بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به گسترش بیش از حد شبکه راهها و حجم زیاد عملیات خاکبرداری و خاکریزی در راهها تخریب زیادی در محیط زیست صورت گرفته است و از طرفی حجم زیاد عملیات خاکبرداری و خاکریزی و در مواردی عدم وجود مصالح مناسب در دسترسی برای احداث راهها هزینههای زیادی را برای احداث راهها ایجاد مینماید از این رو اگر قرار است اساس یا زیر اساس بر زمین خاکی بنا شود، خاک میبایست دارای یکسری مشخصات ویژه ای باشد یا به عبارت فنی تر، در مقابل طیفی از تنشها و کرنشهای کششی و فشاری مقاومت لازم را داشته باشد در غیر اینصورت می بایست از خاک جایگزین، در بستر راه استفاده شود که این امر باعث ایجاد تخریب فراوان در محیط زیست شده و همچنین مستلزم هزینه زیاد می باشد. در راستای موضوع تحقیق سعی شده است تا در جهت سرعت بخشیدن به واکنش فوق از مواد افزودنی خاکستر پوسته برنج که در منطقه مورد مطالعه بمیزان قابل توجهی در کارخانههای شالیکوبی در پروسه تولید برنج یافت میشود استفاده گردد. اساس کار بر پایه نتایج آزمایشگاهی است که از آزمایش برش مستقیم و آزمایش C.B.R استفاده شده که جهت دستیابی به نتایج دقیقتر و نزدیکتر به واقعیت، آزمایشات در چندین مرحله تکرار و از میانگین اعداد بدست آمده استفاده شد.
واژههای کلیدی:تثبیت سازی، آهک، خاکستر پوسته برنج ، راه
-1 مقدمه:
به منظور اجرای خطوط راه های آسفالتی در یک منطقه جغرافیایی همواره شرایط ایده آل وجود ندارد و در بسیاری از مواقع نیاز به تصحیح و کار فراوان بر روی زمین های مورد نظر از جمله تثبیت خاک می باشد. تفاوت شرایط جوی، شرایط جغرافیایی و از این دسته همگی باعث می شود که شیوه اجرا مسیرها متفاوت باشد. یکی از مشکلات، اجرای بهینه ی خطوط راه های آسفالتی بر روی خاک های سست است. باتوجه به حضورگسترده خاک های ریزدانه رسی در سطح کشور، مشکلات زیادی در پایداری بسترپروژه های عمرانی وجود دارد که نیازمند تثبیت قبل ازساخت و ساز بوده است. هدف اصلی از تثبیت خاک این است که بتوان مقاومت خواسته شده را با ضخامت کمتری تأمین کرد. عواملی که برای انتخاب نوع ماده تثبیت کننده مدنظر قرار داده ایم عبارتند از: شرایط جوی منطقه، جنس خاک، نوع کاربرد، هزینه عملیات، وفور وسهولت استفاده درخاک ومیزان بارگذاری وبهره برداری .[1] مطالعات زیادی توسط متخصصین راه و ژئوتکنیک در این زمینه انجام گرفته است. یکی از روش های موجود برای اجرای خطوط، در چنین مناطقی استفاده از خاکستر پوسته برنج در تثبیت خاک است. استفاده از خاکستر پوسته برنج یکی از روش های موثر برای مسلح کردن خاک واقع بر روی بسترهای سست است که باعث کاهش نرخ نشست خطوط و متعاقب آن افزایش دوره نگهداری می شود. دراین مقاله به خصوصیات خاک ومصالح تثبیت شده با آهک از قبیل؛ تراکم پذیری، دوام، مقاومت و ... پرداخته شده است. نتایج حاصله ازآزمایش ها ومطالعات تأثیر فوق العاده آن را بر مقاومت خاک نشان می دهد که با توجه به درصد مورد استفاده از لحاظ اقتصادی در پروژه های عمرانی مقرون به صرفه خواهد بود.
