arttec

«بررسی تثبیت خاکهای تورم پذیر»

عبدالقادر ملک پور¹ ، ابراهیم رده ²بهزادکلانتری³

1-    دانشجوی کارشناسی ارشد خاک و پی پردیس دانشگاهی قشم ، دانشگاه هرمزگان

2-   ابراهیم رده کارشناسی ارشد خاک و پی پردیس دانشگاهی قشم ، دانشگاه هرمزگان

3-            استادیارگروه مهندسی عمران  ، دانشکده فنی ومهندسی ،دانشگاه هرمزگان

ghoor.kong@yahoo.com¹

hadid1389@yahoo.com²

Behzad996@yahoo.com³

چکیده

عوارض ناشی از حرکت آرام آب در خاک منجر به بروز پدیده هایی چون تورم، انحلال، واگرایی، فرو ریزش خاک و تغییرات فشار آب منفذی اضافی می شود.با توجه به اثرات مثبت افزودن آهک و دیگر مصالح تقویت کننده به خاکهای ریزدانه و تورم پذیر و همچنین تسلیح این خاکها، امکان افزایش کاربردهای مهندسی خاکهای ریزدانه ایجاد میشود. در این تحقیق ترکیبی از مصالح و مواد تقویت کننده ای که در طبیعت کمتر دچار فرسایش می شوند همچون سیمان، آهک و میکروسیلیس با درصدهای مختلف ترکیبی در تثبیت خاکهای تورم پذیر استفاده شده و روی آنها آزمایش حدودآتربرگ، تک محوری و CBR انجام شد تا تغییرات مقاومتی و شکل پذیری این مخلوط ها مورد بررسی قرار گیرد و در نهایت این نتیجه حاصل شدکه با این روش علاوه بررسیدن به مقاومتی بالاتر تاحد قابل قبولی جلو تورم خاک نیز گرفته شد.

واژگان کلیدی: تثبیت، خاک تورم پذیر، سیمان، آهک، میکروسیلیس

1 -  مقدمه

با توجه به توسعه چشمگیر اقدامات سازه ای و ساختمان سازی در ایجاد فرودگاهها، تونل های زیرزمینی، احداث اسکله های عظیم، بزرگراهها، احداث سدها و سازه های مربوط به آنها، شبکه های عظیم آبیاری و زهکشی و... نیاز به مصالح ساختمانی تا حد زیادی افزایش پیدا کرده است.[7] در این بین با توجه به افزایش روز افزون ساخت و سازها و نیاز به زمین مناسب، این فکر که حتی از زمینهای با خاکهای تورم پذیر نیز باید استفاده شود در ذهن مهندسان و دستگاههای اجرایی نقش بسته است.خاکهای تورم پذیردرسراسرجهان به طوروسیعی پراکندگی دارندوازنظرمهندسی منبع صدمات بزرگی برای پروژه ها وسـازه ها هستند .تــورم پــذیری خــاک پدیده نسبتاٌ پیچیـده ای است که هنـوز محققین به خوبی به چگونگی آن پی نبرده اندولی ثابت شده که یک پدیده فیزیکوشیمیائی خاک ومحل است. خاکهای تورم پذیردرحالت خشک خیلی سفت ومحکم هستند[8].                                                                                                          

روش دقیق و مؤثر شناسایی خاکهای تورم پذیر اساساً بر مبنای آزمایشهای آزمایشگاهی استوار است. با این حال برخی از مشاهدات صحرائی می تواند در تشخیص سریع این خاکها مؤثر باشد. بطور کلی خاکهای متورم شونده دارای بافت نسبتاً ریز تا بسیار ریز با خمیرائی متوسط تا زیاد می باشند. بر اثر تماس این خاکها با تیغه های برنده در صحرا، مثل تیغه ماشین آلات خاکی (بولدوزر، بیل مکانیکی و...) سطح براق و صیقلی حاصل می گردد. از آنجا که تورم و انقباض مانند دو روی یک سکه هستند، لذا هر خاکی که در شرایط خشکی علائم انقباض و ترک خوردگی (سله بستن شدید) از خود بروز دهد، دارای قابلیت تورم زائی بیشتری می باشد،بعلاوه تجربیات بعمل آمده نشان داده است که مقدار تورم حاصله تابع میزان تراکم نسبی نمونه، حد روانی و رطوبت نمونه می باشد.                                                                                               

2-تثبیت خاک

تثبیت خاک به کلیه عملیاتی گفته می شود که برای بهینه کردن مشخصات ژئوتکنیکی خاک برای هدف مشخصی انجام می شود. مشخصات ممکن است مقاومت، شکل پذیری، نفوذ پذیری، دوام و پایداری، خستگی و غیره باشد که بسته به نوع پروژه و هدف از آن، مشخصه ژئوتکنیکی که باید بهینه شود تشخیص داده شده و براساس آن، نوع تثبیت مشخص می شود.

