آشنایی با انواع خاک در ساختمان سازی از اهمیت زیادی برخوردار است. شما باید بهعنوان مهندس پروژه با انواع خاکها آشنا باشید تا روشهای صحیح تقویت آنها را به کار ببرید. در واقع برای تقویت هر نوع خاک روشهای مختلفی از جمله استفاده از کمپکتور، کنترل رطوبت، استفاده از مصالح اصلاحی و … وجود دارد که برای استفاده از آنها ابتدا باید جنس این ماده را بشناسید.
در دنیای ساختوساز با مدلهای مختلفی از این ماده روبرو هستید، بنابراین شناخت آنها اهمیت زیادی دارد. در واقع شما باید برای هر خاک از روشهای تقویتی خاصی استفاده کنید. در صورتی که با انواع خاک آشنا نباشید و روشهای تقویتسازی متفاوتی را برای آنها به کار ببرید، شاید کیفیت پروژه را پایین بیاورند. اما آیا میدانید که انواع خاکها در ساختمان سازی چه هستند؟
خاک چیست؟
قبل از معرفی انواع خاکها بد نیست که درباره ماهیت این ماده اطلاعات بیشتری به دست بیاورید. خاکها از ترکیب آب، مواد معدنی و آلی، هوا و … به وجود میآیند و در لایههای مختلف برروی زمین قرار میگیرند. این مواد جزء مهمترین اجزای اکوسیستم بهشمار میآیند.
ذرات معدنی موجود در این ماده شامل شن، سیلت یا خاک رس میشوند که از تجزیه سنگها و تغییرات آبوهوایی به وجود میآیند. مواد آلی موجود در آن نیز شامل باقیماندههای گیاهی و حیوانی هستند که به خاکها خاصیت باروری میدهند. هوای موجود در این مواد وظیفه حمل اکسیژن و آب نیز وظیفه انتقال عناصر مغذی برای گیاهان مختلف را بر عهده دارد.
اگر بخواهیم بصورت علمی خاک را تعریف کنیم میتوانیم بگوییم:
خاک یک سیستم پیچیده و پویا است که از مواد معدنی، مواد آلی، هوا، آب و موجودات زنده تشکیل شده است. این لایه نازکی از پوسته زمین است که در اثر فرسایش سنگ ها و بقایای موجودات زنده در طول هزاران سال به وجود آمده است.
اجزای اصلی خاک عبارتند از:
- مواد معدنی: حدود 45 درصد از حجم خاک را تشکیل می دهند و از ذرات سنگ ها و کانی ها به وجود آمده اند. مواد معدنی به خاک ساختار می دهند و منبع مواد مغذی گیاهی هستند.
- مواد آلی: حدود 5 درصد از حجم خاک را تشکیل می دهند و از بقایای موجودات زنده مانند گیاهان و جانوران به وجود آمده اند. مواد آلی به خاک حاصلخیزی می بخشند و ظرفیت نگهداری آب آن را افزایش می دهند.
- هوا: حدود 25 درصد از حجم خاک را تشکیل می دهد و برای تنفس ریشه گیاهان و موجودات زنده خاک ضروری است.
- آب: حدود 10 درصد از حجم خاک را تشکیل می دهد و برای حل شدن مواد مغذی و جذب آنها توسط گیاهان ضروری است.
- موجودات زنده: شامل طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها، حشرات، کرم ها و سایر حیوانات هستند که به تجزیه مواد آلی، هوادهی خاک و چرخه مواد مغذی کمک می کنند.
خاک دارای خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی متعددی است که بر عملکرد آن تأثیر می گذارد. این خواص عبارتند از:
- بافت: به اندازه ذرات خاک (ماسه، سیلت و رس) اشاره دارد. بافت خاک بر ظرفیت نگهداری آب، نفوذپذیری و تهویه آن تأثیر می گذارد.
- ساختار: به نحوه قرارگیری ذرات خاک در کنار یکدیگر اشاره دارد. ساختار خاک بر ظرفیت نگهداری آب، نفوذپذیری و تهویه آن تأثیر می گذارد.