-2 ضرورت تحقیق:
امروزه راههای ارتباطی یکی از عوامل مهم زیربنایی توسعه اقتصادی شناخته می شود. از آنجاییکه برای تکمیل و بهبود شبکه ارتباطی کشور، عبور از مناطق جنگلی و . . . اجتناب ناپذیر است به نظر می رسد شناخت مسائل ویژه راهسازی در این مناطق و روشهای مقابله و کنترل آنها ضروری باشد .
مقاوم سازی بستر راه، در صورتی که زمین بستر راه دارای مقاومت کافی نباشد، باید آن را تثبیت نمود تا بتواند فشار ناشی از روسازی و بار ترافیک و ماشین ها را تحمل کند. برای ممانعت از وارد آمدن این قبیل خسارات عمده به منابع مالی و اعتباری کشور و نیز برای احداث راه های مطمئن و کم خطر در سراسر کشور لازم است که در امر راه سازی کشور و خصوصاً در روسازی راه های آسفالته و پرتردد تجدی نظر کاملاً اصولی و در عین حال دقیق و فنی و مهندسی و منطبق بر قوانین ملی و بین المللی راه سازی صورت گیرد .[4] چراکه روسازی راه در واقع علاوه بر ایجاد یک سطح صاف و هموار برای عبور وسایل نقلیه، نقش محافظ لایه های زیرین راه را نیز بر عهده دارد که اگر این یهلا بدرستی و بر اساس تکنیکها و روشهای کاملاً فنی ساخته نشود، علاوه بر وارد آمدن هزینه های مستقیم - هزینه احداث اولیه راه و مخارج تعمیر و بازسازی آن - ، هزینه های غیر مستقیم دیگری را نیز بر پیکره اقتصادی کشور وارد می کند که در واقع مخارج غیر مستقیم، هزینه هایی است که بدلیل بسته شدن راه، استفاده کنندگان از آن، بخاطر خرابی و بدی راه متحمل می شوند. مثل اتلاف وقت و در نتیجه مصرف سوخت بیشتر، افزایش تصادفات و استهلاک و خرابی وسایل نقلیه.
بنابراین اقداماتی که برای بالا بردن و حفظ مقاومت خاک در مقابل نیروهای مکانیکی، آب و عمل یخبندان انجام می گیرد ضروری است. در این کار خواص خاک از طریق اصلاح دانه بندی خاک، اضافه کردن مواد چسبنده، اضافه کردن مواد شیمیایی به نحوی عوض می شود که خاک به عنوان یک ماده اصلی نیازها را برآورده سازد. در این مقاله ضمن معرفی خصوصیات خاک ها ی سست به مشکلات راهسازی در ا ین مناطق اشاره شده و روشهای اجرایی برای مقاوم سازی راه در برابر بلایای طبیعی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. همچنین به نمونه های اجرا شده راه در این مناطق به همراه نوع مقاوم سازی اشاره خواهد شد.
-3 اهداف تحقیق:
- بررسی اهداف مهندسی خاک در اثر افزودن ترکیبات خاکستر پوسته ی برنج به همراه آهک
- تثبیت خاک،کاهش رطوبت و یا کاهش گرد و خاک
- کاهش میزان مصالح مصرفی در سخت راه ها
- کاهش تخریب محیط زیست و استفاده بهینه از مصالح
- استفاده از خاکستر پوسته ی برنج به عنوان جایگزین سیمان
-4 پیشینه تحقیق
تکنیک اصلاح خاک با آهک از زمانهای قدیم در اجرای ابنیهها به کار رفته است. از این تکنیک در جنگ جهانی دوم برای ساخت سریع جادهها و فرودگاهها استفاده شده است. پس از سال 1945 اصلاح خاک با آهک شکفته در آمریکا و اصلاح شنهای رسدار تثبیت شده با سیمان در Sub saharan آفریقا متداول شد .[5]
در نواحی مرطوب اروپایی و با توجه به شرایط آب و هوایی آن ناحیه، اصلاح خاک با آهک با کاربرد آهک زنده بجای آهک شکفته صورت میگیرد. این روش اصلاح در حلول دهههای 50 و 70 در اغلب کشورهای اروپایی شمالی - آلمان، اتریش، سوئیس، فرانسه و بلژیک - مرسوم شده است. در کشور بلژیک اصلاح خاک با درصد کمی آهک به صورت گستردهای در جادهها به کار رفته است.
