سوف يتم مناقشة تثبيت التربة باستخدام الأسمنت، البيتومين، الجير، التثبيت الكيميائي، التكسية الأرضية، الحشو بالجراوت وما إلى ذلك. إنها طرق متعددة لتحسين خصائص التربة عن طريق مزج وخلط المواد الأخرى مع التربة.
ما هي فوائد ومزايا تثبيت التربة؟
- زيادة قدرة تحمل التربة.
- تقليل التكلفة بتجنب الأساسات العميقة.
- تثبيت تربة الميول.
- زيادة التشغيلية والمتانة للتربة.
- تقليل اختراق الماء وتحسين الخصائص العازلة.
- تقليل التغييرات الحجمية الناتجة عن تأثير الحرارة ومحتوى الرطوبة.
- منع تآكل التربة.
- تقليل هبوط المنشآت.
ماذا نعني بتثبيت التربة؟
يُعرّف تثبيت التربة بأنه معالجات كيميائية أو فيزيائية تزيد أو تحافظ على استقرار التربة أو تحسن خصائصها الهندسية.
ما هي طرق تثبيت التربة أو ما هي المواد المستخدمة لتثبيت التربة؟
فيما يلي الطرق والمواد المختلفة لتثبيت التربة:
تثبيت التربة بالأسمنت
تُعرف التربة المستقرة أو المثبتة بالأسمنت باسم تربة الأسمنت أو أسمنت التربة. يُعتقد أن عملية التدعيم ناتجة عن تفاعلات كيميائية للأسمنت مع تربة سيليسية أثناء تفاعل الماء أو الإماهة. العوامل المهمة التي تؤثر على التربة المعالجة أو المحسنة باستخدام الأسمنت هي طبيعة محتوى التربة وظروف الخلط والضغط أو الدمك والمعالجة والمضافات المستخدمة.
يمكن استخدام الأسمنت لتثبيت أي نوع من التربة، باستثناء التربة ذات المحتوى العضوي الذي يزيد عن ٢٪ أو التي تحتوي على درجة حموضة PH أقل من ٥.٣ (ACI 230.1R-90 ، 1990). لقد أثبت استخدام الأسمنت في التربة الحبيبية أنه اقتصادي وفعال لأن كميات أقل من الأسمنت مطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، يصعب خلط التربة التي تحتوي على قيمة PI (حد اللدونة) أعلى من ٣٠ مع الأسمنت. لتجنب هذه المشكلة، يمكن إضافة الجير قبل الخلط في الأسمنت؛ هذه الخطوة الأولية ستجعل التربة أكثر قابلية للتطبيق.
قد تكون الكميات المناسبة من الأسمنت اللازمة لأنواع مختلفة من التربة كما يلي:
- تربة الحصى - من ٥ إلى ١٠٪
- تربة الرمال - ٧ إلى ١٢٪
- تربة الطمي - ١٢ إلى ١٥٪
- تربة الطين - ١٢ إلى ٢٠٪
يجب أن تكون كمية الأسمنت المطلوبة كافية لمقاومة ضغط تعادل من ٢٥ إلى ٣٠ كجم / سم ٢ في المناخ المداري عند تثبيت التربة.
إذا كانت هناك طبقة من التربة والتي تبلغ مساحتها السطحية م (م ٢) ، وسمكها ع (سم) وكثافتها الجافة ك (طن / م ٣)، يجب تثبيتها بنسبة س من الأسمنت بالوزن على أساس التربة الجافة ، فإن خليط الأسمنت سوف يكون (١٠٠ × س) / (١٠٠ + س)
وكمية الاسمنت المطلوبة لتثبيت التربة:
كمية الأسمنت المطلوبة بالطن = (م × ع × ك / ١٠٠) × (س / (س + ١٠٠))
اقرأ: أسمنت التربة (التربة المعالجة بالأسمنت) - مزايا، عيوب، أنواع وخصائص
يعد الجير وكلوريد الكالسيوم وكربونات الصوديوم وكبريتات الصوديوم والرماد المتطاير من بعض المواد المضافة التي يشيع استخدامها مع الأسمنت لتثبيت التربة بالأسمنت.
تثبيت التربة باستخدام الجير
الجير المطفأ فعال للغاية في معالجة التربة الطينية اللدنة الثقيلة. يمكن استخدام الجير بمفرده أو مع الأسمنت أو القار أو الرماد المتطاير. يمكن أيضًا تثبيت التربة الرملية باستخدام هذه المجموعات. تم استخدام الجير بشكل أساسي لتثبيت قواعد الطرق والطبقة التحتية.
