بخشی از مقاله
خلاصه
مصالح سنگی تثبیت نشده که به صورت گسترده در لایه اساس و زیراساس روسازیهای انعطافپذیر مورد استفاده قرار میگیرند، نقش سازهای مهمی در عملکرد کلی ساختار روسازی ایفا میکنند. بنابراین تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مصالح سنگی تثبیت نشده و میزان اثر آنها بر روی لایه اساس از اهمیت ویژهای برخوردار است. از مهمترین این خصوصیات می توان به پارامتر مقاومتی نظیر ضریب نفوذپذیری اشاره نمود.
در این پژوهش به منظور تعیین ضریب نفوذپذیری از آزمایش نفوذپذیری با بار ثابت استفاده شده است و بر اساس آن اثر عوامل مختلف از جمله مقدار ریزدانه، دامنه خمیری و گردگوشگی مصالح بر ضریب نفوذپذیری بررسی شده است. آزمایش نفوذپذیری برای مصالح با درصد ریزدانه و دامنه خمیری مختلف و همچنین شن وماسه با گردگوشگی متفاوت انجام شده و نتایج بدست آمده نشانگر آن است که با افزایش دامنه خمیری مصالح ریزدانه، ضریب نفوذپذیری مصالح سنگی کاهش مییابد، همچنین با افزایش میزان گردگوشگی شن و ماسه به مقدار %25، %50، %75 و %100، ضریب نفوذپذیری مصالح سنگی افزایش مییابد.
1. مقدمه
عملکرد یک سیستم روسازی، مبتنی بر عوامل و پارامترهایی است که هر یک از آن ها می توانند نقش بسزایی را ایفا کنند. در بین لایه های روسازی، لایه اساس از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. یک لایه اساس متشکل از مصالح دانه ای تثبیت نشده، به علت قفل و بست و اصطکاک داخلی بین ذرات پایداری بالایی دارد، بنابراین مصالح سنگی تثبیت نشده در لایه اساس نقش بسیار مهمی بر عملکرد روسازی خواهد داشت. و بررسی و شناخت ویژگی های مصالح سنگی تثبیت نشده در لایه اساس، ضروری به نظر میرسد.
از اینرو بدست آوردن پارامترهای مقاومتی از قبیل ضریب نفوذپذیری در بررسی زهکشی، میتواند کمک زیادی در بررسی عملکرد داشته باشد. اساس در روسازی به چهار دسته اساس شن و ماسه ای شکسته، اساس سنگ کوهی شکسته و یا قلوه سنگ شکسته، اساس ماکادامی و اساس قیری تقسیمبندی میشوند که نوع اساس به کار رفته در این تحقیق اساس شن و ماسه ای شکسته میباشد.
در این مقاله به منظور تعیین ضریب نفوذپذیری مصالح در لایه اساس از آزمایش نفوذپذیری با بار ثابت بر طبق استاندارد ASTM D2434-68 استفاده شده است. بر اساس این آزمایشات اثر عوامل مختلف بر ضریب نفوذپذیری بررسی شده است. بنابراین، در این مقاله سعی شده است از پارامترهایی که تغییر آنها، باعث تغییر در خصوصیات مکانیکی مصالح سنگی تثبیت نشده، میشود و در عملکرد لایه اساس موثر می باشد، استفاده گردد. از این رو، با تغییر در دامنه خمیری مصالح، تغییر در میزان ریزدانه و تغییر در میزان شکستگی شن و ماسه، آزمایش نفوذپذیری بر روی نمونه ها انجام شده و نتایج بدست آمده، میزان تأثیر هر یک از این متغیرها بر عملکرد لایه اساس را نشاان می دهد.
2. دانه بندی
دانهبندی تعیین نسبت اندازههای مختلف دانه از یک توده خاک است. انتخاب اندازه الکهای دانهبندی و یا روش آن تابع کیفیت مصالح و کاربردشان میباشد. دانهبندی که توسط ASTM برای لایه اساس ارائه شده دارای حد بالا و پایین برای ابعاد دانهها است. مصالحی که دانهبندی آنها در محدوده پیشنهادی قرار گیردعملاً متراکم تر شده و در نتیجه مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند. شکل 1 منحنی دانهبندی، مقدار متوسط دانه بندی از حد بالا و پایین دانه بندی ارائه شده توسط ASTM می باشد. دانه بندی به کارگرفته در این تحقیق، دانه بندی نوع چهار بر اساس نشریه 234 می باشد. این دانه بندی باید به موازات منحنی میانی دانه بندی انتخابی بوده و پیوسته باشد.
شکل .1 منحنی دانهبندی
از خصوصیات مهم خاکهای ریزدانه قابلیت تغییر شکل آنها بدون گسیختگی است. این خاصیت ناشی از وجود کانیهای رس و یا مواد آلی در خاک است. کانی های رس به علت ساختمان بلوری، دارای نیروهای سطحی زیادی هستند که وجود آب جذب سطحی نیز به علت وجود همین نیروها است و این نیروها میتوانند بر نیروی ثقل آب غلبه نمایند؛ بنابراین تنها ریزدانه بودن، برای شناخت خاک کافی نیست بلکه باید نوع ریزدانه مشخص شود، زیرا ریزدانههای مختلف دارای رفتار مشابهی از جهت آب جذب سطحی نیستند. در این تحقیق آزمایش حد روانی بر روی مصالح ریز دانه انجام شد. با توجه به جنس مصالح سنگی موردنظر، هیچگونه مصالح ریزدانه رسی در نمونه ها وجود نداشته و جزء مصالح غیر خمیری محسوب میشوند. جدول 1 طرح اختلاط نمونه شاهد برای آزمایش نفوذپذیری با بار ثابت نشان می دهد.
جدول .1 طرح اختلاط نمونه شاهد برای آزمایش نفوذپذیری
3. تراکم
تراکم عبارت است از اعمال انرژی به خاک و ورود انرژی به داخل خاک که منجر به انجام کار و عمل تراکم میشود. طی این عمل دانههای خاک به هم نزدیک شده و هوای مابین آنها خارج میشود. از آنجایی که خاکهای دانهای در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت، تحت آزمایش تراکم اصلاح شده، درصد رطوبت بهینه و وزن مخصوص خشک حداکثر برای هر کدام از ترکیبات جهت ساخت نمونههای نفوذپذیری بدست آمد. جدول2 نشان دهنده درصد رطوبت بهینه و حداکثر وزن مخصوص خشک نمونهها میباشد.
جدول.2 درصد رطوبت بهینه و حداکثر وزن مخصوص خشک اصلاح شده نمونهها
4. نفوذپذیری خاک ها
نفوذپذیری خاک مقیاسی برای ظرفیت است که اجازه میدهد سیال از خاک عبور کند. روش اندازهگیری نفوذپذیری خاک در آزمایشگاه به دو صورت نفوذ پذیری با هد ثابت و نفوذ پذیری با هد افتان می باشد، که برای خاکهای دان ای روش نفوذپذیری با هد ثابت ترجیح داده می شود. پارامتر نفوذپذیری یا ضریب نفوذپذیری - K - ، پارامتری است که برای تأثیر خلل و فرج موجود در خاک در نحوه حرکت آب تعریف میگردد. بر این اساس هر چه حفرات موجود در خاک افزایش یابد، نفوذپذیری حاک نیز افزایش مییابد و هر چه ارتباط بین حفرات خاک افزایش یابد، به تبع آن نفوذپذیری خاک نیز افزایش میابد.
