بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به مشکل زا بودن خاک های رسی و متورم شونده،به دست آوردن راهکار مناسب جهت مقابله با این خاک ها امری ضروری است. تثبیت خاک به میزان قابل توجهی خصوصیات خاک را به منظور ایجاد مقاومت و پایداری طولانی مدت خصوصا در مورد اثرات مخرب آب و یخبندان اصلاح مینماید. در حالت کلی خاکهای رسی و ریزدانه گزینه خوبی برای تثبیت هستند.
در پژوهش حاضر اثر تثبیت کننده پلیمری محلول در آب بر پارامترهای مکانیکی و فیزیکی خاکهای رس کائولنیتی ، رس و ماسه بادی دیده می شود. این پارامترها شامل زاویه اصطکاک داخلی خاک، چسبندگی ، سختی برشی و مقاومت فشاری می باشد ،که بوسیله دستگاه برش مستقیم کوچک مقیاس و تک محوری محصور نشده بدست می آید. نتایج حاکی از اثرات مطلوب این پلیمر بر پارامترهای مقاومتی رس کائولینیتی ،رس و ماسه می باشد.
.1 مقدمه
با مروری بر کار گذشتگان به این نکته می رسیم که تعداد کارهایی که بر روی تثبیت کننده های سنتی انجام شده بسیار زیاد است - افزودنی های سنتی مثل: آهک و سیمان - . اما در مقایسه تحقیقات و مدارک بسیار کمی در رابطه با تثبیت کننده های غیر سنتی وجود دارد.
ویدنسکایا و همکاران - - 1971ترکیب شیمیایی متشکل از دو یا چند پلیمر جهت تثبیت استفاده کردند.ترکیبات به کار رفته در این تحقیق گوانیدین اکریلات - GA - ، متیل بی اکریل آمید - MBAM - و اتیلن دیتما اکریل آمید - EDMA - بودند. ترکیب GA و EDMA بهترین تثبیت کننده برای ماسه و ترکیب GA با MBAM بهترین تثبیت کننده برای خاک رس شن دار بود. میزان ماده افزودنی آنها در محدوده 5 تا 10 درصد گزارش شده است.
گپال - - 1983 مطالعات مقایس های بسیاری با استفاده از - UF - Urea-Formaldehyde و کوپلیمرهایش به منظور تثبیت ماسه بادی انجام داد. نمونه ها با ترکیبات و نسبت های متفاوت UF و اسیدهای کاتالیزور و درجات مختلف pH ساخته شدند. نتایج حداکثر مقاومت فشاری تک محوری در حدود 1620 Kpaرا نشان دادند که بسیار عدد بالایی است. پایین آمدن pH مخلوط ها، با استفاده از کاتالیزور اسید فسفریک باعث افزوده شدن مقاومت نسبی نمونه ها شد.
نیتو وهمکاران - - 1983 دریافتند با استفاده از رزین اوره فرمالدئید به همراه اسید سولفروریک سبب ایجاد مقاومت فشاری برابر 2.5 نیوتن بر میلیمتر مربع در خاک ماسه ای می شود.
استنلی و همکاران - - 1990 تحقیقی بر روی نتایج حاصل از استفاده از پلیمرهای مایع به شکل اسپری در مقایسه با پوشش حصیری به عنوان وسیله هایی موقتی برای کمک به پایداری سطح و همین طور رویش دوباره گیاهان در خاک ماسه بادی ساحلی در استرالیا انجام دادند. نتایج نشان داد که این تثبیت کننده ها تاثیر مثبتی در تثبیت سطوح مورد نظر داشتند
اجایی-ماجبی و همکاران - 1991 - جهت تعیین اثرات لای-رس با ترکیب رزین اپوکسی و یک سخت کننده به نام پلی آمید استفاده کردند.آن ها نتیجه گرفتند که بیشترین مقاومت بدست آمده از آزمایش CBR در حالت های مختلف در مقدار 4 درصد پلیمر حاصل می شود. همچنین مقاومت دمای عمل آوری افزایش یافته و افزایش میزان سیلت سبب کاهش مقاومت می شود.
