للمهندسين : الدليـل الشامل لمختــبر مشاريع الطرق

وكالة البيارق الإعلامية


1 – مقدمة
يهدف هذا الدليل إلى التركيز على خطوات اختبارات مواد الطرق الأساسية للحصول على النتائج الدقيقة المطلوبة التي تمكن من الحكم السليم على جودة المواد و الأعمال المنفذة ومن ثم قبولها أو رفضها .
ويشمل هذا الدليل أنواع الاختبارات التي تجرى على مواد طبقات الرصف وطرق أجرائها ومعدلات الاختبارات المطلوبة في الموقع . ويبدأ الدليل بتعريف أنواع العينات المختلفة وأماكن أخذ تلك العينات وحجمها.

وتأتي المرحلة التالية لشرح التجارب المعملية التي تجرى على التربة مثل تجارب ( حساب المحتوى المائي ، حد السيولة وحد اللدونة ، التدرج الحبيبي للتربة – تعيين الكثافة بطريقة المخروط الرملي ـ اختبار الدمك –نسبة تحمل كاليفورنيا ( CBR )) وتجارب مواد الأساس (التحليل المنخلي– الوزن النوعي والامتصاص ، مقاومة الركام للبري ، تآكل الركام ، المواد المارة من منخل # 200 ، تحديد الكتل الطينية والحبيبات سهلة التفتت في الركام ، تقدير المواد اللدنة الناعمة في الركام ) ، وتجارب الأزفلت السائل مثل تجارب ( درجة الوميض ودرجة الاشتعال ، تحديد درجة الغرز للمواد البيتومينية ، واللزوجة الحركية واللزوجة المطلقة) واختبارات الخلطة الأزفلتية مثل تجارب (استخلاص الأزفلت ، الوزن النوعي لعينات الخلطة الأزفلتية ، الوزن النوعي الأقصى ، وزن وحدة الحجوم ، اختبار مارشال لتصميم الخلطة الأزفلتية ، واختبارات تصميم الخلطة الأزفلتية بالطريقة الحديثة ). وأخيراً الاختبارات القياسية التي تجرى على البلاط والطوب.

2- الخواص الهندسية للمواد

تعتبر جودة الخواص الهندسية لمواد إنشاء الطرق من أهم العوامل التي تؤثر على جودة الطرق ، وللاحتفاظ بطرق ذات جودة عالية ، وذلك بالإضافة للتنفيذ الجيد حسب المواصفات القياسية لطرق الإنشاء . وتقاس الخصائص الهندسية للمواد بواسطة أخذ عينات وعمل التجارب المعملية اللازمة ، وذلك للتحقق من جودتها ومواصفاتها الهندسية الفعلية ثم مقارنة نتائج الاختبارات بالمواصفات المطلوبة للتنفيذ ، وذلك لقبول أو رفض تلك المواد .
ومن أولويات المهندس التحقق من أن العينات والاختبارات تتوافق مع الطرق المعطاة في المواصفات ، وأن المواد المستخدمة في العمل والموردة إلى الموقع تتوافق مع مواصفات العقد . وللتحكم في جودة المواد المستخدمة تتبع إحدى الخطوات التالية .

1.      يتم مراجعة المواد أو أخذ عينات وإجراء التجارب عليها في الموقع .

2.      أخذ عينات في الموقع وإرسالها إلى معامل متخصصة .

3.      أخذ العينات واختبارها في الموقع ولكن جزء من العينات يتم إرساله إلى معامل مركزية متخصصة ، وذلك للتأكد من أداء المعدات وخطوات الاختبارات في الموقع .

4.      تقبل المواد على أساس ضمان أو شهادة من المورد . وعلى المهندس والمراقب في المشروع أن يكونا على دراية كافية بالطرق التي تستخدم للحكم على المواد والعينات الموردة للموقع ، وذلك لضمان توافقها مع المتطلبات والمواصفات .

و أيضا على المقاول والمراقب معرفة أين ومتى وكيف تؤخذ العينة ، وما هي الاختبارات الواجب أجراؤها . كما أن المسئولية الخاصة بالتأكد من كون المواد المستخدمة في عمليات الرصف تتوافق مع المواصفات القياسية تقع على عاتق المهندس ، وفي حالة كون نتائج الاختبارات غير متوافقة مع المواصفات يجب اتخاذ القرار باستبعاد أو إزالة الجزء المنفذ من هذه المواد واستبعاد المواد الموردة .

3 – أنواع العينات .

تم تقسيم العينات المأخوذة اعتمـاداً على المعلومة المطلوبة عن المواد إلى مـا يلــي :

·         عينات تأهيلية Qualifying Samples .

·         عينات ضبط الإنتـاج Job Control Samples .

·         عينات فصل Split Samples .

·         عينات استبيانية Information Samples .

·         عينات التـأكد المعملية Laboratory Check Samples .

·         عينات القبول Acceptance Samples .

3 – 1 - عينات تأهيلية Qualifying Samples .

العينات التأهيلية يتم أخذها واختبارها لتحديد جودة منتج معين أو مصدر عام ، وذلك لتحديد قبول أو رفض الأزفلت أو أي مواد متعلقة بأعمال الزفلتة مثل مقارنة التفتت والتحليل المنخلي للركام .

3 – 2 - عينات ضبط الإنتاج Job Control Samples .

يتم اختبار ضبط الإنتاج في الموقع أو في مكان الإنتاج لغرض ضبط الجودة لكل المواد المستخدمة في الإنشاء . ويتم أخذ العينات في الأماكن التي تتطلب فيها المواد تحقيق مواصفات معينة .

3 – 3 - عينات فصل Split Samples .

هي عينات تؤخذ للفصل في نتائج الاختبارات ، حيث تؤخذ العينات وترقم وتجرى على بعضها الاختبارات في المعامل المركزية الرئيسية والبعض الآخر في معمل المشروع ، ثم تقارن النتائج مع بعضها .

3 – 4 - عينات التأكـد المعملية Laboratory Check Samples .

يتم أخذ عينات بأقصى مراجعة للمواد المستخدمة في الإنشاء ، وهي تشابه عينات ضبط الإنتاج فيما عدا أنها تؤخذ وتختبر بواسطة المهندس أو في وجود المهندس أو من يمثله ، والغرض من هذه الاختبارات المراجعة على المعدات والخطوات التي تجرى في أخذ العينات واختبارات المواد وللتحقق من جودة التنفيذ .

3 – 5 – عينات استبيانية Information Samples .

العينات الاستبيانية عبارة عن عينـات غير المذكورة أعلاه ، وهذه العينات تؤخذ أثناء إنتاج المواد وقبل عملية قبولها ، مثل تدرج المواد لإيضاح صلاحية استخدامها ، وكذلك والعينات المأخوذة أثناء معايرة خلاطة الزفت الساخن .

3 – 6 - عينات القبول Acceptance Samples .

تـؤخذ هذه العينات من أماكن عشوائية لغرض التحقق من موافقة مواد التنفيذ للمواصفات قبل الاستلام النهائي .

4 – أماكن أخذ العينات .

تختلف أماكن أخذ العينات حسب نوع المواد والمعلومة المطلوبة ، وتؤخذ عينات من المواد كل فترة لعمل ضبط سليم للعمل ولضمان جودة المواد لتحديد قبولها وتوافقها مع المواصفات الخاصـة بتنفيـذهـا .
وتـؤخذ العينات عادة أثناء عمليات خلط الركام من الخلاطة أو سيارات النقل أو من الحاويات المستخدمة للتخزين ومن أي أماكن أخرى حسب متطلبات ومواصفات التنفيذ .
ويعتبر المهندس مسئولاً عن التأكد من أن جميع المواد المستخدمة في المشروع تتوافق مع المواصفات تماماً حيث تؤخذ عينات ضبط الإنتاج ، وإذا لم تحقق النتائج المطلوبة يتم إزالة الأعمـال التي تمت بهذه المـواد أو يعاد معالجتها واختبارهـا مرة أخرى حتـى تتوافق مع المواصفات الفنية المطلوبة .

جدول رقم ( 1 )
معدلات الاختبارات وأماكنها وأحجام العينات

البنــــد

الاختبـار

معدلات الاختبارات

حجم العينة ومكانها

مراجعة

ضبط العمل

جودة / مصدر

ضبط العمل / مراجعة

جودة / مصدر

1- الردم المستخدم كقاعدة ترابية للرصف ( Subgrade )

1- نسبة تحمل كاليفورنيا CBR

كل 5000 متر من الردم

-

-

50 كجم عينة من الطريق

-

2- التصنيف

كل 000ر50 م2 من الردم

اختبار كل 000ر5 م2

-

استخدام نفس العينة

-

3- الكثافة الرطبة

اختبار كل طبقة كل 000ر20 م2

-

-

استخدام نفس العينة

-

4- الكثافة في الموقع

اختبار كل طبقة كل 000ر20 م2

اختبار كل طبقـة كـل000ر2 م2

-

في المكان قبل وضع الطبقة التالية مباشرة

-
 

2- الردم حول المنشـآت

1- التصنيف

-

اختبار كل 000ر5 م2

-

-

-

2- الكثافة الرطبة

-

-

-

-

-

3- الكثافة بالموقع

اختبار كل طبقة كل 000ر20 م2

اختبار كل طبقـة كـل 000ر2 م2

-

في المكان قبل وضع الطبقة مباشرة

-

3- طبقة الأساس الحصوي وطبقة تحت الأساس

1- تحليل منخلي

اختبار كل 000ر10م3

اختبار كل 000ر1م3

اختبار واحد للمصدر

35كجم من الخلاطة المركزية

عينة 75كجم من الكسارة أو من الحفرة

2- معامل اللدونة

اختبار كل 000ر10م3

اختبار كل 000ر1م3

اختبار واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

3- الفاقد بالبري

اختبار كل 000ر10م3

-

اختبار واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

4- الكثافة الرطبة

اختبار كل 000ر10م3

-

اختبار واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

5- نسبة تحمل كاليفورنيا CBR

اختبار كل 000ر10م3

-

اختبار واحد للمصدر

-

استخدام نفس العينة

6- كثافة الموقع

واحد كل طبقة كل 000ر20م2

واحد كل طبقـة كـل 000ر2 م2

-

-

في الموقع قبل وضع الطبقة التالية مباشرة

7- السمك

-

واحد كل 000ر2 م2

-

-

في نفس المكان

8- أوجه مكسرة

واحد كل 000ر10م3

واحد كل 000ر2 م2

اختبار واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

9- حبيبات رقيقة وطويلة

واحد كل 000ر10م3

واحد كل 000ر2 م2

اختبار واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

10- مقاومة التآكل

واحد كل 000ر10م3

واحد كل 000ر2 م2

اختبار واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

5 – الركام لطبقة تحت الأساس البيتوميني وطبقة تحت الأساس ذات التدرج المفتوح ( أوعية التخزين الساخنة )

1- تحليل منخلي

اختبار أسبوعي من المخازن الباردة أثناء الخلط

اختبار للخلاطة لكل يوم إنتاج

-

عينة 10 كجم من كل وعاء تخزين

-

6- طبقة أساس بيتومينية

1- اختبار مارشال لتصميم الخلطة

-

-

واحد للمصدر

-

عينة 50كجم لكل مقاس و10 لتر من الأزفلت لكل نوع (مصدر)

2- ثبات مارشال

-

اختبار كل يوم إنتاج للخلاطة

-

عينة 15كجم من الطريق خلف الفرادة

-

3- تأثير المياه

اختبار إنتاج خلاطة لكل أسبوع

-

واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

-

4- استخلاص الأزفلت
(
المحتوى الأزفلتي )

اختبار واحد كل 5000 م3

اختبار كل 500 م3 وليس أقل من اختبار / يوم إنتاج

-

عينة 10كجم على الطريق خلف الفرادة

-

5- تدرج الركام المستخلص

اختبار واحد كل 5000 م3

اختبار كل 500 م3 وليس أقل من اختبار / يوم إنتاج

-

استخدم نفس العينة

-

6- السمك

-

قالب عينة لكل 1000م2 من الطبقة المرصوفة

-

من الطريق

-

7- كثافة الموقع

-

قالب عينة لكل 1000م2 من الطبقة المرصوفة

-

استخدام عينة من الطريق

-

7- الركام للأساس البيتوميني
(
المخازن الباردة )

1- تحليل منخلي

اختبار كل أسبوع إنتاج

-

واحد للمصدر 25كجم

عينة من الكسارة أو من الحفرة 25كجم

عينة من الكسارة أو من الحفرة

2- أوجه مكسرة

اختبار كل أسبوع إنتاج

-

واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

3- المكافىء الرملي

اختبار كل أسبوع إنتاج من التغذية الباردة أثناء الخلط

واحد كل أسبوع إنتاج

واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

4- معامل اللدونة

اختبار كل أسبوع إنتاج من التغذية الباردة أثناء الخلط

واحد كل أسبوع إنتاج أثناء الإنتاج والتخزين

واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

5- مقاومة التآكل

-

-

واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

استخدام نفس العينة

8- طبقة الأساس والطبقة السطحية البيتومينية

1- اختبار مارشـال

-

-

واحد للمصدر

-

عينة 50 كجم لكل مقاس و10لتر من الأزفلت لكل مصدر

2- ثبات مارشال

-

اختبار إنتاج كل إنتاج خلاطة يـومي

-

عينة 15كجم من الطريق خلف الفرادة

-

3- تأثير المياه

واحد كل خلاطة لكل أسبوع إنتاج

-

واحد للمصدر

استخدام نفس العينة

-

4- محـتوى الأزفـلت المستخلص

واحد كـل 5000 م3

واحد كل 500م3 وليس أقل من واحد كل إنتاج يومي

-

10 كجم عينة من الطريق خلف الفرادة

-

5- تدرج الركام المستخلص

واحد كـل 5000 م3

واحد كل 500م3 وليس أقل من واحد كل إنتاج يومي

-

استخدام نفس العينة

-

5- اختبارات التربة

5ـ1 حساب المحتوى المائي Water Content

يعتبر حساب المحتوى المائي من التجارب الروتينية التي تقوم بحساب كمية الماء الموجودة في التربة والمحسوبة على أساس الوزن الجاف لتلك التربة .
طريقة العمل :

1.      قم بوزن علبة الصفيح أو الألمونيوم مع غطائها وتأكد من وضع علامة فارقة على العلبة والغطاء .
تتوفر علب الرطوبة بأحجام مختلفة إلا أن النوع ذو قطر 5سم وارتفاع 4.4سم هو أكثر الأنواع شيوعاً .

2.      ضع عينة التربة الرطبة في العلبة ، وأوجد وزن العلبة والتربة الرطبة معاً ، وإذا تمت عملية الوزن في الحال فلا داعي لوضع الغطاء على العلبة أما إذا حصل تأخير في الوزن يتراوح ما بين 3 – 5 دقائق أو أكثر ضع الغطاء على العلبة للمحافظة على رطوبة التربة وضع العلبة تحت قطعة قماش مبلولة للمحافظة على الرطوبة المحيطة بالعلبة .

3.      بعد وزن العلبة و العينة الرطبة ارفع الغطاء ( في العادة يوضع الغطاء أسفل العلبة ) وضع العينة في الفرن .

4.      بعد أن تجف العينة ، أي بعد أن يصبح وزنها ثابتاً قم بوزن العينة الجافة والعلبة ، مع التأكد من استعمال نفس الميزان لكل عمليات الوزن .

