Gå til hovedindhold

Sandbunker du kan stå på

I forsøget ser vi, hvordan man mekanisk kan stabilisere iøvrigt løst sand så meget, at man kan stå på det, uden at det kollapser. Mekanisk stabiliseret råjord uden organiske materialer bruges, når vi bygger broer, fx i forbindelse med motorveje eller jernbaner.
 

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges til forsøget

Papir er teknisk udstyr og har sin oprindelse i Kina. Papir består af plantefibre, der er mast sammen og tørret. Læs mere om papir her.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

Prøv at udføre forsøget, hvor afstanden mellem papirstykkerne ændres. Din variabel er afstanden mellem papirstykkerne. Undersøg hor mange kilo broen kan holde til som funktion af afstanden mellem papirstykkerne. Din variabel er afstanden mellem papirstykkerne.

Prøv at undersøge, hvad der sker, hvis du væder en bunke med vand, mens der er vægt på? Normalt vil en sandbunke jo holde bedre på formen, hvis den er fugtig. Din variabel er vandmængden i sandet.

Prøv med andre materialer. Hvilke materialer ville være praktiske, hvis det skulle kunne holde til væsker? Din variabel er materialet.

Undersøg, om det er nødvendigt at have papir i hele planet - kan man fx nøjes med donut-formede cirkler? Din variabel er papirets udformning.


Vejledning til forsøget
 

Materialer du skal bruge

  • Papir
  • Saks
  • Skovl/spade
  • 2 Plastspande i samme størrelse(A-spande)
  • 2 plastspande i lidt mindre størrelse(B-spande), så de passer ind i en A-spand.
  • Tørt sand til at fylde i 2,5 A-spande
  • træbræt, der kan bære ens vægt

Aktivitetsvejledning 

  1. Klippe cirkler af papir, ca. svarende til A-spandens diameter.
  2. Fyld ca. 1 cm sand i bunden af en A-spand. Stamp sandet helt tæt med bunden af B-spanden, så det ligger helt tæt pakket.
  3. Læg nu en af de klippede papircirkler ovenpå sandet. Fyld herpå endnu 1 cm sand, og stamp påny.
  4. Læg en ny papircirkel i, og fortsæt med skiftevis stampet sand og papir, til spanden er helt fyldt
  5. Vend spanden på hovedet og tap let på oversiden, til du kan mærke, at sandet har sluppet spandens inderside. Løft herefter spanden af.
  6. Gentag proceduren, så I har to sand/papirtårne, og læg et bræt på tværs. Træd op på brættet og se, om det kan bære din vægt.
  7. Prøv evt. selv at lege ingeniør og byg verdens mest holdbare bro eller sandslot.

Faglig forklaring

Forsøget viser, hvad der sker, når man laver mekanisk stabilisering af jord og sandlag.

Jord og sand er enormt godt til at modstå kræfter direkte oppefra, dvs. kompressionen fra en bil, der kører over en vej. Men det skrider let ud, hvis det udsættes for horisontale kræfter. Så uden mekanisk stabilisering er det ikke stabilt, hvis man sætter en belastning på det. 

Forarbejdede byggematerialer er dyre, og jord og sand er billigt. Derfor kan det være en stor fordel at kunne bruge råjord uden organiske materialer, hvis man fx skal bygge en motorvejsrampe til en bro.

Det kan man gøre ved hjælp af MSE (mechanically stabilized earth - eller på dansk
mekanisk stabiliseret jord). Det indebærer, som forsøget viser, at man lægger stabiliserende flader af fx kunststof lagvis med jorden, hvilket kan være med til at holde jorden fra at skride ud. 

Det er her, geosyntetiske stoffer kommer ind i billedet. Disse er sammenhængende kunststoffer, som man kan lægge mellem jordlagene - på samme måde som papiret ligger mellem jordlagene i dette forsøg. Disse kunststoffer er ikke er sårbare overfor nedbrydning, når de udsættes for fugt. Geosyntetiske stoffer er gode til at modstå de horisontale kræfter, og man har derfor samlet set et materiale, der både kan modstå sidelæns kræfter og kræfter ovenfra.


Interessante links
 

Mekanisk stabilisering på wikipedia
Practical engineering på youtube