وزن مخصوص خاک

حجم فضای بین ذرات جامد خاک تابعی از بافت و ساختمان خاک است.

خاکهای متراکم و خاکهای تحت الارض فضای خالی کمی داشته و وزن مخصوص ظاهری آنها زیاد است. فضای خالی خاک را آب و هوا پر می نماید.  

وزن مخصوص اینگونه خاکها کمتر از 1.4 گرم بر سانتیمتر مکعب است یعنی یک متر مکعب خاک 1.4 تن وزن دارد. یا یک متر مکعب آن 1400 کیلو گرم و یا اگر بخوهید بر حسب پوند بر فوت مکعب بگوئیم ، عدد 1.4 را در عدد 62.4 ضرب کنیم که می شود 87.3 پوند بر فوت مکعب

سست ترین خاکهای طبیعی را در برخی نقاط کشاورزی ورامین ، دشت گرگان و نکا و خاکهای رمبنده اطراف اصفهان ....مشاهد شده است.

برای تشکیل خاکهای کم تراکم عواملی لازم است که به دو مورد اشاره می شود : کشاورزی بودن زمین ، بطور مثال ، یک نقطه طی هزاران سال بدلیل وجود آب و وجود خاک از نوع لای رس دار که بهترین خاک برای کشاورزی است زراعت و شهر سازی شده و خاک با مواد آلی ، گیاهی و آواری مخلوط شده و در برخی نقاط بدلیل نفوذ ریشه درختان و عوامل دیگر این نوع خاک تا عمق ده متری هم عمق یافته.

دلیل دیگر برای بوجود آمدن خاکهای سست مخصوصا خاکهای رمبنده ، ساختمان خاک است یعنی در مناطقی که دشت های خشک وجود دارد سیلاب دانه های درشت را در کوهپایه ها بجا گذاشته و سپس لای رس دار رسوب و خشک شده ( این نوع خاک انقباض و ترکهای عمیق کم دارد ) و چون در مناطق خشک و کویری میزان بارندگی خیلی کم است ، ساختمان لانه زنبوری پدید آمده و حفظ گردیده و با یک تنش اضافی همراه با نفوذ آب یا بدون نفوذ آب خاک به یکباره فرو می رود.

وزن مخصوص اینگونه خاکها هم کم است. برخی وزن مخصوصهای طبیعی خاکها بشرح زیر می باشد.

خاکهای رمبنده زیر 1.4 گرم بر سانیمتر مربع و خاکهای مناطق تمدنی کشاورزی مانند ورامین 1.4 تا 1.8 و خاکهای شهر ری سیلتی یا سیلتی رسی نیستند و رسی سیلتی می باشند 1.7 تا 2 و همه این خاکها غیر اشباع می باشند.

خاکهای ماسه ای ساحلی خزر در شرایط بارگذاری نشده و زلزله ندیده 1.5 تا 1.6 و خاکهای ماسه ای ساحلی متراکم 1.6 تا 1.7 و هر چه دانه ها خاک درشت و خوب دانه بندی و شکسته و حاوی مواد ریز دانه بیشتر و رطوبت بیشتر باشد وزن مخصوص بیشتر می شود. مثلا وزن مخصوص ماسه بنایی 1.7تا 1.9 است و شن و ماسه بتن 2 تا 2.15 و اگر خاک حاوی ریزدانه کم و شن های درشت باشد 2.2 تا 2.35 و در مواقعی بیشتر هم هست.

 تراکم لایه های رسی به غیر از موارد گفته شده به جنس ریزدانه و درجه تحکیم یافتگی خاک هم بستگی دارد یعنی در خاک اشباع فضای خالی بجای هوا آب است ، پس عدد وزن مخصوص طبیعی بیشتر است ولی این دلیل افزایش مقاومت نیست و در صورت بارگذاری روی آن خاک نشست تحکیمی می یابد ، مثلا در تبریز اطراف پالا ئشگاه یا بافت قدیم مشهد خاک سیلتی و وزن مخصوص 1.7 تا 1.9است و رطوبت کم و تراکم هم کم و مقاومت متوسط و نشت از نوع الاستیک و در اردبیل اطراف شورابیل خاک رسی سیلتی اشباع و نیمه اشباع و وزن مخصوص 1.9 تا 2.02 ولی خاک تحکیم پذیر است و در ارومیه خاک رسی ولی غیر اشباع ونسبتا تحکیم یافته.

