بخشی از مقاله
چکیده
باتوجه به اینکه برخی از خاکها به لحاظ مشخصات فنی ازنوع بد ویا نامرغوب محسوب شده و مشکلات زیادی از نظر فنی واقتصادی درپروﮊه های مختلف ، ازجمله راهسازی ایجاد می نمایند دراینگونه موارد یکی از گزینه های مطلوب تثبیت خاک با اضافه نمودن مواد افزودنی مانند آهک وسیمان می باشد .دراین پروﮊه تاثیر آهک وکلرید سدیم برخواص مقاومتی و خمیری کائولینیت مورد بررسی واقع شده است . درمناطق گرمسیری ایران ، کلرید سدیم به صورت طبیعی درخاکها یافت می شود .پیوند این خاکها با کلرید سدیم ازنوع یونی می باشد که بر اثر آبشستگی ، این نوع خاکها درمعرض کاهش مقاومت وافزایش تغییر شکل قرار می گیرند. لذا هدف ازاین پروﮊه بررسی چگونگی تاثیر آهک در تثبیت کائولینیت حاوی کلرید سدیم می باشد .
مقدمه
تثبیت خاک توسط مواد افزودنی یکی از روش های متداول بهسازی خاکها می باشد. برای خاکهای رسی و یا رسدارتثبیت با آهک مناسبترین روش می باشد. تثبیت با آهک به معنای افزودن آن به شکل اکسیدکلسیم و یا هیدروکسید کلسیم به خاک و تراکم مخلوط در درصد رطوبت بهینه می باشد.
هنگامیکه به خاک رسدار، آهک اضافه می شود واکنشهای متعددی بسته به نوع کانی های رسی، آهک و شرایط و زمان عمل آوری به وقوع می پیوندد که شامل تبادل کاتیونی، واکنش پوزولانی و کربناسیون می شود. این واکنش ها به ویژه واکنش پوزولانی باعث تغییر بافت کریستالی خاک رس و ترکیب شیمیایی کانیها شده و درنتیجه تغییرات فاحشی درخواص فیزیکی و نتیجتاﹰ رفتار مکانیکی خاک می شود
تغییرات معمولاً به صورت تغییر در دانه بندی، حدود اتربرگ، حجم، خواص تراکمی و مقاومتی آنی و دراز مدت، ضریب الاستیسیته و دوام می باشد. تاثیر آهک بر دانه بندی خاکها معمولاً بصورت درشت دانه شدن بخش رسی - میلی متر ۲۰۰/۰ - < نمایان می شود
افزودن آهک باعث کاهش حدروانی، افزایش حدخمیری و کاهش شاخص خمیری می گردد. همچنین آهک به میزان قابل ملاحظه ای از قابلیت تورم خاکهای رسی کاسته و باعث افزایش رطوبت بهینه، کاهش حداکثر وزن مخصوص خشک، افزایش مدول الاستیسیته،کاهش کرنش گسیختگی، افزایش نسبی مقاومت تا ۳ درصد وزنی آهک به صورت آنی و افزایش فاحش مقاومت در درصدهای بهینه آهک و در دراز مدت میگردد
خاکهای رسی حاوی نمک معمولاً دارای پیوندهای یونی ضعیف می باشند که در صورت آبشستگی ، باعث شکسته شدن این پیوندها وکاهش مقاومت خاک و افزایش نشست می شود]٦.[ بنابر این تثبیت خاکهای حاوی نمک توسط آهک، با توجه به تاثیر آهک بر افزایش مقاومت خاکهای رسی می تواند به عنوان روشی جهت تثبیت خاکهای حاوی نمک مد نظر قرارگیرد.
۲ مصالح و آزمایشهای مورد استفاده
به منظور انجام این مطالعات از کائولینیت، آهک وکلرید سدیم استفاده شده است. کائولینیت مورد استفاده دارای مشخصات زیر بوده است.