5.      احسب المحتوى المائي وهو الفرق بين وزن العلبة مع العينة الرطبة ووزن العلبة مع العينة الجافة . ويمثل وزن الماء الموجود في العينة ( WW ) ، والفرق بين وزن العلبة مـع العيـنة الجـافة ووزن العلبـة الفارغة يمثل وزن العينة ( WS ) :

   * 100 ٪

WW =

WS

W

و يجب أن تجفف عينة التربة في فرن درجة حرارته 105-110درجة مئوية إلى أن يثبت وزن العينة ، وذلك لأن وزن العينة يتناقص مع تبخر الماء منها . ليس من الضروري وزن العينة عدة مرات أثناء تبخر الماء للتأكد من ثبوت الوزن ، ولكن توضع العينة في الفرن لمدة 12 إلى 18 ساعة ( عادة خلال الليل ) . هذا ولقد ثبت بالتجربة بأن طريقة التجفيف هذه كافية للعينات الصغيرة وفي أعمال المعامل الروتينية .
ومن المعتاد أن توزن العينات المستعملة في حساب المحتوى المائي حالاً بعد أخذها من الفرن (باستعمال الملقط ) ولو تأخر الوزن لأي سبب من الأسباب فيجب وضع الغطاء على العلبة أثناء تبريدها لمنع امتصاص العينة للماء من هواء الغرفة .
ولضمان حساب المحتوى المائي بشكل دقيق تستعمل عينات تربة بالأوزان التالية :

أكبر حجم لحبيبات التربة
( 95 – 100 /
مرور بالمنخل رقـم )

الأوزان المطلوبة ( جم )

رقـم 4

100

رقم 40

10 – 50

نصف بوصة

300

2 بوصة

1000

5-2 حد السيولة وحد اللدونة للتربة ( PL ) Liquid Limit (LL) And Plastic Limit

يعتبر حـدا السيولة و اللدونة اثنين من مجمـوع خمسـة حـدود افترضهـا العـالم السويـدي أ. أتـربـرج (A.Atterberg) وأهـم هذه الحدود هي :

1.      حد الانكماش Shrinkage Limit (SL) : وهو أقل نسبة مئوية للمحتوى المائي والتي لا يحدث بعدها أي نقص في حجم التربة نتيجة لفقدان الرطوبة منها .

2.      حد اللدونة Plastic Limit ( PL ) : وهو المحتوى المائي للتربة والذي إذا قل عنه تصبح التربة غير لدنة .

3.      حد السيولة Liquid limit ( LL ) : وهو أقل نسبة للمحتوى المائي للتربة والذي إذا قل عنه أصبحت التربة لدنة ، وعند هذا المحتوى توشك التربة أن تصبح سائلاً لزجاً .


* يمكن أن يقع حد الانكماش (
SL) يمين حد اللدونة (PL) لبعض أنواع التربة
شكل رقم (1) حدود أتربرج على مقياس المحتوى المائي

ويستعمل حدا السيولة و اللدونة بشكل كبير في تصنيف التربة وتعريفها ، ويستعمل حد الانكماش في المناطق التي يتغير فيها حجم التربة نتيجة تعاقب الرطوبة والجفاف. ويمكن استعمال حدي السيولة و اللدونة في تحديد التغيرات الحجمية في التربة . ويستعمل حد السيولة في حسابات اندماجية التربة .

* حـد السيولة Liquid limit ( LL ) :

اقترح أتربرج تعريف حد السيولة بأنه المحتوى المائي للتربة التي عندها يلتحم ولمسافة نصف بوصة جانبي شق في العينة من تأثير 25 ضربة في جهاز تعيين السيولة بحيث تسقط كل ضربة مسافة 1سم . وهناك عدة عوامل في هذا الاختبار تؤثر على المحتوى المائي هـي :

1.      سرعة الضربات .

2.      الوقت اللازم لتحضير العينة في جهاز السيولة .

3.      الرطوبـة النسبيـة .

4.      نوع جهاز السيولة .

5.      مسافة السقوط والمحددة هنا بواحد سنتيمتر .

هذا بالإضافة إلى نوع التربة وكفاءة الشخص الذي يقوم بالتجربة .
ولغرض التقليل من تأثير العوامل آنفة الذكر تم عمل جهاز قياسي ونوعيـن من أدوات قطع العينة همــا : -

1.      أداة قطع مقترحة من قبل كازاجراند (Cassagrande) ( انظر شكل رقم 2- ب ) ، وهذا النوع يقوم بتحديد سمك العينة بالإضافة إلى القطع .

2.      أداة قطع مقترحة من قبل الجمعية الأمريكية للفحص والمواد ( ASTM ) ( انظر شكل رقم 2- ج ) .

وهـذا النوع مفضل بالنسبة للتربة ذات المحتوى المائي المنخفض والصعبة القطع مثل التربة الرملية والطمي ، وفي هذا النوع من التربة يمكن الاستعانة أولاً بالسكـين (Spatula) للمساعدة في تحديد مكان القطع ثم يليها استخدام أداة القطع .
ولغرض السيطرة على سرعة الضربات يجب إدارة مقبض الضربات بمعدل 120 دورة في الدقيقة أي بمعدل 120 ضربة في الدقيقة الواحـدة .
هـذا وقد حددت الجمعية الأمريكية للفحص والمواد استعمال الماء المقطر عند الاختبار .


شكل ( 2ـ أ ) جهاز حد السيولة

 شكل ( 2ـ ب )

شكل ( 2ـ ج )

شكل رقم ( 2 )
جهاز كازاجراندي وجهاز (ASTM)

يتم عمل تجربة حدود أتربرج على التربة التي تمر من المنخل رقم (40) ، إلا أن التربة التي تجلب من الحقل تكون مبلولة ويصعب مرورها من هذا المنخل ، لهذا فإنه من المسموح به تجفيف التربة هوائياً ( Air-dry ) للمساعدة على مرور الحبيبات خلال ذلك المنخل حسب التعليمات القياسية للجمعية الأمريكية للفحص والمواد ( ASTM D421-58 ) . ولا يسمح بتجفيف التربة بالفرن لأن هذه العملية تقلل في العادة من قيم حدي السيولة واللدونة على عكس التجفيف بالهواء حيث دلت البحوث على أن التربة المجففة هوائياً يمكن أن تستعيد القيم الحقيقية للحدود بعد خلطها بالماء ومعالجتها من 24 إلى 48 ساعة . كما أن تجفيف التربة هوائياً يقلل حد السيولة بمقدار 2-6٪ . ولتجنب هذه المشكلة يمكن اختيار التربة من الحقل عن طريق النظر بحيث تستطيع حبيباتها المرور خلال المنخل رقم (40) .
لتحـديد قيمة حد السيولة بصورة دقيقة ترسم العلاقة بين عدد الضربات باستعمال المقياس اللوغاريثمي وبين المحتوى المائي باستعمال المقياس الطبيعي . وعادة ما تكون العلاقة خطاً مستقيماً ، وبذلك يصبح من السهل إيجاد المحتوى المائي بهذه الطريقة . وعليه فالمطلوب هو إيجاد ثلاث إلى ست نقاط تمثل العلاقة بين عدد الضربات والمحتوى المائي ، ( بالطبع يجب أن يشمل مدى الضربات 25 ضربة ) . يتم بعد ذلك رسم هذه النقاط على ورق نصف لوغاريثمي وتوصيلها بخط مستقيم ثم قراءة مقدار المحتوى المائي الذي يقابل 25 ضربة من الرسم البياني . ويجب ملاحظة أنه كلما كانت النقاط المرسومة قريبة من الـ 25 ضربة كانت النتائج أفضل .

* حـد اللدونة Plastic limit ( LL ) :

لقد أمكن من التجربة إعطاء حد اللدونة تعريف كيفي على أنه المحتوى المائي الذي يمكن عنده فتل التربة إلى خيط قطره ( 0.125بوصة ) دون أن ينقطع هذا الخيط ، وتعتمد هـذه التجربة نوعاً ما علـى الشخص الذي يقوم بها مقارنة بتجربة حد السيولة ، وذلك لصعوبة تقدير قطر قدره ( 0.125بوصة ) . ولكن للحصول على نتائج أكثر دقة يمكن مقارنة خيط التربة بسلك أو قضيب قطره ( 0.125بوصة ) ، حيث يمكن إجراء التجربة من قبل فنيين مختلفين والحصول على نتائج في حدود 1-3٪ لنفس نوع التربة .

* مؤشر اللدونة Plasticity Index ( PI ) :

هو الفرق بين حد السيولة وحد اللدونة للتربة ويمكن كتابته كما يلي :

PI = LL - PL

تكون التربة عديمة اللدونة في الحالات التالية :

1.      عندما يصعب تعين حد السيولة أو حـد اللدونـة .

2.      عندما يكون حد اللدونة مساوياً أو أكبر من حـد السيولة . \

حساب حدود أتربرج
المشروع : إنشاء طريق
 رقم العملية : -
موقع المشروع : بلدية
رقم الثقب : -
رقم العينة : -
وصف التربة : طين بني فاتح
عمق العينة :
اسم الفاحص : ر.د.س
التاريخ : 15/3/1420هـ
- حساب حد السيولة

رقم العلبة

14

39

23

وزن التربة الرطبة + العلبة (جم )

39.40

34.79

33.51

وزن التربة الجافة + العلبة (جم)

34.00

29.55

28.08

وزن العلبة ( جم )

14.95

11.97

11.92

وزن التربة الجافة (جم )

19.05

17.58

16.16

وزن الماء (جم )

5.40

5.24

5.43

المحتوى المائي W٪

28.4

29.8

33.6

عدد الضربات N

35

28

18

- حساب حد اللدونة

رقم العلبة

35

63

وزن التربة الرطبة + العلبة (جم )

24.17

24.59

وزن التربة الجافة + العلبة (جم)

23.77

22.59

وزن العلبة ( جم )

21.53

22.59

وزن التربة الجافة (جم )

2.24

1.70

وزن الماء (جم )

0.40

0.30

المحتوى المائي W٪ = Wp

17.9 ٪

17.7٪


شكل رقم ( 3 ) بيانات نموذجية من تجربة حدود أتربرج

5 – 3 – التدرج الحبيبي للتربة Grain Size Distribution

يستخدم اختبار التدرج الحبيبي في تصنيف التربة عن طريق التحليل المنخلي لها Sieve Analysis باستخدام المناخل التي تتراوح فتحاتها من 100ملم ( 4 بوصة ) إلى 0.075ملم ( منخل رقم 200) حسب المواصفات الأمريكية وهي :

رقم المنخل

الفتحات بالملم

100.00

3 ً

75.00

2 ً

50.00

2/1 1 ً

37.5

1 ً

25.00

4/ 3 ً

19.00

2/1 ً

12.5

8/3 ً

9.5

4

4.75

10

2.00

20

0.850

40

0.425

80

0.180

200

0.075

جدول رقم ( 2 ) أرقام المناخل ومقاساته

ويقاس التدرج الحبيبي لجزء التربة المار من المنخل رقم (200) باستخدام جهاز قياس الثقل النوعي Hydrometer ، ويتم بعد ذلك رسم منحنى التدرج ومن ثم تحديد نسب المواد المكونة للتربة والتي من أهمها نسبة المواد الطينية ، ويتم تحديد المواد المخصصة للردم أو لتصميم الطريق بناءاً على المواصفات الخاصة بالمشروع والتي تعطي أفضل تدرج وثبات وأكبر قدرة تحمل ، ويتم التأكد من مطابقة المواد لتلك المواصفات عن طريق التحليل المنخلي لعينة منها .

1.      المواصفات الفنية .

ASTM D-421 & D – 422
AASHTO T – 78 & T – 88
 

2.      الأدوات المستخدمة

1.      مجموعة من المناخل حسب المواصفات .

2.      ميزان بحساسية 0.1جرام .

3.      فرن تجفيف .

4.      جهاز قياس الثقل النوعي .

5.      مقياس حرارة .
 

3.      طريقة الاختبار :

1.      يتم الحصول على حوالي 500 جرام من التربة الممثلة باستخدام جهاز فصل التربة ثم توزن التربة.

2.      رتب المناخل المطلوبة من الأعلى إلى الأسفل حسب حجم أكبر حبيبات التربة ثم ضع التربة وهز المناخل بعد تغطيتها باليد أو باستخدام الهزاز الميكانيكي لحين توقف التربة عن المرور .

3.      قس وزن التربة المتبقية على سطح كل منخل إلى أقرب 0.1جرام وقارنه بوزن التربة عند بداية الاختبار .

4.      احسب نسبة الوزن المرتد ومنه نسبة التربة المارة وسجل البيانات في النموذج المعد لذلك ومن ثم ارسم منحنى التدرج .

5.      ولتحليل التربة المارة من منخل رقم ( 200 ) باستخدام جهاز الثقل النوعي ( الهيدروميتر ) ضع التربة على منخل رقم (200 ) واغسل التربة بعناية واجمع التربة المـارة بعـد تـصفيتها وتجفيفها بالفرن .

6.      امزج 50 جم من التربة مع 125مليلتر من 4٪ من محلول NaP03 جديد لم يمر أكثر من شهر واحد على تركيبه ثم اترك المزيج لمدة تتراوح بين 10-16 ساعة .

7.      انقل التربة إلى كأس الخلاط بعناية بحيث لا يفقد أي جزء من الخليط وأضف إليها ماء مقطر إلى ثلثي كأس الخلاط ثم اخلط المزيج لمدة دقيقة .

8.      جهز 125 مليلتر من محلول NaP03 وأضف إليه مـاء مقطـر حتى يصل الحجم إلى 1000 مليلتر وبدرجة حرارة ثابتة .

9.      انقل مزيج التربة مع المحلول إلى كأس مدرج وأضف إليه المزيج الذي تم تحضيره في الخطوة رقم 8 إلى علامة 1000 مليلتر .

10.  ضع الغطاء بإحكام ثم اقلب الكأس إلى أعلى وإلى أسفل لمدة دقيقة (60مرة ) ثم ضعه على الطاولة لمدة دقيقتين .

11.  أدخل الهيدروميتر ببطء شديد إلى الكأس المدرج ثم سجل القراءة الأولى وكذلك درجة الحرارة للمحلول ، وكرر أخذ القراءة بعد 4 و 5 دقائق .

12.  كرر العملية الواردة في الخطوة رقم 11 ثم سجل القراءات للهيدروميتر ودرجة الحرارة بعد مضي الأوقات التالية : 8 ، 16 ، 30 دقيقة و 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 ، 64 ، 96 ساعة وتسجل البيانات في النموذج المعد لذلك .

13.  يتم تمثيل البيانات على منحنى التدرج استكمالاً للمنحنى الذي تم رسمه في الخطوة رقم 4 .

5 – 4 – اختبار تعيين الكثافة في الموقع للتربة بطريقة المخروط الرملي

Density of Soil in-place by Sand Cone Method
إن تعيين كثافة التربة في الموقع له أهمية كبيرة في الأعمال الترابية وأعمال طبقات الأساس ويمكن قياس هذه الكثافة بعدة طرق من أهمها طريقة المخروط الرملي.
الغرض من التجربة

1.      تعيين كثافة التربة في الموقع في حالتها الطبيعية أو بعد الدمك.

2.      المساعدة في إيجاد الكثافة الجافة في الموقع والتي من خلالها يمكن إيجاد نسبة الدمك المطلوبة.

الأدوات المستخدمة

1.      إناء زجاجي مملوء برمل قياسي.

2.      مخروط معدني.

3.      قاعدة الجهاز بها ثقب.

4.      ميزان حساس.

5.      فرن تجفيف .

6.      أدوات حفر وتنظيف.

7.      أوعية غير منفذة للماء.

خطوات التجربة

1.      يسوى سطح الموقع بعمق 5 سم تقريباً ، وتزال جميع المواد السطحية الغير مرغوب فيها في المكان المراد حساب كثافة الحقل فيه .

2.      توضع القاعدة الخاصة بالجهاز فوق المكان المراد حساب الكثافة عنده على أن تثبت القاعدة بالأرض جيداً ، وتحفر حفرة بقطر الثقب وبعمق الطبقة المدموكة ، وفي حالة الأرض الطبيعية يكون العمق في حدود 15 سم إلى 20 سم

3.      يجمع ناتج الحفر في وعاء غير منفذ للرطوبة والماء ، ويتم وزن العينة فور إخراجها .

4.      يوزن القمع الرملي والإناء وهو مملوء بالرمل قبل إجراء التجربة ، بعد ذلك يوضع الإناء مع القمع والرمل مقلوباً فوق الحفرة ثم يفتح الصنبور لإنزال الرمل في الحفرة .

