اختبار المخروط الرملي: الكثافة الحقلية ودرجة الدمك

بعد فرد طبقة الردم أو طبقة التأسيس أو طبقة ما تحت الأساس أو ردم الخنادق ودمكها بالمداحل، يبقى السؤال نفسه دائمًا: هل الدمك كافٍ؟ يجيب اختبار المخروط الرملي عن هذا السؤال بمقارنة الكثافة الجافة المقيسة في الموقع بالمرجع الذي يحدده اختبار بروكتور في المختبر. نوضح فيما يلي متى يلزم الاختبار، وكيف يُجرى، وكيف تُحسب درجة الدمك، والأخطاء التي نصادفها أكثر من غيرها في قبرص.
متى يلزم اختبار المخروط الرملي؟
كلما ربطت مواصفات المشروع قبول الطبقة بدرجة الدمك. ومن الحالات النموذجية:
- الردم المتحكَّم به لمنصات المباني والمواقع،
- طبقات التأسيس وما تحت الأساس والأساس في الطرق ومواقف السيارات،
- ردم خنادق خطوط المياه والصرف الصحي والكابلات، المدموك على طبقات،
- الردم خلف الجدران الاستنادية وحول الأساسات.
تحدد المواصفات تواتر الاختبار. وحيث لا تنص على ذلك، نُجري عادةً اختبارًا واحدًا تقريبًا لكل 1,000 m² من كل طبقة؛ أما في الخنادق فتُوزَّع النقاط على طول المسار وتُكرَّر لكل طبقة دمك. ونطاق الخدمة موضَّح في صفحة اختبار الكثافة بطريقة المخروط الرملي لدينا.
طريقة إجراء الاختبار
نتّبع المعيارين ASTM D1556/D1556M-24 وTS 13872:2019+T1:2026:
- المعايرة: تُحدَّد مسبقًا الكثافة الظاهرية لرمل الاختبار، وكتلة الرمل التي تملأ المخروط والصفيحة القاعدية. ويجب أن يكون الرمل جافًا ونظيفًا وسهل الانسياب.
- تجهيز السطح: تُزال المواد المفككة، ويُسوّى السطح أفقيًا، وتُثبَّت الصفيحة القاعدية في مكانها.
- الحفر: تُحفر حفرة عبر فتحة الصفيحة حتى سماكة الطبقة المختبَرة. وتوضع كل المادة المحفورة في وعاء محكم الإغلاق حتى لا يُفقد أي ماء، ثم تُوزن.
- الحجم: يُقلب المخروط فوق الصفيحة ويُفتح الصمام فيملأ الرمل المعايَر الحفرة. ويُحسب حجم الحفرة من كتلة الرمل المستخدَم.
- المحتوى المائي: يُحدَّد في المختبر بالتجفيف في الفرن وفق TS EN ISO 17892-1:2014+A1:2022.
- الحساب: الكثافة الرطبة = كتلة المادة / حجم الحفرة؛ الكثافة الجافة = الكثافة الرطبة / (1 + w).
لماذا يُعدّ اختبار بروكتور المخبري هو المرجع
قيمة الكثافة الجافة وحدها ليست جيدة ولا سيئة: فالقيمة نفسها قد تكون مرتفعة لردم طيني ومنخفضة لطبقة ما تحت أساس من الحجر المكسَّر. لذا تحتاج كل مادة إلى مرجعها الخاص. في اختبار بروكتور (TS EN 13286-2:2013) تُدمك عينات من المادة نفسها عند مجموعة من المحتويات المائية بجهد دمك محدد، فنحصل على الكثافة الجافة العظمى والمحتوى المائي الأمثل. وتحدد المواصفات ما إذا كان يُطبَّق بروكتور القياسي أو المعدَّل.
يجب أن يمثّل المرجع المادة التي تُفرد فعلًا؛ فإذا تغيّر المصدر أو نوع المادة أو تدرّجها الحبيبي، يلزم إجراء اختبار بروكتور جديد. نُجري هذا الاختبار في مختبر التربة لدينا، وإحضار العينة قبل بدء الاختبارات الحقلية يوفّر الوقت.
حساب درجة الدمك وتفسيرها
درجة الدمك (%) = الكثافة الجافة الحقلية / الكثافة الجافة العظمى × 100
على سبيل المثال، كثافة حقلية قدرها 2.05 Mg/m³ مقابل كثافة جافة عظمى قدرها 2.15 Mg/m³ تعطي نحو 95.3%. ولا توجد قيمة نجاح عامة: فقيمة القبول تعتمد على الطبقة والمادة وطريقة بروكتور، وتُستمد من مواصفات المشروع. ويتضمن تقريرنا لكل نقطة الكثافة الرطبة والمحتوى المائي والكثافة الجافة ودرجة الدمك ومرجع بروكتور المستخدَم. وتضع بعض المواصفات أيضًا حدودًا للمحتوى المائي الحقلي بالنسبة إلى المحتوى الأمثل، لذا ينبغي قراءة القيمتين معًا.
