طراحي روسازي بر اين اصل استوار است كه خاك بكار رفته در هر لايه از روسازي بتواند حد‌اقل ويژگي هاي كيفيت سازه‌اي را فراهم كند، هر لايه بايد بتواند مقاومت برشي مورد نظررا فراهم كند، واز ايجاد تغيير شكلهاي زياد كه باعث بوجود آمدن تركهاي خستگي در يك لايه و يا لايه‌‌ي بالاي آن ميشوند و همچنين ازبوجود آمدن تغيير شكلهاي دائمي بخاطر تغييرات بيش از حد خاك جلوگيري كند. تثبيت خاك روشي است كه بمنظور بهبود كيفيت مصالح در راهسازي بكار مي‌رود، و استفاده از اين روش موجب بدست آمدن مصالحي با مشخصات مناسب براي بكار بردن در لايه‌هاي روسازي مي‌شود. تثبيت خاك به اصلاح و بهبود خواص فيزيكي و مهندسي خاك براي تامين يك رشته اهداف از پيش تعيين شده اطلاق مي شود. تصميم در مورد استفاده از اين روش پس از مقايسه‌ي راه حلهاي مختلف قابل قبول انجام مي‌شود.
امروزه با پيشرفت علم تثبيت خاكها به طرق گوناگون نظير روش هاي مكانيكي، شيميايي، فيزيكي، بيولوژيك ( روياندن گياه)، و روش الكتريكي امكان پذير است. در روش تثبيت خاك، كارشناسان با استفاده از اصول علمي و بهره‌گيري از فناوري‌هاي جديد، مواد و مصالح مناسب را در تقويت خاك به كار مي‌گيرند و مشخصات مهندسي، خواص مكانيكي از جمله مقاومت، سختي، شكل‌پذيري و ظرفيت باربري آن را بهبود مي‌بخشند.تثبيت خاكها اهداف گوناگوني دارد كه از اين اهداف مي‌توان به افزايش مقاومت باربري خاك، كاهش نفوذپذيري ،كاهش تورم و انقباض خاك ،كاهش رطوبت خاك ،كاهش دامنه خميري خاك ،جلوگيري از فرسايش خاك و كاهش ضخامت لايه هاي روسازي اشاره كرد. متراكم كردن خاك در عمليات عمراني يك روش مكانيكي ساده و متداول براي افزايش دانسيته خاك و در نتيجه افزايش ظرفيت باربري و پايداري خاك است. ولي موردي كه در تحقيق مورد بررسي قرار مي‌گيرد تثبيت خاك از طريق شيميايي مي‌باشد.
از موادي كه در تثبيت خاك بكار مي‌روند مي‌توان به قير، سيمان، آهك اشاره كرد. انتخاب هر يك از اين مواد به مواردي مانند جنس خاك، شرايط جوي منطقه، ميزان آمد و شد، هدف از انجام تثبيت خاك و هزينه‌هاي عمليات بستگي دارد. همچنين امروزه براي افزايش توان باربري خاك ماسه روان استفاده از پليمر به عنوان يك تثبيت‌كننده فيزيكي، غيرسنتي، در دسترس و با كاربردي آسان رواج يافته است. از ديگر مواد تثبيت كننده خاك مي‌توان كلرور كلسيم و سديم اشاره كرد. مقدار ماده تثبيت كننده مورد نياز با توجه به آزمايشهاي مقاومت و دوام خاك و همچنين موارد اقتصادي تعيين مي‌شود.
همانطور كه در بالا اشاره شد امروزه استفاده از پليمرها براي تثبيت خاك افزايش يافته است، خواص فيزيكي نسبتا مطلوب از جمله ويژگي هايي است كه باعث پر مصرف شدن اين مواد شده است. همچنين اين گروه ازمواد داراي وزن مخصوص پايين و پايداري خوب در مقابل مواد شيميايي هستند. بيشتر پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكول‌هاي آلي ساده به نام منومر به دست مي‌آيند. با تركيب مناسبي از حرارت، فشار و كاتاليزور پيوند دوگانه بين اتم‌هاي كربن شكسته شده و يك پيوند ساده كووالانسي جايگزين آن مي‌شود. البته بايد توجه داشت كه تحقيقات انجام شده نشان مي‌دهند كه در صورتيكه درصد پليمر مصرفي براي تثبيت خاك ماسه‌هاي روان بيش از 3 درصد باشد نه تنها اين عمل از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نخواهد بود بلكه نظر فني نيز چندان باعث افزايش مقاومت نسبت باربري خاك نخواهد شد.
