بخشی از مقاله
خلاصه
اگر خاك رس تثبیت شده با آهک، در معرض سولفات قرار گیرد، باعث بهوجود آمدن مشکلاتی از جمله، کاهش مقاومت میشود. یکی از راههاي کاهش این مشکلات، جایگزین کردن بخشی از آهک با مواد دیگر مانند سرباره کوره ذوبآهن1 است. در این تحقیق خاك رس کائولینیت با درصدهاي مختلف آهک، سرباره و گچ، در درصد رطوبتهاي مختلف مخلوط شده و مقاومت CBR نمونهها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشها اهمیت میزان رطوبت را در ساخت نمونهها نشان میدهد. درصورت وجود رطوبت کافی جهت فعالسازي و هیدراتاسیون سرباره و انجام واکنش پوزولانی خاك و آهک، وجود سرباره در کنار گچ و آهک باعث افزایش مقاومت و کسب نتایج مناسبتر میشود و درصورت عدم وجود رطوبت کافی وجود سرباره میتواند نتیجه عکس داشته و از مقاومت نمونهها بکاهد.
کلمات کلیدي: سرباره کوره ذوبآهن - GGBS - ، آهک، رس کائولینیت، تثبیت خاك، .CBR
1. مقدمه
افزودن آهک براي بهبود مشخصات مهندسی مواد مورد استفاده در فعالیتهاي عمرانی، قدمت دیرینهاي دارد. خاك رس را میتوان با افزودن درصد کمی آهک تثبیت نمود که این عمل موجب بهبود مشخصات خاك و ایجاد مصالح بهتر براي سازهها میشود. اصولاً آهک براي تثبیت خاكهاي ریزدانه که دامنه خمیري آنها بزرگتر از 10 است و خاكهاي رسی خیلی خمیري مناسب است. درصورتیکه در خاك رس تثبیت شده با آهک، یون سولفات وجود داشته باشد یا این یون از خارج به محیط وارد شود، مثلاً خاك در معرض آب حاوي سولفات قرار بگیرد، بهعلت واکنش بین خاك رس، آهک و سولفات، کانی اترینگایت تشکیل میشود و درصورت وجود کربنات و سیلیکات کافی در محیط و حرارت کمتر از 15 درجه سانتیگراد، اترینگایت به تاماسایت تبدیل میشود؛ هر دو این کانیها در ابتدا باعث افزایش مقاومت میشود؛ اما درصورت جذب آب، متورم شده و از مقاومت نهایی خاك میکاهند .[1]
براي کاهش این مشکلات روشهاي مختلفی وجود دارد؛ باتوجه به آلودگیهاي زیست محیطی مواد باطله صنعتی، اخیراً تحقیقاتی در زمینه استفاده از این مواد در بحث تثبیت خاك، در کشورهاي مختلف انجام پذیرفته و نتایج قابل قبولی بهدست آمده است. تثبیت خاك رس با آهک بهعنوان یک روش اقتصادي مناسب، بهطور گسترده در ساخت بزرگراهها و لایههاي فونداسیونها استفاده میشود؛ اما طبق گزارشها درصورت وجود سولفات در خاك، تورم و خرابیهایی در خاك تثبیت شده با آهک، بهوقوع میپیوندد. نقش مؤثر سرباره کوره ذوبآهن - GGBS - در افزایش مقاومت در برابر سولفاتها و شرایط محیطی خورنده ملاتهایی که در آنها آهک و سولفات وجود دارد، بهخوبی شناخته شده است .[2]
در صنایع ذوبآهن و طی فرآیند تشکیل آهن، محصول فرعی غیر فلزي بهنام سرباره تولید میشود که مواد تشکیل دهنده آن عبارتند از سیلیکا، آلومینا سیلیکا و کلسیم سیلیکا. باتوجه به نوع خنک شدن، انواع مختلفی از سرباره وجود دارد. این محصولات شامل سرباره خنک شده در هواي آزاد، سرباره آهنگدازي دمیده یا پف کرده2 و سرباره دانهاي کوره - GGBS - است. اگر سرباره مذاب بهوسیله آب، بهسرعت خنک شود، بهصورت شیشهاي درآمده و قطعاتی ترد به اندازه ماسه تشکیل میشوند. ساختار فیزیکی و اندازه دانهها به ترکیب شیمیایی سرباره، دماي آن در زمان خنک شدن بهوسیله آب و روش خنک کردن آن بستگی دارد. هنگامیکه این محصول شکسته و آسیاب شود، به ذراتی تبدیل میشود که سرباره دانهاي کوره - GGBS - نامیده میشوند که داراي خاصیت سیمانی هستند و میتواند بهعنوان ماده جایگزین بخشی از آهک در تثبیت خاك رس بهکار برده شود
2. مواد و مصالح مصرفی
براي انجام این تحقیق از خاك رس کائولینیت، آهک، سرباره کوره ذوبآهن - GGBS - ، گچ و آب مقطر استفاده شده است. خاك رس کائولینیت از کارخانه چینی کرد کرمانشاه و سرباره کوره ذوبآهن - GGBS - ، از مجتمع ذوبآهن اصفهان تهیه شده است. آهک مصرفی در این پروژه، آهک صنعتی، از نوع شکفته و در کیسههاي 50 کیلوگرمی است. آهک و گچ مصرفی از بازار شهر همدان تهیه شد. مشخصات فیزیکی مواد اولیه این تحقیق با انجام آزمایشهاي لازم مشخص شدند. همچنین ترکیبات شیمیایی مواد با انجام آزمایش XRF مشخص شدند. نتایج حاصله در جداول 1 الی 8 آمده است.
جدول - 1 کانیشناسی خاك رس کائولینیت مصرفی
جدول - 2 ترکیب شیمیایی خاك رس کائولینیت مصرفی
