیر خاک رس در صنعت سفالسازی است. در هنگام حمل نباید جدایی اجزا از هـم صورت گیرد . وقتی کـه کانگریت سخت می شود مخلوط یک نواختی از مواد متشکله بدست می دهد .
اگر مسول کار در بدست آوردن عیار کانگریت مثلا کانگریت 350 کوتاهی کرده باشـد و عیار کمتری بدست آورده باشد در صورتی که عیار بدست آمده 60 درصد عیار اصلی باشد بـا توجه بـه نوع پروژه دستور تخریب داده نمی شـود بـلکـه جریمه تعلق می گیرد . ولی اگـر 60 درصـد جواب ندهد دستور تخریب داده خواهد شد . این نکات در کتاب رواداری های مجاز کاملاً ذکر شده است.
همانطور کـه گفته شـد مـا برای قالب بندی فونداسیون از خشتهـای موجود در کارگاه استفاده کردیم . حال برای خشتا و شروع کانگریت ریزی برای جلو گیری از خورده شدن آب کانگریت سطح داخلی آنها را که می باید با کانگریت در تماس باشد با یک ورقه ی نایلون پوشاندیم به این ترتیب از تماس مستقیم کانگریت بـا قـالـب خشتی جلو گیری نمودیم .
همانطور که می دانیم خشت آب کانگریت را خورده و درنتیجه باعث فاسد شدن آن می شود .
بـعـد از این مرحـله کارفرما انجینیر ناظر را در جریان قرار داده و ناظر در روز بعد برای بازدید به کارگاه میاید. پـس از کنترل دقیق شبکه آرماتـوربندی اجازه ریختن کانگریت فونداسیون را صادر میکند.
بـالای آن قسمت از قا لب ها و فونداسیون که ناگزیر به عبور و مرور هستیم تخته الـوار گذاشته تا رفت و آمد مسیر و از آسیب احتمالی به قالب جابجا شـدن احتمالی آرماتورهای فونداسیون جلوگیری به عمل آوریم . قابل ذکر است کـه همواره در طول کانگریت ریزی یک کارگرباید به وسیله دستگاه ویبراتور کانگریت ریخته شـده در قالب را ویبره کند تا هوای موجود در بتن را خارج کرده و از پوکی کانگریت جلوگیری بـه عمل آورد . البته باید دقت داشته باشیم که شیلنگ دستگاه ویبراتور همواره تقریبا عمود بر زمین و محل کانگریت ریزی بـاشـد . زیرا اگـر شیلنگ دستگاه ویبراتور تقریبا عمود نباشد در سطح کانگریت گیرکـرده و بـرای خارج کـردن آن دچار مشکل می شویم.
. کار مراقبت و آب پاشی کانگریت چهار روز به طول میکشد.
در این مدت کانگریت ریخته شده به سختی لازم رسیده و البته بـرای خشتای عملیات بعدی که نصب ستون ها بود آماده تاب و تحمل وزن ستون ها و دیوارهـا را پـیـدا کـرده بـود .
-------------------------------------------------------------------------------------
گچ
گچ از جمله موادی است که در صنایع ساختمان سازی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد و به علت ویژگی هایی که دارد از زمانهای قدیم در امر ساختمان سازی مورد مصرف داشته است. در بسیاری از ساختمانهای قدیمی مخصوصاً در دوران تیموری که اغلب آنها در هرات موجود می باشد گچ نقش مؤثری داشته و گچ بری های بسیار زیبایی از آن دوران باقی مانده است. گچ به علت خواص خود از اولین قدم درایجاد یک بنا که پیاده کردن حدود زمین می باشد و با اصطلاح برای ریختن رنگ اطراف زمین مورد نیاز می باشد و همچنین تا آخرین مراحل بنا که سفید کاری و نصب سنگ است باز هم گچ مورد نیاز است و حتی در نقاشی ساختمان هم از گچ استفاده می نمایند.