- رنگ: رنگ خاک می تواند نشان دهنده مواد مغذی موجود در آن باشد. به عنوان مثال، خاک های با رنگ تیره تر معمولاً مواد آلی بیشتری دارند.
- اسیدیته (pH): به میزان اسیدی یا قلیایی بودن خاک اشاره دارد. pH خاک بر در دسترس بودن مواد مغذی برای گیاهان تأثیر می گذارد.
- حاصلخیزی: به ظرفیت خاک برای پشتیبانی از رشد گیاهان اشاره دارد. حاصلخیزی خاک تحت تأثیر مواد مغذی، مواد آلی و سایر خواص خاک قرار می گیرد.
خاک یک منبع طبیعی با ارزش است که برای زندگی انسان ضروری است. خاک از گیاهان در برابر فرسایش محافظت می کند، آب را تصفیه می کند و مواد مغذی را ذخیره می کند. خاک همچنین زیستگاه طیف وسیعی از موجودات زنده است.
معرفی انواع خاک در ساختمان سازی و کاربردهای آنها
انواع خاک در ساختمان سازی عبارت هستند از:
خاک رس
رس یکی از متداولترین انواع خاکها است که با ترکیب ذرات ریز و نرم به وجود میآید و کاربرد زیادی در ساختمان سازی دارد. این ماده با تراکم بالا و رطوبت مناسب برای ساخت انواع سازههای زیرآبی نیز مناسب است.
اندازه ذرات رس حدود 0.02 میلیمتر است. این مواد اغلب شامل سیلیس و آلومینا میشوند و با شکل کریستالی یا بلوری خود ساختار این خاک را تشکیل میدهند.
خاصیت هیدرولیکی مناسب یکی از ویژگیهای خانواده رسها است که باعث نفوذپذیری اندک آنها میشود، بههمین دلیل میتوانید از این خاک در سازههای زیر آبی استفاده کنید.
متأسفانه با وجود تمام ویژگیهای مثبت، این خاک در برابر شرایط رطوبتی و حرارتی مقاومت زیادی ندارد و باعث مشکلاتی مانند فروریزش میشود. شما امکان استفاده از این ماده را برای سازههای بنیادی نیز ندارید، چون خاصیت پلاستیسیته و تغییر شکل بالایی دارند و روی این سازهها تأثیرات مخربی میگذارند. شما میتوانید با استفاده از برخی ترفندها این مشکلات را از بین ببرید، مثلاً با استفاده از مصالح اصلاحی یا روشهایی مثل تثبیت خاک یا کنترل رطوبت مقاومتشان را افزایش دهید.
خاک ماسه ای
در ترکیبات این خاک از شن، ماسه و سنگچه استفاده میشود. ذرات این ماده قطر نسبتاً بزرگی دارند و در دستههای مختلفی از جمله ماسه خشک با ابعاد بین 0.075 تا 4.75 میلیمتر، ماسه معمولی با ابعاد 0.075 تا 2 میلیمتر و ماسه ریز با ابعاد کوچکتر از 0.075 میلیمتر قرار میگیرند.
هرچند تراکم و پایداری ماسهها کم است، اما از آنها در پروژههای ساختمان سازی استفاده میکنند. در اغلب موارد نیز این مواد را در پروژههای سدسازی و سازههای زیر آبی به کار میبرند، چون زهکشی و نفوذپذیری بالایی دارند.
صنعتگران برای استفاده از ماسه در پروژههای آبی به فاکتورهای مختلفی از جمله شرایط هیدرولیکی محیط، ترکیب دانهبندی خاک، تراکم و … توجه میکنند. در برخی موارد حتی ماسهها را با سایر خاکها ترکیب میکنند تا مادهای مناسب برای استفاده در پروژههای ساختوساز به وجود بیاید.
از جمله ویژگیهای منفی خاک ماسهای میتوان به مقاومت فشاری کم اشاره کرد. این ماده در برخی موارد بهدلیل جابهجایی ذرات شاید در برابر فشارهای خارجی مقاومت خود را از دست دهد. شما باید همواره میزان رطوبت را در این ماده نیز کنترل کنید، در غیر این صورت با افزایش رطوبت این خاک به مادهای خمیری و لغزنده تبدیل میشود که به هیچ عنوان برای سازههای بنیادی و زیرساختی گزینه مناسبی نیست.
