بخشی از مقاله
خلاصه
به منظور بررسی اثر پودر لاستیک بر توان باربری کالیفرنیاییCBR خاک مارن تبریز، نمونه هایی با اضافه کردن 2، 3 ،5 و 7 درصد پودر لاستیک به خاک مارن تبریز با رطوبت بهینه تهیه شدند. نمونهها تحت آزمایش CBR قرار گرفته و برای هر کدام ضریب CBR محاسبه شده است و نتیجه آن حاکی از تاثیر مستقیم پودر لاستیک بر روی ضریب توان باربری CBR دارد بهطور که با افزایش پودر لاستیک تا 2 درصد وزنی خاک، ضریب توان باربری CBR نمونهها به شکل قابل ملاحظهای افزایش، و پس از آن در درصدهای 3، 5 و 7 این مقادیر کاهش یافتند. در نهایت بهینه درصد پودر لاستیک برای اصلاح این نوع خاک حدود 2درصد به دست آمد.
1. مقدمه
یکی از روشهای اصلاح بستر نامناسب خاکها استفاده از لاستیک فرسوده میباشد. با افزودن خردهلاستیک به خاک میتوان مخلوطی سبک با مقاومت بالا و وزن مخصوص پایین جهت خاکریزها ساخت3]،2،.[1 مخلوطی برای کاهش عمق یخبندان بدست آورد.[4] مخلوطی مقاوم در مقابل فرسایش و تثبیت شیبها پدید آورد6 ]،.[5 در این پژوهش مخلوطهایی با پودر لاستیک و خاک مارن تبریز ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. چنانچه بستر مارن تحت تاثیر آب قرار گیرد با افزایش و کاهش آب تغییر حجم داده و با جذب آب، نرم و چسبناک شده و بافت اولیه آن گسیخته میشود. عوارض ناشی از حرکت آرام آب در خاک مارن منجر به بروز پدیدههایی چون تورم، انحلال، واگرایی، فروریزش و تغییرات فشار آب منفذی شده و موجب خرابی ساختمانها میشود.
در این تحقیق جهت پی بردن به تاثیر پودر لاستیک بر ضریب توان باربری CBR خاک مارن تبریز، ابتدا با استفاده از آزمایش تراکم ، میزان درصد رطوبت بهینه و وزن مخصوص خشک ماکزیمم خاک مارن تعیین شده و سپس بر روی نمونهها، آزمایشضریب توان باربری CBR انجام می گردد. برای ارزیابی اثر درصد پودرلاستیک بر روی رفتار مخلوطها، نمونهها با درصدهای متفاوت پودر لاستیک تهیه شدند. در نهایت، بر مبنای نتایج حاصل از این آزمایشها، ارزیابیلازم بر حسب درصد پودر لاستیک صورت گرفته است.
2. مصالح و روش تهیه نمونهها
هدف از آزمایش CBRتعیین بیشترین ضریب توان باربری مخلوط خاک است و در این آزمایش از آئیننامه ASTM D 1883-99استفاده شده است. . طبق تعریف، CBR یک خاک نسبت نیروی لازم برای فرو بردن پیستونی با شکل، سرعت و عمق معین در خاک مورد آزمایش به نیروی لازم برای فرو بردن همان پیستون با همان سرعت و به همان عمق در مصالح استاندارد است - از این پس در متن مقاله به جای عبارت، تعیین ضریب توان باربری کالیفرنیایی CBR، از حروف اختصاری CBR استفاده خواهد شد - . در رابطه - 1 - نحوه محاسبه مقدار CBR برای مقادیر نفوذ 2/54 و 5/08 میلیمتر نشان داده شده است.
