بخشی از مقاله
ارزيابي خصوصيات تراکمي ومقاومتي استفاده از آهک شکفته وسيمان در خاکهاي رس دار (مطالعه موردي منطقه اي درجنوب غربي استان تهران )
چکيده
خاک رس از اجزاي اصلي تشکيل دهنده خاک بستر است . به دلايلي از قبيل قابليت تورم زياد وکاهش مقاومت شديد وغيره اين خاک يکي از خاکهاي مسئله دار در راهسازي است . لذا جهت کاهش رطوبت خاک ودرنتيجه بهبود خواص رواني وخميري خاک ودرنتيجه افزايش مقاومت وکاهش نشست ، خاک بستر را به وسيله موادي از قبيل آهک (اعم از زنده ، شکفته ودوغاب آهک ) ويا سيمان پرتلند ويا قيرآبه تثبيت مي کنند.به طورکلي انتخاب روش تثبيت براي خاکها بستگي به نوع وجنس خاک وهمچنين هدف از تثبيت خاک دارد.تثبيت خاک مانند هر تصميم ديگر مهندسي بايستي ازنظرفني واقتصادي موجه باشد.دراين مقاله خاک محل يکي از مناطق جنوب غربي تهران بررسي و پارامترهاي اوليه خاک محل اعم از وزن مخصوص ودانه بندي ورده بندي خاک وحدود اتربرگ و CBR تعيين گرديد. سپس اين نتايج با نتايج خاک تثبيت شده با سيمان وآهک شکفته بطورجداگانه مقايسه گرديدومشخص شد ب راي اين رده بندي خاک ، خاک تثبيت شده با سيمان داراي مقاومت بيشتري نسبت به خاک تثبيت شده با آهک بوده ونيزآهک در کاهش رطوبت خاک وبهبود پارامترهاي خميري موثرتربوده است .
واژه هاي کليدي: خاک رس ، تثبيت ،سيمان ، آهک ، مقاومت .
١- مقدمه
خاک رس يکي ازخاکهايي است که به وفور درطبيعت يافت مي شود ودرصورت وجود دربستر ودر لايه هاي روسازي مشکلاتي ايجاد مي کند وجود رطوبت در کنار خاک رس ، مقاومت آن را به شدت کاهش داده ومي تواند منجر به تغيير حجم آن شود که نتيجه تمام اينها ايجاد ناهمواري در سطح روسازي وتحميل هزينه نگهداري زياد است . از موادي که براي تثبيت خاک رس استفاده مي شوند آهک وسيمان هستند.اضافه کردن آهک به خاک رس باعث به وجود آمدن واکنشهايي مي شود که اين ويژگي ها در کوتاه مدت وبلند مدت باعث بهبود ويژگي هاي خاک مي شود.برخي از خاکها با آهک واکنش نمي دهند که به دليل فقدان سيليکاتها وآلوميناتها در خاک است .دراين موارد مي توان از ترکيب آهک با يک ماده پوزولاني مانند خاکستر بادي ويا ميکروسيليس استفاده کرد. ازمشکلات استفاده از آهک ايمني وآلودگي وهزينه حمل است . ماده ديگري که مي تواند در تثبيت خاکها ازجمله خاکهاي رس دار استفاده شود سيمان است .سيمان داراي مواد پوزولاني بوده ودرکنارآب تبديل به ماده چسباننده ايي شده ودانه هاي خاک را به هم پيوند مي دهد. تثبيت خاک به اصلاح وبهبود خواص فيزيکي ومهندسي آن براي تامين يک رشته اهداف از پيش تعيين شده اطلاق مي شود.انتخاب روش تثبيت براي خاکها بستگي به نوع وجنس خاک وهدف از تثبيت خاک دارد.
٢- پيشينه تحقيق
اغلب تحقيقات انجام شده برروي تثبيت خاکهاي ريزدانه بوده است وخاکهاي دانه اي به دليل مشکلات کمتري که دارند کمتر مورد مطالعه قرارگرفته اند .تحقيقات انجام شده برروي تثبيت خاک با آهک عموما نشان مي دهند که افزايش ٢تا ٨دصد آهک منجربه کاهش حدرواني وشاخص خميري وحداکثروزن مخصوص وتورم شده ورطوبت بهينه تراکم خاک ومقاومت خاک راافزايش مي دهد [ ١ ] . همچنين طي تحقيقي مشخص گرديد ترکيب خاکستربادي وآهک نيز براي تثبيت خاکهاي با رس کمتروبافت درشت تر اثرمناسبي خواهد داشت [ ٢,٣ ] .درتحقيقي ديگر آمو وهمکارانش از سيمان وخاکستربادي براي تثبيت يک خاک رس متورم شونده استفاده کردند وخصوصيات تراکمي ومقاومتي خاک را بررسي کردند.آنها سه ترکيب مختلف شامل خاک بدون تثبيت کننده ،خاک رس با ١٢%سيمان وخاک رس با ٩%سيمان و٣%خاکستربادي را با هم مقايسه کردند.نتايج نشان داد افزودن ٣%خاکستربادي به همراه ٩% سيمان بالاترين افزايش را درمقاومت دارد,[٤,٥ ].
