اختبار الساندكون و تركاته

 

اختبار المخروط الرملي Sand Cone Test

هو اختبار حقلي يُستخدم لقياس الكثافة الجافة للتربة (Dry Density) في الموقع بالنسبة للكثافة المعملية، وذلك للتحقق من جودة الدمك (Compaction) أثناء أعمال الطرق والأساسات.

فكرة الاختبار

يتم حفر حفرة صغيرة في التربة في الموقع، ثم يتم ملؤها بالرمل المعروف كثافته(رمل قياسي). من خلال قياس كمية الرمل التي ملأت الحفرة، يُستنتج حجم الحفرة، ثم تُحسب الكثافة الجافة للتربة.

خطوات الاختبار

- اختيار الموقع المراد فحصه.
- تسوية السطح ووضع القاعدة المعدنية الخاصة بالاختبار.
- حفر حفرة صغيرة داخل الفتحة المخصصة.
- وزن التربة المستخرجة من الحفرة.
- تركيب جهاز المخروط الرملي وفتح الصمام ليتدفق الرمل لملء الحفرة.
- وزن الجهاز بعد انتهاء نزول الرمل لحساب كمية الرمل المستخدمة.
- حساب حجم الحفرة من خلال كثافة الرمل القياسية.

• الكثافة الرطبة للتربة = وزن التربة الرطبة(المستخرجة من الحفرة ) /حجم الحفرة 

• الكثافة الجافة باستخدام نسبة الرطوبة

المعادلات الأساسية

1) حجم الحفرة:

$$$$V=Wsandρsand           حجم الحفرة =وزن الرمل داخل الحفرة / كثافة الرمل القياسي

$$\frac{{\mathrm{<b> \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; وزن\; رمل\; داخل\; الحفرة\; =\; وزن\; الرمل\; الكلي\; -(وزن\; الرمل\; المتبقي\; +وزن\; الكون\; )</b>}}_{}}{}$$

$$\frac{{\mathrm{<strong\; data-end="1138"\; data-start="1109"><br></strong>}}_{}}{}$$

$$\frac{{\mathrm{<strong\; data-end="1138"\; data-start="1109">2)\; الكثافة\; الرطبة\; للتربة: </strong>}}_{}}{}$$

$$\frac{{\mathrm{<b><br></b>}}_{}}{}$$$$$$ρwet=Wsoil/Vhole       الكثافة الرطبة = وزن التربة الرطبة / حجم الحفرة

3) الكثافة الجافة:

$$$$ρdry=ρwet/{1 + w}      الكثافة الجافة = الكثافة الرطبة/1+نسبة المياة

حيث:

• Wsand​ = وزن الرمل الذي ملأ الحفرة

• ρsand​ = كثافة الرمل المعايرة

• Wsoil​ = وزن التربة المستخرجة

• $w$ = نسبة الرطوبة

أهمية الاختبار

* التأكد من أن التربة تم دمكها حسب المواصفات المطلوبة (مثل 95% أو 98% من البروكتور).
    يستخدم بكثرة في مشاريع:
          الطرق
          المطارات
          الأساسات
          أعمال الردم

أهم الأسرار والنقاط الدقيقة التي لا تُذكر عادةً في الشرح النظري، لكن لها تأثير كبير على دقّة النتائج في الموقع:

1) معايرة الرمل هي أهم خطوة في الاختبار

أكبر خطأ شائع أن يكون الرمل غير معاير جيدًا أو تم تغييره دون إعادة المعايرة.

-  يجب أن يكون الرمل موحد الحبيبات، جاف تمامًا، وذو زاوية استقرار ثابتة.
-  أي تغيير في نوع الرمل ولو بسيط = نتائج خاطئة تمامًا.

2) الاهتزازات وتأثيرها على تدفق الرمل

وجود اهتزازات من المعدات القريبة (هراس، لودر، خلاطة) قد يسبب:

-  تسريع تدفق الرمل
- زيادة ملء الحفرة
-  تضخيم الكثافة الظاهرية

النتيجة = دمك وهمي أعلى من الحقيقة!

3) وزن قاعدة الجهاز وحجم مخروطها

يُهمل البعض وزن القاعدة أو حجم المخروط نفسه، لكن:

- جزء من الرمل يملأ منطقة المخروط فوق القاعدة وليس الحفرة فقط
- يجب خصم وزن الرمل داخل المخروط (Calibration of sand cone)

أي خطأ صغير هنا يغيّر حجم الحفرة عشرات السنتيمترات المكعبة.

4) شكل الحفرة يؤثر على دقّة الاختبار

الحفرة يجب أن تكون:

- أسطوانية تقريبًا
- الجوانب ناعمة بدون سقوط أجزاء
- الحفرة غير المنتظمة أو التي تتفتت جوانبها تجعل الرمل يتوزع بشكل غير صحيح → خطأ في الحساب.