منابع تهیه گچ : گچ از پختن و آسیاب کردن سنگ بدست می آید. سنگ گچ از گروه مواد ساختمانی کلسیم دار است که بطور زیاد در طبیعت یافت می شودو تقریباً در تمام نقاط روی زمین وجود دارد و از لحاظ فراوانی در طبیعت در ردیف پنجم می باشد. درافغانستان هم تقریباً درتمام نفاط کشور مخصوصاً در کرویر مرکزی و اطراف غزنی مزارشریف، غور یافت می شود. سنگ گچ با فرمول caso4,2H2o از سنگهای ته نشستی است و به علت میل ترکیبی شدیدی که دارد بطور خالص یافت نمی شود. بیشتر به دو صورت ترکیب با کربن و با اکسیدهای آهن و خاک رس می باشد. سنگ گچ یا بصورت سولفات کلسیم بدون آب بدست می آید که به آن انیدریت می گویند. سنگ گچ خالص بی رنگ است و سنگ گچ ترکیب شده با کربن خاکستری و سنگ گچ ترکیب شده با اکسیدهای آهن بی رنگ، زرد روشن و یا کبود و یا سرخ می باشد که برحسب نوع اکسیدهای آهن این رنگها متفاوت است.
کوره های گچ پزی :
1 ـ کوره های گچ پزی چاهی : قدیمی ترین نوع کوره های گچ پزی در افغانستان نوع چاهی است که هم اکنون نیز در بسیاری از شهرها متداول می باشد. در این نوع کوره ها که مانند تنوره است سنگ گچ را می پختند و آن را حرارت می دهند تا سنگ گچ پخته شود. محصول این کوره ها مرغوب نمی باشد.
2 ـ کوره های تاوه ای : ابن نوع کوره ها که دارای محصول یکنواخت می باشد تشکیل شده است از یک سینی بزرگ که سنگ آسیاب شده در آن می ریزند.
خواص گچ :
1 ـ زود گیر بودن 2 ـ خاصیت ازدیاد حجم 3 ـ مقاومت در برابر آتش سوزی 4 ـ آکوسیتیک بودن7 ـ ارزان بودن 6 ـ خاصیت پلاستیکی گچ 7 ـ رنگ گچ 8 ـ رنگ پذیری گچ
ساختمان ملات گچ : هر نوع مخلوط سمنت که بخواهیم بسازیم باید بعد از تعیین اجزاء تشکیل دهنده آن و مخلوط کردن آنها به آن اضافه کرده و دوباره ملات را مخلوط کنیم تا ملات یکنواخت گردد ولی برای ساختن ملات گچ و یا مخلوط سمنت گچ و خاک باید دانه های گچ یا گچ و خاک را داخل آب بریزیم، بدین طریق که ابتدا مقدار کمی آب در استامبولی می ریزیم آنگاه دانه های گچ و یا گچ و خاک راکه قبلاً به نسبت ضعیف مخلوط شده با دست درون آن می پاشیم تا کلیه دانه ها در مجاورت آب قرار گیرد. مقدار آبی که یک کیلوگرم پودر گچ احتیاج دارد تا ملات شود از لحاظ تئوری 2/0 لیتر است یعنی تقریباً 20% وزن گچ.
مصارف گچ : گچ درتعمیرات مصارف متعدد دارد از جمله ریختن رنگ ساختمان برای مشخص کردن اطراف زمین و پیاده کردن نقشه، ملات سازی، گچ وخاک، سفیدکاری وسنگ کاری که درمورد اخیر برای نگهداشتن سنگ بطور موقت در جای خود تا ریختن ملات پشت آن مورد مصرف دارد و در صنایع قالبسازی و ریخته گری برای قالب سازی مصرف می شود و در کارهای طبی برای شکسته بندی مورد نیاز است.
خواص گچ : گچ علاوه بر دو خاصیت عمده که یکی زودگیری و دیگری ازدیاد حجم به هنگام سخت شدن است دارای خواص دیگری نیز می باشد از جمله آنکه اکوستیک است و در آتش سوزی مقاوم می باشد و ارزان و به فور یافت می گردد ودارای رنگی سفید و خوش آینه است.
انبارکردن گچ : اگر گچ بصورت فله ای در کارگاه موجود باشد باید بلافاصله مصرف گردد زیرا همانطور که قبلاً شرح داده شد گچ میل ترکیبی بالایی با آب دارد و حتی رطوبت هوا را جذب می نماید و پس از مدتی فاسد می گردد یعنی در موقع مخلوط کردن آن با آب ازدیاد حجم پیدا نکرده و سخت نمی شود. ولی گچ پاکتی را اگر به طریقه صحیح انبار کنند به طوری که دور از رطوبت باشد می توان حتی گچ را برای مدت یکسال هم انبار نمود. برای انبار کردن گچ باید آنرا روی تخته هایی که حداقل از زمین 10 سانی متر فاصله دارد بگذارند و فاصله پاکتهای گچ از دیوارهای انبار باید حداقل حدود 20 سانتیمتر باشد و بیش از 10 پاکت گچ را روی هم نچینند.
آگوریاخشت واژه ای است یونانی و به خشت هایی می گفتند که احکام و فرامین دولتی روی آن نوشته می شد و بوسیله پختن این خشت ها نوشته ها را روی آن پایدار می کردند. به دستی معلوم نیست که خشت از چه زمانی پیدا شده است ولی می توان آنرا همزمان با پیدایش آتش دانست. بدین طریق که گل موجود در کنار اجاق های انسان های اولیه پخته شده و سخت تر از کلوخ های همجوار خود میگردیده و با مشاهده آن بشر اولیه قطعه ای از خشت را کشف نمود. خشت یکی از مواد ساختمانی است که با طبع و خوی بشر سازگار بوده و در هر دورانی از تاریخ به نوعی مورد استفاده او واقع شده است. از ابتدا که بشر زندگی غارنشینی را پشت سر گذاشته است و فکر تهیه سرپناهی در مغز او ایجاد شده تا خود را از گزند عوامل جوی مانند باد و باران و سرما و گرما و هجوم جانوران درنده و گزنده نگاه دارد به تهیه موادی افتاد که اولاً از لحاظ وزنی سبک باشد که بتواند آن را حمل نماید و درثانی از لحاظ شکل پذیری طوری باشد که شکل مورد نظر خود را به آن بدهد. ساده ترین تعریفی راکه بخواهیم برای خشت بنماییم آن است که بگوییمخشت سنگی است مصنوعی که از پختن خاک رس با استخوان بندی اصلی سنگ بدست می آید و ابعاد و تعداد آن مطابق احتیاچ ما قابل تغییر می باشد. مصرف خشت در افغانستان عزیز سابقه باستانی دارد و از زمان غوریان بناهایی بجا مانده که در آنهاخشت مصرف شده است مانند منار جام درولایت غور و زیارتهای غزنی ومسجدجامعه هرات که برای فرش آن از خشت هایی استفاده شده است که مقاومت بالای رادارا میباشند.
---------------------------------------------------------------------------------------
خشت و طرز تولید
مراحل پخت خشت : 1 ـ تهبه خاک رس 2 ـ بعمل آوردن خاک 3 ـ ساختن گل 4 ـ قالب گیری یا خشت زنی
خشت پزی : خشت پزی یعنی گرفتن آب شیمیایی خاک رس بطوریکه هیدرو سیلیکات آلومینیم به سیلیکات آلومینیم تبدیل شود و در نتیجه خشت دارای استقامت شده و نیروی فشاری تا حدود 100 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را تحمل نماید این عمل به وسیله حرارتی در حدود 900 درجه سانتیگراد و انجام شود بدین طریق که تا 100 درجه سانتیگراد آب فیزیکی خشت خشک می شود و تا این درجه آب شیمیایی خاک رس متصاعد می گردد و تا 900 درجه ذرات خاک رس شروع به خمیری شدن نموده و بدین طریق دانه های شن و ماسه درون خشت را به هم می چسباند و خشتبدست می آید. کوره های خشت پزی به سه دسته تقسیم می شوند :
1 ـ کوره خشت پزی باخشت ثابت و آتش ثابت 2 ـ کوره خشت پزی با خشت ثابت و آتش رونده 3 ـ کوره خشت پزی با آتش ثابت وخشت رونده
انواع خشت ها :
1 ـ خشتهای رسی : الف : خشت های معمولی ب : خشت های نما ج : خشت های مهندسی
2 ـ خشت نسوز 3 ـخشت ماسه ـ آهک 4 ـ خشت های کانگرتی 5 ـ خشت رهای مخصوص
تاریخ استفاذه بشر از خشت پخته برای ساختمان سازی به ۱۰۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد. اما اولین بناهای خشتی در حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در منطقه بین النهرین ساخته شدند. منارجام بزرگترین منار خشتی دنیادرولایت غورباغ های معلق بابل یکی ازعجایب هفت گانه جهان, دیوار چین تنها بنای قابل رویت از کره ماه, مسجد ایاصوفیه از زیباترین بناهای مذهبی, ۸۰۰ کیلومتر سیستم فاضلاب زیر زمینی در لندن و ... در یک نقطه مشترک هستند, این بناها همه از خشت پخته ساخته شده اند. مهمترین بناهای تمدن های اولیه بشری در حدود ۴۰۰۰ سال قبل در شوش ساخته شد و در زمان داریوش کبیر به اوج خود رسید. اهمیت شوش از نظر باستان شناسی و تاریخ, از آن جهت است که تمامی سبک های مختلف ساختمان سازی از مناطق مختلف جهان باستان به نحوی دوباره در شوش یافت شدند. از اولین آثار معماری این دوره می توان به مقبره امیر منصور سامانی در بخارا اشاره کرد, که از جایگاهی ویژه در معماری آن دوره برخوردار می باشد. پلان دایره ای, شکل معمول بناهای آن دوره بود, اما در ساخت مقبره سامانی برای اولین بار گنبد کروی بر روی یک پلان مربعی ساخته شد, که خود انقلابی در معماری و ساختمات سازی بود. در این مقبره , گنبد کروی سنبل آسمان, مکعب زیر آن سنبل کعبه و تلفیق این دو با هم, سنبل جهان است. تا قبل از پیدایش سرامیک,حکاکی بر روی سنگ, هنری بسیار مشکل و بر روی خشت غیر ممکن بود, ولی در مقبره سامانی از این شیوه به نحو شایسته ای استفاده شده است. به جرئت می توان گفت مرکز بناهای خشتی اسلامی در قرون وسطی, افغانستان بوده است. حاکمان مختلف این دوره از سلجوقیان تا مغول ها و تیموریان دارای سبک های مختلف معماری بوده اند, که در تمامی آن ها خشت مشترک است. پایان دوره حکومت صفویان که مقارن با دوران رنسانس است را می توان پایان دوره استفاده از خشت برای نمای ساختمان به عنوان سمبل معماری اسلامی دانست.
خشت از قدیمی ترین مواد ساختمانی است که قدمت آن بنا به عقیده برخی از باستان شناسان به ده هزار سال پیش می رسد. در افغانستان بقایای کوره های سفال پزی و خشت پزی در شوش و سیلک کاشان که تاریخ آنها به هزاره چهارم پیش از میلاد می رسد پیدا شده است.
همچنین نشانه هایی از تولید و مصرف خشت در هندوستان به دست آمده که حاکی از سابقه شش هزار ساله خشت در آن کشور است وازه خشت بابلی و نام خشت هایی بوده که بر روی آنها منشورها قوانین و نظایر آنها را می نوشتند گمان می رود نخستین بار از پخته شدن خاک دیواره ها و کف اجاق ها به پختن خشت پی برده اند.
کوره های خشت پزی ابتدایی بی گمان از مکان هایی تشکیل می شده که در آن لایه های هیزم و خشت متناوباً روی هم چیده می شده است. فن استفاده از خشت از آسیای غربی به سوی غرب مصر و سپس به روم و به سمت شرق هندوستان و چین رفته است در سده چهارم اروپایی ها شروع به استفاده از خشت کردند ولی پس از مدتی از رونق افتاده و رواج مجدد از سده 12 میلادی بوده که ابتدا از ایتالیا شروع شد.
در افغانستان باستان ساختمان های بزرگ و زیبایی بنا شده اند که پاره ای از آنها هنوز پا بر جا هستند.
نظیر مسجدجامعه هرات در غرب کشورعزیزما ، آرامگاه سلطان محمودغزنوی را که با خشت ساخته اند انواع خشت در افغانستان قدیم درافغانستان هر جا سنگ کم بوده و خاک خوب هم در دسترس بوده است خشت پزی و مصرف خشت معمول شده است اندازه خشت ایلامی حدود 10×38×38 سانیتی متر بوده پختن و مصرف خشت در زمان تیموریان گسترش یافته و در ساختمان های بزرگ مانند آتشکده ها به کار رفته است اندازه خشت این دوره جدود 44×44×7 تا 8 بوده است و بعد های آن 20×20×3 تا4 سانتی متر کاهش یافت. در فرش کردن کف ساختمان از خشت بزرگتری به نام ختایی به ابعاد 5×25×25 سانتی متر و یا بزرگتر از آن به نام نظامی در ابعاد 40×4×5 سانتی متر استفاده می شده است از انواع دیگر خشت در گذشته قزاقی می باشد که پیش از جنگ جهانی اول روسها آن را تولید می کردند که ابعاد آن خشت 5×10×20 بوده است آشنایی باخشت و مواد اولیه آن خشت نوعی سنگ مصنوعی است که از پختن خشت خام و دگرگونی آن بر اثر گرما به دست می آید خاک خشت مخلوطی است از خاک رس ماسه فلدسپات سنگ آهک سولفات ها سولفورها فسفات ها منرال های آهن منگنز منیزیم سدیم پتاسیم مواد منرالی دیگر و...
مراحل ساخت خشت عبارتند از :
کندن و استخراج مواد خام
آماده سازی مواد اولیه
قالب گیری
خشک کردن
تخلیه و انبار کردن محصول
انواع کوره های خشت پزی:
پس از خشک شدن خشت ها را در کوره می چینند طرز چیدن آنها طوری است که بین آنها فاصله وجود دارد تا گازهای داغ و شعله بتواند از لای آنها عبور کند کوره های خشت پزی سه نوع هستند:
کوره تنوره ای هوفمان و تونلی
قابل ذکر است که کوره های تونلی مدرن ترین کوره های خشت پزی می باشند که در آنها سرامیک های ممتاز و صنعتی نیز می پزند ویزگی های خشت خوب باید در برخورد با خشت دیگر صدای زنگ بدهد صدای زنگ نشانه سلامت توپری و مقاومت و کمی میزان جذب آب آن است خشت خوب باید در آتش سوزی مقاومت کند و خمیری و آب نشود رنگ خشت خوب باید یکنواخت باشد و همچنین باید یکنواخت و سطح آن بدون حفره باشد سختی باید خشت به اندازه ای باشد که با ناخن خط نیفتد
انواع خشت غیر رسی و اشکال آن:
خشت جوش خشت خاص در صنعت سفال پزی است که در کشورهای صنعتی دارای اهمیت ویزه ای است از این خشت برای نماسازی تعمیرات فرش کف پیاده روها پوشش بدنه و کف آبروها و مجراهای فاضلاب و تونل ها و ساختن دودکش ها فرش کف کارخانه ها ذخیره گاهای کشاورزی و سالون های دامداری پرورش پرنده ها حوض های صنعتی و جز اینها استفاده می شود
----------------------------------------------------------------------------------------
کانگریت 2
کانگریت :....تولید سمنت که ماده اصلی چسبندگی در کانگریت است در سال 1756 میلادی در کشور انگلستان آغاز شد و در نهایت سمنت پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره ای به همین نام در انگلستان به ثبت رسید. در کشور ما نیز از سال 1312 شمسی با احداث کارخانه سمنت غوری با مصرف سمنت آشنا شدند و امروزه دز حدود 26 الی 30 میلیون تن سمنت در سال تولید می گردد. بعد از انقلاب به علت کمبود تیر آهن در اثر تحریم ها و گسترش ساخت و سازه های عمرانی در کشور کاربرد کانگریت بسیار رشد نمود.
علاوه بر این ساختمانهای کانگریتی در اثر بعضی از مزایا نسبت به ساختمانهای فولادی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی (خورندگی) و آسان بودن امکان تهیه افزایش بیشتری داشته است..
کانگریت به علت فراوانی مواد متشکله وعایق بودن در مقابل حرارت و صوت توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم می کند. اما معایبی نیز دارد که یکی از معایب مهم این سازه وزن بسیار زیاد ان است که با میزان تخریب ساختمان در زلزله نسبت مستقیم دارد.
سازه های کانگریتی
آشنائی با کانگریت و فولاد
کانگریت یکی از مواد ساختمانی است که به وسیله ی آمیختن مخلوط متناسبی از سمنت و مواد سنگی (شن و ماسه) و آب به وجود می آید.
آب و سمنت با ترکیب شیمیائی خود مواد سنگی را که قسمت اعظم کانگریت را تشکیل می دهند به یکدیگر چسبانده و توده ی سخت کانگریت را ایجاد می کند.
کانگریت ماده ای است دارای مقاومت زیادی در فشار است و از اینرو استفاده از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسیار مناسب است اما مقاومت کششی کم و شکنندگی نسبتا زیاد کانگریت استفاده ان را برای قطعاتی که تحت کشش هستند محدود می نماید.
می توان با قرار دادن فولاد در اعضای کانگریتی این محدودیت را رفع کرد که حاصل آن کانگریت سیخدار یا کانگریت سیخدار است.
علت ایجاد کانگریت سیخدار استفاده کانگریت برای تحمل فشار و استفاده از فولاد (ارماتور) برای تحمل کشش است.
رفتار مشترک کانگریت و فولاد
کانگریت در اثر سخت شدن چسبندگی قابل ملاحظه ای با ارماتور فولادی ایجاد می کند که در نتیجه آن در یک عضو کانگریت سیخدار تحت اثر بار هر دوماده ی فولاد و کانگریت با هم تغییر شکل می دهند.
کانگریت و فولاد دارای ضرائب انبساط حرارتی تقریبا یکسانی دارند: کانگریت = 0,000010 و فولاد = 0,000012 به ازاء هر درجه سانتیگراد.
کانگریت سیخدار در مقابل شرایط نامساعد محیطی نیز مقاومت خوبی دارد زیرا پوشش کانگریتی روی ارماتور فولاد را مقابل خوردگی و اثر مستقیم آتش سوزی محافظت می نماید.
یکی از جنبه های خاص رفتار سازه های کانگریت سیخدار تحت اثر بار امکان ایجاد ترک در قسمت های کششی مقاطع است البته باز شدن چنین ترکهایی تحت بارهای معمولی وارد بر سازه غالبا بقدری کم اهمیت است که به هیچ وجه استفاده از سازه را تحت فشار قرار نمی دهند. اما در موارد خاصی این ترکها یک نقص است می توان برای جلوگیری از آن و یا جلوگیری از میزان باز شدگی آن می توان از ایده ی پیش تنیدگی کانگریت استفاده نمود.
در سازه های کانگریتی پیش تنیده به وسیله کشیدن کابلهای پیش تنیدگی مقطع عضو کانگریتی را تحت فشار اولیه ی شدیدی قرار می دهند تا بدین ترتیب پس از اعمال بارهای مورد نظر در هیچ مقطعی از عضو کانگریتی ایجاد کشش نشود.
تکنیک ساخت کانگریت
از نظر تکنیک ساخت سازه های کانگریتی سه دسته هستند:
1. پیش ساخته
2. در جا ریخته می شود
3. مرکب
پیش ساخته اعضائی هستند که در کارگاههای خاصی ساخته می شود و برای نصب به محل مورد نظر تحویل داده می شوند اعضاء با کانگریت ریزی در جا همانطور که از نامشان پیدا است در همان محل واقعی خود در سازه کانگریت ریزی می شوند و بالاخره اعضاء مرکب اعضا ئی هستند که ترکیبی از اجزاء پیش ساخته و کانگریت ریزی در جا هستند.
این اعضاء در اصول کلی طراحی یکسان هستند و مسائلی نظیر سرعت اجراء و دقت ساخت و اقتصادی بودن آنها است که سبب انتخاب می شود.
مواد تشکیل دهنده کانگریت
1. سمنت: هر ماده ای که دانه های مواد سنگی را برای تشکیل یک توده توپر و یکپارچه بهم بچسباند سمنت نام دارد. سمنتهایی که در صفت کانگریت به کار می روند تقریبا غیر قابل حل در آب می باشند و به آنها سمنت هیدرولیکی می گویند از بین انواع سمنت پر کاربرد ترین در کانگریت سمنت پرتلند است..
2. مواد سنگی: مواد سنگی بین 60 تا 75 درصد حجم کانگریت را تشکیل می دهند و از اینرو نقش مهمی در رفتار کانگریت دارا می با شند بسیاری از خواص کانگریت نظیر مقاومت و خاصیت الاستیسیته و افت و خزش و دوام و ... . متاثر از مشخصه های مواد سنگی می باشند. مواد سنگی کانگریت به دو دسته ریز دانه و درشت دانه تقسیم می شوند. البته استفاده از درشت دانه ها علاوه بر مسائل اقتصادی سبب کاهش افت کانگریت نیز میگردد. به کانگریتی که با استفاده از مواد دانه سبک ساخته می شود کانگریت سبک سازه ای می گویند اگر علاوه بر ریز دانه ها از ماسه نیز استفاده شود کانگریت حاصله سبک با ماسه نام دارد.
3. آب: آبی که برای تهیه کانگریت به کار میرود باید عاری از مقدار مضر روغن ها و اسیدها و بازها و نمک ها و مواد آلی یا هر ماده دیگری که برای کانگریت مضر است باشد. اگر ناخالصی آب زیاد باشد بر زمان گیرش و مقاومت و دوام کانگریت اثر منفی می گذارد و سبب خوردگی ارماتور نیز می شود.
4. مواد مضاف: موادی هستند که در هنگام ساخت کانگریت به آن اضافه میشود تا برخی خواص فیزیکی یا مکانیکی مورد نظر را در کانگریت به وجود آوردند.
برخی موارد به کار بردن مواد مضاف عبارتند از: افزایش دوام، افزایش کارائی، تسریع در کسب مقاومت در زمان کوتاه، کند کردن گیرش کانگریت، افزایش مقاومت، و کاهش نفوذ پذیری آب در کانگریت..
عوامل موثر بر مقاومت کانگریت
از خواص فیزیکی مهم کانگریت می توان به غیر الاستیک بودن ان اشاره کرد. حال عوامل موثر بر مقاومت کانگریت را بررسی می کنیم.
1. نسبت آب به سمنت
2. نسبت مواد سنگی به سمنت
3. دانه بندی و شکل و درجه بندی سطح و مقاومت و سختی دانه های سنگی
4. حداکثر اندازه مواد سنگی
افت:
افت یا انقباض عبارت است از تغییرات حجم کانگریت که مستقل از تنشهای وارده و تغییر درجه حرارت صورت می گیرد.
آرماتورفولادی
طبق مطالب بیان شده در قبل که بیان کننده ضعف کانگریت در کشش بود بنابراین استفاده از فولاد اجتناب نا پذیر است..
فولادی که برای این منظور در سازههای کانگریتی به کار می رود به شکل سیخ گول یا سیم می باشد و فولاد آرماتور نامیده می شود. البته در مواردی خاصی از فولاد ساختمانی مانند نیمرخ های ای شکل وناودانی و یا قوطی نیز برای سیخدار کردن کانگریت استفاده می شود.
فولاد آرماتور از تولید یا به صورت سیخ گولهای گرم نوررد شده و یا به صورت سیم های به حالت سرد کشیده شده می باشد. سیخ گولهای گرم نورد شده را پس از ساخت می توان تحت عملیات حرارتی یا کار سرد قرار داد تا مقاومت آنها افزایش یابد..
قطر سیخ گولها بستگی به استانداردهای مورد استفاده در کشورهای مختلف دارد که معمولا بین 6 تا 60 میلیمتر است. از طرف دیگر سیم ها با قطر کوچکتر ساخته می شوند و بسته به استانداردها در اندازه های 3 تا 15 میلیمتر تولید می گردند.
از نظر شکل ظاهری سطح سیخ گولها و سیم ها یا صاف است و یا دارای بر آمدگی و فرو رفتگی است. نوع اول را سیخ گول یا سیم صاف و نوع دوم را سیخ گول یا سیم اجدار می نامند.
نا همواری سطح سیخ گولها یا سیم که برای افزایش چسبندگی فولاد با کانگریت تعبیه می شود که درسیخ گولها به صورت بر آمدگی و در سیم های اجدار به صورت فرو رفتگی است.
از نمونه های متداول آرماتور بندی پیش ساخته می توان به شبکه سیمی جوش شده اشاره کرد.
طبقه بندی فولاد آرماتور
در کشور های مختلف فولادهای آرماتور با استانداردهای متفاوتی تولید میشوند. در افغانستان قسمت عمده فولادهای آرماتور که توسط کارخانه ذوب آهن ا تولیدمی شوند با استاندارد روسی مطابقت دارند اگر چه استاندارد روسی طیف وسیعی از انواع تولیدات فولاد را در بر می گیرد. آنچه بیشتر در افغانستان تولید می شود.
سه نوع فولاد:
(A-3, A-2, A-1)
فولاد نوع اول از نوع صاف بوده و مقاومت تسلیم ومقاومت کششی آن به ترتیب 2300 و 3800 کیلوگرم بر سانتی مترمربع است فولاد نوع دوم از نوع آجدار با مقاومت تسلیم 3000 و مقاومت کششی 5000 کیلوگرم برسانتی مترمربع است و فولاد نوع سوم نیز از نوع آجدار بامقاومت تسلیم 4000 و مقاومت کششی 6000 کیلو گرم بر سانتی مترمربع می باشد. قطر سیخ گولها توصیه شده توسط یونسکو: 6-8-10-12-14-16-18-20-22-25-28-30-32-40-50-60 میلیمتر است.
12 مهار آرماتور در کانگریت:
یکی از شرایط لازم در سازه های کانگریت سیخدار این است که بین فولاد و کانگریت اطراف آن چسبندگی کافی وجود داشته باشد. به عبارت دیگر باید تحت بارهای بهره برداری هیچگونه لغزشی بین آماتور و کانگریت بوجود نیاید. تاکید بر شرایط بهره برداری از آن روست که لغزشی آماتور نسبت به کانگریت اطراف آن لزوما از دست رفتن مقاومت و فرو ریختگی زود رس را به دنبال ندارد.
مفهوم وصور چسبندگی
وقتی یک سیخ گول محصور در کانگریت تحت نیروی کششی قرار می گیرد نیرو به تدریج از فولاد به کانگریت منتقل می شود این انتقال نیرو در اثر چسبندگی بین کانگریت و فولاد رخ می دهد.
در واقع چسبندگی را می توان به وسیله تنش برشی که در سطح تماس فولاد و کانگریت ایجاد می شود تغریف و ارزیابی کرد به این تنش برشی اصطلاحا تنش چسبندگی می گویند.
آزمایشهای متعدد بر روی چسبندگی سیخ گولها با کانگریت نشان داده است که بر سیخ گولهای صاف در حدود 25 تا 30 در صد چسبندگی در اثر اصطکاک و گیرش حاصل از افت کانگریت و در حدود 70 تا 75 درصد چسبندگی ناشی از زبری سطح سیخ گولها است.
در مورد سیخ گول آجدار مکانیزم انتقال نیرو از فولاد به کانگریت قدری متفاوت است در این حالت اگر چه عوامل ذکر شده در مورد سیخ گولهای صاف هم چنان بر قرارند عامل اصلی در ایجاد چسبندگی بین فولاد و کانگریت بر آمدگی ها یا آج های سطح سیخ گولها است
سیخ گولهای اجدار با این فلسفه ساخته شدند که اصولا مکانیزم انتقال نیرو را تغییر دهند و سبب افزایش چسبندگی فولاد و کانگریت شوند برای سیخ گولهای آجدار در کانگریت معمولی بر خلاف سیخ گولهای صاف گسیختگی چسبندگی تقریبا همیشه به صورت گسیختگی شکاف خوردگی است
مهار گروه سیخ گولها:
در مواقعی که به علت محدودیت ابعاد مقطع نتوان سیخ گولها را با رعایت فاصله آزاد لازم بین آنها در مقطع جا داد استفاده از گروه سیخ گولهای در تماس توصیه میشود.
مطابق آیئن نامه تعداد سیخ گولها در یک گروه نباید از 4 تجاوز کند و در این حال ترتیب قرار گرفتن سیخ گولها باید به گونه ای باشد که مقدار سیخ گولها در هر ردیف از 2 تجاوز نکند.
گروه سیخ گولها باید در داخل خاموت یا تنگ محصور شوند. و هم چنین سیخ گولها با قطر بیش از 35 میلیمتر را نمی توان به صورت گروهی در تیرها به کار برد.
تحلیل قابهای ساختمانی کانگریت سیخدار
برای طراحی یک سازه کانگریت سیخدار ابتدا باید سازه مورد نظر برای بارهای خارجی تحلیل شود به عبارت دیگر ابتدا باید نیروهای ضریب دار در مقاطع مختلف سازه تحت اثر بارهای خارجی محاسبه شوند..
یک ساختمان کانگریت سیخدار معمولا از اتصال یکپارچه ستونها و کفهای کانگریت سیخدار تشکیل می شود. کفها نیز به نوبه خود معمولا از مجموعه پیوسته دالها و تیرها ساخته می شوند. شکل فوق یک کف کانگریت سیخدار متشکل از دال تیرهای فرعی و اصلی را نشان می دهد.