شما میتوانید به کمک مصالح اصلاحی، کنترل رطوبت و تثبیت خاک، ویژگیهای منفی خاک ماسهای را از بین ببرید.
خاک شنی
شنها محبوبترین خاکها برای استفاده در پروژههای ساختمانی هستند که خاصیت زهکشی و تحمل بار بالایی دارند. این مواد به راحتی اجازه عبور به مایعات را میدهند، برای همین خطر انباشت آب را کم کرده و به سازهها آسیبی نمیرسانند. شنها در برابر ترکخوردگی یا تغییر حجم نیز در اغلب موارد مقاومت خود را حفظ میکنند، برای همین با پایداری مناسبشان میتوانند استحکام سازهها را تا مدتی طولانی تأمین کنند.
ذرات شن بزرگ بوده و تقریباً خشک هستند، بههمین دلیل پایداری مناسبی پیدا میکنند. این ویژگی باعث میشود تا شن تبدیل به گزینهای محبوب برای استفاده در پروژههای زیرسازی ساختمانها شود. با قابلیت عبور آب شن نیز میتوانید رطوبت ساختمان را کنترل کرده و موجب جلوگیری از آسیبرسانی به سازهتان شوید. شما امکان استفاده از این ماده را در پروژههای نیازمند به تراکم خاک نیز دارید، چون تراکم نسبی آن نسبت به رس بیشتر است.
یکی دیگر از ویژگیهای خیلی خوب شنها مقاومت بالای آنها در برابر تغییرات دمایی و یخبندان است که باعث میشود امکان استفاده از آنها در شرایط دمایی مختلف را داشته باشید.
خاک ماسه رسی یا لومی
در ترکیب این خاک از ماسه، شن و گل استفاده میشود. این خاک ویژگیهای مثبت زیادی از جمله زهکشی مناسب و پایداری قابلتوجهای دارد. این ماده در برابر رطوبت نیز به خوبی از خود مقاومت نشان میدهد، برای همین امکان استفاده از آن را برای پیهای ضدآب و سدها دارید.
در خاک لومی مواد آلی و عناصر مغذی وجود دارد که باعث حاصلخیزی آن میشود. این ویژگی شرایط مناسبی را برای به عملآمدن گیاهان مختلف به وجود میآورد. در این ماده از ترکیب رس و ماسه نیز استفاده شده که همین ویژگی منجر به تهویه مناسب خاک خواهد شد.
این خاک به خوبی رطوبت را در خود نگه میدارد و به گیاهان در تأمین آب موردنیازشان کمک میکند.
خاک سنگی
به این ماده خاک چوبهای نیز میگویند که از ترکیب سنگ و سنگهای آهکی ایجاد میشود و دارای ذرات خشن و ابعاد بزرگی است. نفوذپذیری این ماده کم و پایداری آن بالا بوده و برای همین برای پیهای عمیق بهترین گزینه بهشمار میآید.
ساختار این خاکها همانطور که از نامشان پیداست، بهصورت سنگی است که رنگی خاکستری دارند. شما باید در این ماده حتماً از روشهای زهکشی استفاده کنید، چون آب به سختی از آن عبور میکند.
ذرات سنگی و مواد معدنی موجود در خاک چوبهای آن را تبدیل به گزینهای مناسب برای پرورش گیاهان میکنند. در برخی از این مواد حتی غنیکنندههایی مانند کلسیم، آهن یا منگنز وجود دارد که خاصیت باروری آنها برای گیاهان را افزایش میدهند.
خاک ماس
در این خاک بخشهای گیاهای زیادی از جمله خزه و موس وجود دارد. بافت این ماده بهدلیل مواد آلی زیاد محافظهکاری است و ظرفیت نگهداری مقادیر بالایی از آب را دارد. این خاک بهصورت اسیدی در دسترس قرار دارد که هنگام استفاده از آن حتماً باید به این ویژگی توجه داشته باشید.
