انواع خاک مناسب در ساختمان سازی

آیا می‌دانستید که نوع خاک زیر پای شما کلید موفقیت یا شکست ساختمان ‌سازی است؟ فرقی نمی‌کند بخواهید یک آسمان‌خراش‌ سر به فلک‌کشیده در شهرهای شلوغ بسازید و یا شالوده خانه‌های ساده را بریزید، در هر حال انواع خاک ساختمان سازی نقش مهمی در تعیین یکپارچگی ساختاری و پایداری هر ساختمان ایفا می‌کند.

محورهای فعالیت و ارائه خدمات شرکت مهندسی عمران ابرند دربخش های میخ کوبی و نیلینگ، تاپ دان، مهار متقابل، خاک مسلح و …می باشد .

انواع خاک ساختمان سازی، مختلف است. از خاک‌های شنی گرفته تا خاک‌های رسی، هر نوع دارای ویژگی‌های متمایز خود است که می‌تواند پایه و اساس خانه ساخته‌شده را تحت تاثیر قرار دهد. آگاهی از نوع خاک می‌تواند به شما کمک کند تا بهترین فونداسیون را برای خانه در حال ساخت بریزید و ایمنی آن را تامین کنید.

در این مقاله، انواع خاک ساختمان سازی را بررسی می‌کنیم و کاربرد آن‌ها، روش‌های شناسایی و تست را معرفی می‌نماییم.

بیشتر بخوانید:همه چیز در رابطه با آزمایشات و بررسی خاک در پروژه های عمرانی

تعریف خاک و اصطلاحات مربوط به آن

اصطلاح «خاک» به لایه بالایی پوسته زمین که گیاهان در آن رشد می‌کنند، اشاره دارد. خاک از سنگ‌های هوازده، مواد آلی، فضاهای پر از هوا و آب تشکیل شده است. توصیف‌های علمی که از خاک ارائه شده است، معمولاً ویژگی‌های مربوط به لایه‌های افقی تا عمق 1.2 متر را مشخص می‌کند. خاک یکی از عناصر مهم برای ساختمان ‌سازی است.

ساختار خاک (Soil structure) عبارت است از ترکیب یا تجمع ذرات خاک در واحدهای مرکب بزرگ‌تر (یا پدها) که با داشتن منفذ و کانال‌هایی نفوذ جریان هوا، آب و ریشه‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. واحدهای ثانویه بر اساس اندازه، شکل و درجه توسعه، مشخص و طبقه‌بندی می‌شوند. در شکل زیر می‌توانید ساختار خاک و نام هم‌ساختار را ببینید.

پایدارسازی گود و انواع روش های آن

ساختار خاک

بافت خاک (Soil texture) نسبت کسری اندازه ذرات مختلف خاک (شن، سیلت و رس) است.

پروفیل خاک (soil profile) یک مقطع عمودی از طریق خاک است.

رطوبت خاک (Soil wetness) بر‌اساس عمق و مدت غرقاب در نیم‌رخ خاک طبقه‌بندی می شود. شش کلاس رطوبتی، شناسایی شده است که از «زهکشی خیلی خوب » تا «زهکشی خیلی ضعیف» متغیر است.

بیشتر بخوانید: میکروپایل یا ریزشمع به عنوان یکی از روش های بهسازی خاک

انواع خاک از نظر اندازه

انواع خاک ساختمان سازی از نظر اندازه به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند.

تکه سنگ (Boulders)

• اندازه ذرات: هر چیزی بالاتر از 200 میلی‌متر.
• شکل ذرات: زاویه‌ای، زیر گوشه‌ای، گرد، مسطح، دراز.
• بافت: زبر، صاف یا صیقلی.
• فشردگی: شل.
• ساختار: همگن، بین طبقاتی، ناهمگن یا هوازده.

سنگ‌فرش (Cobble)

Cobble اغلب در ساخت‌و‌سازهای اولیه در روسازی استفاده می‌شود. Cobble ها سنگریزه‌های کوچکی هستند که به‌طور سنتی از بستر نهرها جمع‌آوری می‌شدند و از این رو با آب گرد و صاف می‌شدند. آن‌ها معمولاً در ماسه قرار می‌گیرند یا با ملات به هم متصل می‌شوند.

• اندازه ذرات: 60-200 میلی‌متر.
• شکل ذرات: زاویه‌ای، زیر زاویه‌ای، گرد، مسطح، دراز.
• بافت: زبر، صاف یا صیقلی.
• فشردگی: متراکم
• ساختار: همگن، بین طبقاتی، ناهمگن یا هوازده.