در بین سالهای 1968 تا 1975 احجام بسار زیادی از خاکهای سیلتی مرطوب خاکریزها - متجاوز از 50 میلیون مترمکعب - ، بستر و لایههای اساس راهها، با استفاده از آهک زنده با درصد اختلاط حدود 1/5 تا 2 درصد، تقویت شده است. در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70 از آهک و بویژه از دوغاب آهک به عنوان کامل تثبیت کننده استفاده شده است . [ 5 ]
اما اولین استفاده از پوسته برنج در بتن بود که مربوط به سال 1924 در کشور آلمان است که توسط بیگل گزارش شده است. کارهای جانبی دیگری در ایالات متحده آمریکا توسط مک دانیل در سال 1946، هوگ در سال 1955 و هوگ وبار در سال 1956 در مورد تولید و عملکردبلوکهای ساخته شده بامخلوطهای سیمان،خاکستر پوسته برنج انجام شده است .[ 5 ]
همچنین هوگ و بار تحقیقاتی در مورد ترکیب آهک در مخلوط خشتهای ساخته شده با خاکستر، خاک و امولسیونهای قیری انجام دادهاند، خاکستر مورد استفاده در این آزمایشها از کورههایی تامین میشد که سوخت آنها پوسته برنج بوده است . [ 4 ] تحقیقات گزارش شده تا سال 1972 نشان میدهد که از خاکستر پوستههای برنج بدست آمده تحت شرایط کنترل نشده استفاده میشده است.
مهتا در سال 1972 در آمریکا اولین گزارش خود را در مورد استفاده از پوسته برنج منتشر کرد. تحقیقات او به دلیل آنکه جزو اولین مطالعات دقیق درباره عوامل موثر در سوزاندن پوسته برنج و تاثیر آن بر روی فعالیت خاکستر است از نظر علمی ارزش فراوانی دارد. مهتا در آن زمان کورهای با بستر روان به منظور ایجاد سیستمی برای استفاده از پوسته برنج به عنوان سوخت و همچنین تولید خاکستر فعال طراحی کرد. طرح نیمه صنعتی این کوره در ساکرا منتو و کالیفرنیا و صنعتی آن در اشتوتگارت آلمان و آرکانزاس آمریکا تهیه شد. وی همچنین از این کوره برای تولید خاکستر به عنوان ماده پر کننده و تقویت کننده لاستیک و نیز ماده افزونه معدنی بسیار فعال برای مخلوط شدن با آهک و ماده جایگزین سیمان پرتلند استفاده کرد.
در سالهای 1972 تا 1982 سه گردهمایی درباره مصارف پوسته برنج و خاکستر آن در کشورهای پاکستان، مالزی، هند برپا شد. در سال 1984 موسسه UNIDO نشریه جامعی درباره کلیه عوامل تولید و کاربرد مربوط به پیشرفت تکنولوژی سیمان دارای پوسته برنج منتشر کرد . [ 4 ]
در مورد واکنش خاکستر پوسته برنج و محلول Ca - OH - 2 نیز تحقیقاتی توسط Qisunyu و همکارانش در سال 1997 انجام شده است . [ 3 ] پرفسور آبریل نیز در سال 1995 در زمینه استفاده از خاکستر پوسته برنج در سنگفرش مطالعاتی انجام داده