شما میتوانید از خاک ماس برای تغذیه گیاهان بهدلیل داشتن مواد آلی مناسب استفاده کنید. در واقع در این ماده مقادیر قابلتوجهای نیتروژن، فسفر و پتاسیم وجود دارد. خزههای موجود و مواد آلی در خاک ماس جایگاههای هوا نیز به وجود میاورند که این ویژگی موجب جذب بهتر آب میشود. ازآنجاکه خاک ماس به خوبی آب را از خود عبور میدهد، از رطوبت اضافه نیز جلوگیری خواهد کرد.
خاک مخلوط
خاکهای مخلوط همانطور که از نام آنها پیداست، از ترکیب چند خاک مختلف به وجود میآیند و اغلب در مناطقی با ویژگیهای زمینشناسی مختلف در دسترس هستند. این مواد ویژگیهای مختلفی بر اساس ترکیباتشان دارند و با تأثیرات مختلف برروی رفتار مکانیکی سازهها باید حتماً به ترکیبات آنها توجه داشته باشید.
خاک سیلتی
با ترکیب خاک رس و شن خاک سیلتی به وجود میآید که خاصیت هر 2 این مواد را دارد. شما میتوانید از این ماده برای سازههای زیرآبی یا سازههای سبک استفاده کنید.
علاوه بر این دسته بندی کلی، خاک ها را می توان بر اساس معیارهای دیگری نیز طبقه بندی کرد، از جمله:
- منشأ: خاک های آبرفتی، خاک های رسوبی، خاک های آتشفشانی و غیره.
- دانه بندی: خاک های درشت دانه، خاک های ریز دانه و غیره.
- چگالی: خاک های متراکم، خاک های سست و غیره.
- رنگ: خاک های قهوه ای، خاک های قرمز، خاک های سیاه و غیره.
انتخاب نوع مناسب خاک برای یک پروژه ساختمانی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع سازه، شرایط زمین و الزامات فنی پروژه. یک مهندس عمران یا متخصص خاک می تواند با بررسی ویژگی های خاک و نیازهای پروژه، نوع مناسب خاک را برای هر پروژه خاص تعیین کند.
آزمایش خاک
قبل از شروع هر پروژه ساختمانی، انجام آزمایش خاک برای تعیین ویژگی های آن و اطمینان از اینکه برای ساخت و ساز مناسب است، ضروری است. آزمایش خاک شامل بررسی مواردی مانند دانه بندی، چگالی، مقاومت فشاری، نفوذپذیری و اسیدیته خاک است.
ملاحظات مربوط به خاک در ساختمان سازی:
- ** نشست:** نشست خاک می تواند باعث ایجاد ترک در سازه ها و ناپایداری آنها شود. برای جلوگیری از نشست، باید از خاک مناسب و روش های مناسب برای زیرسازی استفاده شود.
- ** زهکشی:** زهکشی مناسب خاک برای جلوگیری از تجمع آب و اشباع شدن خاک ضروری است. زهکشی نامناسب می تواند منجر به فرسایش خاک، نشت و رشد کپک شود.
- ** فرسایش:** فرسایش خاک می تواند به سازه ها آسیب برساند و منجر به از دست رفتن خاک حاصلخیز شود. برای جلوگیری از فرسایش، باید از پوشش گیاهی، دیوارهای حائل و سایر روش های کنترل فرسایش استفاده شود.
انواع خاک از نظر مهندسی
در مهندسی عمران، خاکها بر اساس دانهبندی و رفتار مکانیکی به دستههای مختلفی طبقهبندی میشوند. این طبقهبندی به مهندسان کمک میکند تا نوع خاک موجود در یک محل را تعیین کنند و رفتار آن را در زیر بارگذاریهای مختلف پیشبینی کنند.
طبقهبندی بر اساس دانهبندی:
- خاکهای درشتدانه: این نوع خاک از ذرات ماسه و شن تشکیل شده است و به دلیل زهکشی خوب و مقاومت بالا در برابر فرسایش، برای زیرسازی جادهها، راه آهنها و همچنین به عنوان مصالح پرکننده در بتن استفاده میشود.