5.      بعد امتلاء الحفرة والقمع بالرمل القياسي يقفل الصنبور ، ثم يرفع القمع الرملي والإناء ويوزن ما تبقى من الرمل القياسي .

6.      يتم حساب وزن الرمل الذي ملأ الحفرة بعناية تامة .
وزن الرمل الذي ملأ الحفرة= وزن الرمل الذي يملأ الإناء – وزن الرمل المتبقي – وزن الرمل الذي يملأ القمع

7.      يتم تعيين كثافة الرمل القياسي المستخدم في إجراء التجربة وذلك بأن يملأ وعاء معلوم الحجم بالرمل القياسي ويسوى سطحه ثم يوزن .
كثافة الرمل القياسي = وزن الرمل في الوعاء جم/سم3
حجم الوعاء

8.      يتم تعيين حجم الحفرة وذلك كالآتـي :
حجم الحفرة = وزن الرمل الذي يملأ الحفرة سم3
كثافة الرمل القياسي

9.      كثافة التربة في الموقع :
كثافة التربة في الموقع (الرطبة) = وزن التربة المستخرجة من الحفرة جم/سم3
حجم الحفرة
الاحتياطات الواجب مراعاتها عند إجراء التجربة :

1.                يجب عدم لمس أو هز الجهاز أثناء إجراء التجربة.

2.                يجب حفظ العينة المستخرجة من الحفرة في وعاء غير منفذ للماء.

3.                إذا كان الاختبار على طبقة الأساس وما تحت الأساس تؤخذ الحفرة بكامل عمق الطبقة المدموكة .

4.                إذا كان الاختبار على طبقة الأرض الطبيعية تؤخذ الحفرة بعمق 15 سم إلى 20 سم.

5.                يجب تعيين المحتوى المائي للتربة بسرعة حتى لا تفقد التربة رطوبتها ، وذلك بتجفيفها في فرن درجة حرارته من 105 إلى 110 درجة مئوية ولمدة 24 ساعة.

6.                يجب التأكد من ضبط الميزان قبل استخدامه .

7.                أي أحجار كبيرة ترجع إلى الحفرة مرة ثانية .

5 – 5 – اختبار الدمك Compaction (Proctor ) Test

d)والمحتوىgيتم في اختبار الدمك تحديد العلاقة بين الكثافة الجافة للتربة ( dmax)gالمائي (W ) ومن ثم تحديد الكثافـة الجافـة العظمى Maximum Dry Unit Weight ( والمحتـوى الرطوبـي الأمثـل Optimum Moisture Content, (OMC) للتربة باستخدام طريقتي اختبار بروكتور ، وذلك من أجل تحديد الكثافة القصوى والرطوبة المثلى التي ستقارن بها الكثافة الحقلية ، وكذلك تحديد الطاقة التي تتعرض لها التربة في الدمك في المعمل لتمثيلها على الطبيعة باستخدام أدوات ومعدات الدمك المختلفة . والطريقتان المستخدمتان للدمك همــا :

1.      اختبار بروكتر القياسي Standard Proctor Test .

2.      اختبار بروكتر المعدل Modified Proctor Test .

 

القياسي

المعدل

القالب Mold

قالب 4ً

قالب 6ً

قالب 4ً

قالب 6ً

القطر (ملم)

101.60

152.4

101.6

152.4

الطول(ملم)

116.43

116.43

116.43

116.43

الحجم (سم3)

944

2124

944

2124

وزن المطرقة ( نيوتن)

24.5

44.5

24.5

44.5

عدد الضربات

25

25

25

25

عدد الطبقات

3

3

5

5

ارتفاع المطرقة (ملم)

305

305

457

457

جدول رقم ( 3 ) الفرق بين الأجهزة المستخدمة في طريقتي الدمك

ويتم حساب الطاقة المبذولة في عملية الدمك كما يلي :
الطاقة المبذولة في الدمك ( كيلوجول /م3) =
(عدد الطبقات × عدد الضربات × الارتفاع (م) وزن المطرقة (نيوتن ))/حجم القالب (م3)
فمثلا الطاقة المبذولة في الطريقة القياسية باستخدام قالب قطره 101.60ملم = 593.7كيلوجول /م3 وعند تمثيل الطريقتين على رسم بياني نجد أن في الطريقة المعدلة تكون التربة خالية من الهواء
Air Voids Zero عندها تكون التربة مشبعه تماماً بالماء.

طريقة الاختبار :

1.      المواصفات الفنية .
ASTM D- 698-78 & D – 1557 –78
AASHTO T – 99 -90 & T – 180 –90
هناك أربعة طرق لعمل هذا الاختبار وهي :

1.      الطريقة الأولى Method A باستخدام الوعاء الأسطواني (101.60ملم ) وتربة مارة من منخـل رقم 4 (4.75ملم) وزنها 3 كيلوجرام تقريباً .

2.      الطريقة الثانية Method B باستخدام الوعـاء الأسطواني (152.4ملم ) وتربة مارة من منخـل رقم 4 (4.75ملم) وزنها 7 كيلوجرام تقريباً .

3.      الطريقة الثالثةMethod C باستخدام الوعـاء الأسطواني (101.60ملم ) وتربة مارة من منخـل رقم 0.75 (19 ملم) وزنها 5 كيلوجرام تقريباً .

4.      الطريقة الرابعةMethod D باستخدام الوعـاء الأسطواني (152.4 ملم ) وتربة مارة من منخـل رقم 0.75 (19 ملم) وزنها 11 كيلوجرام تقريباً .

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      أدوات الدمك وتشمل .
- قالب الدمك الأسطواني
Mold حسب الطريقة المتبعة .
- حلقة
Collar وقاعدة Base Plate .
- مطرقة الدمك
Rammer , إما يدوية أو ميكانيكية .

2.      مناخل حسب الطريقة المتبعة .

3.      أداة استخراج العينة ( رافعة ) ومسطرة .

4.      ميزان وفرن تجفيف .

3.      الطريقة .

1.      جهز حوالي 3 كيلوجرام من التربة المارة من منخل رقم 40 والتي تم تحديد نسبة الرطوبة الطبيعية لها ، ثم أضف إليها الماء للحصول على محتوى مائي حوالي 4 ٪ أو 5٪ أقل من المحتوى الرطوبي الأمثل للتربة ثم اخلط التربة جيداً .

2.      قس وزن القالب الأسطواني مع القاعدة وليكن W1 .

3.      اربط القاعدة والحلقة المعدنية والأسطوانة مع القالب .

4.      ادمك التربة على ثلاث طبقات في حالة استخدام الطريقة القياسية ، أو خمس طبقات في حالة استخدام الطريقة المعدلة . ادمك كل طبقة 25 مرة قبل إدخال الطبقة التالية ، وذلك باستخدام المطرقة والارتفاع بالطريقة القياسية أو المعدلة التي سبق شرحها .

5.      افصل الحلقة عن القالب وباستخدام المسطرة أزل التربة الزائدة لتتساوي مع سطح القالب ، وفي حالة وجود فجوات أضف مواد ناعمة أو خشنة لملء الفراغات .

6.      قس وزن القالب الأسطواني مع القاعدة والتربة المدموكة W2 .

7.      افصل القاعدة ثم استخرج عينة التربة باستخدام الرافعة .

8.      خذ عينة ممثلة من التربة المدموكة من أسفل ووسط وأعلى القالب ( حوالي 100جم) لتحديد المحتوي المائي .

9.      امزج التربة مع التربة المتبقية وأضف حوالي 2 ٪ من الماء واخلطهما جيداً .

10.  كرر الخطوات من 4 إلى 8 عدة مرات حتى تلاحظ أن وزن القالب مع القاعدة والتربة بدأ يقل رغم زيادة الماء ثم سجل بعدها محاولتين .

11.  الكثافة الرطبة للتربة gwet = وزن التربة ÷ حجم الوعاء
الكثافة الجافة للتربة
gd =الكثافة الرطبة للتربة gwet ÷ ( 1 + المحتوى المائي )

12.  ارسم الكثافة الجافة للتربة gd مع المحتوى المائي w على رسم بياني والتي ستشكل منحنى ومنه حدد الكثافة الجافة العظمى للتربة gd max ، وهي أعلى نقطة في المنحنى ويمثل المحتوي المائي لهذه النقطة المحتوى الرطوبي الأمثل(OMC) .

5 – 6 – الوحدة الوزنية للتربة Unit Weight , g

يتم تحديد كثافة التربة بعد أخذ كتلة من التربة ووزنها ثم وضعها في إناء تحديد الحجم ومعرفة كمية الماء المطلوبة لملء الإناء حسب المعادلة التالية :

كثافة التربة = وزن عينة التربة ÷ (حجم الإناء – حجم الماء )

وتستخدم الكثافـة فـي حساب ضغط حمل التربة Overburden Pressure المستخدم في حساب مقدار انضغاط التربة وتحديد الضغط الجانبي للحوائط الاستنادية ومعامل الاحتكاك للخوازيق(Piles) .

5 – 7 الكثافة النسبية Relative Density (Dr) (ASTM D 4253 , D 4254)

تستخدم الكثافة النسبـية عـادة للرمل عن طريق تحديد نسبة الفراغات الطبيعية والصغرى والقصـوى (Void Ratio, e) للتربة ، ولصعـوبة تحديد نسبة الفراغات في التربة فإنه يتم حساب الكثافة النسبية كما يلي :

الكثافة النسبية Dr = الكثافة القصوى ( كثافة التربة في الحقل – الكثافة الصغرى ) ÷ كثافة التربة في الحقل ( الكثافة القصوى – الكثافة الصغرى ) .

Dr = gd max (gdgd min ) / gd (gd maxgd min )
حيث إن
Dr : الكثافة النسبية للتربة .
gd max : الكثافة القصوى .
gd : كثافة التربة في الحقل .
gd min : الكثافة الصغرى .
وتستخدم الكثافة النسبية في حساب نسبة الدمك ولتقدير قوة تحمل التربة ، ويبين الجدول التالي قيم الكثافة النسبية مع حالة التربة .

التربة

الكثافة النسبية

مخلخلة جداً Very Loose

10 – 15

مخلخلة Loose

15 – 35

متوسطة الدمك Medium Compact

35 – 65

مدموكة Compact

65 – 85

مدموكة جداً Very Compact

85 – 100

جدول رقم ( 4 ) قيم الكثافة النسبية مع حالة التربة


الدمك النسبي
RC = كثافة التربة في الحقل / كثافة التربة القصوى .
شكل رقم ( 4 ) العلاقة بين الكثافة النسبية والكثافة والدمك النسبي
 

طريقة الاختبار :

1.      المواصفات الفنية .
ASTM D – 4253 (Minimum Index Density )
ASTM D – 4254 (Maximum Index Density)

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      قالب أسطواني قياسي Mold حجمه 2830سم3 وآخر حجمه 14200سم3.

2.      قاعدة الأوزان Surcharge Base Plate مع المقبض والأوزان .

3.      مؤشر مع مقبض لقياس اختلاف الارتفاع بين سطح القالب وقاعدة الأوزان .

4.      مناخل ( 75 ملم و 37.5ملم و 19 ملم و 9.5 ملم ورقم 4 ورقم 200 ).

5.      طاولة هزازة Vibrating Table .

6.      ميزان وفرن تجفيف .

3.      الطريقة
3 – 1 مؤشر الكثافة القصوى
Maximum Index Density , g d max

1.                جهز العينات حسب أكبر حبيبة في التربة وفقاً للجدول التالي :
 

مقاس أكبر حبيبة ( ملم )

الوزن المطلوب ( كجم )

مقاس القالب (سم3 )

75

34

14200

38

34

14200

19

11

2830

9.5

11

2830

4.75 أو أقل

11

2830

2.      اخلط العينة المجففة في الفرن جيداً ثم املأ القالب بالتربة باستخدام قمع .

3.      ضع قاعدة الأوزان على التربة وأدرهما يميناً ويساراً لتسوية السطح ثم افصل قابض القاعدة .

4.      ثبت القالب على الطاولة الهزازة ثم ضع الأوزان المناسبة في مكانها .

5.      جهز طاولة الاهتزاز لتكون بتردد 60 هيرتز واهتزاز رأسي مزدوج مقداره 0.33 ملم أو تردد 50 هيرتز واهتزاز رأسي مزدوج مقداره 0.48 ملم .

6.      شغّل الطاولة الهزازة لمدة 8 دقائق في التردد 60 هيرتز أو لمدة 12 دقيقة في التردد 50 هيرتز .

7.      افصل القالب ثم قس وزنه مع التربة ومنه احسب وزن التربة .

8.      d Max والتي تساوي وزن التربة على حجم القالب .gاحسب الكثافة القصوى للتربة 

9.      كرر العملية عدة مرات حتى تكون قيمة الكثافة القصوى للمحاولات متقاربة (حوالي 2٪) ثم اوجد متوسط هذه القيم .

d ming3 – 2 مؤشر الكثافة الصغرى Minimum Index Density 

1.      جهز العينات حسب أكبر حبيبة في التربة وفقاً للجدول التالي :
 

مقاس أكبر حبيبة ( ملم )

الوزن المطلوب ( كجم )

مقاس القالب (سم3 )

أداة وضع التربة

75

34

14200

كريك

38

34

14200

ملعقة

19

11

2830

ملعقة

9.5

11

2830

ملعقة بقطر 25 ملم

4.75 أو أقل

11

2830

ملعقة بقطر 25 ملم

2.      اخلط العينة المجففة في الفرن جيداً ثم املأ القالب بالتربة باستخدام الأدوات الموضحة بالجدول ببطء مع ملاحظة عدم دمك التربة إلى حوالي 25 ملم أعلى من سطح القالب للحصول على أكبر نسبة من الفراغات في التربة .

3.      أزل التربة الزائدة بحذر شديد بواسطة مسطرة حديدية .

4.      احسب وزن القالب مع التربة ومنه احسب وزن التربة .

5.      احسب الكثافة الصغرى للتربة min gd والتي تساوي وزن التربة على حجم القالب .

6.      كـرر العملية عدة مرات حتى تكون قيمة الكثافة الصغرى للمحاولات متقاربة (حوالي 1٪) ثم أوجد متوسط هذه القيم .

7.      احسب الكثافة النسبية بالمعادلة التالية:

Dr = gd max (gdgd min ) / gd (gd maxgd min )

حيث إن
Dr : الكثافة النسبية للتربة .
gd max : الكثافة القصوى .
gd : كثافة التربة في الحقل .
gd min : الكثافة الصغرى .

5 – 8 الوزن النوعي للتربة Specific Gravity of Soils ,Gs

يستخدم الوزن النوعي تقريباً في كل المعادلات التي تمثل علاقات حالة كل من الهواء والماء والمواد الصلبة الموجودة في حيز معين .

نوع التربة

الوزن النوعي

ركامية

2.65 – 2.68

رملية

2.65 – 2.68

طميية

2.62 – 2.68

طينية عضوية

2.58 – 2.65

طينية غير عضوية

2.68 – 2.75

التربة العضوية

أقل من 2

وفي العادة يتم أخذ قيمة 2.67 للتربة المفككة و 2.70 للتربة الطينية الغير عضوية .
 جدول رقم ( 5 ) الوزن النوعي حسب نوع التربة

طريقة الاختبار :

1.      المواصفات الفنية .
ASTM – 854
AASHTO T -100

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      دورق بحجم 100 مليلتر .

2.      ثرمومتر وماء مقطر .

3.      ميزان وفرن تجفيف .

3.      الطريقة

1.      املأ الدورق بماء مقطر إلى علامة 100 مليلتر .

2.      قس وزن الدورق والماء Wa ثم حدد درجة حرارة الماء .

3.      زن حوالي 100 جرام من التربة ثم ضعه في الدورق و أضف إليه الماء المقطر إلى ثلثي الدورق .

4.      تخلص من الفقاعات الهوائية للمزيج باتباع أحد الخطوات التالية :
- سخن الدورق لمدة 15- 20 دقيقة مع التحريك ببطء .
- صل الدورق بجهاز الشفط
Vacuum لمدة 10 دقائق وحرك الدورق باتجاه نصف دائري .