آهك با درجات خلوص متفاوت به عنوان تثبيت كننده‌اي براي خاك سابقه‌ي طولاني دارد، اضافه كردن اين ماده باعث كاهش خواص خميري خاك مي‌شود. بنابراين وقتي مصالح شني از نظر دانه‌بندي براي لايه‌هاي اساس و زير‌اساس مناسب باشند ولي بعلت حد رواني و يا دامنه خميري زياد نتوان از آنها استفاده كرد از اين ماده براي كاستن خواص خميري مصالح و در نتيجه براي ساختن لايه‌هاي اساس و زير اساس استفاده مي‌شود.معروفترين و متداولترين مواد آهكي مورد استفاده در تثبيت عبارتند از آهم شكفته، آهم شكفته دلوميتي، آهك زنده و آهك زنده دلوميتي. بايد توجه داشت كه بطور كلي آهك زنده ماده تثبيت كننده مؤثري نسبت به آهك شكفته است و اگر بصورت دوغاب به خاك اضافه شود مقاومت بيشتري را نسبت به موقعيكه به صورت پودر اضافه مي شود ايجاد مي كند. با توجه به اينكه ميزان قابل توجهي از خاك مخصوصا در ايران ريزدانه و از نوع رسي مي‌باشد. چون خاكهاي رسي داراي خواص خميري بالا هستند و واكنش شيميايي خوبي خواهند داشت، بايد راهي را براي مقاوم كردن و بهبود رفتاراينگونه ريزدانه‌ها پيدا كرد. يكي از مؤثرترين روشهاي بهبود كيفي مشخصات فني خاكهاي رسي كه استفاده از آنها متداول است بهره‌گيري از آهك مي‌باشد، آهك اصولاً براي تثبيت خاكهاي ريزدانه كه دامنه خميري آنها بزرگتر از 10 و خاكهاي رسي خيلي خميري PI > 35) ) مناسب است ولي اين ماده براي تثبيت خاكهايي كه حاوي مقدار بيش از دو درصد مواد آلي و همچنين حاوي مقدار بيش از نيم درصد سولفات قابل حل در آب مي باشند مناسب نيست. وقتي آهك به خاك ريزدانه اضافه مي‌شود واكنشهاي مختلفي اتفاق مي‌افتد كه عبارتند از واكنش تبادل كاتيونها، واكنش پوزولاني، واكنش كربناسيون. با توجه به نكات گفته شده مي‌توان برداشت كرد كه. مراحل اجرايي عمليات تثبيت خاك با آهك شامل آماده كردن خاك، پخش آهك، اختلاط و آب پاشي، كوبيدن و تسطيح و عمل آوردن مخلوط مي شود.
سيمان نيز بيشتر براي تثبيت خاكهاي ريزدانه‌كاربرد دارد. اكثر خاكهاي ريزدانه بغير از خاكهاي آلي قابل تثبيت با سيمان مي‌باشند. بطور كلي هر خاكي كه داراي كمتر از 2در صد مواد آلي بوده و مقدار سولفات قابل حل در آب آن از مقادير مشخص شده تجاوز نكند را مي‌توان با سيمان پرتلند تثبيت كرد. مكانيزم كلي تثبيت با سيمان مانند تثبيت با آهك مي‌باشد. از اين ماده نيز براي كم كردن خواص خميري خاك استفاده مي‌شود. از تغييراتي كه سيمان در خاك بوجود مي‌آورد مي‌توان اشاره كرد به ايجاد در صد رطوبت بهينه بيشتر و وزن مخصوص خشك كمتر. مقدار سيمان مورد نياز نيز با توجه به آزمايشهاي دوام و آزمايشهاي ديگر كه بر روي خاك انجام مي‌شود انتخاب مي‌گردد. بايد توجه داشت كه زمان در افزايش مقاومت خاكهاي تثبيت شده با سيمان اثر دارد و با گذشت زمان مقاوت اين خاكها افزايش مي‌يابد.مشخصات فني خاكهاي تثبيت شده با سيمان بستگي به عواملي همچون جنس خاك، مقدار سيمان،وزن مخصوص خاك تثبيت و كوبيده شده، كيفيت اختلاط خاك و سيمان، شرايط عمل آوري و همچنين بستگي به زمان دارد. تعيين در صد سيمان معمولا با استفاده از روشهاي زير كه استاندارد شده و متداول مي‌باشند انجام مي‌پذيرد.