- ماسه: ذرات ماسه درشتتر از 0.02 میلیمتر و ریزتر از 2 میلیمتر هستند.
- شن: ذرات شن درشتتر از 2 میلیمتر و ریزتر از 4.75 میلیمتر هستند.
- خاکهای ریزدانه: این نوع خاک از ذرات سیلت و رس تشکیل شده است و به دلیل چسبندگی و ظرفیت نگهداری آب بالا، برای زیرسازی راهها و همچنین به عنوان ماده اولیه در تولید آجر و سرامیک استفاده میشود.
- سیلت: ذرات سیلت درشتتر از 0.002 میلیمتر و ریزتر از 0.02 میلیمتر هستند.
- رس: ذرات رس ریزتر از 0.002 میلیمتر هستند.
طبقهبندی بر اساس رفتار مکانیکی:
- خاکهای چسبنده: این نوع خاک از ذرات رس تشکیل شده است و به دلیل چسبندگی و نفوذپذیری بسیار کم، در حالت مرطوب به شدت حجیم میشود و در حالت خشک ترک میخورد. خاک رس به دلیل خاصیت چسبندگی بالا، برای تولید آجر و سرامیک و همچنین به عنوان ماده اولیه در تهیه ملات استفاده میشود.
- خاکهای غیرچسبنده: این نوع خاک از ذرات ماسه و شن تشکیل شده است و به دلیل زهکشی خوب و مقاومت بالا در برابر فرسایش، برای زیرسازی جادهها، راه آهنها و همچنین به عنوان مصالح پرکننده در بتن استفاده میشود.
سیستم طبقهبندی خاک Unified Soil Classification System (USCS):
این سیستم خاکها را بر اساس دو معیار اصلی طبقهبندی میکند: دانهبندی و قابلیت پلاستیک. قابلیت پلاستیک به توانایی خاک برای قالبگیری به شکلهای مختلف در حالت مرطوب اشاره دارد.
طبقهبندی USCS خاکها را به هشت گروه اصلی تقسیم میکند:
- GW: ماسههای خوب دانهبندی شده
- GP: ماسههای ضعیف دانهبندی شده
- GM: ماسههای سیلتی
- GC: ماسههای رسی
- SW: شنهای خوب دانهبندی شده
- SP: شنهای ضعیف دانهبندی شده
- SM: شنهای سیلتی
- SC: شنهای رسی
- ML: سیلتهای با قابلیت پلاستیک کم
- CL: سیلتهای با قابلیت پلاستیک بالا
- OL: لایهای با قابلیت پلاستیک کم
- OH: لایهای با قابلیت پلاستیک بالا
- MH: خاکهای سیلتی با قابلیت پلاستیک بالا
- CH: خاکهای رسی با قابلیت پلاستیک بالا
انتخاب نوع مناسب خاک برای یک پروژه ساختمانی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع سازه، شرایط زمین و الزامات فنی پروژه. یک مهندس عمران یا متخصص خاک میتواند با بررسی ویژگیهای خاک و نیازهای پروژه، نوع مناسب خاک را برای هر پروژه خاص تعیین کند.
انواع خاک در گودبرداری
انواع خاک در گودبرداری از نظر رفتار و مقاومت به دستههای مختلفی طبقهبندی میشوند. این طبقهبندی به پیمانکاران و مهندسان کمک میکند تا روشهای مناسب گودبرداری، پایدارسازی و ایمنسازی را برای هر نوع خاک انتخاب کنند.
طبقهبندی کلی خاکها در گودبرداری:
- خاکهای ریزدانه: این نوع خاک از ذرات سیلت و رس تشکیل شده است و به دلیل چسبندگی و نفوذپذیری کم، در حالت مرطوب به شدت حجیم میشود و در حالت خشک ترک میخورد. خاکهای ریزدانه شامل:
- خاکهای رس: ذرات رس ریزتر از 0.002 میلیمتر هستند و به دلیل چسبندگی بالا، تمایل زیادی به جذب آب دارند. این خاکها در حالت مرطوب لغزنده و ناپایدار هستند و در معرض خطر ریزش و رانش هستند.