5.      تأكد من أن درجة حرارة الماء بالدورق تساوي درجة الحرارة التي تم قياسها في 2 .

6.      أضف ماءً مقطراً إلى الدورق حتى علامة 100 مليلتر ثم احسب وزن الدورق مع التربة والماء Wb .

7.      ضع جميع ما في الدورق من التربة والماء في طبق تبخير ثم ضعه في الفرن ليجف وحدد وزن التربة الجافة Wo .

8.      احسب الوزن النوعي كما يلي .
- الوزن النوعي ( درجة حرارة المعمل ) .

Gs @ Tx = W o { W o + ( W a – W b) }

حيث إن :
TX : درجة حرارة المعمل .
Wo : وزن التربة الجافة بالجرام .
Wa : وزن الدورق مملوءاً بالماء عند درجة حرارة المعمل بالجرام .
W b : وزن الدورق مع التربة والماء عند درجة حرارة المعمل بالجرام .

- الوزن النوعي ( درجة حرارة 20 ) = الوزن النوعي ( درجة حرارة المعمل ) × ( water ) .gwater / ( درجة حرارة 20 ) gدرجة حرارة المعمل ) 

5 – 9 تحديد نسبة تحمل كاليفورنيا California Bearing Ratio , CBR

وهو قياس الحمل اللازم لغرز إبرة ذات قطر معين وبسرعة معينة في عينة التربة عند قيم محددة للمحتوى المائي والكثافة ، وحساب نسبة هذا الحمل ( الضغط ) إلى الحمـل ( الضغط ) القياسي عند غرزٍ للإبرة مقداره 5,2ملم ( 1ر. بوصة ) أو 5ملم ( 2ر. بوصة ) ويعطي الاختبار معلومات عن مدى انتفاخ التربة ومقدار القوة المفقودة للتربة عندما تكون التربة مشبعة بالماء ، كما تعطي نسبة التحمل لكاليفورنيا تصوراً عن تصرف التربة تحت الأزفلت ( مواد الأساس ) ، ويمكن عمل الاختبار في الحقل أو المعمل , ويوضح الجدول التالي بعض القيم لنسبة التحمل .

1.      المواصفات الفنية .
ASTM – 854
AASHTO T -100

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      دورق بحجم 100 مليلتر .

2.      ثرمومتر وماء مقطر .

3.      ميزان وفرن تجفيف .

3.      الطريقة

1.      املأ الدورق بماء مقطر إلى علامة 100 مليلتر .

2.      قس وزن الدورق والماء Wa ثم حدد درجة حرارة الماء .

3.      زن حوالي 100 جرام من التربة ثم ضعه في الدورق و أضف إليه الماء المقطر إلى ثلثي الدورق .

4.      تخلص من الفقاعات الهوائية للمزيج باتباع أحد الخطوات التالية :
- سخن الدورق لمدة 15- 20 دقيقة مع التحريك ببطء .
- صل الدورق بجهاز الشفط
Vacuum لمدة 10 دقائق وحرك الدورق باتجاه نصف دائري .

5.      تأكد من أن درجة حرارة الماء بالدورق تساوي درجة الحرارة التي تم قياسها في 2 .

6.      أضف ماءً مقطراً إلى الدورق حتى علامة 100 مليلتر ثم احسب وزن الدورق مع التربة والماء Wb .

7.      ضع جميع ما في الدورق من التربة والماء في طبق تبخير ثم ضعه في الفرن ليجف وحدد وزن التربة الجافة Wo .

8.      احسب الوزن النوعي كما يلي .
- الوزن النوعي ( درجة حرارة المعمل ) .

Gs @ Tx = W o { W o + ( W a – W b) }

حيث إن :
TX : درجة حرارة المعمل .
Wo : وزن التربة الجافة بالجرام .
Wa : وزن الدورق مملوءاً بالماء عند درجة حرارة المعمل بالجرام .
W b : وزن الدورق مع التربة والماء عند درجة حرارة المعمل بالجرام .
- الوزن النوعي ( درجة
water /gحرارة 20 ) = الوزن النوعي ( درجة حرارة المعمل ) × ( درجة حرارة المعمل )  water ) .g( درجة حرارة 20 ) 

5 – 9 تحديد نسبة تحمل كاليفورنيا California Bearing Ratio , CBR

وهو قياس الحمل اللازم لغرز إبرة ذات قطر معين وبسرعة معينة في عينة التربة عند قيم محددة للمحتوى المائي والكثافة ، وحساب نسبة هذا الحمل ( الضغط ) إلى الحمـل ( الضغط ) القياسي عند غرزٍ للإبرة مقداره 5,2ملم ( 1ر. بوصة ) أو 5ملم ( 2ر. بوصة ) ويعطي الاختبار معلومات عن مدى انتفاخ التربة ومقدار القوة المفقودة للتربة عندما تكون التربة مشبعة بالماء ، كما تعطي نسبة التحمل لكاليفورنيا تصوراً عن تصرف التربة تحت الأزفلت ( مواد الأساس ) ، ويمكن عمل الاختبار في الحقل أو المعمل , ويوضح الجدول التالي بعض القيم لنسبة التحمل .

نسبة التحمل CBR

تصنيف المواد

مجال الاستخدام

النظام الموحد USC

نظام آشتوAASHTO

0-3

ضعيفة جداً

القاعدة الترابية

OH,CH,MH,OL

A5 ,A6,A7

3 – 7

ضعيفة

القاعدة الترابية

OH,CH,MH,OL

A4 , A5 ,A6,A7

7 – 20

مقبولة

تحت الأساس

OH,CH,MH,OL

A2 , A4 ,A6,A7

20-50

جيدة

أساس و تحت الأساس

GM ,GC,SW
,SM ,SP,GP

A1b , A2 – 5,
A3,A2-6

أكبر من 50

ممتازة

أساس

GW ,GM

A1a,A2-4,A3

جدول رقم (6) يوضح بعض قيم نسبة التحمل ( CBR )

وتستخدم القيم القياسية الموضحة في الجدول التالي لحساب نسبة التحمل :

 

وحدة الوزن القياسية
(
ميجا باسكال )

مقدار الاختراق
 (
ملم )

6.9

2.5

10.3

5.00

13.00

7.5

16.00

10

18.00

12.7

جدول رقم ( 7 ) حساب نسبة التحمل ( CBR )

طريقة الاختبار :

1.      المواصفات الفنية .
ASTM D – 1883 - 87
AASHTO T – 193- 81

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      أدوات اختبار الـ CBR والتي تتكون من :
- قالب الدمك الأسطواني
Mold حسب الطريقة المتبعة .
- حلقة
Collar وقاعدة Base Plate .
- مطرقة الدمك
Rammer , إما يدوية أو ميكانيكية .
- أداة قياس الانتفاخ مع مؤشر وأوزان .
- آلة قياس الضغط مثبت عليها إبرة الاختراق .

2.      ميزان وفرن تجفيف .

3.      الطريقة .

1.      جهز حوالي 12 كيلو جرام من التربة المارة من منخل رقم (4), واخلطها مع كمية الماء المناسبة تبعاً للمحتوى المائي المطلوب .

2.      خذ عينات من التربة لتحديد المحتوى المائي للتربة .

3.      احسب وزن القالب الأسطواني Mold بدون القاعدة والحلقة .

4.      اربط القاعدة والحلقة المعدنية والأسطوانة مع القالب ثم ضع ورقة الترشيح .

5.      ادمك التربة حسب طريقة الدمك العادية أو المعدلة والتي سبق شرحها .

6.      افصل الحلقة المعدنية عن القالب الأسطواني ، ثم أزل التربة الزائدة ليتساوى سطح التربة مع سطح القالب ، وفي حالة وجود فجوات تضاف تربة لسدها من نفس التربة .

7.      افصل القاعدة والأسطوانة ثم احسب وزن القالب الأسطواني مع التربة ، ومنه حدد وزن وكثافة التربة .

8.      ضع ورقة ترشيح على القاعدة ثم اقلب العينة واربط القالب مع القاعدة .

9.      ضع مجموعة من الأوزان كافية لا تقل عن 4.5كجم ( تعادل وزن ضغط التربة على الطبيعة Overburden Pressure ) ، ثم سجل قيمة هذه الأوزان .

10.  اغمر العينة تماماً بالماء ثم أوصل المؤشر المدرج Dial Gauge دقة قراءته 0.01ملم ثم صفّر المقياس .

11.  سجل زمن بداية الاختبار ثم خـذ قراءات بعد مرور 0 ، 1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 12 ، 24 ، 36 ، 48 ، 72 ، 96 ساعة لتحديد مقدار الانتفاخ مع ملاحظة أن الاختبار يمكن أن ينتهي بعد مرور 48 ساعة عند ثبوت القراءة بعد هذا الوقت لمدة 24 ساعة.

12.  بعد الانتهاء من تحديد مقدار الانتفاخ اترك العينة لمدة 15 دقيقة لخروج الماء ثم جفف سطحها واحسب وزن العينة مع القالب .

13.  ضع العينة في آلة قياس الضغط ثم ضع أوزاناً لا تزيد عن 4.5كيلو جرام وصفّر مؤشر الضغط وكذلك مؤشر الاختراق .

14.  زد قيمة الضغط والاختراق لها .

15.  بعد انتهاء الاختبار استخرج عينة التربة ثم خذ عينات من الثلث الأول والوسط والثلث الأخير لتحديد المحتوى المائي للتربة المدموكة .

16.  ارسم منحنى الضغط ( كيلو باسكال ) مع الاختراق (ملم) ثم سجل مقدار الضغط عند الاختراق 0.2 و 2.5 و 5.0 ملم ومنها حدد قيمة التحمل بالمعادلة التالية :

نسبة تحميل كاليفورنيا (CBR ) = مقدار الضغط في الاختبار / مقدار الضغط القياسي × 100 (٪) .
يجب ملاحظة أنه عندما تكون نسبة التحمل عنـد اختـراق 5.00ملم أكبر من نسبة التحمل عند اختراق 2.5 ملم يجب إعادة الاختبار مرة أخرى .

17.  احسب معدل المحتوى المائي والكثافة الجافة قبل وبعد الاختبار .

18.  ارسم منحنى نسبة الانتفاخ (٪) مع الوقت ( دقيقة ) بناءً على التغير الحاصل في ارتفاع العينة .

19.  في حالة استخدام طريقة عدم غمر العينة بالماء اتبع الخطوات السابقة دون غمر العينة بالماء .

6 ـ اختبارات الركام

6ـ1التحليل المنخلي للمواد الخشنة والناعمة
(
Sieve Analysis Of Fine And Coarse Aggregate AASHTO( T27-78

1.      المجال
تبين هذه التجربة طريقة تحديد التدرج الحبيبي للركام الخشن والناعم باستخدام مناخل ذات فتحات مربعة أو دائرية.

2.      الأجهزة :
أ – موازين ذات حساسية تصل إلى 0.1٪ من وزن العينة .
ب - مناخل قياسية .
ج – فرن يعطي درجة حرارة 110± 5مْ .

3.      حجم العينة :
أ – تقسم العينة بواسطة جهاز التقسيم القياسي حتى تصل إلى الوزن المطلوب تقريباً بحالتها الطبيعية .
ب – يكون وزن العينة من الركام الناعم 100 جم في حالة كون المار من المنخل رقم ( 8 ) 95٪ على الأقـل .
جـ- يكون وزن العينة من الركام الناعم 500 جم في حالة كون المار من المنخل رقم ( 4 ) 85 ٪ على الأقل .

4.      طريقة الفحص :
أ- يتم تجفيف العينة على درجة حرارة 110± 5مْ .
ب- يتم وزن العينة بعد تجفيفها وتخضع للغسيل على منخل رقم 200 إلا إذا لم يكن تحديد المواد المارة من منخل رقم 200 مطلوباً يتم التجفيف إلى وزن ثابت على درجة حرارة 110± 5مْ .
جـ- تفصل العينة على مجموعة المناخل التي تعطي حدود المواصفات الخاصة بالغرض المزمع استخدامها لأجله وتكون عملية الهز على المناخل من حركة عرضية ورأسية لكي تبقي العينة في حالة حركة مستمرة على سطح المنخل ، ولا يسمح باستعمال الأيدي لإمرار المواد من فتحات المناخل ، ويستمر الهز حتى لا يمر من المنخل أكثر من 1٪ من وزن المتبقي خلال دقيقة كاملة ، وفي حالة استخدام الهزاز الميكانيكي تختبر العينة بالطريقة اليدوية كما تم وصفه .
د – يكون وزن عينة الركام الخشن كالآتي :
أقصى حجم بالبوصة : 8/3ً 2/1ً 4/3ً 1ً 2/1 1ً
الوزن(جم) : 1000 2000‏ 5000 10000 15000
أقصى حجم بالبوصة : 2 ً 2/1 2ً 3ً 2/1 3ً
الوزن(جم) : 20.000 35.000 60.000 100.000
هـ - في العينات ذات الخليط من الركام الخشن والناعم تفصل العينة على منخل رقم 4 وتجهز العينة حسب الفقرات ب ، ج .
و- بالنسبة للمار من منخل رقم 200 في الركام الناعم يتم اتباع طريقة آشتو
T-11-78 بتحديد المار من منخـل رقم 200 الذي سوف يلي ذكره .
ز- بعد انتهاء الهز والتنخيل يتم وزن المواد المتبقيـة على كل منخل ويجب ألا يختلف مجموع الأوزان عن الوزن الأصلي للعينة بأكثر من 0.3٪ .

5.      الحسابات :
يتم حساب النسبة المئوية لكل جزء متبقٍّ على كل منخل بقسمة هذا الوزن على الوزن الكلي للعينة ثم يتم حساب النسب المئوية التراكمية ، فمثلاً النسبة المئوية المتبقية على المنخل الأول تبقى كما هي ، أما النسبة المئوية التراكمية على المنخل التالي فهي مجموع ما تبقى على الأول والثاني . وهكذا فالنسبة التراكمية المتبقية على الثالث هي مجموع ما تبقى على الأول والثاني والثالث ، ولحساب النسب المئوية التراكمية للأجزاء المارة يمكن البدء من أصغر منخل ثم إضافة الذي يليه ، فمثلاً المار من أصغر منخل هي النسبة التي تبقت على الصينية والمار من المنخل الأعلى هو مجموع ما تبقى على الصينية والمنخل الذي فوقها ، وهكذا .

6.      التقرير :
يجب أن يحوي التقرير النسبة المئوية الكلية للمادة المارة من كل منخل أو النسبة المئوية الكلية للمادة المتبقية على كل منخل ، كما يجب أن يحتوي على النسبة المئوية للمادة المتبقية بين المناخل المتتالية .

7.      معامل النعومة :
يحسب معامل النعومة بجمع كل نسبة مئوية كلية متبقية للمادة على كل منخل ويقسم المجموع على 100، فمثلاً إذا كانت النسبة المئوية الكلية المحجوزة على المناخل كما يلي :
منخل ملم = 9.5 4.76 2.4 1.2 600 ميكرون 300 150
النسبة المئوية الكلية المتبقية=
صفر 2 12 22 41 76 93
:. مجموع المتبقيات = 246
ويكون معامل النعومة 2.46 .
إن قيمة معامل النعومة تزداد بزيادة خشونة الركام ، ويمكن لعدة تدرجات أن يكون لها نفس المعامل ، ولهذا لا يمكن استعمال المعامل لوصف التدرج ولكنه يفيد لمعرفة التغيرات في الركام من نفس المصدر كما يستعمل في تصحيح الخلطات الخرسانية .

6 ـ2 الوزن النوعي والامتصاص للركام Aggregate Specific Gravity & Absorption

يتم في هذا الاختبار تحديد الوزن النوعي الكلي والظاهري والامتصاص لمواد الركام الناعمة والخشنة في درجة حرارة 23 درجة مئوية والذي يستخدم في صناعة أنواع الخرسانة .

طريقة الاختبار :

1.      المواصفات الفنية .
ASTM C – 127 & C – 128
AASHTO T – 84 & T - 85

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      دورق Pycnometer بسعة 500 مليلتر .

2.      قالب مخروطي .