تثبیت با آهک به صوورت وسیعی در پروژه های مهندسی عمران از قبیل پی سازی، بستر سازی راهها، خاکریزها و شمع ها به کار بده شده است. وقتی آهک به خاک اضافه می شود با ذرات خاک واکنش انجام داده و بسیار از خواص خاک را بهبود می بخشد اما این کار یک مشکل بوجود می آورد چون در آن صورت خاک مانندبتن پلاستیک خواهد شد و انعطاف پذیری خواهد داشت با استفاده از آهک، سیمانتاسیون قوی بین ذرات خاک ایجاد می شود که به صورت مؤثری مقاومت در برابر نیروها را افزایش می دهد. در حالیکه استفاده از آهک خواص مقاومتی خاک را بهبود می بخشد، بر خصوصیات شکل پذیری اثر نامطلوبی می گذارد. افزودن آهک باعث ترد شدگی خاک شده که این امر باعث می شد که خاک مقاومت خود را سریعاً وقتی که شکست صورت می گیرد از دست بدهد.

با توجه به اثرات مثبت تثبیت خاکهای ریزدانه با آهک و همچنین تسلیح خاکها با میکروسیلیس و سیمان، بررسی اثرات توام این مصالح با یکدیگر بررسی گردید.با توسعه تکنولوژی ساخت، انتظار می رود این تکنیک بهسازی کاربرد بسیار گسترده ای پیدا نموده و در بسیاری از حوزه های مهندسی ژئوتکنیک، از قبیل پی سازی، بستر سازی راهها و پایداری شیروانیها به کار گرفته شود.

این نوع خاکها (خاک تورم پذیر) را در ایران اغلب در مناطقی از جنوب کشور که بیشتر در معرض دریا می باشند مثل استانهای خوزستان، بوشهر، هرمزگان ،سیستان و بلوچستان و...می توان یافت.                                

2-1- خاکهای تورم پذیر

خاکهای تورم پذیر، خاکهایی هستند که بدلیل جذب آب، ازدیاد حجم یافته، اصطلاحاً متورم می شوند. تورم در تعریف عبارتست از واکنش فیزیکی- شیمیایی خاک و محیط، که مقدار تورم در آن بستگی کامل به شدت نیروهای جاذبه ودافعه فیزیکی - شیمیایی دارد. مقدار تورم، تابع نوع کانی های رسی و پیوند ملکولی موجود در آن می باشد. در حال حاضر کانی های مونت موریلونیت بعنوان متورم شونده ترین نوع کانی های رسی در مقایسه با ایلیت، کائولینیت و غیره شناخته شده اند. علاوه بر این، ساختمان توده رس، ساختمان شبکه بلوری و ظرفیت تبادل کاتیونی نیز در بروز پدیده تورم نقش بسزایی ایفا می کند.این خاکها به طورعمده دارای ظرفیت تبادل کاتیون (CEC) ،PH  ،حدروانی (LL) وشاخص خمیری (PI) بالاوازنظرکانی شناسی حاوی مقدارزیادی کانیهای رسی هستند.[6,8] هر چه ذرات خاک انبوه تر و متراکم تر باشند، پتانسیل تورم پذیری آن بیشتر است. فشار ناشی از تورم خاک ها می تواند موجب خرابی کامل ساختمانهای سبک نظیر پوشش کانالهای آبیاری، کف سازه ها و جاده ها و ... گردد.

خاکهای متورم شونده (تورم پذیر) نسبت به تغییرات رطوبتی بسیار حساس می باشند از این رو با جذب رطوبت از آب تحت الارضی و یا آب نشتی و حتی رطوبت ناشی از آبیاری گل و گیاه مجاور سازه و ... سریعاً متورم می شوند، و با توجه به سربار کم سازه های سبک، باعث بالا آوردن پوشش کف و بعضاً جداره کانال ها، پوشش آسفالتی جاده ها و بروز ترک در کف دال ها و دیوارهای ساختمانها و ... می شود و در مواردی که نیروی تورم خیلی زیاد نباشد باعث بروز ترک و شکستگی می شود که با گذشت زمان و عدم نگهداری و ترمیم صحیح به آسیب دیدگی سیستم ختم می شود.

2 -2- روشهای کنترل تورم

برای جلوگیری از ایجاد این پدیده و خسارات حاصله بر اساس این علل، روشهای مناسب اتخاذ نمود. در این زمینه نیز بر اساس نتایج تحقیقات انجام شده در ایران و جهان در مجموع روشهای زیر برای کنترل تورم و خسارات ناشی از آن پیشنهاد شده است:

 - استفاده از خاکها با دانه بندی درشت و فاقد مقدار قابل توجه ذرات ریزدانه.