٣- بيان مساله
برخي از خاکها به علت مشخصات فني نامطلوب ويا دارابودن مقدارقابل توجهي خاک رس براي عمليات راه سازي نامرغوب حساب مي شوند.اينگونه خاکها به دليل حساسيت وناپايداري دربرابررطوبت ،مقاومت کم وتراکم پذيري مشکلات فراواني را ازنظرفني واقتصادي درراهسازي ايجاد مي کنند.چنانچه مسيريک راه ازمناطقي که داراي خاکهاي نامرغوب باشد عبورکند طرح واجراي زيرسازي وروسازي مستلزم استفاده از لايه هايي با مصالح متفاوت وضخيم خواهد بود.که دراين موارد اقدام به تغييرمسيرراه يا تعويض خاک مي گردد.هرگاه به عللي امکان تغيير مسيرراه ويا تعويض خاک نباشدويا هزينه تعويض خاک مقرون به صرفه نباشدبايد روش اصلاح وبهبودخاک مورد بررسي قرارگيردتاچنانچه ازنظر اقتصادي وفني قابل توجيه باشدبه انجام آن مبادرت گردد.[ ٧،٦ ]
منطقه مورد تحقيق در جنوب غربي استان تهران ودر نزديکي شهرستان رباط کريم مي باشد. مطابق گمانه هاي زده شده درمحل سطح آب زيرسطحي درعمق ٣- ١.٥ متربوده است وخاک محل ازنوع رس دار بوده است (شکل ١) وباتوجه به خاک رسدار محل و اينکه درعمق ٦ متري بستر سنگي نفوذناپذيري وجوددارد لذا پديده پامپينگ ومويينگي منجر به افزايش رطوبت خاک بستر وکاهش مقاومت وکاهش ظرفيت باربري آن مي گردد.لذا بدين منظور طرح تثبيت خاک مدنظر قرار گرفت .
٤- روش تحقيق
درابتدا خاک بستر محل مورد انجام آزمايشات دانه بندي وتراکم وحدود اتربرگ وتوان باربري ( CBR ) قرارگرفت .پس ازآنکه مشخص گرديد خاک بستر داراي مقاومت کم است وازنوع ضعيف مي باشد(شکل ٣) لذا انجام آزمايشات موردنظر جهت تثبيت
خاک بستر و تعيين درصد آهک وسيمان انجام پذيرفت . که دراين خصوص با توجه به نشريه شماره ٢٦٨[ ٦ ] با عنوان
دستورالعمل تثبيت لايه هاي خاکريز ونمودارهاي راهنما درفصل دوم (جهت تعيين درصد آهک ) وفصل سوم جهت تعيين مقدار سيمان ، مقدار سيمان وآهک برابر با ٨٠کيلوگرم در هرمترمکعب تعيين گرديد.پس ازآن عمليات تثبيت با استفاده از پخش وآبپاشي وکوبش سيمان وآهک در دو خيابان مختلف به طول ٤٠٠ متر وعرض ١١ متر وبا استفاده گريدر انجام گرديد.
پس ازاين عمليات آزمايشات تراکم و CBR اشباع از خاک تثبيت شده انجام ونتايج آن مقايسه گرديد.
باتوجه به انجام آزمايش دانه بندي خاک محل طبق رده بندي AASHTO ازنوع ٤-A وحدرواني آن ( LL ) برابر با ٢٥ وشاخص خميري آن (PI ) برابر با ٩ مي باشد.
شکل ١:منحني دانه بندي خاک محل
همچنين با انجام آزمايش تراکم با روش AASHTO TD١٨٠ حداکثر دانسيته خشک برابر با ١.٩٦ ودرصد رطوبت بهينه
١١.٩ بدست آمد.
شکل ٢: آزمايش تراکم خاک محل
همچنين آزمايش نسبت باربري کاليفرنيا(CBR ) اشباع از خاک محل با استفاده از روش AASHTO T١٩٣ ونتايج بدست