- خاکهای سیلتی:ذرات سیلت درشتتر از 0.002 میلیمتر و ریزتر از 0.02 میلیمتر هستند. این خاکها در مقایسه با خاکهای رس، چسبندگی و نفوذپذیری کمتری دارند، اما همچنان در معرض خطر فرسایش و ریزش هستند.
- خاکهای درشتدانه: این نوع خاک از ذرات ماسه و شن تشکیل شده است و به دلیل زهکشی خوب و مقاومت بالا در برابر فرسایش، در مقایسه با خاکهای ریزدانه، پایداری بیشتری دارند. خاکهای درشتدانه شامل:
- ماسه: ذرات ماسه درشتتر از 0.02 میلیمتر و ریزتر از 2 میلیمتر هستند. این خاکها به دلیل زهکشی خوب، ریزش و رانش کمتری دارند، اما در معرض خطر فرسایش آبی هستند.
- شن:ذرات شن درشتتر از 2 میلیمتر و ریزتر از 4.75 میلیمتر هستند. این خاکها به دلیل درشت بودن ذرات، پایدارترین نوع خاک در گودبرداری هستند و کمترین خطر ریزش و رانش را دارند.
- خاکهای مخلوط: این نوع خاک از مخلوطی از ذرات ریزدانه و درشتدانه تشکیل شده است و رفتار آن به نسبت و نوع ذرات موجود در آن بستگی دارد. خاکهای مخلوط میتوانند در دستههای مختلفی مانند ماسه سیلتی، ماسه رسی، شن سیلتی و شن رسی طبقهبندی شوند.
عوامل موثر بر انتخاب روش گودبرداری:
- نوع خاک: همانطور که گفته شد، نوع خاک مهمترین عامل در انتخاب روش گودبرداری است. برای خاکهای ریزدانه، باید از روشهایی مانند نیلینگ، خرپا یا دیوارهای حائل استفاده شود تا از ریزش و رانش خاک جلوگیری شود. برای خاکهای درشتدانه، میتوان از شیببندی یا گودبرداری با دیواره قائم استفاده کرد.
- عمق گودبرداری: هر چه عمق گودبرداری بیشتر باشد، پایداری خاک کمتر میشود و به روشهای پیچیدهتر و ایمنسازی بیشتری نیاز است.
- سطح آب زیرزمینی: اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد، باید تمهیدات لازم برای زهکشی آب و جلوگیری از نفوذ آن به داخل گودبرداری انجام شود.
- مجاورت با سازههای مجاور: اگر گودبرداری در مجاورت سازههای مجاور انجام شود، باید از روشهایی استفاده شود که به این سازهها آسیب نرسد.
در نهایت، انتخاب روش مناسب گودبرداری به عهده مهندس متخصص خاک و سازه است. این مهندس با بررسی دقیق شرایط زمین، نوع خاک، عمق گودبرداری، سطح آب زیرزمینی و سایر عوامل، بهترین روش را برای گودبرداری ایمن و پایدار انتخاب میکند.
انواع خاک در ساختمان سازی، موادی با ویژگی های منحصربهفرد
انواع خاک در ساختمان سازی موادی با ویژگیهای منحصربهفرد هستند که میتوانند نیازتان را در پروژههای ساختوساز برآورده کنند. تمام مهندسین و مجریهای پروژههای ساختمانی ابتدا باید انواع این مواد و ویژگیهای آنها را بشناسند تا بر اساس نیاز پروژهشان یکی از بهترین آنها را جهت ساختوساز انتخاب کنند. اگر برای پروژه ساختمانی خود قصد انتخاب خاکی مناسب را دارید، پیشنهاد میدهیم که در وهله اول با یک کارشناس حرفهای مشورتی داشته باشید. کارشناس ابتدا بخشهای مختلف پروژه را بررسی کرده و بر اساس نیازتان بهترین نوع خاک را معرفی خواهد کرد.
چقدر این پست مفید بود؟
روی یک ستاره کلیک کنید تا به آن امتیاز دهید!
میانگین امتیاز 0 / 5. تعداد آرا: 0
تا الان رای نیامده! اولین نفری باشید که به این پست امتیاز می دهید.