- استفاده از خاکهای ریزدانه با خمیرائی متوسط تا کم.

- تثبیت واصلاح خاکهای ریزدانه با خمیرائی زیاد به کمک مواد اصلاح کننده مانند آهک، گچ ، خاکستر بادی، سیمان، میکروسیلیس و ...

- عدم استفاده از پوششهای سخت (مانند بتن، سنگ و آجر)

- تعویض خاک در شرایطی که انجام هیچ یک از روشهای فوق از نظر فنی و اقتصادی عملی نباشد.

- خاک تورم پذیر چون PI بالایی دارد (حدود 50-35) باید PI آنرا کاهش داد و قطبیت در آن از بین برد.[17,18]                                                  

 3- خاک هاي مناسب اختلاط با آهک وتاثیرآن درخاک

به طور کلي خاک هايي جهت اختلاط با آهک مناسب هستند که داراي مقدار کافي رس باشند،یاگروه­های SP-SC, CH-, CL,MH, GW-GC, GP-GC, GM-GC, SM-SC, SC، SM SW-SC(یونیفاید)وگروه­هایA4 -A5- A6- A7 و A2 (اشتو) .به علاوه تحقيقات گذشته مؤيد آن است که تأثير آهک که نتيجه ي آن کاهش PI و افزايش مقاومت خاک است، هنگامي کاربرد دارد که PH خاک بيش از 10 باشد و اگر PH خاک کم تر از 10 بود براي اصلاح يا تثبيت بايد از سيمان استفاده کرد. مهم ترين تأثير آهک بر خصوصيات خاک، اصلاح آن، کاهش دامنه ي خميري و افزايش CBR مي باشد. در اين مرحله ممکن است مقاومت فشاري و مقاومت کششي (سمنته شدن )سريعاً افزايش نداشته باشند بنابراين در عمليات تثبيت هدف از اختلاط آهک با خاک بايستي قبلاً مشخص گردد. به عنوان مثال اگر مقدار کمي سيمان با خاک مخلوط گردد برخي از خصوصيات خاک تغيير مي کند ولي مقاومت فشاري و کششي به طور محسوسي افزايش نمي يابند در اين شرايط ميزان سمنته شدن نسبتاً ضعيف و فقط مرحله ي اصلاح انجام شده است. 

 4- خواص خاک هاي تثبيت شده به وسيله ي سيمان وواکنش سیمان درخاک

افزودن سيمان به خاک ها عموماً باعث تجمع و گلوله شدن خاک مي شود. اين عمل که به دليل هيدراتاسـيون صورت مي گيرد باعث افزايش درصـد رطوبت بهينه و کاهش وزن مخصوص خاک تثبيت شده با سيمان نسبت به خــاک اوليه مي شود، ليکن بيش تر بودن چگالي سيمان نسبت به خـاک طبيعي جبــران کاهش وزن مخصوص خـاک تثبيت شده با سیمان را مي کند. براي انرژي تراکم معين تأثير، تراکم خاک هاي تثبيت شده با سيمان باعث کاهش وزن مخصـوص و همچنين کاهش مقاومت آن ها مي شود. اصولاً تراکـم خاک هاي تثبيت شده بايد به نحوي انجام شود تا پـس از اتمـام عمليات تراکم درصد فضـاي خـالي مخلوط به حـداقل ممکن تقليل يابد. درصد فضـاي خالي خاک هاي تثبيت شده با سيمان علاوه بر جنس خاک بستگي به درصد رطوبت مخلوط در حين تراکم دارد. براي يک انرژي تراکم معين حداقل فضـاي خــالي تثبيت شده با سيمان در درصـد رطوبت بهينه حاصـل مي شود. خـواص خـاک هاي متراکم تثبيت شده با سيمان به وسيله ي مقدار سيمان اضافه شده به تراکــم کنتـرل مي شود. با افزايش مقدار سيمان، مقاومت و ظرفيت برشي افزايش مي يابد. ولي در خاک هاي رسي نفوذپذير ميل به افزايش تورم خاک هاي رسي کاهش داده مي شود. با افزايش درصـد سيـمان به کار رفته براي اصــلاح خاک از حد رواني به دامنه ي خميري کاسته شده و حد خميري افزايش مي يابد.[5] مقاومت فشاري تک محوري خاک ها نيز با افزودن سيمان افزايش پيدا مي کند. مقاومت فشاري خاک هاي دانه اي غيرچسبنده که با سيـمان تثبيت شده اند بيش تر از مقاومت فشاري خـاک هاي تثبيت شده با سيمان است. اين اختلاف مقاومت با افزايش درصد سيمان در مخلوط بيشتر مي شود.                                                                                    

 ج ) میکروسیلیس وتاثیرآن برخاک تورم پذیر

میکروسیلیس ازپوزولانهای بسیار فعال است وبه همین دلیل می تواند درتثبیت خاک درمقابل تورم نقش اساسی ایفا کند.پوزولانها وقتی درمعرض آب وهیدروکسید کلسیم دردمای معمولی قرارمی گیرند،ترکیبی را ایجاد می کنندکه خواص سیمانی دارد.میکروسیلیس می تواند بعنوان یک پوزولان موجب جلوگیری ازکربناسیون وافزایش واکنش های سمنتاسیون گردد.[1]سیلیکافوم که بانام میکروسیلیس شناخته می شودیکی ازموادفرعی درکارخانه تولیدآلیاژفروسیلیسیم است ودرایران به فراوانی تولیدمی شود، تاچندی پیش این ماده ازدودکش کارخانجات خارج وباعث آلودگی هوا می گردید.میکروسیلیس عمدتاٌ، ذرات شیشه ای گرد مانند باسطح صاف هستند که ازنظررنگ ،بیشترین رنج ازسفیدتاخاکستری تیره یافت می شود وسطح ویژه ذرات آن تقریباٌ20000 کیلوگرم برمترمربع می باشد. اندازه ذرات میکروسیلیس معمولاٌ 1/0 میکرون بوده که این اندازه درحدود 01/0 اندازه ذرات سیمان می باشد. میکروسیلیس ها دارای بیش از % 90  اکسید سیلیس (    Sio2)  می باشد.

جدول 1 در صد ترکیبات شیمیایی موجود در میکروسیلیس

3-آزمایش حد خمیری و حد روانی

به طور كلي حالت خميري(Plasticity) يكي از خصوصيات مهم خاك هاي ريزدانه محسوب مي شود و اين حالت ناشي از وجود كانيهاي رسي يا مواد آلي در خاك مي باشد. ويژگي خميري، ميزان قابليت يك خاك را براي تغییرشكل غير قابل برگشت نشان مي دهد. ويژگي خميري مواد چسبنده توسط حدود اتربرگ كه شامل حد رواني (LL) حدخمیری (PL)و حد انقباض(SL) است ونيز شاخص خميري(PI)تعیین می شود. مقادير بالاترPI وPL نمايشگر تمايل بيشتر خاك به انقباض براثر خشك شدن و تورم بر اثر مرطوب شدن است.[1,6]

نحوه انجام آزمایش به این ترتیب است که ابتدا خاک و آهک مخلوط شده وسپس میکروسیلیس به آن اضافه میگرددوبه این ترکیب آب اضافه می شود، پس ازآن مخلوط حاصل به مدت 1 ساعت به همان حالت شل به حال خود رها گردیده تا واکنش های آنی به وقوع بپیوندند، سپس سیمان به آن اضافه شده و تحت آزمایش حدود اتربرگ قرار می گیرد. در این آزمایش برای تهیه نمونه ها از درصدهای مختلف آهک ، میکروسیلیس وسیمان استفاده شده و برای هر نوع مخلوط 3 بار آزمایش حد روانی و حد خمیری انجام گرفت.[1]

در نمودار 1 تا 6 ، تاثیر افرودن آهک وسیمان و میکروسیلیس بر حدروانی ونشانه خمیری نشان داده شده است. نتایج بیانگر این است که با افزایش میکروسیلیس و آهک، حد روانی و نشانه خمیری کاهش می یابد و موجب بهبود خصوصیات خمیری خاک میگردد.علت کاهش پلاستیسیته خاک پس از اختلاط با آهک و میکروسیلیس، تبادل کاتیونها و درشت دانه شدن بافت آن می باشد.

نمودار (1) : تاثیرافزودن آهک برحد روانی[1]

             نمودار(2) : تاثیرافزودن آهک برنشانه خمیری[1]

نمودار (3) : تاثیرافزودن سیمان برحد روانی [1]

نمودار(4) : تاثیرافزودن سیمان برنشانه خمیری

        نمودار (5) : تاثیرافزودن میکروسیلیس برحد روانی مخلوط خاک- آهک

نمودار(6) : خط تاثیرافزودن آهک برنشانه خمیری مخلوط خاک-آهک[1]

جدول 2 مشخصات و علامت اختصاری نمونه های آزمایش

4- آزمایش مقاومت فشاری تک محوری(Unconfined Compression Test )

این آزمایش معمولاٌبرای نمونه های رسی مورداستفاده قرارمی گیرداین مقاومت بااعمال تنش محوری به نمونه استوانه شکل خاک بدون آنکه فشارمحیطی به آن واردشودویابررسی کرنشهای محوری مربوط به مقادیرمختلف تنش تعیین می شود.برای آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، نمونه ها با ترکیبات مختلفی که در جدول شماره 2 آورده شده است، در زمان های 2 روزه، 7 روزه و 25روزه، عمل آوری شده وتحت آزمایش قرار گرفتند. برای کنترل نتایج از هر ترکیب 2 نمونة استوانه ای ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است .معمولا بلافاصله بعد از افزودن آهک به خاکهای واکنش دار، مقاومت آنها به میزان محسوسی افزایش می یابد . با افزودن آهک به خاک، یونهای کلسیم آهک جایگزین یون های با ظرفیت کمتر موجود در خاک می شوند ، این تبادل یونی منجر به اصلاح خواص خمیری خاک می گردد. PH  بالای محیط خاک تثبیت شده با آهک، قابلیت حل شدن و واکنش پذیری سیلیکات و آلومینات موجود در ذرات رس را افزایش می دهد و با انجام واکنش پوزلانی بین یونهای کلسیم و سیلیکاتها عناصر پایداری نظیر سیلیکاتهای کلسیم و آلومیناتهای کلسیم تشکیل می شود . این ژل های هیدراته تولید شده ، همانند چسب طبیعی عمل نموده و باعث افزایش مقاومت و دوام خاک تثبیت شده با آهک می شود. همچنین میزان کلسیم محلول بااضافه شدن میکروسیلیس به خاک زیاد شده ولذا باعث افزایش فعالیت پوزولانی می گردد، به همین دلیل افزودن میکروسیلیس به عنوان یک پوزولان،باعث افزایش مقاومت فشاری خاک تثبیت شده می گردد. [1]

نتایج چندتحقیق درمقالات مختلف پیرامون مقاومت فشاری تک محوری موادافزودنی به خاکها:

افزودن5 درصدآهک به خاک،مقاومت فشاری درمدت زمان عمل آوری 28روزه رابه میزان 74درصدافزایش داده است.همچنین افزودن الیاف پلی پروپلین به تنهایی به میزان 35 درصدبه خاکها مقاومت فشاری نمونه راتا 13درصدافزایش میدهد.[10 ]

بررسی تاثیرمیکروسیلیس برروی خصوصیات مهندسی خاک  رس تثبیت شده با آهک که در معرض یخ زدن وذوب شدن متوالی قرارمیگیرندهدف این تحقیق بوده وبه خاکی که با 7%آهک تثبیت شده ،درصدهای مختلف از 0%تا 5% اضافه شده است که پس آزمایش مقامت فشاری روی آنها به این نتیجه رسیدندکه افزایش مقاومت نمونه ها دربرابر یخ زدن وذوب شدن براثرافزودن میکروسیلیس بوده است.[4]

اگرخاک رس تثبیت شده باآهک ،درمعرض سولفات قرارگیرد،باعث به وجودآمدن مشکلاتی ازجمله ،کاهش مقاومت می شود.دراین تحقیق خاک رس کائولینیت بادرصدهای مختلف آهک ،سرباره وگچ ،دردصد رطوبت های مختلف مخلوط شده ومقاومت نمونه ها موردبررسی قرارگرفته است .نتایج بدست آمده حاکی از آن است که درصورت وجودرطوبت کافی جهت فعال سازی وهیدراتاسیون سرباره وانجام واکنش پوزولانی خاک وآهک ، وجودسرباره درکنارگچ وآهک باعث افزایش مقاومت وکسب نتایج مناسب تر می شود ودرصورت عدم وجودرطوبت کافی ،وجودسرباره می تواند نتیجه عکس داشته واز مقاومت نمونه ها بکاهد.[13]

درنمودار7 و 8 تاثیر میکروسیلیس و آهک بر مقاومت فشاری تک محوری نمونه های 28 روزه ترسیم شده است. با توجه به شکل، با زیاد شدن مقدار میکروسیلیس و آهک، مقاومت فشاری حداکثر مخلوطها افز ایش یافته و ضمنًا شیب نمودار تنش - کرنش زیاد می شود )مدول ارتجاعی فشاری بالا می رود(.