پالمر - - 1995 آزمایشهایی را برای تعیین اثر چند ماده تثبیت کننده بروی مقاومت و دانسیته راههای روسازی نشده ارائه داده است. مواد تثبیت کننده لیجنین سولفونیت، کلرید کلسیم - CaCl2 - و کلرید منیزیم - MgCl2 - هستند. غلظت افزودنیها در حدود 1 تا 3/25 درصد وزن خشک خاک است. نتایج آزمون آزمایشگاهی نشان داده که لیجنین تنها ماده از آن 3 تثبیت کننده است که باعث افزایش دانسیته خاک شده است
در تحقیقی که توسط تینگل همکارانش در سال - 2002 - انجام شد، تاثیر مواد تسریع کننده - زودگیر کننده - افزوده شده به تثبیت کننده های امولسیون قیر، لیجنین سولفونیت، 6 پلیمر متفاوت، سیلیکات و یک تثبیت کنده چسب درختی مورد بررسی قرار گرفت. زودگیر کننده ها سیمان پرتلند و یک پلیمر بودند. در این آزمایشها، علاوه بر آزمایش تک محوری آزمایش pH نیز مورد استفاده قرار گرفت
زرنبرگ و همکاران در سال - - 2004 اثر تثبیت کننده های نوین بر خاک ماسه ای را مورد بررسی قراردادند . آنها از اوره، فرمالدهید و اوره فرمالدهید به عنوان تثبیت کننده استفاده کردند. نتایج نشان دادند که افزایش %2 اوره، فرمالدهید و ملامین و یا % 2/5 اوره فرمالدهید مقاومت خاک ماسه ای را به 2/4 مگاپاسکال می رساند، در صورتی که برای انجام پروژه های راه سازی رسیدن به مقاومت 1/7 مگاپاسکال نیاز است.
جین لیو در سال - - 2010رفتار خاک رس تثبیت شده با پلیمر آلی STW را مورد بررسی قرار داد. در این تحقیق مقاومت تک محوری افزایش یافت و تغییرات اصلی در 24 ساعت اول اتفاق افتاد . با افزایش مقدار پلیمر، مقاومت، پایداری در آب و مقاومت فرسایشی افزایش یافت اما در مورد زاویه اصطکاک تغییرات محسوسی مشاهده نشد. سرانجام یک تست صحرایی انجام شد و نتایج نشان داد که تست با STW بر روی رس های شیب دار موثر است.
.2 مواد مورد استفاده ، دستگاه و روش انجام آزمایش
.1-2 مواد مورد استفاده
مصالح خاکی مورد استفاده در این تحقیق، مصالح رسی کائولینیت ، رس و ماسه بادی می باشد. که نمودار دانه بندی آن ها در شکل 1 و همچنین مشخصات فیزیکی آن ها در جدول 1 ارائه شده است:
شکل: 1 منحنی دانه بندی خاک ها جدول:1 مشخصات فیزیکی مصالح
پلیمر مورد استفاده در این تحقیق سدیم پلی اکریلات بوده که محصول تولیدی شرکت سیگما آلدریچ می باشد.
.2-2 دستگاه و روش انجام آزمایش
جهت بررسی تاثتیر افزودن پلیمر بر مقاومت رس کائولینیت ، رس و ماسه بادی از آزمایش برش مستقیم مطابق استاندارد ASTM D 3080-04 و آزمایش تک محوری محصور نشده مطابق استاندارد ASTM D 2166-06 استفاده شد.
در این تحقیق نمونه هایی که برای انجام آزمایش های برش مستقیم و تک محوری محصور نشده مورد استفاده قرار گرفته اند بر اساس دانسیته خشک ماکزیمم و رطوبت بهینه تهیه شده اند.برای تهیه هر نمونه، مخلوط به صورت 3 لایه در قالب ریخته و متراکم شده است. پس از کوبش هر لایه، در سطح لایه با استفاده از کاردک، شیارهایی ایجاد شد تا پیوند مناسب بین لایه های متوالی بر قرار گردد.سپس به مدت 24 ساعت در گرمکن با دمای 95 درجه سانتی گراد قرار داده شدند و سپس به مدت 18 ساعت اشباع گردیدند.