کوهپایه های تهران، تا دشت تهران و ری و ورامین و گرمسار و دشتهای مشترک تهران و کرج مانند نظر آباد و محمد آباد و در جنوب شرقی تهران یعنی کهریزک صدها عدد برای وزن مخصوص طبیعی وجود دارد چه برسد برای کشور پهناوری مانند ایران. ولی باید توجه داشت همه این مقادیر در محدوده 1.4 تا 2.4 است و یاد گیری آن مشکل نمی باشد، بویژه اینکه وزن مخصوص طبیعی مصالح دیگر مانند همه سنگهای نما و تزئینی بین 2.2 که مر بوط  به تراورتن  پر تخلخل و 2.6 که مر بوط به گرانیت و مرمریت است می باشد.

همچنین انواع بتن معمولی وزن مخصوصی بین 2.2 تا 2.4 دارند، یعنی بتن پر تخلخل ویبره نشده ، بد دانه بندی کم سیمان و با اسلامپ بالای 12 به مقدار 2.2 تا بتن خوب دانه بندی ، سنگریزه شکسته ، پرسیمان و اسلامپ زیر 5 که 2.4 است و آسفالت هم چون باید با فینیشر ریخته شود و غلطک زدن آن باید نه کم و نه زیاد باشد (بخاطر اینکه در تابستان برای انبساط قیر فضای خالی داشته باشد و در زمستان آب نفوذ نکند و یخ آسفالت را تخریب نکند). محدوده آن 2.28 تا 2.38 گرم بر سانتیمتر مکعب است.

جهت اطلاع از وزن مخصوص انواع بتن ، سبک ، نیمه سازه ای ، سازه ای ، بتن پلاستیک . بتن سنگین ، انواع آجر ، انواع سنگها ، انواع آسفالت ، انواع مخلوط های راه سازه ، انواع رسوبات ریز دانه و درشت دانه ساحلی ، رودخانه ای ، یخچالی ، باد رفتی و غیره به یاری خداوند در بحث های بعدی ارائه خواهد شد.

وزن مخصوص در مکانیک خاک

به طور معمول، وزن مخصوص به عنوان یکی از خواص خاک در مسائل مرتبط با عملیات خاکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مکانیک خاک، وزن مخصوص به شکل‌های مختلف بیان می‌شود:

«وزن مخصوص مرطوب» (Moist Unit Weight):

وزن مخصوص خاک در هنگام وجود آب و هوا درون حفره‌های آن را نمایش می‌دهد.

    γ: وزن مخصوص مرطوب ماده
    γw: وزن مخصوص آب
    w: آب محتوای ماده (نسبت حجم آب به حجم کل)
    Gs: چگالی نسبی خاک (نسبت چگالی ماده به چگالی مرجع)
    e: نسبت تخلخل (نسبت حجم حفره‌های ماده به حجم بخش جامد)

«وزن مخصوص خشک» (Dry Unit Weight):

وزن مخصوص خاک در هنگام وجود هوا به عنوان تنها پرکننده حفره‌ها را نشان می‌دهد.

    γd: وزن مخصوص خشک ماده
    γ: وزن مخصوص مرطوب ماده
    γw: وزن مخصوص آب
    w: آب محتوای ماده
    Gs: چگالی نسبی خاک
    e: نسبت تخلخل

«وزن مخصوص اشباع» (Saturated Unit Weight):

وزن مخصوص خاک در هنگام وجود آب به عنوان تنها پرکننده حفره‌ها (بدون وجود هوا) را نمایش می‌دهد.

    γs: وزن مخصوص اشباع ماده
    γw: وزن مخصوص آب
    w: آب محتوای ماده
    Gs: چگالی نسبی خاک
    e: نسبت تخلخل