 نمودار(7) : تاثیرآهک برمقاومت فشاری برای زمان عمل آوری 28 روزه

نمودار(8) : چگونگی تاثیرمیکروسیلیس برمقاومت فشاری برای زمان عمل آوری 28 روزه

نمودار(9) : درصدآهک به مقاومت فشاری حداکثربرای زمان عمل آوری28روزه

نمودار(10) : درصدمیکروسیلیس به مقاومت فشاری حداکثربرای مخلوط خاک –آهک برای زمان عمل آوری28روزه

نمودار 9 نشان دهنده درصد آهک به مقاومت فشاری حداکثر می باشد. در این شکل مشاهده می شود افزایش آهک تا 4 درصد، باعث افزایش قابل توجه مقاومت فشاری می شود ، ولی بعد از آن دیگر با افزایش آهک تغییر چشمگیری در افزایش مقاومت دیده نمی شود .  همچنین نمودار 10 نشان دهنده درصد میکروسیلیس به مقاومت فشاری حداکثر برای مخلوط خاک آهک می باشد. در این شکل مشاهده می شود که افزودن 5درصد میکروسیلیس به مخلوط خاک و آهک برای زمان عمل آوری28 روزه، سبب افزایش 32 درصدی مقامت فشاری گردیده است، و ازآنجائیکه سیمان نیز به این ترکیب اضافه میشود ، درصد بهینه میکروسیلیس همان 5 درصدحفظ گردیده است وسیمان با درصدهای 3 ، 5 و 7 درصد به این ترکیب اضافه شد که پس از انجام آزمایش درصد بهینه سیمان مصرفی 5 درصدمشخص گردید. درنمودار 11 نمودار تاثیرسیمان برترکیب مخلوط خاک ،آهک ومیکروسیلیس نشان میدهد.

نمودار11- تاثیر ترکیب آهک ، میکروسیلیس وسیمان برمقاومت فشاری خاک تورم پذیر

5-آزمایش CBR

آزمایش CBR به صورت خشک انجام شده است. در آزمایش CBR درحالت خشک، پس از سپری شدن زمان عمل آوری 7 روزه، نمونه بلافاصله تحت آزمایش CBR قرار گرفت.در جدول 4، نتایج آزمایش CBR ، نشان داده شده است. نتایج بیانگر این است که با افزایش میکروسیلیس، آهک وسیمان ، CBR خاک افزایش می یابد و سبب می شود تا ظرفیت باربری خاک افزایش یابد. [1,16]

جدول(3 (نتایج آزمایش CBR

با مشاهده نتایج آزمایش CBR ملاحظه می گردددرحالت خشک این مقدار6/10 درصد می باشد، که درنمونه ی خاک طبیعی4L) ) دارای مقاومت7/23درصد و نمونه  (4L+5M+5C) به مقاومت 30/7 درصد رسیده است.

در نمونه 4L به دلیل اضافه شدن آهک، مواد سمنته ای تشکیل شده و باعث افزایش مقاومت شده است، همچنین با افزایش میکروسیلیس، PH خاک افزایش یافته و سرعت واکنش پوزولانی زیاد می شود به همین دلیل سبب افزایش مقاومت خاک می گردد، که افزایش مقاومت درحالت افزودن سیمان به ترکیب خاک درجدول فوق مشاهده میگردد.

6- اندازه گیری تورم

برای اندازه گیری تورم ، پس از سپـری شدن زمان عمل آوری 7 روزه ، نمونه به مدت 96 ساعت درآب قرارگرفته و در زمان های مشخص میــزان تـورم نمونه با استفاده ازگیج قرائت شده است.

 اضافه کردن آهک به خاک تورم پذیر و رسی باعث افزایش یونهای کلسیم و منیزیم در محیط میشود که این یونها با یونهای سدیم و پتاسیم خاک جایگزین شده و باعث بهبود خواص وکاهش تورم خاک میشوند، زیرا یونهای جایگزین شده به دلیل اینکه ضخامت لایه دو گانه کمتری دارند، وابستگی کمتری به آب داشته و باعث کاهش تورم میشوند.   هنگامی که ذرات رس با کلسیم یا آهک اشباع می شوند، دیگر تمایل به جذب آب نداشته و بدین وسیله امکان تورم آنها کاهش می یابد. علت کـاهش تــورم نمونه های تثبیت شده با درصدهای بالا، ایجاد پیوندهای پوزولانی بین ذرات آن است، بدین معنا که مواد پوزولانی با ایجاد یک حالت سمنتیک مانع از افزایش حجم خاک می شودوبه همین علت جهت جلوگیری از اضافه نمودن آهک با درصدهای بالا جهت سمنته شدن ترکیب ،از سیمان با درصدی معین (5درصد) استفاده شده است. اضافه کردن میکروسیلیس نیز سبب تسریع واکنش پوزولانی و تشکیل مواد سمنتیک شده و بدین صورت باعث کاهش تورم خاک می گردد. [1]

اندازه گيري ميزان تورم در آزمايشگاه، از يك آزمايش ساده تحكيم بر روي نمونه هاي دست نخورده استفاده مي شود. اين دو روش معمولا،آزمايش تورم آزاد و آزمايش فشار تورم مي باشدويجي و همكاران (1973) با مطالعه نتايج آزمايش هاي متعدد، نموداري براي ارتباط بين تورم آزاد،حد مايع و رطوبت طبيعي رسم كرده و سپس با اين نمودار تورم آزاد زمين را مطالعه نمودند نقل از داس (1990) ، شكل 1 نمودار نشانه تورم [2]

شكل 1 – (تعيين ميزان تورم آزاد ويجي و همكاران (داس 1990 به نقل از طاحوني[2]

نمودار13 و 14 ، تاثیرسیمان، میکروسیلیس و آهک بر میزان تورم را نشان می دهد. با مشاهده نمودار  13 و14  ، می تـوان به این نتیجه رسید که افــزایش درصــد آهک ومیکروسیلیس ، موجب کاهش تــورم می شود و سرعت کاهش تورم با افزایش میکروسیلیس به مخلوط خاک آهک سبب کاهش تورم میگردد، همچنین افزودن سیمان باعث کاهش تورم وبالابردن ظرفیت باربری می گردد.

(شکل 13 ) تاثیرافزودن میکروسیلیس برمیزان تورم مخلوط خاک –آهک

(نمودار 14 ) تاثیرافزودن سیمان برمیزان تورم مخلوط خاک –آهک-میکروسیلیس

7- نتیجه گیری

1- افزودن سیمان به مخلوط خاک آهک و میکروسیلیس باعث افزایش حد خمیری شده وحد روانی به صورت جزئی کاهش یافته است. بنابراین نشانه خمیری ،کاهش یافته و خصوصیات خمیری خاک بهبود می یابد.

2-در نمونه هایی که سیمان اضافه شده، همانند نمونه هایی که آهک ومیکروسیلیس افزوده شده، با افزایش زمان عمل آوری بر مقاومت فشاری افزوده می شود.

4-   افزودن میکروسیلیس علاوه براین که جلوواکنش کربناسیون درترکیب آهک وخاک رامیگیرد،کمک میکندخلل وفرج خاک نیز گرفته شود.

4- با افزودن سیمان به مخلوط خاک آهک و میکروسیلیس ،  CBR خاک افزایش یافته و این افزایش یافتگی با بیشتر شدن درصد میکروسیلیس تا5 درصد وافزایش سیمان نیز تا 5 درصد ، زیادتر می شود،و به این ترتیب ظرفیت باربری خاک افزایش می یابد.

5- افزودن سیمان  و میکروسیلیس به مخلوط خاک آهک، سبب تسریع واکنش پوزولانی و تشکیل مواد سمنتیک می شود و بدین صورت باعث کاهش تورم خاک می گردد.

8- مراجع

1-"تاثیرمیکروسیلیس برمقاومت وتورم پذیری خاک مارن تثبیت شده با آهک"غلام مرادی¹ مالک علیزاده² مجتبی پاشایان³ 1-استادیاردانشکده مهندسی عمران،دانشگاه تبریز3و2- کارشناس ارشدعمران گرایش خاک وپی دانشگاه تبریز

2-م" تحليل حساسيت خاك هاي متورم شونده از طريق تغيير حدود اتربرگ"جواد شريفي ¹، حبيب الرحمن جمشيدزهي ²، مجيد حميدي راد¹ 1-شركت مهندسين مشاور راه و پل هامون 2- اداره كل نوسازي مدارس استان سيستان و بلوچستان

    3-معماریان ،ح.،(1377) ،" زمین شناسی مهندسی وژئوتکنیک "،چاپ دوم ،انتشارات دانشگاه تهران

4- مهدی مستعار¹،مسعود اولی پور ² ، محسن غفاری ³ م ( 6 و7 اردیبهشت ماه 1390 )"بررسی تاثیرسیکل های یخ زدگی برروی خاکهای تثبیت شده با آهک ومیکروسیلیس" ،1-کارشناسی ارشدمکانیک خاک وپی 2- استادیار دانشگاه شهیدچمران اهواز 3- مدرس دانشگاه آزاد اسلامی ،واحدیاسوج

5- م"خصوصیات فیزیکی مکانیکی دونمونه ریزدانه رسی سیلتی دروضعیت تثبیت نشده وتثبیت شده باآهک وسیمان"،مهدی کرباسی راوری،علی سبزعلی سنجانی ،دانشگاه اراک ،سومین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک ومکانیک خاک ایران 18تا20 آذر1381

6- عفت يوسفي 1، محمد غفوري 2، غلامرضا لشكريپور3، سيده ليلا طالبيان4 ،1-شرکت مهندسین مشاورجهدآزما2- دانشيار گروه زمينشناسي دانشگاه فردوسي مشهد3- استاد گروه زمينشناسي دانشگاه فردوسي مشهد4-  دانشجوي كارشناسي ارشد زمينشناسي مهندسي دانشگاه فردوسي مشهد" بررسي كانيهاي رسي خاك بستر شهر مشهد با توجه به حدود اتربرگ آنها"کنفرانس زمین شناسی مهندسی ومحیط زیست ایران

