صفحتنا علي فيسبوك

شرح اختبار نسبة تحمل كاليفورنيا CBR والغرض منه

0

 اختبار نسبة تحمل كاليفورنيا 

California Bearing Ratio (CBR)

من اهم التجارب القياسية الشائع استخدامها فى أغلب دول العالم لقياس قوة تحمل التربة ولتقييم القوة الميكانيكية لطبقات التربة ، ويمكن اجراء الاختبار فى المعمل أو فى الموقع ، وسنشرح بالمقال جميع خطوات التجربة .




ما هو اختبار نسبة تحمل كاليفورنيا والهدف منه


نسبة تحمل كاليفورنيا (CBR) هو اختبار الاختراق لتقييم القوة الميكانيكية للطبقات الفرعية للطرق وطبقات الأساس و القاعدة ، تم تطويره من قبل هيئة كاليفورنيا للنقل قبل الحرب العالمية الثانية .

تجربة مخبرية لقياس الضغط اللازم لغرز إبرة ذات قطر معين وبسرعة تحميل معينة في عينة من التربة عند قيم محددة للمحتوى المائي والكثافة ومقارنتها مع نتائج اختبار تربة قياسية. وتهدف إلى تحديد قوة تحمل التربة الطبيعية وطبقة الاساس والاسفلت .



 اختبار نسبة تحمل كاليفورنيا بالمعمل


جميع الخطوات تتطابق مع متطلبات الكود المصرى للطرق (الجزء الرابع)


أولا : تحضير العينة

1- يجرى اعداد ثلاث عينات أو أكثر من تربة الأساس بحيث تكون درجة الدمك للعينة الأولى أقل من 95% وللعينة الثانية من 95-100% وللعينة الثالثة أكبر من 100%  .

2- يمكن الحصول على درجات الدمك السابقة عن طريق دمك العينة الواحدة على ثلاث طبقات متساوية بحيث يكون عدد الخبطات (10) عشرة لكل طبقة للعينة الاولى ، وأن يكون عدد الخبطات (30) ثلاثون خبطة لكل طبقة للعينة الثانية ، وأن يكون عدد الخبطات (65) خمسة وستون خبطة لكل طبقة للعينة الثالثة ، على أن يتم استعمال مطرقة وزنها 5.50 رطل ومسافة سقوط 12 بوصة للعينات الثلاثة ، علما بأن الرطل يساوي 0.45 كيلوجرام .

3- يمكن تجاوزاً اجراء التجربة على عينة واحدة فقط مدموكة الى أقصى كثافة جافة معملياً .

4- بعد عملية الدمك فى القالب فى الحالة الديناميكية ، تفصل الحلقة منه ويساوى سطح العينة جيداً فى مستوى الحافة ، ثم تفصل القاعدة وقرص الأزاحة من القالب وبه العينة المدموكة ، وبمعرفة وزن القالب ونسبة الرطوبة يمكن تحديد الكثافة الجافة للعينة .

5- يوضع حمل مكافئ فوق سطح العينة ليعطى وحدة ضغط مساوية لوزن طبقات الرصف على تربة الأساس، بالاضافة الى 10رطل على الأقل .

6- تغمر العينة فى الماء وهى فى القالب فوق قرص القاعدة المثقوب لمدة أربعة أيام مع مراعاة أيكون سطح الماء الحر أعلى من سطح العينة بمسافة لا تقل عن 1بوصة أى 2.5سم ، بحيث تتعرض نهايتى العينة للماء ، كما يراعى رصد قيمة الأنتفاخ الذى يحدث فى العينة اثناء الغمر .

7- بعد مرور اربعة ايام ، يرفع القالب بمحتوياته من حوض الغمر ، ويتم التخلص من المياه العالقة بالعينة وذلك بوضع القالب لمدة 15دقيقة على المنضدة فى الهواء .

8- بعد مرور 15 دقيقة ، يوضع القالب تحت جهاز التحميل مع مراعاة وضع نفس قيمة الحمل المكافئ اثناء تجربة التحميل .


ثانيا : اجراء التجربة

- يحمل عامود الإختراق بحمل ابتدائي مقداره 10 رطل ، واعتبار ذلك القراءة الابتدائية للحمل .

- توضع مقاييس الأنفعال الميكانيكية لتسجيل قيمة الاختراق بتحميل عمود الاختراق بحمل مكافئ اختراق بمعدل 0.05بوصة لكل دقيقة .

- ترصد الأحمال المقابلة لمقادير الاختراق التالية :

0.025 - 0.05 - 0.075 - 0.1 - 0.15 - 0.20 - 0.30 - 0.40 - 0.50 بوصة

- يتم رفع الحمل وتؤخذ العينة لتعيين محتوى الرطوبة (من سطح العينة أو من داخل العينة) .


ثالثا : كيفية حساب نسبة تحمل كاليفورنيا

أ- ترسم العلاقة البيانية بين مقدار الاختراق وجهد الاختراق من نتائج التجربة لكل عينة من العينات الثلاثة ، 


- إذا كان منحنى العلاقة منتظم الشكل تكون نتائج التجربة سليمة ويمكن تطبيقها فى حساب نسبة تحميل كاليفورنيا




- إذا كان المنحنى غير منتظم وله جزء منعكس فى بدايته فإن ذلك يعنى وجود اخطاء فى اجراءات التجربة مثل عدم استواء سطح العينة بعد الغمر أو بسبب انحراف عمود الغرز عن الاتجاه العمودى الصحيح أو لأسباب اخرى .