5) التربة ذات الحبيبات الكبيرة تعطي نتائج غير دقيقة

إذا كانت التربة تحتوي على:

حصى كبير
مواد خشنة
فراغات كبيرة

فإن اختبار “ساند كون” يصبح غير دقيق وقد يعطي قيم أقل من الواقع.
هنا يفضّل استخدام اختبار استبدال الأسطوانة (Core Cutter) أو النووي (Nuclear Gauge) او sandreplacment

6) الرطوبة المتغيرة للتربة تؤدي لانحراف كبير

نسبة الرطوبة لها تأثير مباشر على الكثافة الجافة.
لو التربة فيها بقع رطبة متفاوتة أو تجفيف سريع من الشمس:

-الكثافة الرطبة تتغير من نقطة لاخري 
-حساب الكثافة الجافة يصبح غير دقيق

يفضل أخذ العينة فورًا ووضعها مباشرة في كيس محكم.

7) تنظيف الفتحة بدقة قبل تركيب القاعدة

وجود:

- فتات تربة دقيق 
- حصى صغير
- حبيبات غير ملحوظة
- تحت القاعدة يمنع إحكامها، مما يسبب:
         تسرب الرمل

        أو عدم دخول كمية الرمل الصحيحة للحفرة.

8) أحد أخطر الأخطاء: عدم ثبات الجهاز أثناء التدفق

يجب أن يكون الجهاز:

- رأسيًا تمامًا
- ثابتًا لا يتحرك
أي ميل بسيط يؤدي إلى توزيع غير منتظم للرمل داخل الحفرة وبالتالي ستكون كمية الرمل داخل الحفرة غير دقيقة.

9) آخر ذراع الرمل مهم جدًا

الجزء الأخير من الرمل الذي ينزل ببطء شديد غالبًا يتوقف قبل أن يملأ الحفرة تمامًا.
كثير من الفنيين يعتقدون أن الرمل “خلص”— وهذا خطأ!
الحل:
اترك الجهاز حتى يتوقف الرمل تلقائيًا تمامًا.

10) قاعدة ذهبية: كرّر الاختبار في نفس النقطة

إذا ظهرت لك نتائج غير واقعية:

- أعد الاختبار على مسافة نصف متر
- إذا تغيّر الرقم كثيرًا فهذا يعني خطأ في أحد التنفيذات

النتائج الجيدة تكون متقاربة (±3%).

 معرفة أخطاء الفنيين الأكثر شيوعًا؟

كيف تضمن أن نتيجة الاختبار سليمة 100%؟You said:

أكثر الأخطاء شيوعًا في اختبار المخروط الرملي، وهي الأخطاء التي تقود إلى نتائج مضللة وغير دقيقة، مع شرح تأثير كل خطأ:

أولًا: أخطاء قبل الاختبار (التحضير)

1- استخدام رمل غير معاير أو رطبه

النتيجة:
حساب حجم الحفرة يكون خاطئًا تمامًا و بالتالي الكثافة تظهر أعلى أو أقل من الحقيقة.

2- عدم التأكد من جفاف الرمل 100%

وجود رطوبة خفيفة يجعل وزن الرمل الظاهري أكبر من حجمه الحقيقي.

3- عدم تنظيف قاعدة الجهاز قبل التركيب

الحصى أو التربة تحت القاعدة تمنع الإحكام فيخرج الرمل من تحتها.

ثانيًا: أخطاء أثناء تنفيذ الاختبار

1-الجهاز غير رأسي (مائل)

تغيّر اتجاه تدفق الرمل يؤدي الي حجم الحفرة يُحسب بشكل غلط.

2- اهتزاز الجهاز أثناء التدفق

يتدفق الرمل أو يضغط على الحفرة وبالتالي  يعطي حجمًا أقل من الواقع.

3- إغلاق الصمام قبل توقف الرمل تمامًا

يعتبر هذا من أخطر الأخطاء:
الكثير من الفنيين يرون أن الرمل بطئ في النهاية فيغلقون الصمام قبل انتهاء التدفق الحقيقي.

4- عدم إزالة الرمل في قاعدة المخروط بالكامل عند المعايرة

يجب وزن الرمل الذي يملأ المخروط والأجزاء فوق القاعدة بدقة…
أي خطأ ولو 10 جرام يؤثر بقوة في الحجم.

5- الحفرة غير منتظمة الشكل

إذا كانت:

- واسعة من الأسفل
- بها تجاويف
- تنهار جوانبها أثناء اخذ العينة

فالرمل سيتوزع بشكل غير متساو و بالتالي حجم غير دقيق.

ثالثًا: أخطاء مرتبطة بالتربة نفسها

1- وجود حصى كبير داخل الحفرة

الحصى الكبير يقلل حجم الحفرة الفعلي، فيظهر الدمك أقل من الحقيقة.

2- التربة شديدة الرطوبة أو الجافة جدًا

الرطوبة المتفاوتة تعطي كثافة رطبة غير ثابتة
 وبالتالي كثافة جافة غير دقيقة.