جدول ١ :برخی از مشخصات کائولینیت مورد استفاده در آزمایشها
آهک مورد استفاده محصول کارخانه آذرشهر وابسته به شرکت سیمان اردبیل با وزن مخصوص متوسط ۶۵/۰ گرم بر سانتی متر مکعب و کلرید سدیم محصول معدن نمک نجف آباد اصفهان با درجه خلوص بالا بوده است. آزمایشهای فشاری تک محوری و حدود اتربرگ بر اساس استانداردهای ASTM D 2166-87 وASTM D 4318-87 انجام شده است .
۳ طرز اختلاط و عمل آوری نمونه ها
ساختن و عمل آوردن نمونه ها بدین ترتیب بوده که ابتدا مقادیر معین از کائولینیت به همراه ۲،۴، ۶و۸ درصد درصدآهک و ۱،۴ ،۷،۰۱،۳۱و۵۱درصدکلریدسدیم به تنهایی و به صورت مخلوط بر حسب در صد وزن خشک کائولینیت، بصورت خشک در همزن برقی به مدت ۵ دقیقه مخلوط گردیده است. سپس مقدار آب لازم - ۹۱ درصد وزن خشک کل مصالح - به مخلوط اضافه شده است. نمونه ها با وزن مخصوص ثابت در سه لایه متراکم و سپس تحت دمای ۵۴ درجه سانتیگراد عمل آوری شده اند.
مدت زمان عمل آوری نمونه ها برابر ١،٧،١٤و٢٨ روز بوده است.به منظور جلوگیری ازخشک شدن و ازدست دادن رطوبت، تمامی نمونهها قبل از استقرار در گرمخانه توزین و سپس درچند لایه سلفون یچیده شده اند. از هر مخلوط سه نمونه ساخته شده و وزن مخصوص خشک نمونهها بین ٦١/١ تا ٦٦/١ گرم بر سانتیمتر مکعب متغیر بوده است.
۴_نتایج آزمایشها
۴۱ تاثیر آهک بر مقاومت فشاری کائولینیت
نتایج آزمایشهای مقاومت فشاری برای نمونههای کائولینیت مخلوط شده با ۲،٤،٦و۸ درصد آهک نسبت به زمان عملآوری در شکل ۱ ارائه شده است. مشاهده میشود که مقاومت کائولینیت خالص همانگونه که انتظارمی رفت بر اثر عمل آوری تغییر محسوسی نداشته و درحدود۰۸۲ کیلونیوتن بر متر مربع ثابت بوده است. با افزودن ٢ درصد آهک مقاومت فشاری از ۰۸۲ به ۵۸۳ کیلونیوتن برمترمربع افزایش یافته است. این افزایش مقاومت نسبت به درصدهای بیشتر آهک کم و زمان عمل آوری نیز تاثیر کمی داشته است. این امر به علت کم بودن درصد آهک و عدم انجام واکنش های پوزولانی گسترده تابع زمان می باشد.
با افزودن ۴، ۶ و ۸ درصد آهک، افزایش مقاومت نسبت به کائولینیت خالص بسیار زیاد و زمان عمل آوری نیز موثرتر بوده است. به عنوان مثال، مقاومت فشاری کائولینیت تثبیت شده با ۶ درصد آهک پس از ۸۲ روز،۲۷۸۱ کیلو نیوتن برمتر مربع بوده که افزایش مقاومتی برابر ۲۹۵۱ کیلونیوتن بر متر مربع حاصل شده است. نکته حائز اهمیت این که افزایش مقاومت با ۶ درصد آهک در مقایسه با ۲ درصد آهک فاحش بوده، لیکن با افزایش آهک به ۸ درصد، مقاومت نمونه ها بصورت تدریجی و با نرخ کمتری افزایش یافته است. افزودن ۲،۴، ۶و۸ درصد آهک پس از ۸۲ روز، مقاومتهای فشاری را به ترتیب تا ۵۸۳ ،۵۳۱۱،۰۷۸۱ و۰۲۰۲ کیلونیوتن برمتر مربع افزایش داده است. بنابر این می توان درصد بهینه آهک برای تثبیت خاک کائولینیت مورد مطالعه را ۶ درصد انتخاب نمود.
شکل ۱- مقاومت فشاری نمونه های کائولینیت به علت افزودن آهک نسبت به زمان عمل آوری