7- مهدي دريائي ¹ سيد محمود كاشفيپور² ،1و2 –دانشجوی دکتری ودانشیارگروه سازه های آبی،دانشکده مهندسی علوم آب،دانشگاه شهیدچمران اهواز، م" بررسي تاثير افزايش ماسه بادي و آهك بر روي خصوصيات مقاومتي خاكهاي رسي"18/10/89

8-م"بررسی تورم خاکهای محل مخازن پروژه انتقال آب زرینه رودبه تبریز"مهدی مرادعلی نژاد،کارشناسی ارشدزمین شناسی دانشگاه تهران،اکبرچشمی استادیاردانشگاه تهران،ابراهیم اصغری استادیارگروه زمین شناسی دانشگاه تبریز،پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران

9-م"بررسی تثبیت خاک با استفاده از آهک در فرودگاه پارس"امیر کاووسی¹،لیلا هاشمیان² 1-عضو هیاًت علمی گروه راه و ترابری – دانشگاه تربیت مدرس2-دانشجوی کارشناسی ارشد راه و ترابری – دانشگاه تربیت مدرس ایران – تهران

10-م" مطالعه اثرات استفاده توام آهک و الیاف پلی پروپیلن برخصوصیات مقاومتی کائولینیت" محمودرضا عبدي¹، حسن خیاط بهارلویی² -1 استادیار- دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی2- کارشناسی ارشد خاك و پی

11-- American Concrete Institute.(2000), ACI 234R-96.Guide for the use of silica fume in concrete.

12-م"مشخصه های ژئومکانیکی ماسه های رس دار تثبیت شده با آهک"دکترمهیارعربانی1،استادیارگروه مهندسی عمران-دانشکده فنی دانشگاه گیلان ،مهدی ویس کرمی،فوق لیسانس مهندسی عمران-مکانیک خاک وپی ،دانشکده فنی دانشگاه گیلان

13-م "تاثیررطوبت برمقاومت CBR خاک تثبیت شده با آهک وسرباره کوره ذوب آهن درمجاورت سولفات"مسعودمکارچیان ¹،حسین نادری²،1-استادیاردانشگاه بوعلی سینا همدان2-دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک خاک وپی دانشگاه بوعلی سینا همدان،پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران(1389)

14-م "اصلاح رفتارمقاومتی خاک با استفاده ازالیاف طبیعی"نشاط اخوت ¹،رضاپورحسینی ²،سیدمهدی ابطحی³،سیدمهدی حجازی⁴،1-دانشجوی دوره کارشناسی ارشد خاک وپی ،دانشگاه یزد،2-استادیاردانشکده مهندسی عمران ،دانشگاه یزد،3-استادیاردانشکده مهندسی عمران ،دانشگاه صنعتی اصفهان،4-دانشجوی دوره دکتری مهندسی نساجی ،دانشگاه صنعتی اصفهان،پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران(1389 )

15-م" بررسی صدمات حاصل از اندرکنش آب وخاک برروی ابنیه فنی وشیوه بهینه کنترل آن"المیراخاکسار¹،ابوالفضل اسلامی²،امیرهوشنگ چگینی³،1-دانشجوی کارشناسی ارشد،دانشکده فنی ،دانشگاه گیلان،2-دانشیارگروه ژئوتکنیک ،دانشگاه گیلان ودانشگاه صنعتی امیرکبیر،3-استادیارگروه عمران ،دانشکده فنی ،دانشگاه گیلان،پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران (1389 )

16-م" مقایسه تاثیرآهک زنده وشکفته برویژگیهای ژئوتکنیکی خاک اصلاح شده "نوشته :سعیدهاشمی طباطبایی وعطا آقایی آرایی، مرکزتحقیقات ساختمان ومسکن ،تهران،ایران،تاریخ پذیرش:18/7/1386

17-"خاکهای متورم شونده" نوشته علیرضا خسروانی ،فوق لیسانس ژئوتکنیک(خاک وپی)

18-"آهک وکاربردهای آن"حمید وطن چی ،اکرم دانی،کتایون آزرمان،کارشناسان متره وبرآوردامورآبیاری وزهکشی

19-SWELLING PRESSURE OF EXPANSIVE SOIL STABILIZAED USING EPS GEOFOAM ,A.P.Shelke,Research Scholar ,Dept of CivilEngg,IIT Bombay-D.S.Murty,Assistant Professor,Dept of Civil Engg, II T Bombay (2011)