1- آزمايش وزن مخصوص –درصد رطوبت (ASTM D558)
2- آزمايش تر و خشك شدن (ASTM D559)
3- آزمايش يخبندان-ذوب يخ (ASTM D560)
در تثبيت خاك با سيمان بايد به زودگير بودن سيمان توجه خاصي داشت. زيرا بايد تمام عمليات از جمله كوبيدن و متراكم كردن نهايي خاك را قبل از گرفتن سيمان به پايان رساند. بنابراين امروزه طول راه را به قطعات كوچكتر تقسيم ميكنند وخاك هر قسمت را جدا با سيمان تثبيت ميكنند، تا بتوانند به هدف خواسته شده به صورت مطلوب برسند. براي تثبيت خاك با سيمان مشخصا آب، مورد نياز است كه مقدار اين آب بر اساس رطوبت بهينه كه توسط آزمايش تراكم انجام مي‌شود مشخص مي‌گردد. بطور كلي مراحل تثبيت خاك با سيمان را مي‌توان اينگونه نام برد: آماده كردن خاك، پخش سيمان، اختلاط خاك با سيمان، كوبيدن مخلوط سيمان، عمل آوري خاك تثبيت شده با سيمان.
قير ديگر ماده‌اي مي‌باشد كه در تثبيت خاك مصارف گوناگوني دارد. تفاوت مصرف آن با آهك و سيمان در اين است كه اين ماده در مورد تثبيت خاكهاي درشت‌دانه و شني كاربرد دارند. بعلت سخت بودن اندود كردن دانه‌هاي ريز با قير، اين ماده درخاكهاي ريزدانه به عنوان تثبيت كننده كاربردي ندارد. قير مايع براي تثبيت به كار مي‌رود و از ويژگي‌هاي استفاده از آن كاهش خاصيت آب مكندگي خاك مي‌شود. از آنجا كه وجود سنگ حاوي خاك‌رس و يا مواد اينچنيني مانع از چسبيدن قير به سنگدانه‌ها ميشوند، مصالح سنگي بايد از هر گونهآلودگي پاك باشند و همچنين خشك باشند تا قير بخوبي به آنها بچسبد. مواردي كه در تثبيت با قير مد نظر هستند عبارتند از:
- آماده كردن خاك
- پخش قير
- اختلاط خاك و قير
- عمل آوردن
- كوبيدن مخلوط قيري
از قير براي بهبود خواص خميري خاكهاي شني مي‌توان استفاده كرد همچنين ماسه بخوبي قابل تثبيت شدن با قير است زيرا قير دانه‌هاي ماسه را اندود كرده و بخوبي به هم مي‌چسباند. استفاده از قير به عنوان تثبيت كننده براي عمليات زير سازي به مقدار زيادي مربوط به تجربه مهندسي مي باشد و بايد توجيه فني و اقتصادي بودن تثبيت خاك با قير مورد بررسي قرار گيرد.
همچنين مي‌توان خاكها را با تركيبي از مواد معرفي شده در بالا تثبيت كرد. مثلا تثبيت خاك با استفاده از آهك و سيمان و يا آهك - قير آبه و يا سيمان - قير آبه، كه هر مورد از اينها براي خاكهاي خاصي كاربرد دارند.
هدف اين تحقيق مشخص كردن انواع كاربرد استفاده از مواد تثبيت كننده مي‌باشد و به ويژگي هاي استفاده از هر كدام از تثبيت كننده‌ها به صورت كامل پرداخته مي‌شود. فاكتورهايي كه براي انتخاب نوع تثبيت كننده مهم هستند ذكر مي‌گردد. نحوه‌ي تثبيت و آزمايشهايي كه در اين حين بر روي خاك و مصالح آن انجام مي‌شود توضيح داده ميشوند. همچنين مراحل تثبيت خاك براي هر كدام از مصالح به صورت كامل ذكر خواهد گرديد. در پايان نيز در مورد كنترل كيفيت محصول نهايي در صورت استفاده از تثبيت كننده‌ها توضيح داده مي‌شود .
تهيه كننده: فراز معصوميان
دريافت فايل اين تحقيق:
password: www.civil1385.blogspot.com
ممنون- استفاده كردم
پاسخحذفممنون خلاصه و مفيد بود اگر ميتوانيد در مورد مواد نتبيت كننده جديد بيشتر بنويسيد
پاسخحذف