پایان نامه تأثیر تثبیت با آهک و سرباره فولادسازی ذوب آهن اصفهان (BOS) بر دوام خاک رسی و خاک رس آلوده به مواد شیمیایی

تأثیر تثبیت با آهک و سرباره فولادسازی ذوب آهن اصفهان (BOS) بر دوام خاک رسی و خاک رس آلوده به مواد شیمیایی
پایان نامه کارشناسی ارشد
–

تعداد صفحه :189

چکیده:
خاک‌های ریزدانه رس‌دار همواره باعث ایجاد مشکل در پروژه‌های عمرانی شدهاند، یکی از روش‌های بهبود خواص خاک‌های مسأله‌دار رسی، استفاده از آهک به‌منظور تثبیت خاک است، در صورتی که خاک حاوی یون سولفات باشد یا خاک تثبیت شده در معرض آب سولفاته قرار گیرد، حضور آهک نه‌تنها باعث کاهش تورم لایه تثبیت شده نمی‌شود، بلکه نتیجه عکس داده و سبب افزایش تورم می‌گردد. این پدیده به علت انجام واکنش‌های شیمیایی بین کانی‌های رس، آهک و سولفات است که منجر به تشکیل کانی‌های اترینگایت و تاماسایت شده و این کانی‌ها با جذب آب به‌شدت متورم می‌شوند. اخیراً ترکیبات شیمیایی جدیدی برای تثبیت خاک‌های رسی مورد استفاده قرار گرفته است که در این میان استفاده از سرباره فولادسازی ((BOS روش جدیدی برای افزایش مقاومت خاک رس محسوب می‌شود. در مناطق سردسیر، عمق یخ‌بندان ممکن است به خاک لایه بستر راه‌ها نیز برسد که در نهایت منجر به کاهش مقاومت و ظرفیت باربری خاک به علت افزایش رطوبت ناشی از آب شدن یخ می‌شود.
در این تحقیق تاثیر سرباره فولاد ‌ذوب آهن اصفهان بر دوام خاک رس، در دو حالت بدون آلودگی و آلوده به مواد شیمیایی (سولفات سدیم و منیزیم) به کمک آزمایش تک‌محوری مورد بررسی قرار گرفته است. خاک مورد استفاده در این تحقیق خاک رس کائولینیت است که با درصدهای مختلف آهک و سرباره، در درصد رطوبت بهینه مخلوط شده و پس از دوره عمل‌آوری 28 روزه در دمای 35 درجه سانتی‌گراد، تحت آزمایش‌های دوام قرار گرفته است. نمونه‌ها برای تحمل 6 سیکل متوالی ساخته شدند و برای اطمینان از نتایج آزمایش‌ها از هر حالت 3 نمونه ساخته شد. بالغ بر 400 نمونه تک‌محوری جهت آزمایش‌های دوام ساخته شد. لازم به ذکر است که در آزمایش‌ تر و خشک شدگی به دلیل از بین رفتن نمونه‌های بدون قالب در آب، نمونه‌ها همراه با قالب در آب غوطهور شدند.
نتایج نشان داد که سرباره بهتنهایی و در مجاورت آهک سبب بهبود مقاومت و دوام خاک رس می‌شود. همچنین نتایج، حاکی از افت مقاومت بیشتر سیکل‌های یخ زدن و آب شدن، در مقایسه با سیکل‌های تر و خشک شدگی بود. نتایج آزمایش‌های دوام نشان داد که، سولفات سدیم در مقایسه با خاک آلوده به سولفات منیزیم و حالت خاک بدون آلودگی سبب افت مقاومت بیشتری شد. به‌طور کلی درزمینه استفاده از (BOS) در تثبیت خاک‌های رسی تحقیقات کمی انجام شده است، از آنجا که سرباره ماده زائدی در طبیعت بهحساب می‌آید، لذا نتایج این تحقیق می‌تواند در استفاده از این مواد زائد از نظر اقتصادی و جنبه‌های زیست‌محیطی از اهمیت خاصی برخوردار باشد.
واژه¬های کلیدی: خاک رس، تثبیت،آهک، سرباره، سولفات سدیم و منیزیم، یخ زدن و آب شدن، تر و خشک شدگی

فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه
3 1-1- کلیات
5 1-2- اهداف پایان‌نامه
6 1-3- معرفی فصل‌های پایان‌نامه