شن (Gravels)

شن‌ها یکی دیگر از انواع خاک ساختمان سازی هستند. شن یک تجمع سست از قطعات کوچک با اندازه‌های مختلف سنگ است و کاربردهای وسیعی در صنعت ساختمان دارد. اندازه ذرات شن از 2 میلی‌متر تا بیش از 60 میلی‌متر متغیر است و در طیف وسیعی از رنگ‌ها و بافت‌ها موجود است. خود شن‌ها به سه دسته درشت، متوسط و ریز تقسیم می‌شوند.

شن‌های درشت (Coarse gravels)

اندازه شن‌های درشت20-60 میلی‌متر است و به‌راحتی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده هستند. انواع باکیفیت این نوع خاک، دارای طیف وسیعی از اندازه در دانه‌ها است. در مقابل، انواع نامناسب، اندازه‌بندی متنوعی ندارند.

شن‌های متوسط (Medium gravels)

اندازه ذرات شن متوسط از انواع خاک ساختمان سازی 6-20 میلی‌متر است و به‌راحتی با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند. درجه‌بندی خوب و بد این نوع خاک نیز مانند نوع قبلی است.

شن‌های ریز (Fine gravels)

اندازه ذرات شن ریز 2-6 میلی‌متر است و همان‌طور که می‌بینید، آن‌قدر درشت است که به‌راحتی با چشم غیر‌مسلح قابل مشاهده باشد.

ماسه (Sand)

ماسه نوعی ماده طبیعی است که دارای ترکیبی دانه‌ای، شل و تکه‌تکه‌شده است و از ذرات معلق مانند سنگ، مرجان، صدف و غیره تشکیل شده است. ماسه معمولاً ریزتر از شن است اما درشت‌تر از سیلت است.

اندازه ذرات: 0.6-2 میلی‌متر (ماسه‌های درشت)، 0.2-0.6 میلی‌متر (ماسه‌های متوسط)، 0.06-0.2 میلی‌متر (شن‌های ریز) است.

اگر بخواهیم تقسیم‌بندی انواع خاک ساختمان سازی را از نظر دانه‌بندی ادامه دهیم، پس از شن، سیلت، خاک رس و پیت قرار دارد که در ادامه بیشتر درباره آن‌ها صحبت می‌کنیم.

انواع متداول خاک مورد استفاده در ساخت‌و‌ساز

انواع خاک ساختمان سازی که بیشتر از خاک‌های دیگر مورد توجه هستند، به‌شرح زیر می‌باشند.

خاک رس (Clay)

خاک رس به دلیل تمایل به جابه‌جایی در هنگام خشک‌شدن یا مرطوب‌شدن، خاک ایده‌آلی برای ساختمان‌ها نیست. این خاک می‌تواند باعث ایجاد ترک یا شکاف در ساختمان و در نتیجه ناهمواری کف شود. برای افزایش پایداری، عمق پی خاک رسی، عموماً باید عمیق‌تر باشد.

شن و ماسه (Sand and Gravel)

شن و ماسه دارای ذرات بزرگی هستند که به خاک اجازه می‌دهند آب را به سرعت تخلیه کند. این ویژگی برای ساختمان‌ها مفید است. نگهداری آب کم‌تر به معنای خطر کمتری برای جابه‌جایی ساختمان و ایجاد ترک‌های ساختاری و غیرسازه‌ای است. شن و ماسه فشرده‌شده پایداری بیشتری دارند و گزینه بسیار خوبی برای ساختن پایه هستند.

با گذشت زمان، شن و ماسه می‌تواند شسته شود. در این موارد، یک پایه مارپیچ (helical pier) که به آن لنگرهای مارپیچ، شمع‌پیچ یا لنگر‌پیچ نیز گفته می‌شود یک تکنیک پی مناسب است.

سنگ / سنگ بستر (Rock/Bedrock)

سنگ‌ها انواع زیادی دارند؛ ماسه سنگ (sandstone) ، سنگ آهک (limestone) و غیره و همه آن‌ها به دلیل ظرفیت باربری بالا، گزینه‌های بسیار خوبی هستند. این ویژگی‌ها، این نوع خاک را برای ساختمان‌های بزرگ‌تر ایده‌آل می‌کند. سنگ بستر، لایه‌ای از سنگ در زیر لایه سطحی خاک است.

بر خلاف خاک رس که می‌تواند منبسط و جابه‌جا شود، سنگ بستر در برابر آسیب آب، پایدارتر و مقاوم‌تر است. بنابراین، ساختمان با جابه‌جایی یا نشست کمتری روبرو شده و کمتر احتمال دارد ترک بخورد. مهم‌ترین مسئله در مورد فونداسیون ساختمان روی سنگ، اطمینان از تراز‌بودن سطح، قبل از ساخت است.

خاک لومی (Loam)

لوم به دلیل ترکیب ایده‌آلی از سیلت، ماسه و رس، بهترین نوع خاک برای ساخت‌وساز است. لوم معمولاً جابه‌جا، منبسط یا منقبض نمی‌شود و به‌خوبی با حضور آب مقابله می‌کند.

یکی از اشکالات احتمالی ساختن ساختمان بر روی لوم، امکان وجود مواد تجزیه‌نشده است که باید قبل از ساخت، فیلتر شود.

پیت (Peat)

پیت اغلب در مناطقی مانند باتلاق‌ها و تالاب‌ها یافت می‌شود و از پوشش گیاهی در حال پوسیدگی و یا مواد آلی تشکیل شده است. می‌تواند مقدار زیادی آب را در خود نگه دارد و به دلیل میزان جابه‌جایی آن و ظرفیت باربری پایین، نوع خاک بسیار ضعیفی برای پی در نظر گرفته می‌شود. امکان ساخت بر روی پیت وجود دارد، اما ساختمان در معرض خطر ترک یا انواع آسیب‌های دیگر است.

اسلیت (Silt)

مانند پیت، اسلیت یکی دیگر از گزینه‌های ضعیف خاک برای ساخت فونداسیون است. زیرا اسلیت توانایی زیادی در حفظ آب دارد. این ویژگی باعث جابه‌جایی و انبساط خاک خیس می‌شود و هیچ تکیه‌گاهی را برای ساختمان ایجاد نمی‌کند. این ویژگی می‌تواند باعث آسیب یا شکست ساختاری شود. بهتر است ساخت‌و‌ساز بر روی این نوع خاک انجام نشود.

مرغوب‌ترین خاک برای ساختمان سازی

همان‌طور که اشاره شد، خاک لومی، بهترین نوع از انواع خاک ساختمان سازی است. ساخت وساز در منطقه‌ای که دارای خاک لومی است، بسیار راحت و ایمن است. با این حال، اگر انواع خاک ساختمان سازی موجود در محل، متفاوت بود، باز هم امکان ساخت‌و‌ساز وجود دارد. با این حال نیاز به رعایت موازین بیشتری است.

بیشتر بخوانید: اختلاط عمیق خاک

اهمیت شناخت انواع خاک در ساختمان سازی

خاک زیر یک سازه مسئول جذب عوامل استرس‌زا است که از سمت ساختمان می‌آیند، بنابراین درک چگونگی واکنش یک خاک خاص، بسیار مهم است. برای شناخت نوع خاک، آزمایشات خاصی انجام می‌شود. اشتباه و یا عدم آزمایش و تجزیه و تحلیل صحیح خاک می‌تواند منجر به ساختمانی شود که به‌زودی فرو می‌ریزد، نشست می‌کند، یا از بین می‌رود.

بیشتر بخوانید: نیلینگ یا میخکوبی چیست؟

اهمیت و فواید آزمایش خاک ساختمان سازی

هنگام برنامه‌ریزی برای ساخت خانه در یک قطعه زمین جدید، انجام آزمایش خاک برای تعیین واکنش‌پذیری خاک و سایر شرایط ژئوتکنیکی در محل ساختمان بسیار مهم است. مهندس ساختمان، دال‌ها و پایه‌ها را با در نظرگرفتن طبقه‌بندی خاک و حرکت مورد انتظار، طراحی می‌کند. بدون اطلاع از نوع خاک، ساختمان ساخته‌شده در معرض خرابی است.

تست خاک، فرآیند انجام تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی بر روی خاک است که نوع آن را برای مهندس سازه مشخص می‌کند.

سخن آخر

ساختمان ‌سازی بر روی خاک انجام می‌شود که بیرونی‌ترین لایه زمین است. شناخت انواع خاک ساختمان سازی نقش مهمی در یک ساخت‌و‌ساز خوب دارد. بدون شناخت انواع خاک ساختمان سازی و نوع خاک در زمین ساخت‌و‌ساز، نمی‌توان اقدامات صحیحی برای ساخت فونداسیون و ساختمان انجام داد. این سبب می‌شود که ساختمان ساخته‌شده به‌سرعت خراب شود و یا نشست کند. برای یک ساخت‌و‌ساز بادوام، شناخت انواع خاک ساختمان سازی اهمیت زیادی دارد.