تجربة وتقرير الوزن النوعي للتربة مع المناقشة – Specific Gravity
يُعرَّف الوزن النوعي لمادة ما على أنه نسبة وزن حجم معين من المادة إلى وزن حجم مساوٍ من الماء المقطر. في ميكانيكا التربة ، يعتبر الوزن النوعي للتربة (يشار إليه عمومًا بالكثافة النوعية للتربة) معلمة مهمة لحساب العلاقة بين الوزن والحجم.
التربة مادة ثلاثية الطور تتكون من جسيمات صلبة وفراغات مملوءة بالماء والهواء. يشير الوزن النوعي للتربة (GS) إلى نسبة وزن وحدة الجسيمات الصلبة إلى وحدة وزن الماء. لا ينبغي الخلط بين GS مع كثافة التربة لأنها وحدة بلا أبعاد وتعبر عن نسبة كثافتين معينتين.
يعتبر الوزن النوعي (GS) معلمة مهمة لميكانيكا التربة حيث يمكن أن ترتبط بالتركيب المعدني للتربة والعوامل الجوية. كما أنها تستخدم لاشتقاق العديد من معاملات التربة المهمة مثل المسامية والكثافة الجافة والمشبعة ودرجة التشبع.
وبالتالي يكون قانون الوزن النوعي للتربة كما يلي:
حيث:
- Ws= وزن المواد الصلبة في التربة (g)
- Vs= حجم المواد الصلبة في التربة (cm3)
- Pw= كثافة الماء (g/cm3)
يتم إعطاء النطاقات العامة لقيم Gs للترب المختلفة في الجدول التالي:
الغرض من التجربة
تحديد الوزن النوعي للتربة الذي له أهمية في حساب نسبة الفراغ ، المسامية ، وزن الوحدة ، درجة التشبع … إلخ.
الأدوات المستخدمة
- قارورة حجمية (500 مل).
- محرار له قابلية قياس حتى 0.5 الدرجة المئوية.
- ميزان حساس يصل إلى 0.01 غرام.
- ماء المقطر.
- مضخة هواء أو الشافطة.
- أطباق التبخير.
- ملعقة.
- زجاجة بلاستيكية للضغط.
- فرن التجفيف.
نضرية التجربة
- حساب الوزن النوعي للتربة وهو نسبة وزن التربة إلى الوزن الحجمي للماء.
يتم الإبلاغ عن الوزن النوعي بشكل عام على قيمة كثافة الماء عند 20 درجة مئوية. وبالتالي:
- يتم إعطاء قيم A في الجدول التالي:
يجب إجراء ثلاثة اختبارات كثافة نوعية على الأقل. للحصول على نتائج صحيحة ، يجب ألا تختلف هذه القيم بأكثر من 2% إلى 3%. يظهر في الجدول حساب الوزن النوعي لعينة.
طريقة العمل
- تنظيف القارورة الحجمية جيداً وتجفيفها.
- املأ القارورة بعناية بالماء المقطر غير المهيأ حتى 500 ملل (يجب أن يكون الجزء السفلي من الهلالة عند علامة 500 مل).
- حساب وزن القارورة والماء المملوء بعلامة 500 مل (W1).
- أدخل مقياس الحرارة في القارورة بالماء وحدد درجة الحرارة من الماء.
- ضع ما يقرب من 100 جرام من التربة الجافة في طبق التبخر.
- إذا كانت التربة متماسكة ، فقم بإضافة الماء (يتم تهشيره وتقطيره) إلى التربة وخلطه على شكل عجينة ناعمة. نبقيه لمدة حوالي نصف إلى ساعة واحدة في طبق التبخير. (ملاحظة: هذه الخطوة ليست ضرورية للحبيبات ، أي ، التربة غير المتماسكة).
- نقل التربة (إذا كانت حبيبية) أو معجون التربة (إذا كانت متماسكة) في القارورة الحجمية.
- أضف الماء المقطر إلى القارورة الحجمية التي تحتوي على التربة (أو معجون التربة) لجعلها ممتلئة بالثلثين.
- قم بإزالة الهواء من خليط التربة-الماء. يمكن القيام بذلك من خلال:
- غلي القارورة برفق على خليط التربة المائية لمدة 15 إلى 20 دقيقة. ترافق الغليان مع التحريك المستمر للقارورة. (إذا تم تطبيق الكثير من الحرارة، قد تغلي التربة أكثر)
- تسليط هواء من خلال المضخة أو الشافطة حتى يتم خروج كل الهواء الملتف.
هذه خطوة مهمة للغاية. تعود معظم الأخطاء في نتائج هذا الاختبار إلى الهواء المحبوك الذي لا يتم إزالته.
- أجعل درجة حرارة خليط الماء-التربة في القارورة الحجمية إلى درجة حرارة الغرفة، أي T1 – شاهد الخطوة 4. (درجة حرارة الماء هذه في درجة حرارة الغرفة).
- أضف الماء المقطر غير المهيأ إلى القارورة الحجمية حتى يلمس الجزء السفلي من الهلالة علامة 500 مل. جفف أيضاً خارج القارورة والداخل من الرقبة أعلاه.
- حدد الوزن المشترك للزجاجة بالإضافة إلى التربة بالإضافة إلى الماء (W2).
- كإجراء وقائي ، تحقق من درجة حرارة التربة والماء في القارورة لمعرفة ما إذا كانت أو لم تكن.
- صب التربة والمياه في طبق التبخير. استخدم زجاجة من البلاستيك وأغسل القارورة بالداخل. تأكد من عدم ترك أي تربة بداخلها.
- ضع صحن التبخير في فرن ليجف إلى وزن ثابت.
- حدد وزن التربة الجافة في طبق التبخير (Ws).
الحسابات
يتم حساب الوزن النوعي للمجموعات ال 3 بتطبيق العلاقات الآتية:
