بخشی از مقاله
خلاصه
خاك هاي ریز دانه رسی با توجه به حضور گسترده اي که در سطح کشورمان دارند، مشکلات بسیاري را در پایداري بستر پروژه هاي عمرانی ایجاد کرده اند که نیازمند تثبیت قبل از ساخت و ساز بوده است. براي تثبیت خاك از مواد تثبیت کننده مختلفی استفاده می شود. که معمول ترین روش جهت تثبیت خاك هاي رسی تثبیت خاك رس با آهک است.
هدف اصلی دراین پژوهش بررسی تاثیر افزودن آهک بر مقاومت فشاري محصور نشده خاك رس کائولینیت مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور خاك با درصدهاي مختلف آهک - 2% ، 5% و %8 وزن خشک خاك - مخلوط شده و تحت دماي 17 درجه سانتی گراد و براي زمانهاي 7 و 28 روز عملآوري مورد آزمایش تک محوري قرار گرفته است. افزایش مقاومت فشاري و شکل پذیري تابعی از مقدار آهک و همچنین مدت زمان عمل آوري بوده است.
.1 مقدمه
با گسترش روزافزون فعالیت هاي عمرانی و ساخت و ساز و عدم وجود زمین مناسب جهت اجراي برخی پروژه ها، تکنیک هاي گوناگونی جهت بهبود مشخصات خاك هاي ریزدانه از قبیل مسلح سازي یا تثبیت تدوین شده اند .
خاك هاي رسی معمولاً از نامرغوب ترین خاك ها براي احداث ساختمان ها و پروژه هاي مهندسی هستند. این نوع خاك ها در حالت خشک دارايمقاومت نسبتاً زیادي هستند. ولی به مجرد جذب آب مقاومت خود را به شدت از دست می دهند، از این جهت براي استفاده از این خاك ها در مناطق مرطوب و بارانی باید تمهیدات خاصی اندیشیده شود. خاك هاي رسی به علت میل شدید به جذب آب و نگه داشتن آب جذب شده مشکلات فراوانی را درپروژه هاي ساختمانی به همراه دارند. این خاك ها در صورتی که میزان رطوبت آنها به دقت کنترل شود، تراکم پذیرهستند .
یکی از روش هاي مورد استفاده براي مقابله با ضعف خاك هاي رسی، بهبود و اصلاح این خاك ها با افزودن مواد افزودنی به خاك رس می باشد .[1] از جمله موادي که به عنوان ماده افزودنی به کار برده می شود میتوان آهک، سولفات آلومینیوم، گچ، سیمان، امولسیون قیر و خاکستر بادي، سرباره کوره آهن گدازي، دوده سیلیس، خاکستر پوسته برنج، پوزولانهاي طبیعی و ... را نام برد.
ایرانیان از قدیم آهک را می شناختند و از آن براي تثبیت خاك و بالابردن مقاومت آن استفاده می کردند. روش هاي تثبیت خاك در اکثر نقاط جهان به چند دلیل مورد استفاده قرار می گیرد. در مواردي که در دسترس بودن دانه هاي خوب و یا خاك مناسب مشکل باشد، تثبیت خاك موجود براي بهبود خواص ژئوتکنیکی پیشنهاد خوبی است .
از آهک به عنوان موثر ترین و مقرون به صرفه از تمام مواد افزودنی جهت تثبیت خاك رس مورد استفاده قرار می گیرد. اضافه کردن آهک در خاك رس گسترده افزایش تور را کاهش می دهد .
تثبیت با آهک به صورت وسیعی در پروژه هاي مهندسی عمران از قبیل پی سازي، بسترسازي راه ها، خاکریزها و شمع ها به کار برده شده است. وقتی آهک به خاك اضافه می شود با ذرات خاك واکنش انجام داده و بسیاري از خواص خاك را بهبود می بخشد. با استفاده از آهک، سیمانتاسیون قوي بین ذرات خاك ایجاد می شود که به صورت موثري مقاومت در برابر نیروها را افزایش می دهد. در حالی که استفاده از آهک خواص مقاومتی خاك را بهبود می بخشد، بر خصوصیات شکل پذیري اثر نامطلوبی می گذارد.
