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.


Aktivitetsvejledning 

Til forsøget skal I bruge to spande, hvor den ene er lidt mindre, så den lige passer ind i den anden, samt tørt sand nok til at fylde en spand med sand ca. 2,5 gang. I skal desuden klippe cirkler af papir, ca. svarende til spandens diameter.
Fyld ca. 1 cm sand i bunden af den største spand. Stamp sandet helt tæt med bunden af den mindre spand, så det ligger helt tæt pakket. 

Læg nu en af de klippede papircirkler ovenpå sandet. Fyld herpå endnu 1 cm sand, og stamp påny. Læg en ny papircirkel i, og fortsæt med skiftevis stampet sand og papir, til spanden er helt fyldt.. Vend spanden på hovedet og tap let på oversiden, til du kan mærke, at sandet har sluppet spandens inderside. Løft herefter spanden af.

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.

Faglige pointer

  • Stoffer og materialers egenskaber
  • Jordbunden og undergrundens bestanddele
  • Landskabsdannelse
  • Sammenhæng mellem kræfter og bevægelse

Materialer

Sand, papir, saks, skovl/spade, plastspande af forskellig størrelse, bræt.

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.

Varier med variable og frihedsgrader

  1. Sammenlign med et tilsvarende eksperiment, hvor der IKKE lægges papir i sandet. Hvor meget kan det holde til?
  2. Undersøg, hvor mange kilo sandet kan bære, før det kollapser. Hvis broen allerede kan bære dig, kan du fx holde to bæreposer, som en hjælper fylder med vanddunke eller noget andet tungt.
  3. Se, om det gør forskel, hvor langt der er mellem papirlagene. Prøv at lave sandtårne, hvor der er 50 papirstykker og sandtårne med 5 papirstykker. Hvilke bærer bedst?
  4. 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.
  5. Prøv med andre materialer. Hvilke materialer ville være praktiske, hvis det skulle kunne holde til væsker?
  6. Prøv at bygge verdens mest holdbare sandslot.
  7. Undersøg, om det er nødvendigt at have papir i hele planet - kan man fx nøjes med donut-formede cirkler?