يغير الجير طبيعة الطبقة الممتصة ويوفر التأثير البوزولاني. يتم تقليل مؤشر اللدونة في التربة عالية اللدونة بإضافة الجير إلى التربة. يحدث زيادة في المحتوى المائي الأمثل وانخفاض في أقصى كثافة مضغوطة وتزداد قوة ومتانة التربة.
عادة قد تكون هناك حاجة إلى ٢ إلى ٨٪ من الجير للتربة الخشنة الحبيبات و ٥ إلى ٨٪ من الجير قد تكون مطلوبة للتربة اللدنة. قد تختلف كمية الرماد المتطاير كخليط من ٨ إلى ٢٠٪ من وزن التربة.
تثبيت التربة بالبيتومين
يعتبر الأسفلت والقطران من المواد البيتومينية التي تستخدم لتثبيت التربة، بشكل عام لتشييد الأرصفة. عندما تضاف المواد البيتومينية إلى التربة، فإنها تضفي التماسك وتقلل امتصاص الماء. اعتمادًا على الإجراءات المذكورة أعلاه وطبيعة التربة، يتم تصنيف تثبيت البيتومين في الأنواع الأربعة التالية:
- تثبيت البيتومين الرملي / الرمال النفطية
- تثبيت التربة البيتومين
- تثبيت ميكانيكي مقاوم للماء
- تراب مزيت.
- رش البيتومين
التثبيت الكيميائي للتربة
يستخدم كلوريد الكالسيوم كونه مسترطبًا ومزيلًا كمادة مضافة لاحتباس الماء في قواعد وأسطح التربة المستقرة ميكانيكيًا. ينخفض ضغط البخار ويزيد التوتر السطحي ويقل معدل التبخر. تنخفض نقطة تجمد الماء الصافي ويؤدي ذلك إلى منع أو تقليل الصقيع.
يؤدي الضغط على الطبقة المزدوجة الكهربائية إلى تقليل الملح من التقاط الماء وبالتالي فقدان قوة التربة ذات الحبيبات الدقيقة. يعمل كلوريد الكالسيوم كمادة ندفية للتربة ويسهل الضغط.
قد يكون التطبيق المتكرر لكلوريد الكالسيوم ضروريًا للتعويض عن فقدان المادة الكيميائية عن طريق عملية الترشيح. لكي يكون الملح فعالاً، يجب أن تكون الرطوبة النسبية للغلاف الجوي أعلى من ٣٠٪.
كلوريد الصوديوم هي مادة كيميائية أخرى يمكن استخدامها لهذا الغرض مع عمل استقرار وتثبيت مماثل لمادة كلوريد الكالسيوم.
سيليكات الصوديوم هي مادة كيميائية أخرى تستخدم لهذا الغرض مع مواد كيميائية أخرى مثل كلوريد الكالسيوم والبوليمرات والكروم اللجنين وكلورو سيلان الألكيل والسيليكونيت والأمينات وأملاح الأمونيوم الرباعية وهكساميتافوسفات الصوديوم وحمض الفوسفوريك مع عامل ترطيب.
التثبيت الكهربائي للتربة الطينية
يتم التثبيت الكهربائي للتربة الطينية بالطريقة المعروفة باسم التناضح الكهربائي. هذه طريقة باهظة الثمن لتثبيت التربة وتستخدم بشكل أساسي لتصريف التربة المتماسكة.
تثبيت التربة عن طريق الحشو / الجراوت / الحقن
في هذه الطريقة، يتم إدخال المثبتات عن طريق الحقن في التربة. هذه الطريقة ليست مفيدة للتربة الطينية بسبب النفاذية المنخفضة. هذه طريقة مكلفة لتثبيت التربة.
هذه الطريقة مناسبة لتثبيت المناطق المدفونة ذات المدى المحدود نسبيًا. يمكن تصنيف تقنيات الحقن على النحو التالي:
- حقن الطين
- الحشو أو الحقن الكيميائي
- حقن الكروم اللجنين
- حقن البوليمر
- الحشو البيتوميني
تثبيت التربة عن طريق التكسية الأرضية / جيوتكستايل والأقمشة
التكسية الأرضية هي أقمشة مسامية مصنوعة من مواد تركيبية مثل البولي إيثيلين والبوليستر والنايلون والبولي فينيل كلوريد. تتوفر أنواع منسوجة وغير منسوجة وشبكية من مواد التكسية الأرضية. مواد التكسية الأرضية لها قوة عالية.
عندما يتم دمجها بشكل صحيح في التربة، فإنها تساهم في استقرارها. يتم استخدامها في تشييد الطرق غير الممهدة فوق التربة الناعمة.
تقوية التربة من أجل الاستقرار بواسطة الشرائط المعدنية فيها وتوفير براغي أو مسامير أو ربط خلفي لكبح عنصر الاحتكاك المواجه.