3- عدم وزن العينة فورًا ووضعها في كيس محكم

التربة لو جفّت خلال دقائق قليلة تتغير نسبة الرطوبة.

رابعًا: أخطاء بعد الاختبار (الحسابات)

1- استخدام كثافة رمل غير محدثة

كل دفعة رمل جديدة تحتاج معايرة جديدة او اذا تم تغير المصدر.

2- خطأ في وزن الرمل قبل وبعد

بعض الفنيين يسجلون الأوزان بطريقة غير دقيقة أو ينسون ضبط الميزان افقيا .

3- حساب نسبة الدمك مقارنة ببروكتور بطريقة خطأ

بعضهم يستخدم مواصفة قديمة أو قيمة بروكتور غير صحيحة.

ملخص سريع لأخطر 3 أخطاء

1. إغلاق الصمام قبل انتهاء الرمل تمامًا.

2. استخدام رمل غير معاير جيدًا.

3. حفرة غير منتظمة أو تربة جافة

4. رطوبة بشكل غير متساوٍ.

Check List — اختبار المخروط الرملي (Sand Cone Test)

أولًا: قبل بدء الاختبار — التحضير

✔ تجهيز الأدوات

☐ التأكد من نظافة جهاز المخروط الرملي
☐ التأكد من سلامة الصمام وفتحه/إغلاقه بشكل سليم
☐ التأكد من وجود ميزان حساس معاير
☐ التأكد من وجود قاعدة الجهاز المعدنية نظيفة ومستوية
☐ التأكد من وجود أدوات الحفر (مطرقة – إزميل – ملعقة)

✔ فحص الرمل

☐ التأكد من أن الرمل جاف بنسبة 100%
☐ التأكد من أن الرمل معاير مسبقًا مع تسجيل كثافته
☐ التأكد أن الرمل مصنف وموحّد الحبيبات (uniform sand)
☐ التأكد من وزن الجهاز + الرمل قبل الاختبار وتسجيله

✔ تجهيز الموقع

☐ اختيار نقطة ممثلة للموقع
☐ تنظيف السطح من أي حصى أو مواد مفككة
☐ تسوية السطح جيدًا ليكون مستويًا
☐ وضع القاعدة المعدنية وتثبيتها بإحكام على الأرض

ثانيًا: أثناء الحفر

✔ عمل الحفرة

☐ الحفرة بعمق مناسب (10–15 سم غالبًا)
☐ الحفر يكون بشكـل أسطواني بقدر الإمكان
☐ عدم ترك جوانب الحفرة تنهار أو تتفتت
☐ جمع التربة المستخرجة فورًا في كيس محكم
☐ وزن التربة مباشرة دون تأخير

ثالثًا: أثناء إنزال الرمل (الخطوة الأكثر حساسية)

✔ ضبط الجهاز

☐ التأكد أن الجهاز عمودي تمامًا فوق فتحة القاعدة
☐ عدم تحريك الجهاز نهائيًا أثناء التدفق
☐ التأكد من إحكام الاتصال بين الجهاز والقاعدة
☐ فتح الصمام بحركة واحدة واضحة

✔ تدفق الرمل

☐ ترك الرمل ينزل إلى أن يتوقف تمامًا بشكل طبيعي
☐ عدم ضرب الجهاز أو هزه أو رفعه
☐ التأكد من عدم وجود تسرب تحت القاعدة
☐ إغلاق الصمام فقط بعد توقف الرمل 100%

✔ وزن الجهاز بعد الاختبار

☐ وزن الجهاز + الرمل المتبقي
☐ تسجيل الوزن بدقة بدون تقريب

رابعًا: بعد انتهاء الاختبار — حساب النتائج

✔ الوزن والحسابات

☐ وزن العينة الرطبة
☐ أخذ عينة صغيرة للرطوبة ووضعها في فرن أو علبة محكمة
☐ حساب وزن الرمل المستخدم (قبل – بعد)
☐ استخدام الكثافة المعايرة للرمل وليس القديمة
☐ حساب حجم الحفرة بدقة
☐ حساب الكثافة الرطبة والجافة
☐ حساب نسبة الدمك مقارنةً ببروكتور

✔ مراجعة منطقية للنتائج

☐ هل الكثافة الجافة ضمن الحدود المتوقعة؟
☐ هل نسبة الدمك منطقية (لا تقل كثيرًا ولا تزيد عن 100% + السماحية)؟
☐ لو النتيجة غريبة → إعادة الاختبار فورًا على بعد 0.5 متر

خامسًا: بعد الاختبار — التوثيق

✔ التقرير

☐ توثيق جميع الأوزان
☐ توثيق نقطة الاختبار على الخريطة
☐ توثيق نوع التربة وحالة الرطوبة
☐ إرفاق صورة للموقع والحفرة (اختياري لكنه مهم)

تعديل المقال