فشار استاندارد در 70/3 kg/cm2 = 2/54 mmفشار استاندارد در105/5 kg/cm2 = 5/08 mm
در این آزمایش از دستگاه CBR موجود در آزمایشگاه مکانیک خاک دانشگاه تبریزکه دارای دو دنده با سرعت : 0/86 میلیمتر در دقیقه و 1/07 میلیمتر در دقیقه میباشد، استفاده شده - شکل - 1 و اعمال نیرو با سرعت 1/07 میلیمتر در دقیقه توسط سنبهای به سطح مقطع 3 اینچ مربع انجام گرفته است. گیج جابجایی با دقت 0/001 اینچ 0/025 - میلیمتر - و گیج نیرو، با جاگذاری اعداد خوانده شده - - X در رابطه X - 5/878 F = 3/364 محاسبه میگردد. جدول محاسبات براساس گیج جابجایی وگیج نیرو و فرمول مربوط به دستگاه در نرمافزار اکسل برای هر نمونه آزمایش محاسبه شده است - مانند
جدول-1 محاسبات آزمایش خاک مارن تبریز در آزمایش تعیین ضریب توان باربری کالیفرنیایی CBR
شکل -1 دستگاه CBR با نمونه
شکل -2 پودر لاستیک آزمایشها
شکل -3 خاک مارن آزمایش
در این تحقیق، پنج نوع نمونهی خاک متراکم، شامل چهار تا مخلوط مارن و پودر لاستیک و یک نوع مارن خالص آزمایش شدهاند. نمونههای مخلوط از اختلاط مارن خالص با 2، 3، 5 و 7 درصد پودر لاستیک بدست آمده است. پودر لاستیک مورد استفاده دارای قطر متوسط 0,2 میلیمتر با دانسیته 0,53 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد - شکل . - 2 خاک مارن مورد استفاده باعنوان Marl Soil یاد میشود که از منطقه کوی استانداری واقع در شمال شرق شهر تبریز برداشت شده است.
این خاک دارای رنگ سبز و زرد کمرنگ بوده و در این قسمت شهر برونزد دارد. بعد از برداشت خاک از محل، دانههای کلوخی آن به زحمت خرد و خشک شده و از الک نمره 4 سرند و آماده گردید تا مورد مصرف قرار گیرد. خاک مارن این پژوهش به ترتیب دارای حد خمیری PL=28 و حد روانی LL=61 و نشانه خمیری PI=33 می باشد. بنابراین با توجه به داده های آزمایش حدود اتربرگ و طبقهبندی خاکها در سیستم متحد - - USCS ، خاک مورد بررسی از نوع CH تعیین گردید
هرنمونه در 3 لایه و هر لایه با 36 ضربه با رطوبت بهینه 28% - ، مطابق شکل - 1 بدست آمده از آزمایش پروکتور استاندارد [8] تهیه شده است. بعد از تهیه نمونه جهت محاسبه γs مخلوط، توزین مربوطه انجام میگیرد. سپس آن را سروته کرده و قطعه فاصله نگهدار را خارج کرده و وزنههای سربار را روی نمونه قرار میدهیم. سپس نمونه را در داخل دستگاه CBR قرار داده و گیج تغییر مکان را تنظیم و نیروی وارده و میزان فرورفتگی یادداشت میشود تا محاسبات لازم انجام گیرد. در نهایت بعد از فرورفتگی 5 میلیمتر، نمونه از دستگاه CBR خارج میگردد. در نهایت بر اساس دادهها، منحنی فشار- تغییر شکل نمونهها ترسیم، و پارامترهای : γd -γs-ω- CBR - 5 - - CBR - 2.5 - محاسبه شده، سپس پارامترهای - CBR - 2. 5 - CBR - 5 - هر نمونه با CBR - 5 - - CBR - 2.5 - استاندارد مقایسه میشود - از این پس در متن مقاله به جای حروف اختصاری CBR - 2.5 - ,CBR - 5 - از حروف اختصاری CBR استفاده خواهد شد - .
3. نتایج آزمایشهای انجام شدهی نمونهها
3,1. آزمایش تراکم
جهت تعیین خصوصیات خاک مارن تبریز آزمایش تراکم پروکتور استاندارد [7] جهت یافتن وزن مخصوص خشک ماکزیمم و رطوبت بهینه مطابق دیاگرام منحنی تراکم مطابق شکل 4 انجام شده است. با توجه به این نمودار رطوبت بهینه خاک مزبور، 28 درصد و وزن خشک ماکزیمم آن 1/44 گرم بر سانتیمترمکعب تعیین گردیده است.