فصل دوم: تثبیت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازی و اثر سولفات بر خاک رس تثبیت شده با آهک
9 2-1- مقدمه
11 2-2- کانی‌های رس
11 2-2-1- ترکیب و ساختمان کانی‌های رس
13 2-2-2- کائولینیت
14 2-2-3- ایلیت
15 2-2-4- مونت موریلونیت
16 2-3- ویژگی‌های کانی‌های رس
16 (CEC2-3-1- ظرفیت تبادل کاتیونی (
16 2-4- تثبیت خاک
17 2-5- اهداف تثبیت
18 2-6- تثبیت خاک با آهک
23 2-6-1- خاک‌های مناسب جهت تثبیت با آهک
24 2-6-2- ویژگی‌های خاک تثبیت شده با آهک در مقایسه با خاک تثبیت نشده
24 2-6-3- تعیین درصد آهک مناسب
26 2-6-3-1- روش اشتو
26 CBR2-6-3-2- استفاده از آزمایش
27 2-6-3-3- استفاده از آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده
28 2-6-3-4- استفاده از روش نشانه خمیری
28 pH2-6-3-5- روش
29 2-6-4- واکنش‌های شیمیایی بین خاک و آهک
29 2-6-4-1- تبادل یونی
30 2-6-4-2- واکنش‌های پوزولانی
31 2-6-4-3- واکنش‌ کربناسیون
32 2-6-5- تأثیر آهک بر مشخصات خاک
33 (CEC)2-6-5-1- تأثیر آهک بر هدایت الکتریکی
34 خاک pH2-6-5-2- تأثیر میزان آهک بر
35 2-6-5-3- تأثیر میزان آهک بر نفوذپذیری خاک
36 2-6-5-4- تأثیر آهک بر حدود اتربرگ
36 2-6-5-5- تأثیر آهک بر وزن مخصوص خشک
37 2-6-5-6- تأثیر آهک بر روی مقاومت خاک
38 2-7- مرور کلی بر پژوهش‌های انجام شده
43 2-8- تأثیر سولفات بر واکنش‌های خاک و آهک
43 2-8-1- مقدمه
53 2-8-2- تأثیر سولفات بر حدود اتربرگ
55 2-8-3- تأثیر سولفات بر خصوصیات تراکم
57 2-8-4- بررسی اثر سولفات‌ها بر خاک‌های تثبیت شده
60 2-9- تورم ناشی از سولفات
62 2-10- اترینگایت
63 2-10-1- مکانیزم تورم ناشی از اترینگایت
64 2-11- روش‌های کاهش اثرات نامطلوب سولفات‌ها
65 2-11-1- روش دو مرحله‌ای اختلاط خاک و آهک
67 2-11-2- روش عمل‌آوری
67 2-11-3- استفاده از تثبیت کننده‌های بدون کلسیم
68 2-11-4- استفاده از ژئوتکستایل – ژئوگرید
68 2-11-5- جایگزینی با سرباره کوره ذوب آهن
71 2-12- خلاصه و نتیجه‌گیری

فصل سوم: دوام خاک در برابر یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگی
75 3-1- تورم در اثر یخبندان
76 3-2- اثرات منفی یخبندان بر روسازی راه‌ها
76 3-3- عوامل اساسی برای متورم شدن روسازی در اثر یخبندان
76 3-4- راهکارهای جلوگیری از یخبندان
77 3-5- خاک‌های حساس در برابر یخ‌زدگی
80 3-6- مروری بر مطالعات گذشته
96 3-8- خلاصه و نتیجه‌گیری

فصل چهارم: مصالح و روش‌های آزمایش
99 4-1- مقدمه
100 4-2- مصالح به کار برده شده در تحقیق
100 4-3- آزمایش دانه‌بندی
101 4-3-1- دانه‌بندی کائولینیت
101 4-4- آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک
101 (Gs)4-5- آزمایش تعیین چگالی
102 4-6- آزمایش حد روانی و خمیری
102 4-7- آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده (تک‌محوری)
104 4-7-1- ابعاد نمونه
104 4-7-2- تهیه و ساخت نمونه
104 4-7-2-1- تهیه خاک آلوده به مواد شیمیایی (سولفات سدیم و منیزیم)
106 4-7-2-2- ساخت نمونه‌‌‌ها جهت آزمایش تک‌محوری
108 4-7-3- نمونه‌های به کار برده شده در آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده
109 4-8- آزمایش یخ زدن و آب شدن
111 4-9- آزمایش تر و خشک شدگی
112 4-10- ترکیب نمونه‌های مورد آزمایش
114 4-11- خلاصه

فصل پنجم: نتایج آزمایش‌ها و تحلیل نتایج
117 5-1- مقدمه
118 5-2- نتایج آزمایش‌های اولیه خاک رس
118 5-2-1- دانه‌بندی خاک رس کائولینیت
118 5-2-2- خواص مهندسی خاک رس
119 5-3- کانی‌شناسی مصالح مصرفی
119 5-3-1- خاک رس کائولینیت
119 5-3-2- آهک
120 5-3-3- سرباره
120 5-4- ترکیب نمونه‌های مورد آزمایش
122 5-5- نتایج آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده
122 5-6- نتایج آزمایش‌ها پس از اعمال سیکل‌های یخ زدن و آب شدن
122 5-6-1- خاک بدون آلودگی
127 5-6-2- خاک آلوده به سولفات سدیم
130 5-6-3- خاک آلوده به سولفات منیزیم
133 5-7- مقاومت فشاری محدود نشده پس از اعمال سیکل‌های تر و خشک شدگی
133 5-7-1- خاک بدون آلودگی
136 5-7-2- خاک آلوده به سولفات سدیم
140 5-7-3- خاک آلوده به سولفات منیزیم
143 5-8- مقایسه آزمایش‌های دوام دراثر آلودگی به سولفات سدیم و منیزیم
143 5-8-1- مقایسه حالت‌های مختلف یخ زدن و آب شدن
145 5-8-2- مقایسه حالت‌های مختلف تر و خشک شدگی
147 (DI) 5-9- مقایسه پارامتر دوام
152 5-10- مقایسه مدول الاستیسیته در خاک آلوده و خاک بدون آلودگی تحت تاثیر آزمایش‌های دوام
155 (SIR)5-11- مقایسه نسبت بهبود مقاومت خاک
156 5-12- خلاصه و نتیجه‌گیری
فصل ششم: نتیجه¬گیری و پیشنهادها
160 6-1- مقدمه
160 6-2- نتایج
161 6-3- پیشنهادها
165 مراجع

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند