كمهندس مدني تعلم أن التربة تلعب دوراً حاسماً في الهندسة المدنية ،إن دراسة التربة أمر أساسي لضمان استدامة وسلامة المشاريع الهندسية.
ومن أهم التجارب التي تجرى على التربة هي تجربة الرطوبة (تحديد المحتوى المائي في التربة) ،وتهدف إلى فهم تأثير الرطوبة على خصاص التربة ومواد البناء.
سوف نذكر ونوضح قسم من النقاط الهامة جدا حول الاختبار :
أولاً بالنسبة للهياكل والمواد :
تجربة الرطوبة تساعد في فهم كيفية تأثير الرطوبة على الهياكل والمواد المستخدمة في البناء حيث يتم اختبار المواد مثل الخرسانة والصلب والخشب لتحديد تأثير الرطوبة عليها نتيجة احتكاكها مع التربة الرطبة.
ثانياً مقاومة التآكل :
تساعد في تقدير مقاومة المواد للتآكل نتيجة التعرض المستمر للرطوبة.
ثالثاً تصميم الأساسات :
نتائج تجربة الرطوبة تساعد المهندسين المدنيين في تحسين تصميم الأساسات.
رابعاً التفتيش والصيانة :
بناءً على نتائج تجربة الرطوبة، يمكن تحديد الهياكل التي تحتاج إلى صيانة للحفاظ على متانتها.
توضيح وشرح بسيط عن المحتوى الرطوبي كما ذكرنا للتربة ؟
نعرف المحتوى الرطوبي للتربة على كمية الماء الموجود في التربة والذي يتجمع في مساماتها والفراغات الموجودة فيها بالنسبة إلى كتلة التربة الجافة تماماً.
بمعنى آخر هو وزن الماء الموجود في التربة مقسوماً على وزن التربة في حالتها الجافة.
سوف نوضح ونذكر طرق قياس المحتوى الرطوبي كما ذكرنا في التربة ؟
هناك العديد من الطرق لقياس المحتوى الرطوبي في التربة سنذكر منها الوزن الرطب والجاف حيث يتم بقياس وزن التربة الرطبة والتربة الجافة.
هناك العديد من الأدوات والأجهزة المستخدمة للتجربة، دعوني أشارك معكم بعضاً منها :
1. ميزان لقياس الكتلة: يستخدم لقياس كتلة العينات من التربة.
2. عبوات وأدوات لأخذ عينات الأرض: مثل الحفارات وقطاعات التربة، تستخدم لجمع عينات التربة.
3. فرن لتجفيف العينات.
4. أجهزة قياس الرطوبة: تستخدم للمحافظة على العينة المأخوذة وقياس كمية المياه فيها بعد إدخالها الى فرن التجفيف.
خطوات إجراء التجربة :
1. خذ عينة من التربة الرطبة وضعها في علبة الرطوبة بعد أن تأخذ وزنها فارغة.
الأبعاد الشائعة للعلب هي 4.4 سم ارتفاعاً و 5 سم قطراً.
2. قياس الوزن الرطب: أوجد وزن التربة الرطبة مع العلبة .
3. تجفيف العينة: نضع العينة في الفرن المخصص للتجفيف بدرجة حرارة معينة (بين 110±5c°) إلى أن يثبت وزنها.
4. قياس الوزن الجاف: أوجد وزن العينة الجافة مع العلبة (يجب استخدام نفس الميزان لقياس جميع الأوزان).
5. حساب المحتوى الرطوبي: يتم إيجاده كنسبة مئوية باستخدام العلاقة التالية:
( ) : وزن الماء الموجود في العينة (الفرق بين وزن العلبة مع العينة الرطبة ووزن العلبة مع العينة الجافة)
( ) : وزن العينة الجافة (الفرق بين وزن العلبة مع العينة الجافة ووزن العلبة فارغة)
ملاحظات في الرطوبي للتربة :
-عندما تكون العينة معرضة للحرارة في الفرن، يبدأ الماء المحتوى فيها بالتبخر، هذا يؤدي إلى تناقص وزن العينة بمرور الوقت. ولتأمين التجفيف الكامل للعينة نضعها لمدة تصل إلى 24 ساعة في الفرن وعلى درجة حرارة 110±5 درجة مئوية.
(إن مدة التجفيف لعينة للتربة الرملية أقل منها للتربة الغضارية وذلك لأن محتوى الترب الغضارية من الرطوبة أعلى من محتوى الرطوبة في الترب الرملية أما عند إجراء التجربة على ترب جبسية أو ترب تحوي مواد عضوية يجب ألا تزيد درجة حرارة الفرن عن °c105)
-تأكد من نظافة العينة ووعاء الرطوبة قبل البدء بالتجربة ويُفضل تكرار القياس عدة مرات للتأكد من وزن العينة، وأخذ المتوسط.
-إذا حدث تأخير في وزن العينة بعد أخذها من الفرن، نضع الغطاء على العلبة أثناء تبريدها لكي لا تمتص العينة الماء من هواء الغرفة وهذا يساعد في الحفاظ على دقة قياس الوزن.
الختام :
تجربة الرطوبة تعتبر جزءا أساسياً من عمل المهندس المدني ويجب أن يكون لديه فهم دقيق لتأثير الرطوبة على التربة والمواد لضمان بناء منشآت متينة ومستدامة (كتصميم أساسات المباني وتحديد استقرار المنطقة ومدى صلاحيتها للبناء وفي مشاريع البنية النحتية كالطرق والسدود وتحديد الأحمال المسموح بها.....).