3.      أداة للدك Tamper مسافة وزنها 345 جرام .

4.      أدوات خلط التربة .

5.      ميزان لا تقل سعته عن 5 كجم .

6.      وعاء كبير لحفظ العينة .

7.      أداة لتعليق الوعاء في الماء .

3.      الطريقة .
الركام الناعم

1.      جهز حوالي 1 كجم من الركام الناعم ثم جففه بفرن درجة حرارته 110 درجة مئوية واتركه ليبرد ثم اغمره بالماء لمدة 15 إلى 19 ساعة .

2.      أفرد العينة على سطح مستو وجاف بعد تجفيف سطح العينة ثم مرر هواءً ساخناً على العينة بعناية حتى لا تتطاير الحبيبات الصغيرة .

3.      امـلأ جزءاً مـن الدورق بالماء ثم أضف إليه 500 جرام مـن الركام المشبع بالماء والمجفف سطحـه Saturated Surface – Dry (SSD) ثم أضف ماء إلى الدورق إلى حوالي 90٪ وحرك الدورق ببطء على شكل حركة نصف دائرية حتى تخرج الفقاعات الهوائية واحسب وزن الدورق والماء والركام .

4.      قم بإخراج الركام من الدورق وجففه في فرن درجة حرارته 110 درجة مئوية واحسب الوزن .

5.      احسب وزن الدورق وهو مملوء بالماء .

6.      احسب الوزن النوعي والامتصاص بالمعادلات التالية :
أ - الوزن النوعي الكلي
Bulk Specific Gravity = A / ( B + 500-C)
حيث إن :
A = وزن الركام المجفف بالفرن بالجرام .
B = وزن الدورق مع الماء بالجرام .
C = وزن الدورق مع الماء والركام بالجرام .
ب – الوزن النوعي الظاهري
Apparent Specific Gravity = A / ( B + A –C )
ج – الامتصاص
X 100 Absorption (٪) = [ ( 500A) / A ]

الركام الخشن

7.      جهز حوالي 5كجم من الركام الخشن بعد استبعاد المواد المارة من منخل رقـم (4) ، ثم اغسل الركام وجففه بفرن درجة حرارته 110 درجة مئوية واتركه ليبرد ثم اغمره بالماء لمدة لا تقل عن 15 ساعة . يجب ملاحظة أن وزن الركام الخشن يعتمد على أكبر مقاس للركام والجدول التالي يوضح ذلك :
 

الــوزن (كجم)

أكبر مقاس للركام (ملم)

2

12.5

3

19

4

25

5

37.5

8

50

12

63

18

75

25

90

40

100

50

112

75

125

125

150

8.      أفرد الركام على قطعة من القماش حتى يجف سطحه ، وجفف العينات الكبيرة على حده ، واحسب وزن الركام .

9.      ضع الركام في وعاء واحسب وزنه في الماء مع ملاحظة عدم وجود أية فقاعات هوائية بين الركام .

10.  جفف الركام في فرن درجة حرارته 110 درجة مئوية ثم برده واحسب الوزن .

11.  احسب الوزن النوعي والامتصاص بالمعادلات التالية :
أ - الوزن النوعي الكلي
Bulk Specific Gravity = A / ( B -C) .
والوزن النوعي الكلي للركام المشبع بالماء والمجفف سطحه
=
B / ( B –C ) SSD
A = وزن الركام المجفف بالفرن بالجرام .
B = وزن الدورق مع الماء بالجرام .
C = وزن الدورق مع الماء والركام بالجرام .
ب – الوزن النوعي الظاهري
(
Apparent Specific Gravity = A / ( A – C
ج – الامتصاص
Absorption (٪)= ( B – A ) / A x 100

6ـ3 مقاومة الركام للبري Los Angelos Abrasion

يتم في هذا الاختبار تحديد مقاومة الركام للبري لمواد الركام الأصغر من 37.5 ملم باستخدام جهاز لوس أنجلوس .

طريقة الاختبار

1.      المواصفات الفنية .
ASTM C – 131
AASHTO T – 96

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      ميزان وفرن تجفيف .

2.      مناخل .

3.      جهاز لوس أنجلوس ويتكون من التالي :
- أسطوانة دائرية من الصلب قطرها 711 ملم وطولها 508 ملم ، بها فتحة لإدخال وإخراج العينات مع غطاء محكم لمنع خروج المواد الناعمة ، وبداخلها رف حديدي على طول الأسطوانة وببروز 89 ملم إلى الداخل ومثبتة من الخارج على محور ارتكاز أفقي يمكّن الأسطوانة من الدوران حول المحور الأفقي بميلان من 1 إلى 100 .
- كرات معدنية متوسطة قطرها 46.8 ملم ووزن كل منها ما بين 390 جم إلى 445 جم حيث يعتمد عدد هذه الكرات على وزن العينة المراد تحديد مقاومة البري لها والذي يعتمد على تدرج العينة طبقاً لما يلي :
 

عدد الكرات

تدرج العينة

وزن العينة بالجرام

12

A

5000

11

B

4584

8

C

3330

4.      ويعطي الجدول التالي التدرج الحبيبي لعينات الاختبار :

مقاس المنخل

الوزن بالجرام التدرج

مار من

محجوز على

A

B

C

D

37.5

25

1250 ± 25

ـ

ـ

ـ

25

19

1250 ± 25

ـ

ـ

ـ

19

12.5

1250 ± 10

2500 ± 10

ـ

ـ

12.5

9.5

1250 ± 10

2500 ± 10

ـ

ـ

9.5

6.3

ـ

ـ

2500 ± 10

ـ

6.3

4.75

ـ

ـ

2500 ± 10

ـ

4.75

2.36

ـ

ـ

ـ

5000 ± 10

المجمــوع

5000 ± 10

5000 ± 10

5000 ± 10

5000 ± 10

5.                ( جدول رقم 9 ) يوضح التدرج الحبيبـي لعينات الاختبار

3.      الطريقة .

1.      تجهز العينات من الركام النظيف والجاف ثم توزن إلى أقرب 5 جرامات(Wo) .

2.      يوضع الركام وعدد الكرات حسب ما هو موضح بالجداول السابق في جهاز لوس أنجلوس ، ويشغل الجهاز بمقدار 500 دورة بسرعة 30 إلى 33 دورة في الدقيقة ، ثم تخرج المواد وتنخل على منخل رقم 12 ، ثم يتم غسل المواد المحجوزة عليه وتجفيفها ثم توزن لأقرب 5 جرامات ( Wf ) .

3.      يتم حساب مقدار البري في الركام كما يلي :
مقدار البري (٪) = (
Wo – Wf ) / Wo x 100
حيث أن :
Wo : الوزن الأصلي للركام قبل الاختبار .
Wf : وزن الركام بعد الاختبار وبعد نخله وغسله وتجفيفه .


شكل رقم (5) جهاز لوس أنجلوس لاختبار تآكل المواد

6ـ4 تآكل الركام Soundness Of Aggregate

في هذا الاختبار يتم تحديد مقاومة الركام للتآكل باستخدام محلول كبريتات الصوديوم أو كبريتات المغنيسيوم لإعطاء معلومات عن تأثير العوامل الجوية والتعرية على الركام .

طريقة الاختبار :

1.      المواصفات الفنية .
ASTM C – 88
AASHTO T – 104

2.      الأدوات المستخدمة .

1.      مناخل المواد الناعمة من رقم 4 إلى رقم 100 .

2.      مناخل المواد الخشنة من 63 ملم إلى 8 ملم .

3.      إناء تغمر فيه العينة بالمحلول .

4.      جهاز أوتوماتيكي للنخل .

5.      ميزان وفرن تجفيف .

6.      محلول كبريتات الصوديوم أو كبريتات المغنيسيوم .

3.      الطريقة

1.      لاختبار الركام الناعم لابد أن يكون ماراً من منخل 9.5 ملم للحصول على ما لا يقل وزنه عن 100 جم لكل من المناخل التي تليها ثم تغسل العينة على منخل 0.30 ملم وتجفف بالفرن وتوزن لأقرب 0.1جم .

2.      لاختبار الركام الخشن لا بد أن يكون محجوزاً على منخل رقم (4) للحصول على ما لا يقل وزنه عن التالي :

المنخل بالملم

الوزن بالجرام

4.75 – 9.5

300 ± 5

9.5 – 19

1000 ± 10

19 – 37.5

1500 ± 50

37.5 – 63

5000 ± 300

الأحجام الأكبر موزعة بمقدار منخل حجم 25 ملم ، كل جزء

7000 ± 1000

3.      وتغسل العينة وتجفف وتوزن لأقرب 1 جم .

4.      تغمر العينة في إناء به محلول كبريتات الصوديوم أو كبريتات المغنيسيوم لمدة لا تقل عن 6 ساعات ولا تزيد عن 18 ساعة على أن يغطي المحلول العينة تماماً ويزيد عنها بمقدار 12.7 ملم ، ويغطى الإناء حتى لا يتبخر المحلول ، كما يجب أن تكون درجة الحرارة 21 درجة مئوية طيلة مدة الغمر .

5.      بعد انتهاء مدة الغمر تزال العينة ثم تترك لينـزل منها المحلول لمدة 15 دقيقة وتوضع في فرن درجة حرارته 110 درجة مئوية ثم تترك العينة لتبرد ، وتكرر العملية الواردة في الخطوة رقم 3 عدة مرات .

6.      بعد نهاية الغمر بالمحلول تغسل العينة بالماء حتى يزول المحلول تماماً ، ويمكن التأكد من أن المحلول تم غسله بواسطة إضافة محلول كلوريدات الباريوم Barium Chloride مع الماء وملاحظة التفاعل .

7.      بعد انتهاء عملية الغسل تجفف العينة بالفرن ثم تنخل ميكانيكياً على نفس المناخل التي سبق تحضيرها به لمدة 10 دقائق وتوزن العينات .

8.      تتم معاينة العينات الأكبر من منخل 19 ملم أثناء عملية الغمر وبعد الانتهاء من الاختبار من ناحية تأثرها بالمحلول وعدد العينات التي تأثرت ، وتكسرها أو تشققها وما إلى ذلك.

9.      يحسب مقدار الفاقد في وزن الركام للمواد المارة من المناخل مقارنة بوزن الركام قبل بدء الاختبار ، وتحسب النسبة المئوية إلى أقرب 0.1٪ ، وتحسب المواد المارة من منخل 0.3 ملم على أن مقدار الفاقد هو صفر ٪ .

6ـ5 إيجاد كمية المواد الناعمة التي هي أنعم من منخل 75 ميكرون بطريقة الغسيل

المواصفات الفنية : (ASTM C117 , AASHTO T 11) .

1.      المجال :
يتم في هذا الاختبار تحديد المواد الناعمة المارة من منخل رقم (200)(75 ميكرون ) في الركام .

2.      الأجهزة :
أ – تتكون من منخلين أحدهما يعلو الآخر ، الأسفل هو رقم 200 والأعلى رقم 16 ، وكلاهما مطابق للمواصفات القياسية للمناخل .
ب- وعاء ذو حجم مناسب وكاف لاستيعاب العينة المغطاة بالماء ، ويسمح بالحركة الشديدة دون فقدان أو تناثر الماء والعينة .
ج - ميزان ذو حساسية 0.1٪ من وزن المادة المطلوب اختبارها .
د – فرن قادر على إعطاء درجة حرارة 110± 5مْ .
هـ- مواد ترطيب كالصابون والذي يساعد على انفصال المواد الناعمة .

3.      وزن العينة :
يتم اختبار عينة مخلوطة جيداً وتحوي رطوبة كافية لمنع انفصال الحبيبات بحيث يكون أدنى وزن جاف مقابل لأقصى حجم كالتالي
 

أقصى حجم

رقم 8
(2.36
ملم)

رقم 4
(4.75
ملم)

رقم 8/3ً
(9.5
ملم)

رقم 4/3ً
(19
ملم)

رقم 2/11ً
(37.5
ملم)

أدنى وزن للعينة (كجم )

0.10

0.50

1.00

2.5

5.00

4.      طريقة الاختبار :
أ – تجفف العينة إلى وزن ثابت في درجة حرارة 110± 5مْ وتوزن لأقرب 0.2٪ .
ب – يتم وضع العينة بالوعاء ويضاف إليها ماء يكفي لغمرها مع الصابون للتأكد من انفصال المواد الناعمة ، ويرج محتوى الإناء جيداً ، ويصب ماء الغسيل مباشرة فوق المنخلين ، ويفضل استعمال ملعقة كبيرة للرج والهز للمواد في الماء بحيث يعطي الغسيل نتيجة مقبولة .
ج - تكرر عملية الغسيل حتى تصبح مياه الغسيل صافية .
د - يتم جمع المواد المحجوزة على المنخلين بصينية ثم يتم تجفيفها إلى وزن ثابت بدرجة حرارة 110±5مْ .

5.      الحسابات :
الوزن الجاف الأصلي – الوزن الجاف بعد الغسيل
نسبة المواد المارة من المنخل رقم 200 = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ × 100
الوزن الجاف الأصلي

6.      التقرير :
يبين التقرير كمية المواد الناعمة من المنخل 0.075مم (رقم 200) لأقرب 0.2٪ .

6ـ6 تحديد كتل الطين والحبيبات سهلة التفتت في الركام

المواصفات الفنية : ( ASTM C142 , AASHTO T 112 )

1.      المجال :
يحدد هذا الاختبار الكمية التقريبية للكتل الطينية والمواد القابلة للتفتيت في الركام .

2.      الجهاز :

1.      ميزان بدقة 0.1٪ من وزن العينة .

2.      أوعية بحجم وشكل يسمح بانتشار العينة الموجودة بالقاع على شكل طبقة رقيقة .

3.      مناخل قياسية .

4.      فرن تجفيف بحرارة 110± 5مْ (230± 9فْ )

3.      العينات :

1.      يتكون الركام المطلوب لهذا الاختبار من المواد المتبقيـة بعد الانتهاء من اختبار آشتو (T 11) والخاص بتحديد المواد المارة من المنخل 75ميكرون من الركام المعدني بواسطة الغسيل ، وقد يكون ضرورياً خلط مواد من أكثر من اختبار آشتو (T 11) لتوفير الكميات المطلوبة .

2.      يجفف الركام في درجة حرارة 110± 5مْ .

3.      تتكون عينات اختبار الركام الناعم من الحبيبات المحجوزة على منخل 1.18مم بوزن لا يقل عن 25جم .

4.      تفصل عينات اختبار الركام الخشن باستخدام المناخل التالية 4.75ملم ، 9.5ملم ، 19ملم ، 37.5ملم ، على ألا يقل وزن عينة الاختبار عن الأوزان الموضحة بالجدول التالي :
 

حجم الحبيبات التي تتكون منها العينة

 أقل وزن لعينة الاختبار (كجم )

4.75 ـ 9.5 ملم ( رقم 4 ـ 8/3ً )

1

9.5 ـ 19 ملم ( 8/3ً ـ 4/3ً )

2

19ـ 37.5ملم (4/3ً ـ2/1 1ً )

3

أكبر من 37.5 ( 2/1 1ً )

5

5.       في حال وجـود خليط من الركام الناعم والخشن يفصل الخليط عـلى منخل رقـم (4) وتجهز العينات حسب البندين 3 ، 4 .