افزودن آهک باعث ترد شدگی خاك شده که این امر باعث می شود که خاك مقاومت خود راسریعاً وقتی که شکست صورت می گیرد از دست بدهد 4]،5،.[6 زمانی که آهک به خاك مرطوب اضافه می شود دو دسته واکنش رخ می دهد. -1 واکنش هاي کوتاه مدت و -2 واکنش هاي بلند مدت. واکنش هاي کوتاه مدت شامل تبادل کاتیونی، لخته شدن و کربناسیون بوده و واکنش هاي بلند مدت شامل واکنش هاي پوزولانی و مقاومتی می باشد.
تبادل کاتیونی بین یون کلسیم آهک و کاتیون هاي مختلف جمع شده در سطح خاك اتفاق می افتد و در نتیجه آن ذرات رس بره یکردیگر نزدیک تر می شوند که این روند را لخته شدن می نامند. اما در دسته دو واکنش ها یعنی واکنش هاي بلند مدت - پوزولانی - محصولاتی به وجود می آیند که موجب بالارفتن مقاومت و قابلیت تراکم خاك هاي رسی می شوند
استفاده از آهک پایداري، نفوذناپذیري و ظرفیت تحمل بار را در زیر لایه ها افزایش می دهد . آهک به عنوان یکی از بهترین گزینه ها براي اصلاح خصوصیات کوتاه مدت خاك هاي رسی داراي پلاستیسیته متوسط به بالا می باشد .[2] دو هدف عمده از فرآیند تثبیت آهک وجود دارد، هدف اول این است که با کاهش شاخص پلاستیسیته ویژگی هاي تغییر حجم خاك بدست آید و هدف دو افزایش مقاومت خاك بستر در دراز مدت است
بر اساس مطالعات متعدد، به این نتیجه رسیده اند که اثر آهک بر بهبود خواص خاك گسترده با کاهش شکل پذیري و پتانسیل تغییر حجم و افزایش کارایی و قدرت همراه است .[7] کرافرت در سال 1996 مشاهده نمود که اضافه کردن آهک باعث کاهش پتانسیل تورم ، حد روانی، شاخص خمیري و وزن مخصوص خشک حداکثر و افزایش میزان رطوبت بهینه، حد انقباض و مقاومت می شود
بل در سال 1996 مشاهده کرد که درصد آهک بهینه براي تثبیت خاك بین 1 تا 3 درصد وزن خشک خاك می باشد و افزایش بیشتر آن تاثیر زیادي درخصوصیات خمیري نداشته ولی موجب افزایش مقاومت خواهد شد .[6] این در حالی است که دیگر مطالعات استفاده از 2 تا 8 درصد آهک را جهت بهبود خصوصیات خاك لازم می دانند .
در این تحقیق سعی شده است که علاوه بر تثبیت با آهک و تاثیر درصدهاي مختلف آهک بر خصوصیات مقاومتی خاك رس کائولینیت مورد بررسی قرار گیرد.
.2 آزمایش هاي آزمایشگاهی
با توجه به اینکه عواملی از قبیل نوع و بافت خاك، تراکم، میزان رطوبت و ... بر خصوصیات مقاومتی تاثیرگذار می باشند، در این مطالعات همه آزمایش ها با یک نوع خاك، درصد رطوبت هاي بهینه و دانسیته هاي خشک حداکثر انجام پذیرفته، تا بتوان تاثیر میزان آهک را بررسی نمود. بدین منظور آزمایش هاي تعیین مقاومت فشاري، تراکم، حدود اتربرگ، چگالی و هیدرومتري براساس استانداردهاي ASTM انجام گردیده است.
.3 مواد و روش ها
.1 .3 خاك مورد استفاده
خاك کائولینیت مورد استفاده در این پژوهش ازشرکت خاك چینی ایران که در کیسه هاي 25 کیلوگرمی، تهیه شده است. خاك مورد استفاده بر اساس طبقه بندي متحد در گروه CL یعنی رس با خصوصیات خمیري کم قرار میگیرد. خصوصیات ژئوتکنیکی خاك مورد بررسی در جدول 1 و نتایج آزمایش دانه بندي در شکل 1 ارائه شده است.
جدول -1 مشخصات خاك طبیعی
شکل -1 منحنی دانه بندي خاك مورد مطالعه