ولأن الكثافة الجافة تعتمد على المحتوى المائي المحدد بالتجفيف في الفرن، تُسلَّم النتائج عادةً خلال 6 إلى 48 ساعة.
تجهيز الموقع والأخطاء الشائعة
قبل وصولنا، يُرجى تجهيز طبقة مدموكة بالكامل وعند منسوبها النهائي، مع أرقام المحطات أو إحداثيات الشبكة، ووصف للطبقة والمادة، وقيمة القبول وطريقة بروكتور الواردتين في المواصفات. وفي الطرق يجب أن تكون ترتيبات إدارة المرور قائمة، وألا تعمل المداحل بالقرب من نقطة الاختبار أثناء إجرائه.
الأخطاء التي نصادفها أكثر من غيرها في ظروف قبرص:
- الاختبار مباشرة بعد الرش بالماء: في الصيف يجف السطح بسرعة، وكثيرًا ما يُرش بالماء قبيل الاختبار. فيصبح الجزء العلوي رطبًا وجسم الطبقة جافًا، ولا يعود المحتوى المائي ممثِّلًا للطبقة. مكان الماء قبل الدمك، لا قبل الاختبار.
- الحجارة كبيرة الحجم: وجود حجارة خشنة في الحفرة لم تكن ضمن عينة بروكتور يجعل الكثافة الجافة تظهر أعلى من حقيقتها. والجهاز القياسي غير مناسب للمواد التي تحتوي على نسبة معتبرة من الحبيبات الأكبر من نحو 38 mm؛ ونشير إلى مثل هذه الحالات في التقرير.
- الطبقة الخطأ: الحفر داخل الطبقة السفلية، أو ترك مواد مفككة على السطح، يخلط طبقتين في نتيجة واحدة.
- نقاط غير ممثِّلة: الاكتفاء باختبار الشريط الأوسط الذي مرّت عليه المدحلة أكثر من غيره. أما الأطراف وأسفل جدران الخنادق والأرض المحيطة بغرف التفتيش فهي أصعب دمكًا وينبغي إدراجها.
- الاهتزاز والرمل الرطب: عمل مدحلة بالقرب من النقطة أثناء انسياب الرمل، أو استخدام رمل اكتسب رطوبة، يشوّه قياس حجم الحفرة.
المخروط الرملي أم LWD؟
| الخاصية | المخروط الرملي | LWD |
|---|---|---|
| ما يقيسه | الكثافة الحقلية والمحتوى المائي | Evd (معامل التشوه الديناميكي) |
| المرجع | الكثافة الجافة العظمى من اختبار بروكتور | قيمة Evd المحددة في المواصفات |
| زمن الحصول على النتيجة | عادةً من 6 إلى 48 ساعة | نحو دقيقتين لكل نقطة، في الموقع |
| المعيار | ASTM D1556/D1556M-24، TS 13872:2019+T1:2026 | ASTM E2835-21(2026) |
لا يقيس جهاز LWD الكثافة، لذا لا يمكنه أن يحل محل المخروط الرملي حيث تطلب المواصفات درجة دمك. ويعمل الاختباران معًا بشكل جيد: إذ تغطي مراقبة الدمك بجهاز LWD نقاطًا كثيرة بسرعة وتكشف المواضع الضعيفة، بينما يعطي المخروط الرملي درجة الدمك التي تشترطها المواصفات.
الأسئلة الشائعة
كم عدد الاختبارات التي نحتاجها؟
المواصفات هي التي تحدد ذلك. وحيث لا تنص عليه، نُجري اختبارًا واحدًا تقريبًا لكل 1,000 m² من كل طبقة؛ وفي الخنادق الضيقة والمنصات الصغيرة نستخدم عددًا كافيًا من النقاط لتمثيل المساحة كلها.
جاءت النتيجة أعلى من 100%. هل هذا ممكن؟
قد يحدث ذلك إذا تجاوز جهد الدمك في الموقع الجهد المخبري، لكن الأكثر شيوعًا أن مرجع بروكتور لا يمثّل المادة المفرودة، أو أن الحفرة احتوت على حجارة كبيرة الحجم. وفي هذه الحالة نراجع المرجع معكم.
ماذا يحدث للمنطقة التي لا تستوفي المتطلبات؟
يُعاد دمكها، مع ضبط المحتوى المائي عند الحاجة، ثم نعيد الاختبار في الموقع نفسه. وتُعرض نتائج إعادة الاختبار بشكل منفصل في التقرير.
لاختبارات قبول طبقات الردم أو الرصف، اطّلعوا على خدمة اختبار الكثافة بالمخروط الرملي لدينا، وأرسلوا جدولكم الزمني والمواصفات عبر صفحة الاتصال. نحضر إلى الموقع في أيام العمل وفي عطلات نهاية الأسبوع.