4.      طريقة الاختبار:

1.      توزن عينة الاختبار وتنشر على شكل طبقة رقيقة في قاع الوعاء وتغمر بالماء لمدة 24 ساعـة ± 4ساعات ، وتصنف حبيبات يمكن تكسيرها بالأصابع إلى مواد ناعمة ويمكن إزالتها بالنخل المبلل ككتل طينية أو حبيبات سهلة التفتت ، وتفصل الحبيبات المفتتة عن باقي العينة بواسطة النخل المبلل على المناخل المبينة في الجدول التالي :
 

حجم الحبيبات التي تتكون منها العينة

حجم المناخل اللازمة لإزالة المتبقي من كتل الطين والحبيبات سهلة التفتت

ركام ناعم على المنخل 1.18ملم (رقم16)

0.850 ملم ( رقم 20)

4.75 ـ 9.5 ملم ( رقم 4 إلى 8/3ً )

2.36 ملم ( رقم 8 )

9.5 ـ 19 ملم ( 8/3ً ـ 4/3ً )

2.36 ملم ( رقم 8 )

19ـ 37.5ملم (4/3ً ـ 2/1 1ً )

4.75 ملم ( رقم 4 )

أكبر من 37.5 ( 2/1 1ً )

4.75 ملم ( رقم 4 )

2.     
ويجرى النخل المبلل بإمرار مياه على العينة خلال المنخل مع الهز يدوياً حتى تمر جميع المواد الأقل حجماً.
ملاحظة : * يتم تكسير الحبيبات سهلة التفتت بعصرها ودحرجتها بين أصبعي السبابة والإبهام ولا تستخدم الأظافر لتكسيرها أو ضغطها على سطح صلب .
* ترفع الحبيبات المحجوزة بعناية من المنخل وتجفف على حرارة 110± 5مْ ويتم تبريدها ثم توزن لأقرب 0.02٪ من وزن العينة الأصلي .

5.      الحسابات :
 

 

و – و م

 

ط =

 ـــــــــــ

× 100

 

و

 

6.      حيث
ط = النسبة المئوية لكتل الطين والحبيبات سهلة التفتت .
و = وزن العينة الجاف الأصلي .
و م = وزن الأجزاء المغسولة المجففة والمحجوزة على منخل الغسل الموضح بالجدول السابق .

* تكون النسبة المئوية لكتل الطين والحبيبات سهلة التفتت في حالة الركام الخشن عبارة عن المتوسط على أساس النسبة المئوية لكتل الطين والحبيبات سهلة التفتت لكل جزء محجوز على منخل ، ويتم وزنه حسب تدرج العينة الأصلية قبل الانفصال أو متوسط التدرج للعينة التي تمثل المواد الموردة وهو الأكثر تفصيلاً ، ولا تختبر أحجام الركام الممثلة بأقل من 5 ٪ من أي حجم مبين في البند (4-1) ولكن لأغراض حساب متوسط الوزن فيفترض أنها تحتوي على نفس النسبة المئوية لكتل الطين والحبيبات سهلة التفتت للحجم الثاني الأكبر أو الأصغر أيهما وجد .

6 – 7 تقدير المواد اللدنة الناعمة في المواد الصلبة المتدرجة والتربة بطريقة المكافئ الرملي .

المواصفات الفنية : ( ASTM D2419 - AASHTO T 176 )

1.      المجال :
الهدف من هذا الاختبار هو الحصول على كميات المواد الناعمة اللدنة في الحصى المتدرج والتربة بطريقة سريعة في الحقل .

2.      الجهاز :
أ – أسطوانة قياس شفافة ومدرجة قطرها الداخلي 1.25بوصة وبارتفاع حوالي 17 بوصة ، وبتدرج حتى 15 بوصة وبتقسيم كل 0.1 بوصة لكل جزء .
ب- أنبوبة من النحاس بقطر خارجي 4/1 بوصة نهايتها مغلقة ، وبها ثقبان مقاس 60 بالقرب من طرفها .
ج – وعاء زجاجي أو بلاستيكي حجم 1 جالون مزود بتركيبة سيفون مكونة من سدادة بها ثقبين وأنبوبة ملونة نحاسية مثنية ، وتوضع الزجاجة على ارتفاع 3 أقدام أعلى منضدة العمل .
د - خرطوم مطاط قطر 16/3 بوصة مزود بضاغط لقطع التيار ، وهذا الخرطوم لتوصيل الأنبوبة النحاسية مع السيفون .
هـ- قاعدة ثقل مكونة من قضيب معدني بطول 18 بوصة مزود من نهايته السفلى بقاعدة مخروطية بقطر 1 بوصة ، و القاعدة بها ثلاث مسامير حلزونية صغيرة حتى يمكن تركيز القاعدة في الأسطوانة ، ويعمل غطاء بمقاس أعلى الأسطوانة ويحيط بدون إحكام حول القضيب ، وذلك بغرض تركيز أعلى القضيب داخل الأسطوانة ، ويركب بأعلى القضيب ثقل بحيث يكون وزن التركيبة الكلي 1 كجم .
و - علبة قياس حجم 3 أوقية (85سم3) .
ر - قمع واسع لنقل التربة إلى الأسطوانة .

محاليل الاختبار المستخدمة في التجربة :
أ ـ 454جم كلوريد كالسيوم غير متميع .
ب ـ 2050 جم (1640سم3) جليسرين (
U.S.P) .
جـ ـ 47 جم (45سم3) فورمالدهايد (40 ٪ بالحجم ) .
ـ يذاب كلوريد الكالسيوم في 2/1 جـالون من الماء ثم يبرد ويرشح بورقـة ترشيح رقم (12) أو أي ورقة ترشيح مشابهة .
- يضاف الجلسرين والفورمالدهايد إلى المحلول المرشح ويخلط جيداً ثم يخفف إلى 1 جالون ، ويمكن أن يكون الماء مقطراً أو ماء شرب جيد .
– يخفف 85سم3 من المحلول السابق إلى حجم 1 جالون من ماء الشرب وتملأ الأسطوانة المدرجة حتى علامة 4.4بوصة للحصول على 85سم3 من المحلول .
و يمكن اختبار صلاحية ماء الشرب بمقارنة نتائج اختبار المكافئ الرملي باستخدام هذا الماء مع النتائج باستخدام الماء المقطر .

3.      خطوات العمل :
أ – تحضير العينة : يفضل أن تكون العينة المراد اختبارها رطبة ثم تفصل على منخل رقم 4 ، وإذا كانت الحبيبات الخشنة مغلفة بمواد لا يمكن إزالتها بالفصل فإنها تجفف ثم تفرك باليد ويضاف الغبار إلى الجزء الناعم من العينة .
ب – تجهيز السيفون للعمل وفتح الضاغط .
ج - يفرغ المحلول بواسطة السيفون وتملأ أسطوانة الاختبار حتى عمق 4 بوصة.
د - يفرغ في الأسطوانة حجم علبـة قياس من عينة التربة أي ما يعادل 110جم من المواد السائبة ، ويتم الضرب على أسفل الأسطوانة جيداً بواسطة كف اليد عدة مرات وذلك لإخراج أية فقاعات هوائية وكذلك لتساعد في بل العينة ثم تترك التربة لمدة 10 دقائق .
هـ- بعد ذلك تغطى الأسطوانة بواسطة سدادة ثم ترج بشدة من جانب لآخر باتجاه أفقي ، وتعمل 90 دورة في حوالي 30 ثانية بحيث يكون المشوار حوالي 8 بوصات (20سم) ، حيث تتكون الدورة من حركة كاملة ذهاباً وإياباً ، وحتى يكون الرج جيداً فإنه من الواجب على القائم بهذه العملية استخدام الجزء الأمامي من الذراع فقط مع جعل الجسم والأكتاف بحالة استرخاء وقد يستخدم جهاز لهذا الغرض .
و – تزال السدادة وتوضع الأنبوبة النحاسية وتشطف جوانب الأسطوانة ثم يتم إنزال الأنبوبة حتى قاع الأسطوانة وبهذا تنفصل المواد الطينية وترتفع لأعلى ويبقى الرمل في الأسفل ، وعند ارتفاع الماء حتى علامة 15 بوصة ترفع الأنبوبة النحاسية بهدوء بدون قطع تيار الماء بحيث يحافظ على منسوب السائل عند حوالي 15 بوصة أثناء سحب الأنبوبة ثم تترك المواد بدون قلقلة لمدة 20 دقيقة مع العلم أن أي اهتزاز أو قلقلة أثناء هذه الفترة سوف تؤثر على معدل رسوب الطين وبالتالي إعطاء نتيجة غير سليمة .
ز - بعد 20 دقيقة يسجل منسوب سطح الطين العالق إلى أقرب 0.1 بوصة .
ح – يتم إنزال قاعدة الثقل في الأسطوانة بلطف حتى تستقر على سطح الرمل ، ثم يلف بخفة وبدون الضغط إلى أسفل حتى يمكن رؤية أحد المسامير الحلزونية التي تضبط المحور ، ثم يسجل المنسوب عند محور المسمار الحلزوني وتعتبر هذه القراءة هي قراءة منسوب الرمل .

4.      الحساب :
 

 

القراءة عند سطح الرمل

 

المكافئ الرملي =

ـــــــــــــــــــ

× 100

 

القراءة عند سطح العينة

 

5.      وإذا كانت قيمة المكافئ الرملي أقل من القيمة المنصوص عليها يجرى اختباران آخران على نفس المواد ، وتؤخذ القيمة المتوسطة للنتائج الثلاث على أنها هي المكافئ الرملي .

6-ـ8 تحديد وزن وحدة الحجوم
Unit Weight of Aggregates ( AASHTO T 19-76 ) , (ASTM C 29 )

1.      المجال :
تشمل هذه الطريقة خطوات تحديد وزن وحدة الحجوم للمواد الناعمة والخشنة والمخلوط منها لاستخدامها في الخرسانة الأسمنتية .

2.      الأجهزة :
تتكون الأجهزة من الآتي :
أ - ميزان ذو حساسية تصل إلى 0.3٪ من وزن العينة .
ب- قضيب دك من الصلب قطره 8/ 5 بوصة تقريباً وطوله 24 بوصة وإحدى نهايتيه مستديرة على هيئة نصف كرة قطرها 8/5 بوصة .
ج – مكيال معدني وأسطواني الشكل ويكون مستوياً من أعلى وأسفل لضبط القياس الداخلي كما يجب أن يكون صلباً يتحمل الاستعمال الشديد . والمكاييل 2/1 قدم3 وواحد قدم3 يجب أن تسلح من أعلى بشريط من الصلب رقم 10 أو رقم 12 ذو عرض 2/1 1 بوصة .
ويعتمد حجم المكيال المطلوب على الحجم الأقصى للحبيبات الخشنة حسب الجدول التالي :
 

السعة
(
متر3) ×10 -4

القطر الداخلي (مم)

الارتفاع الداخلي
 (
مم )

السماح الأدنى ( مم )

أقصى مقاس اسمي للركام (مم )

السطح السفلي

الجدار

28.317

152± 2.5

154± 2.5

5

2.5

13

94.39

203± 2.5

292± 2.5

5

2.5

25

141.585

254± 2.5

279± 2.5

5

3

38

283.17

356± 2.5

284± 2.5

5

3

101

3.      جدول رقم ( 10 ) أحجام المكاييل حسب الحجم الأقصى للحبيبات الخشنة

درجة الحرارة

رطل / قدم مكعب

كجم / م3

درجة فهرنهيت

درجة مئوية

60

15.6

62.366

999.01

65

18.3

62.336

998.54

70

21.1

62.3001

997.97

73.4

23

62.274

997.54

75

23.9

62.261

997.32

80

26.7

62.216

996.59

85

29.4

62.166

995.83

4.      عينة الاختبار :
يتم الحصـول علـى عينة الاختبار بالوزن المطلوب بطريقة المقسم الميكانيكي أو التقسيم الرباعي طبقاً لطريقة آشتـو ( AASHTO T-248 ) ثم يجفف الجزء الذي تم اختياره لوزن ثابت على درجة حرارة 110± 5مْ وتخلط جيداً .

5.      معايرة المكيال :

1.      يملأ المكيال بالماء عند درجة حرارة الغرفة ، ويغطى بلوح زجاجي بحيث تزال الفقاعات والمياه الزائدة .

2.      يحدد وزن الماء الصافي بالمكيال بدقة ± 0.1٪ .

3.      تقاس درجـة حـرارة الـماء ويحدد وزن وحدة الحجوم للماء من الجدول السابق ، وتؤخذ قيم متوسطة عند الضرورة .

4.      يحسب معامل المكيال ، وذلك بقسمة وحدة الحجوم للماء على الوزن المطلوب لملء المكيال .

6.      طـريقـة الدمــك
تنطبق هذه الخطوات على المواد ذات أقصى مقاس 2/1 1 بوصة أو أقل .
أ - يملأ المكيال لثلثه ويسوى المنسوب الأعلى بالأصابع ويدك سطح الطبقة بقضيب الدك 25 مرة موزعة على كل السطح ، ثم يملأ المكيال للثلث الثاني ويدك 25مرة ، ثم يملأ المقياس لنهايته ويدك 25مرة ، وتزال المواد الزائدة باستعمال الجزء المستقيم لقضيب الدك وذلك للتسوية .
ب- يراعى عند دك الطبقة الأولى ألا يسمح للقضيب بأن يخترق الطبقة إلى قاع المقياس ، وعند دك الطبقة الثانية والنهائية يكون الدك كافياً لأن يخترق القضيب قاع الطبقة السابقة لها للمواد الموضوعة في المكيال .
ج – يحدد الوزن الصافي للمواد في المكيال ويتم الحصول على وزن وحدة الحجوم للمواد بضرب الوزن الصافي للمواد في المعامل المحدد في البند الرابع من معايرة المكيال .

7.      طريقة الهز :
أ - تطبق هذه الطريقة للمواد ذات أقصى مقاس 2/1 1 بوصة ولا يزيد عن 4 بوصة .
ب – يملأ المكيال على ثلاث طبقات متساوية الثلث الأول والثاني والثالث للمكيال ، وتدمك كل طبقة بوضع المكيال على قاعدة ثابتة مثل أرضية من الخرسانة الأسمنتية ، وترفع الجوانب المتقابلة للمكيال بالتناوب حوالي 2 بوصة من القاعدة ، ثم تسقط فجأة كضربة فجائية فتنظم الحبيبات نفسها بهذه الطريقة وتصبح بحالة دمك تام ، وتدمك كل طبقة بضرب المكيال 50 مرة بالطريقة الموضحة أعلاه ، أي 25 مرة لكل جانب ، ثم تسوى المواد بالإصبع أو بقضيب مستقيم بحيث يكافئ أي بروز أو نتوء للقطع الكبيرة من المواد الخشنة الفراغات الأكبر في سطح المواد تحت مستوى حافة المكيال العلوية .
جـ- يحدد الوزن الصافي للمواد داخل المكيال ثم يحصل على وزن وحدة الحجوم بضرب الوزن الصافي للمواد في معامل المكيال

8.      طريقة الجاروف :
أ – تنطبق هذه الطريقة على المواد ذات أقصى مقاس 4 بوصة أو أقل .
ب - يملأ المكيال إلى نهايته بواسطة الجاروف أو المغرفة "
Scoop" على ألا يزيد الارتفاع الذي تفرغ منه المـواد عـن 2 بوصة من أعلى المكيال ، ويجب أخذ الاحتياط قدر الإمكان لمنع أي انفصال حجمي للعينة ، ويسوى سطح المواد بالأصابع أو بأداة مستقيمة بحيث يكافئ أي بروز للقطع الكبيرة من المواد الخشنة الفراغات الأكبر في سطح المواد تحت مستوى حافة المكيال العلوية .
جـ – يحدد الوزن الصافي للمواد ويتم الحصول على وزن وحدة الحجوم بضرب الوزن الصافي في معامل المكيال .

7ـ فحوصات الأزفلت والخلطات الأزفلتية

7ـ1 اختبارات الأزفلت السائل

7 ـ1ـ1 أخذ عينات ممثلة للمواد الأزفلتية Sampling Bituminous Materials

المواصفات الفنيـة : ( AASHTO T-40 )
تنطبق هذه الطريقة على كيفية أخذ عينات ممثلة للمواد الأزفلتية سواء أكانت من النوع السائل أو النصف صلبة أو الصلبة من موقع التصنيع أو محطة التزويد أو عند نقطة الشحن وعند موقع العمل ، وتؤخذ العينات إما من التنكات أو الأكوام الاحتياطية أو العربات أو من الحاويات المستخدمة للتخزين أو لشحن المواد الأزفلتية . ولأخذ عينات ممثلة للمواد لها نفس أهمية إجراء الاختبارات عليها يجب اتخاذ كل الاحتياطات اللازمة للحصول على عينات ممثلة للطبيعة الحقيقية للمادة وكذلك للحالة الملازمة للمواد .
بحيث يكون حجم المواد السائلة كالاتي :

أ - لتر واحد للاختبارات المعملية الروتينية للمستحلبات .
ب- لتر واحد من تنكات التخزين لكل صمام لأخذ العينات .
ج – لتر واحد من البراميل أو الأسطوانات .
د - يكون حجم العينات النصف صلبة أو الصلبة كالآتي :

1.      واحد كيلو جرام من البراميل أو الأسطوانات أو القوالب .