ب- فى حالة المنحنى غير المنتظم ، فإنه يلزم تصحيح المنحنى وذلك برسم المماس المشترك عند نقطة انقلاب المنحنى ونقل المحور الممثل للاجهاد الى نقطة تقاطع المماس مع محور الاختراق الأفقى كما هو موضح بالصورة السابقة .

ج - تحسب نسبة تحميل كاليفورنيا من منحنى التجربة المنتظم مباشرة أو من منحنى التجربة غير المنتظم بعد تصحيحه ، وذلك من قراءة قيمة الإجهاد F1-F2 المقابلة لمقادير اختراق تساوي 0.1 - 0.2 بوصة على التوالى من منحنى التجربة ، ثم حساب النسبة المئوية بين وحدة أحمال التجربة و وجدة الأحمال اللازمة لنفس مقادير الاختراق فى العينة القياسية .

د - اذا كانت قيمة النسبة عند 0.1 بوصة أكبر من قيمتها عند 0.2 بوصة ، تؤخذ النسبة الأكبر بأعتبار انها نسبة تحميل كاليفورنيا للتربة ، أما اذا قيمة النسبة عند 0.1 بوصة أقل من قيمتها عند 0.2 بوصة فتعاد التجربة على عينة أخرى من التربة وترصد النتائج الجديدة ، فإذا تكرر الامر مرة اخرى وكانت قيمة النسبة عند 0.1 بوصة أقل من قيمتها عند 0.2 بوصة تؤخذ القيمة الأكبر وتعرف بأنها هى نسبة تحميل كاليفورنيا للتربة .



مثال توضيحي لرصد نتائج تجربة تحمل كاليفورنيا

أخذت النتائج التالية من جارب معملية لتحديد نسبة تحميل كاليفورنيا ، وكانت طبقاً للاتى :

نسبة تحمل كاليفورنيا (1)




نسبة تحمل كاليفورنيا (2)

بعد اجراء التصحيحات على منحنى العلاقة بين الاختراق وجهد الاختراق للتربة لوجود منحنى عكسي ، يتم حساب نسبة تحميل كاليفورنيا طبقا للاتى :


وهنا يجب اعادة التجربة على عينة اخرى لأن قيمة النسبة عند 0.1 بوصة أقل من قيمتها عند 0.2 بوصة ، واذا تأكدت النتائج مرة اخرى تؤخذ النسبة الاعلى وهى 27%




متطلبات تقرير اختبار تحمل كاليفورنيا

معلومات يجب ان تضمها نتائج اختبار نسبة تحميل كاليفورنيا

طبقا للكود المصرى للطرق (الجزء الرابع) ، يجب أن يشمل التقرير الاتى :

1- درجة الدمك ( عدد الخبطات لكل طبقة ) .

2- الكثافة الجافة للعينة

3- نسبة الرطوبة أثناء الدمك .

4- الانتفاخ الحادث .

5- نسبة كاليفورنيا للتحميل كما بالشكل التالى :





تجربة تحمل كاليفورنيا فى الموقع


أولا: شروط اجراء التجربة بالموقع

اختبار غير شائع ، لكن يمكن اجراءه بالموقع تحت شروط معينة لتحديد قدرة تحميل التربة فى موقع العمل ، ويتم اجرائها فى حالة تحقق احد هذه الشروط وهى :

1- عندما تكون التربة فى الموقع فى درجة تشبع 80% أو اكثر .

2- عندما تكون التربة من حبيبات خشنة غير متماسكة لا تتأصر بتغيير نسبة الرطوبة .

3- عندما تكون التربة قد سبق وضعها فى مكانها لسنين عديدة ونسبة الرطوبة ثابتة ولكنها تتغير فى حدود ضيقة


ثانيا : الاجهزة المستخدمة لإجراء التجربة بالموقع

1- جهاز التحميل : رافعة قلاووظ ميكانيكية للتحميل وسيارة نقل محملة لتزويد الرافعة القلاووظ بالمقاومة

2- مكبس اختراق : قطر 1.95 بوصة (مساحة المقطع 3 بوصة مربعة) وبطول 6بوصة وله قضيب تطويل و وصلات.

3- ميكرومتر وقائم 

4- احمال اضافية : حلقات معدنية وزن كلا منها 5 رطل (2.25كجم) ، ذات قطر 5.875بوصة وتوضع على سطح التربة اثناء اجراء التجربة

5- حلقات قياسية معايرة .

6- لوح صلب : قطر 10 بوصة و وزن 10 رطل ، بثقب 3.1بوصة فى المركز .

7- قضيب صلب لا يقل طوله عن 6 قدم لاستعماله كمستوى لقياس الاختراق .

8- اجهزة متنوعة : ساعة توقيت ، ملفات ، جاروف ، ملاعق ، اوعية لقياس نسبة الرطوبة


ثالثا : اجراء اختبار نسبة تحميل كاليفورنيا فى الموقع

يتم عمل التجربة فى الموقع بعد اضافة الأحمال على عمود الاختراق الاسطوانى القياسي بواسطة رافعة ، ثم نتبع نفس خطوات التجربة المعملية تماماً ، ولكن مع ملاحظة أن التربة المراد اختبارها بدون القالب بالاضافة الى انه لا يمكن غمر التربة فى الحقل لمدة اربعة ايام مثل التجربة المعملية





حدود قيم نسبة تحميل كاليفورنيا


CBR تتراوح بين (100 –0)

.CBR <30      for sub-grade

30<CBR for sub-base < 80 

CBR>80           for base


لا يوجد تعليقات

أضف تعليق