2.      واحـد كيلو جرام من المواد ناتج التكسير أو المسحوقة والموجودة في الأكوام الاحتياطية أو العبوات .

7 ـ1 ـ2 درجة الوميض ودرجة الاشتعال بطريقة طبق كليفلاند المفتوح .

المواصفات الفنيـة : ( AASHTO T-48 )
تصف هذه الطريقة خطوات اختبار تحديد درجة الوميض ودرجة الاشتعال بطريقة طبق كليفلاند المفتوح للمنتجات البترولية والسوائل الأخرى ماعدا الوقود والمواد التي لها درجة وميض في الطبق المفتوح أقل من
79ْ م .

1.      وصف طريقة إجراء التجربة .
يملأ طبق الاختبار بالعينة إلى المنسوب المحدد وتزاد درجة حرارة العينة بسرعة مبدئياً ثم بمعدل بطيء ثابت كلما اقتربت لنقطة الوميض ، ويمرر لهب اختبار صغير على فترات محددة عبر الطبق ، وتسجل أدنى درجة حـرارة يحدث عندها التبخر فوق سطح السائل والذي يبدأ بعده الوميض عند تعرض البخار للهب الاختبار ، ولتحديد نقطة الاشتعال يستمر الاختبار حتى يسبب تعريض لهب الاختبار احتراق الزيت ويستمر الاحتراق لمدة 5 ثوان على الأقل .
تسجل حرارة نقطة الوميض عند قراءتها على مقياس درجة الحرارة بمجرد ظهور الوميض عند أي نقطة على سطح الزيت مع عدم خلط الوميض الحقيقي مع اللهب الأزرق المحيط بلهب الاختبار . ويستخدم لإجراء الاختبار طبق كليفلاند المفتوح ، ويتكون من طبق الاختبار ولوحة التسخين ولهب الاختبار وسخان كما في شكل رقم (6) .


شكل رقم (6) جهاز كليفلاند

7 ـ 1ـ3 تحديد درجة الغرز للمواد البيتومينية Penetration Of Bituminous Materials

المواصفات الفنيـة : ( AASHTO T-49 )
تصف هذه الطريقة أسلوب تعيين مقدار الغرز للمواد البيتومينية النصف صلبة والصلبة ، وتجرى هذه الطريقة بواسطـة صهر العينة وتبريدها تحت ظروف محكمة ، وتقاس درجة الغرز باستخدام جهاز غرز و إبرة قياسية .


 شكل رقـم (7) إبرة اختبار الغرز

ويعرف مقدار الغرز على أنه المسافة بعشر المليمتر التي تخترقها إبرة قياسية رأسياً في عينة من المادة تحت ظروف ثابتة من درجة الحرارة والتحميل والوقت .

1.      جهاز الغرز
يمكن قبول أي جهاز يسمح بحركة المحور بدون أي احتكاك يذكر ، ويكون معايراً بدقة ليعطي نتائج تتفق مع وصف مصطلح الغرز ، ويجب أن يكون السطح الذي يرتكز عليه وعاء العينة مسطحاً ، ويكون محور الضاغط على زاوية 90ْ تقريباً على هذا السطح ، كما يجب أن يكون حل المحور قابلاً للفصل من الجهاز بدون استعمال أي أدوات خاصـة للتأكـد من كتلته . وعندمـا يتم تركيب الإبـرة فـي الجلبـة يجب أن تكون كتلة المحور المتحرك 47.5± 0.05 جرام وبغض النظر عن طريقة تثبيت الإبرة ، يجب أن يكون الوزن الكلي للإبرة والمحور معاً 50.000 ± 0.1جرام .
كما يجب أن توفر أوزان 50.000 ± 0.05 جرام و 100 ± 0.05 جرام لكي تكون هناك أحمال كلية تساوي 100جرام و200جرام ( 0.9 نيوتن و2 نيوتن ) اعتماداً على ظروف الاختبار المطلوب تطبيقها .

2.      الإبرة
تصنع الإبرة الموضحة في شكل (7) من قضيب مطبّع ( مغطس ) وصلب تماماً لا يصدأ ذي درجة حرارة 440ْم أو مساوٍ له ، ويكون طـولها 50 مـم ( 2 بوصة ) تقريباً وقطرها 1.00 إلى 1.02 مم ( 0.039 إلى 0.040 بوصة) على أن تكون إحدى نهايتيها مستدقاً على شكل مخروط بزاوية تتراوح بين 8.7 إلى 9.7 درجة من بعد الطول الكلي ذي القطر الكامل للإبرة ، كما يجب أن يتطابق محوره مع محـور الإبـرة في حـدود 0.0127 مم ( 0.0005 بوصة ) على الأكثر ، وبعد القطع يجب تجليخ نهاية المخروط لتكون مخروطاً ناقصاً ويكون قطر قاعدته الصغرى بين 0.14 إلى 0.16 مم ( 0.0055 إلى 0.0063 بوصة) كما يجب أن يكون المقطع مربعاً عند اتصاله بمحور الإبرة في حدود درجتين ويكون الحرف حاداًّ وخالياً من الرايش .
عند قياس ملمس السطح للمخروط المستدق ـ باستخدام المواصفة القياسية رقم (
B46.1) التابعة للمعهد الوطني الأمريكي للتقييس _ يكون المتوسط الحسابي لارتفاع وعورة السطح من 0.2 إلى 0.3 ميكروميتر ( 8 إلى 12 ميكروبوصة ) .
يتراوح طول الجزء المعرض من الإبرة عند تركيبها في طـرف جهاز الغرز أو في الجلبة ما بين 40 إلى 45 مم تقريباً (1.57 إلى 1.77بوصة ) , وعند تثبيت الإبـرة في الجلبـة التي تكـون عبـارة عـن قضيب أسطواني قطره 3.2 ± 0.05 مم ( 0.126 ± 0.002 بوصة ) وبطول 38 مم (1.5 بوصة ) تقريباً مصنوعة من صلب لا يصدأ أو من النحاس الأصفر بحيث تثبت فيه الإبرة بإحكام ومتحدة معه في المحور, ويكون وزن الجلبة والإبرة معاً 2.50 ± 0.05 جرام ( يسمح بوجود ثقب في نهاية الجلبة للتحكم في الوزن ) .

3.      الوعاء
يصنع الوعـاء الذي تختبر فيه العينة من المعدن أو الزجاج على شكل أسطواني وتكون قاعدته مسطحة ، والوعاء الذي يستخدم للمواد التي تكون درجة الغرز لها 200 أو أقل يجب أن يكون له سعة 3 أوقيات ( 90 مليليتر ) ، ويجب أن تكون أبعاده الداخلية كما يلي : القطر 55مم (2.17 بوصة ) والعمق 35 مم (1.38 بوصة ) .

4.      الحمـام المـائي :
يجب الاحتفاظ بدرجة حرارة الحمام المائي بحيث لا تتغيير عن أكثر من 0.1م5 ( 0.2 ف5 ) من درجة حرارة الاختبار ، ويجب ألا يقل حجم الماء عن 10 لتر ، كما يجب أن يكون ارتفاع الحمام بحيث يكون الرف المثقب على بعد 50مم على الأقل فوق قاع الحمام ، ويكون مستوى سطح الماء أعلى من قمة الرف المثقب بـ 150 مم على الأقل ، ويجب عدم السماح بتلوث الحمام المائي بالزيت أو الطين ، ويمكن استخدام محلول الملح في الحمام المائي لتعين درجات الحرارة المنخفضة . إذا كانت اختبارات درجة الغرز ستتم بدون نقل العينة من الحمام المائي ، فيجب تزويده برف قوته كافية لتحمل جهاز الغرز .

5.      مقاييس لدرجة الحرارة :
المقاييس الآتية متوافقة مع متطلبات مواصفات جمعية اختبار المواد الأمريكية المطلوبة :
5-1 للاختـبارات عند درجة حرارة 25 5م ( 77 5ف ) يستخدم مقياس (
ASTM ) سايبولت للزوجة 17م أو
(17ف) ذو مدى بين 19 إلى 27 5م ( 66 إلى 80 5ف) ويجب أن يغمر المقياس في الحمام 150±15مم .
5-2 للاختبارت عند درجة حرارة صفر 5م ( 32 5ف ) و 4 5م (39.2 5ف) يستخدم المقياس الدقيق 63 5م ( أو 563ف ) ذو مدى بين (-8 5م إلى + 32 5ف ) ويجب أن يغمر المقياس في الحمام 150 ± 15 مم .
5-3 للاختبارات عند درجة حرارة 46.1 5م (115 5ف) يستخدم المقياس الدقيق 64 5م ( أو 64 5ف ) ذو مدى بين 25 إلى 555م ( 77 إلى 131 5ف ) ، ويجب أن يغمر المقياس في الحمام 150± 15 مم .
بما أن دقة نتائج الاختبار تعتمد على حالات الحرارة المتحكم فيها بدقة ، لذا يجب معايرة المقياس المستخدم في الحمام المائي بواسـطة ( اختبار التفتيش ومـعايرة المقـاييس محـفـورة الساق ذات السائل داخـل الزجاج الموضح في المواصفـة (
ASTM E 77 ) ).

6.      طبق النقـل الخـاص بالوعــاء :
عنـد استخدامه يجب أن يكون طبق النقل الخاص بالوعاء أسطواني بقاع مسطح مصنوع من زجاج أو معـدن أو بلاستيك كما سيزود الوعاء ببعض الوسائل التي سوف تؤمن قوة تحمله وتمنع اهتزازه ، ويكون له قطر داخلي بمقدار 90مم ( 3.5" ) على الأقل ويكون العمق الذي يعلو القاع الحامل بمقدار 55مم ( 2.17" ) على الأقـل .

7.      أداة توقيت :
لأجهزة الغرز يدوية التشغيل يمكن استخدام أي أداة توقيت مناسبة مثل جهاز كهربائي أو ساعة إيقاف أو جهـاز آخـر مزود بزنبرك بشرط أن يكون مدرجـاً إلى 0.1 ثانية أو أقل ، وتكون الأجهزة ذات دقـة فـي حـدود ± 0.1 ثانية لفترة 60 ثانية ، ويمكن أيضاً استخدام عداد ثواني مسموع مضبوط ليعطي دقة كل 0.5 ثانية ، ويجب أن تكون فترة الـ 11 عدة تستغرق زمن قدرة ± 0.1ثانية وإذا كان هنا جهاز توقيت أتوماتيكي متصل بجهاز الغرز فيجب أن يكون معايراً بدقة ليعطي فترة الاختبار المرغوبة في حدود ± 0.1 ثانية .

8.      تجهيز العينة :

1.                يتم تسخين العينة مع الحرص على عدم تعرضها لتسخين موضعي عالي حتى تصبح سائلة ، ثم مع التقليب المستمر ترفع درجة حرارة العينة الأزفلتية بحيث لا تتجاوز 100ْم أعلى من درجة الطراوة . أما درجة حرارة عينة قطران الرصف فيجب ألا تتجاوز 56ْ م (100 ْ ف ) أعلى من درجة الطراوة المعينة بواسطة طريقة اختبار درجة الطراوة للمواد البيتومينية ( طريقة الحلقة والكرة ) مع تجنب احتواء العينة على فقاقيع هوائية , ثم تصب العينة في الوعاء بحيث يكون عمقها بعد تبريدها إلى درجة حرارة الاختبار يزيد بـ 10مم على الأقل عن العمق المتوقع لاختراق الإبرة ، ويجب أن تصب عينات منفصلة عند كل تغيير في ظروف الاختبار .

2.                يغطى كل وعـاء ومحتوياته كحماية ضد الغبار ويترك ليبرد في الهواء عند درجة حـرارة لا تزيـد عـن 29.5ْ م ( 85 ْ ف ) و لا تقل عن 21ْ م (70ْ ف) , ولمدة لا تقل عن 2/1 1ساعة (ساعة ونصف) و لا تزيد عن ساعتين في حالة إذا ما كانت العينة في وعاء سعته 175مليلتر (6 أوقيات ) ، ولمدة لا تقل عن ساعـة ولا تزيـد عن 2/1 1 ساعـة ( ساعة ونصف ) في حالة إذا مـا كانت العينة فـي وعاء سعته 90 مليلتر ( 3 أوقيات ) ، ثم توضع العينة في الحمام المائي الذي يكون في درجة الحرارة المعينة للاختبار فوق طبق النقل ( إذا تم استخدامه ) وتترك لمدة لا تقل عن 2/1 1ساعة ( ساعة ونصف ) و لا تزيد عن سـاعتين فـي حالة إذا ما كانت العينة في وعاء سعته 175 مليلتر ( 6 أوقيات ) ، ولمدة لا تقل عن ساعة ولا تزيـد عـن 1.5 ساعة (ساعة ونصف الساعة ) في حالة إذا ما كانت العينة في وعاء سعته 90 مليلتر ( 3 أوقيات ) .

9.      طريقة إجراء الاختبار

1.                ما لم يذكر خلاف ذلك يوضع وزن مقداره 50 جرام فوق الإبرة ليصبح الحمل الكلي 100 جرام للإبرة وملحقاتها ، وإذا تمت الاختبارات وجهاز الغرز مغمورٌ في الحمام فيوضع وعاء العينة مباشرة على قائم الغمر لجهاز الغرز ، أما إذا تمت الاختبارات والعينة في الحمام وجهاز الغرز خارجه فيوضع الوعاء على الرف المزود به الحمام في الخطوات السابقة ، ويجب ترك الوعاء مغموراً تماماً أثناء الاختبار ، وإذا تم الاختبار باستخدام طبق النقل وجهاز الغرز خارج الحمام ، توضع العينة في طبق مملوء بالماء من الحمام إلى عمق يسمح بتغطية تامة لوعاء العينة ، ثم يوضع طبق النقل المحتوي على العينة على قائم جهاز الغرز ويتم عمل الاختبار في الحال ، وفي كل حالة تضبط الإبرة المحملة بالثقل المعين ليتم تلامسها مع سطح العينة ، ويمكن الوصول إلى هذا بتطابق طرف الإبرة مع صورتها المنعكسة على سطح العينة وذلك باستعمال مصدر ضوئي موضوع في مكان ملائم (ملحوظة 4 ) ، وتؤخذ قراءة المؤشر أو يضبط المؤشر على الصفر ثم تطلق الإبرة بسرعة لمدة الزمن المحدد ، ويضبط الجهاز لقياس المسافة المخترقة ويتم ملاحظة وعاء العينة عند استخدام الإبرة ، وإذا لوحظت أي حركة للوعاء فيجب إهمال هذه النتيجة وإعادة التجربة .

2.                يجب تسجيل ما لا يقل عن ثلاث قيم غرز عند نقاط على سطح العينة بحيث لا يقل بعدها عن جدار الوعـاء عن 10 مم (8/3 بوصة ) ، ولا يقل البعـد بينهما عن 10 مم (8/3 بوصة ) ، وإذا تم استخدام طبق النقل يعاد الطبق والعينة للحمام المائي بعد كل غرز ، وقبل كل اختبار يتم تنظيف الإبرة بقطعة قماش نظيفة مغمورة ومبللة بالتولين أو أي مذيب آخر مناسب لإزالة كل البيتومين اللاصق ثم تجفف بقطعة قماش جافة نظيفة ، وتستخدم ثلاث إبر على الأقل لقيم الغرز التي تزيد عن 200 ، مع تركها في العينة حتى إتمام الغرز .

10.  التقرير

1.                يسجل لأقرب رقم صحيح متوسط ثلاث قراءات على الأقل لا تختلف قيمتها بأكثر من القيم المبينة فيما يلي :

الغرز من
إلى

صفر
49

50
149

150
249

250
أكثـر

أقصى فرق بين أعلى وأقل قيم يتم الحصول عليها

2

4

6

8

11.  الدقة

انسجام تكرارية التجربة – يجب اعتبار النتيجتين التي يحصل عليهما بنفس القائم بالتجربة في نفس المعمل وباستخدام نفس الجهاز وعلى أيام مختلفة مشكوكاً فيها إذا اختلفتا بأكثر من القيم الآتية :

أزفلت عند 525م (577ف) ذو درجة غرز أقل من 50

1 وحدة غرز واحدة

أزفلت عند 525م (577ف) ذو درجة غرز من 50 فأكثر

من متوسطهم

قطران الرصف عند 525م ( 577ف )

15٪ من متوسطهم *

* تقديرات قطران الرصف للدقة مبنية على نتائج من نوعيـن من القطران بدرجة غرز 024.7 يمكن عدم تطابق التقديرات للمواد الأكثـر صلابة أو الأكثـر ليـونة من تلك الحدود .

7ـ1ـ4 اللزوجة الحركية للأزفلت ( Kinematic Viscosity of Asfalt )

المواصفات الفنية : ( AASHTO T 201 )

1.      المجال

1-تغطي هذه الطريقة عمليات تحديد اللزوجة الحركية للأزفلت السائل (البيتومين) وزيوت الطرق والجزء المتبقي من تقطير الأزفلت السائل ( البيتومين ) وجميعها عند درجة حـرارة 60ْ م (140ْ ف) , وكـذلك الأزفلت شـبه الصلب عـند 135ْ م (275ْ ف ) (ملحوظة 1 ) وذلك للزوجة تتراوح بين 6 إلى 100.000 سنتي ستوك CST )) .
2-يمكن استخدام الناتج من هذه الطريقة لحساب اللزوجة عندما تكون كثافة المادة المختبرة معلومة عند درجة حرارة الاختبار أو يمكن حسابها .
ملحوظة (1) تصلح هذه الطريقة للاستخدام عند درجات حرارة أخرى ولكن الدقة المقبولة المعطاة في حالة تطبيق هذه الطريقة عـلى الأزفلت السائل وزيوت الطريـق عند 60ْ م (140ْ ف) وكذلك على الأزفلت شبه الصلب عند 135ْ م (275ْ ف ) فقط وفي حدود اللزوجة من 30 إلى 6000 سنتي ستوك (
CST) .

2.      ملخص الطريقة

يقاس الزمن اللازم لانسياب حجم معين من السائل خلال مسار دقيق لمقياس لزوجة شعري ذي أنبوبة شعرية معايرة ، وذلك تحت ضغط قابل للتكرار بدقة وعند درجة حرارة متحكم فيها إلى حد كبير ، وتحسب اللزوجة الحركية بعد ذلك بضرب زمن الانسياب بالثواني في معامل معايرة مقياس اللزوجة .
 

3.      تعريفات

1-اللزوجة الحركية :
هي نسبة معامل اللزوجة إلى كثافة السائل ، وهي مقياس لمقاومة تدفق السائل تحت تأثير الجاذبية .
وحدة اللزوجة الحركيـة في النظام المتــري الفرنسي هي 1 سم 2 /ث وتسمى ستوك (1ستوك) ، أما فـي النظام المتري العالمي فإن وحـدة اللـزوجة الحركية هي 1 م2/ث وهي تكافئ 10٤ ستوك . والوحدة المستخدمة كثيراً هي سنتي ستوك حيث يمكن كتابة ( 1 سنتي ستوك = 10-2 ستوك ) .
2-الكثافة
هي كتلة وحدة الحجوم من السائل وهي تساوي 1 جم/سم3 في النظام المتري الفرنسي وتساوي 1كجم/م3 في النظام الدولي للوحدات .
3-اللزوجة
تسمى النسبة بين إجهاد القص المؤثر ومعدل القص بمعامل اللزوجة ، وبذا يكون هذا المعامل مقياساً لمقاومة الانسياب للسائل وهو يسمى عموماً لزوجـة السائل ، ووحدة اللزوجـة في النظـام الفـرنسي المتـري هي 1جم/سم .ث ( 1 داين ث/سم2) وتسمى بـويز (
Poise ) بينما وحدة اللزوجـة في النظام الدولي للوحدات هي 1 نيوتن ث/م2 وهي تكافئ 10 بويز وغالباً ما تستخدم وحدة سنتي بويز ( 1 سنتي بويز = 10 –2 بويز ) .

4.      الأجهزة المستخدمة :

1-أجهزة لقياس اللزوجة ( VISCOMETERS)
تستخدم مقاييس اللزوجة من الطراز الشعري وهي تصنع من زجاج البورسيليكات الملدن وهي مناسبة لهذا الاختبار وتتضمن مايلي :
– مقياس اللزوجة من نوع( كانون – فينسك ) للسوائل المعتمة .
– مقياس اللزوجة من نوع ( زيتفوس ) ذو الذراع المستعرض .
– مقياس اللزوجة من نوع ( لانتز – زيتفوس ) .
– مقياس اللزوجة المطابق للمواصفات البريطانية المعدل ذو الانسياب العكسي وهو على شكل أنبوبة .

2-أجهزة قياس درجة الحرارة ( THERMOMETERS ) :
تتميز مقاييس درجة الحرارة الخاصة باللزوجة الحركية و المعايرة طبقاً لمواصفات الجمعية الأمريكية لاختبار المواد بمدى 58.6 إلى 561.4م (137.5 إلى 5142.5ف) و 133.6 إلى 5136.4م (5272.5 إلى 5277.5ف) وتطابق متطلبات المقاييس أرقام 547م و 5110م (547ف و 5110ف ) على الترتيب .
ويسمح باستخدام وسائل أخرى لقياس درجات الحرارة شريطة أن تكون دقتها وحساسيتها تساوي إن لم تزد عن تلك المقاييس المبينة في المواصفات المذكورة .

تم تقنين مقياس درجة الحرارة ( المقاييس ) 47 ْم و 110 ْم ( 47ف و110ف) طبقاً لمواصفات الجمعية الأمريكية عند ( الغمر الكلي ) وهذا يعني أن الغمر حتى قمة عمود الزئبق مع بقاء الجزء المتبقي من الساق وغرفة التمدد بقمة مقياس درجة الحرارة معرضة لدرجة حرارة الغرفة ، ولا يوصى بإجراء الغمر الكلي لمقاييس درجة الحرارة , فإذا غمرت مقاييس درجة الحرارة تماما فلابد من تحديد التصميمات اللازمة لكل مقياس على حدة وذلك على أساس المعايرة تحت ظروف الغمر التام لها . وإذا غمر مقياس درجة الحرارة تماماً في الحمام أثناء الاستخدام فسيكون ضغط الغاز في غرفة التمدد أعلى أو أقل منه أثناء المعايرة مما قد يؤدي إلى قراءات مرتفعة أو منخفضة على مقياس درجة الحرارة .
وقد وضعت المواصفات الخاصة بالجمعية الأمريكية لاختبار المواد بيانات خاصة بالطرق الفنية لمعايرة مقاييس درجة الحرارة .


3-الحمام المائي :

يكون الحمام مناسباً لغمر مقياس اللزوجة (VISCOMETER) بحيث لا يقل منسوب أعلى خزان السائل أو قمة القناة الشعرية ( أيهما أعلى من الآخر ) عن 20 مم أسفل منسوب الحمام العلوي مع توخي سهولة رؤية مقياس اللزوجة ومقياس درجة الحرارة ، ويراعى أن تكون مرتكزات مقياس اللزوجة ثابتة أو أن يكون مقياس اللزوجة جزءاً متكاملاً مع الحمام ، ويجب أن تكـون كفـاءة التقليب والتـوازن بين مقـدار الحرارة المفقودة ومقـدار الحرارة الداخلة بحيث لا تتغير درجة حرارة المـادة الوسيطة عن± 0.03ْ م (± 0.05ْ ف ) على امتداد طول مقياس اللزوجة أو من مقياس لزوجة لآخر في مواضع مختلفة من الحمام .
يعتبر الماء المقطر سائلا مناسباً للحمام لإجراء الاختبار عند 60ْ م (140ْ ف ) ، وقد وجـد أن الزيت الأبـيض (
USP) ذو درجة الوميض الأعلى من 215ْم (420ْ ف ) مناسب لإجـراء الاختبـار عنـد 135ْم ( 275ْ ف ) ، وتحدد درجة الوميض طبقاً لاختبار درجة الوميض ودرجة الاشتعال بطريقة طبق كليفولاند المفتوح (AASHTO T48).

4-أجهزة التوقيت :

1.                أداة التـوقيت :
تستخدم ساعة إيقاف أو أي وسيلة توقيت مزودة ببيان تشغيل ومدرجة بأقسام تعادل 0.1ث أو أقل وتكون دقتها في حدود 0.05٪ عند اختبارها عبر فترات لا تقل عن 15 دقيقة .

2.                أداة توقيت كهربائية
وهي تستخدم فقط بالدارات الكهربائية التي يصل التحكم في تردداتـها إلى دقة 0.05 ٪ أو أفضل من ذلك .
وقد تلاحظ أن التيارات الكهربائية المترددة التي يكون التحكم في تردداتها متقطعا وليس مستمراً ( كما هو الحال في أكثر نظم القدرة شيوعاً ) تؤدي إلى أخطاء كبيرة خاصة خلال فترات التوقيت القصيرة عند استخدامها لتشغيل أدوات التوقيت الكهربائية .

5-إعداد العينة

يراعى اتباع الإرشادات التالية وذلك لتقليل الفقد في المكونات المتطايرة وللحصول على نتائج يمكن الاعتماد عليها وهي :
5 – 1 – 1 الطريقة المستخدمة للأزفلت السائل ( البيتومين ) وزيت الطرق .
5 – 1 – 1 – 1 تترك العينات التي تم استلامها كما هي حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة .
5 –1 – 1 – 2 يفتح وعاء العينة وتخلط العينة جيداً بالتقليب لمدة 30 ثانية مع مراعاة عدم إيجاد هواء محبوس بـها , وإذا كانت العيـنة لزجة بدرجة تصعب على هذا التقليب فلا بأس من وضع العينة داخل وعاء محكم تمامـاً في حمام أو فرن ذي درجة حرارة ثابتة عند 63±3ْ م ( 145 ± 5ْ ف ) حتى تصبح سائلة بالقدر الكافي للتقليب .
5 – 1 – 1 – 3 يتم صب العينة في مقياس اللزوجة فوراً ، أما إذا كان إجراء الاختبار سيتم فيما بعد فيتم صب حوالي 20 مليلتر داخل وعاء أو عدة أوعية نظيفة جافة ذات سعة 30 مليلتر تقريباً ثم يغلق الوعاء أو الأوعية بإحكام فوراً بغطاء يمنع دخول الهواء .
5 – 1 – 1 – 4 في حالة المواد ذات اللزوجة الحركية الأكبر من 800 سنتي ستوك عند 60ْم (140ْف) يجرى تسخين العينة التي حجمها 20 مليلتر داخل الوعاء المحكم في فرن أو حمام ذي درجة حـرارة تساوي 63± 3ْ م ( 145 ± 5ْ ف ) حتى تصبح سائلة بالقدر الكافي لتنقل بسهولة داخل مقياس اللزوجة ويجب ألا تزيد فترة التسخين عن 30 دقيقة .

5 – 1 – 2 الخطوات المتبعة للأزفلت شبه الصلب (
ASPHALT CEMENT ) .
5 – 1 – 2 – 1 يتم تسخين العينة بالعناية اللازمة لتجنب التسخين الموضعي الزائد حتى تصبح سائلة بالقدر الذي يكفي لصبها ثم تقلب العينة بين الحين والآخر للمساعدة في انتقال الحرارة ولضمان التجانس الجيد.
5 – 1 – 2 – 2 ينقل ما لا يقل عن 20 مليلتر في الوعاء المناسب ليبدأ التسخين حتى تصل درجة الحرارة إلى 135 ± 5.5ْ م ( 275± 10ْ ف ) ، ويستمر التقليب بين الحين والآخر لتجنب التسخين الموضعي الزائد مع مراعاة عدم احتباس الهواء .

خطوات الاختبار

1.      تختلف قليلاً التفاصيل اللازمة لإجراء الاختبار تبعاً لنوع مقياس الزوجة المستخدم من حيث تعليمات الاستخدام للنوع المختار من مقياس اللزوجة ، وعلى أي حال لابد من اتباع الطريقة المبينة بالبنود (6-2) إلى (6-8) في جميع الحالات .

2.      يحفظ الحمام عند درجة حرارة الاختبار في حدود ± 0.03ْ م ( ± 0.05ْ ف ) ، وتجرى التصحيحات اللازمة ( إن وجدت لجميع قراءات مقياس درجة الحرارة ) .

3.      يتم اختيار مقياس لزوجة نظيف وجاف بحيث يعطي زمن انسياب أكبر من 60 ثانية ثم يسخن مسبقاً إلى درجة حرارة الاختبار .

4.      يملأ مقياس اللزوجة بالطريقة المبينة طبقاً لتصميم الجهاز.

5.      يترك مقياس اللزوجة الممتلئ في الحمام مدة كافية حتى يصل إلى درجة حرارة الاختبار.

6.      يبدأ في انسياب الأزفلت في مقياس اللزوجة.

7.      يجرى قياس الزمن اللازم لمرور الحافة المتقدمة للسطح الهلالي للسائل من العلامة الأولى إلى العلامة الثانية بدقة 0.1 ثانية ، فإذا قل زمن الانسياب عن 60 ثانية لابد من اختبار مقياس لزوجة آخر ذو قناة شعرية يقل قطرها عن الأولى ثم تكرر العملية .

8.      بعد الانتهاء من الاختبار ينظف مقياس اللزوجة جيداً بشطفه عدة مرات بمذيب مناسب يكون قابلاً للامتزاج التام بالعينة ثم يعقبه شطف بمذيب متطاير تماماً وتجفف الأنبوبة بإمرار تيار هواء بطيء مرشح ومجفف خلال القناة الشعرية لمدة دقيقتين أو حتى يزول كل أثر للمذيب ، ولابد من تنظيف الجهاز دورياً بمحلول حمض الكروميك لإزالة الرواسب العضوية ثم يشطف بعد ذلك بالماء المقطر والأسيتون الخالي من الرواسب ويجفف أخيراً بهواء جاف مرشح .

1.      الحسابات

1.                تحسب اللزوجة الحركية لأقرب ثلاث أرقام صحيحة باستخدام المعادلة التالية :
اللزوجة الحركية ( سنتي ستوك ) = م . ز
حيث :
م = ثابت المعايرة لمقياس اللزوجة (
VISCOMETER ) ( سنتى ستوك / ث )
ز = زمن الانسياب ( ث ) .

2.      التقرير
لابد دائماً من تسجيل درجة حرارة الاختبار مع النتائج فمثلاً : اللزوجة الحركية عند 60ْ م (140ْ ف ) تساوي 75.6 سنتي ستوك .

3.      درجة الدقة

يبين الجدول أدناه معيار الحكم على مدى قبول نتائج اختبارات اللزوجة بهذه الطريقة .
يراعى أن القيم المعطاة بالعمود الثاني هي معاملات التباين التي وجد أنها تلائم مواد وظروف الاختبار المبين في العمود الأول ، وتعتبر القيم المعطاة في العمود الثالث هي الحدود التي يجب ألا يتجاوزها الفرق بين نتيجتين لاختبارين تم إجراؤهما على النحو الصحيح .

المادة ودليل النوع

معامل التباين ( نسبة مئوية من المتوسط (أ) )

الحدود المقبولة لنتيجتين نسبة مئوية من المتوسط (أ)

دقة تكرار النتائج لفني واحد
أزفلت شبه صلب عند 5135م (5275ف)

0.64

1.8

أزفلت سائل عند 560م ( 5140ف )

 

 

أقل من 3000 سنتي ستوك

0.53

1.5

من 3000 إلى 6000 سنتي ستوك

0.71

2.0