نگارش:
ندا صيفوري
20بهمن 1392
تقديم به روح پاک پدرم
و به مادر عزيزم
او که وجودم برايش همه رنج و وجودش برايم همه مهر بود .
توانش رفت تا به توانايي برسم و موهايش سپيد گشت تا رويم سپيد بماند.
او که فروغ نگاهش، گرمي کلامش و روشني رويش سرمايه جاوداني زندگي من است.
او که راستي قامتم در شکستگي قامتش تجلي يافت.
در برابر وجود گرمش زانوي ادب بر زمين مي نهم و با قلبي مملو از عشق، محبت و خضوع بر دستش بوسه
مي زنم.
سرو وجودش هميشه سر سبز و مستدام باد.
تقدير و تشكر
با حمد و ستايش بي‌پايان يزدان پاك كه توفيق آموختن و كنكاش در دانش را به من عطا فرمود و مرا ياري نمود تا اين دوره از زندگي را به پايان رسانم.
از مساعدتهاي بي‌دريغ خانواده‌ام که همواره پشتيبان بنده در تمام مراحل انجام پايان‌نامه بودند؛ صميمانه سپاسگزارم و اميد دارم بتوانم روزي ذره‌اي از زحماتشان را جبران كنم.
از استاد گرامي و ارجمند جناب آقاي دكتر مسعود مکارچيان استاد راهنماي بزرگوارم كمال تشكر و قدرداني دارم، زيرا كه بدون زحمات بي‌دريغ و راهنماييهاي ارزنده ايشان، شكل‌گيري پايان‌نامه حاضر ممكن نبود.
همچنين زحمات اساتيد گرامي آقايان دكتر مهدي اثني‌عشري،‌ دكتر وحيدرضا اوحدي،‌ دكتر محمد ملكي،‌ دكتر عباس قديمي و همه اساتيد و مربياني كه افتخار شاگردي آنان را در دوره كارشناسي ارشد در دانشگاه بوعلي‌سينا داشتم،‌ ارج مي‌نهم.
از آقاي مهندس فريدون كرمي کارشناس محترم آزمايشگاه مكانيك خاك و دوستان عزيزم مهندس کاظم پور، معصومه اميري، مريم کلانترپور، مهديه دارابي، اعظم گلستاني، سميه علي پور، زهرا الياسپور که در اين دوره مرا ياري نمودند، تقدير و تشکر مي کنم و براي آنان آرزوي سلامت و موفقيت روزافزون دارم.
دانشگاه بوعلي‌سينا
مشخصات رساله/پايان نامه تحصيلي
عنوان:
تأثير تثبيت با آهک و سرباره فولادسازي ذوب آهن اصفهان (BOS) بر دوام خاک رسي و خاک رس آلوده به مواد شيميايي
نام نويسنده: ندا صيفوري
نام استاد راهنما: دکتر مسعود مکارچيان
دانشكده: مهندسي
گروه آموزشي: مهندسي عمران
رشته تحصيلي: عمران
گرايش تحصيلي: مكانيك خاك و پي
مقطع تحصيلي: کارشناسي ارشد
تاريخ تصويب: 27/6/91
تاريخ دفاع: 1/11/92
تعداد صفحات: 175
چكيده:
خاک‌هاي ريزدانه رس‌دار همواره باعث ايجاد مشکل در پروژه‌هاي عمراني شده‌اند، يکي از روش‌هاي بهبود خواص خاک‌هاي مسأله‌دار رسي، استفاده از آهک به‌منظور تثبيت خاک است، در صورتي که خاک حاوي يون سولفات باشد يا خاک تثبيت شده در معرض آب سولفاته قرار گيرد، حضور آهک نه‌تنها باعث کاهش تورم لايه تثبيت شده نمي‌شود، بلکه نتيجه عکس داده و سبب افزايش تورم مي‌گردد. اين پديده به علت انجام واکنش‌هاي شيميايي بين کاني‌هاي رس، آهک و سولفات است که منجر به تشکيل کاني‌هاي اترينگايت و تاماسايت شده و اين کاني‌ها با جذب آب به‌شدت متورم مي‌شوند. اخيراً ترکيبات شيميايي جديدي براي تثبيت خاک‌هاي رسي مورد استفاده قرار گرفته است که در اين ميان استفاده از سرباره فولادسازي ((BOS روش جديدي براي افزايش مقاومت خاک رس محسوب مي‌شود. در مناطق سردسير، عمق يخ‌بندان ممکن است به خاک لايه بستر راه‌ها نيز برسد که در نهايت منجر به کاهش مقاومت و ظرفيت باربري خاک به علت افزايش رطوبت ناشي از آب شدن يخ مي‌شود.
در اين تحقيق تاثير سرباره فولاد ‌ذوب آهن اصفهان بر دوام خاک رس، در دو حالت بدون آلودگي و آلوده به مواد شيميايي (سولفات سديم و منيزيم) به کمک آزمايش تک‌محوري مورد بررسي قرار گرفته است. خاک مورد استفاده در اين تحقيق خاک رس کائولينيت است که با درصدهاي مختلف آهک و سرباره، در درصد رطوبت بهينه مخلوط شده و پس از دوره عمل‌آوري 28 روزه در دماي 35 درجه سانتي‌گراد، تحت آزمايش‌هاي دوام قرار گرفته است. نمونه‌ها براي تحمل 6 سيکل متوالي ساخته شدند و براي اطمينان از نتايج آزمايش‌ها از هر حالت 3 نمونه ساخته شد. بالغ بر 400 نمونه تک‌محوري جهت آزمايش‌هاي دوام ساخته شد. لازم به ذکر است که در آزمايش‌ تر و خشک شدگي به دليل از بين رفتن نمونه‌هاي بدون قالب در آب، نمونه‌ها همراه با قالب در آب غوطه‌ور شدند.
نتايج نشان داد که سرباره به‌تنهايي و در مجاورت آهک سبب بهبود مقاومت و دوام خاک رس مي‌شود. همچنين نتايج، حاکي از افت مقاومت بيشتر سيکل‌هاي يخ زدن و آب شدن، در مقايسه با سيکل‌هاي تر و خشک شدگي بود. نتايج آزمايش‌هاي دوام نشان داد که، سولفات سديم در مقايسه با خاک آلوده به سولفات منيزيم و حالت خاک بدون آلودگي سبب افت مقاومت بيشتري شد. به‌طور کلي درزمينه استفاده از (BOS) در تثبيت خاک‌هاي رسي تحقيقات کمي انجام شده است، از آنجا که سرباره ماده زائدي در طبيعت به‌حساب مي‌آيد، لذا نتايج اين تحقيق مي‌تواند در استفاده از اين مواد زائد از نظر اقتصادي و جنبه‌هاي زيست‌محيطي از اهميت خاصي برخوردار باشد.
واژههاي کليدي: خاک رس، تثبيت،آهک، سرباره، سولفات سديم و منيزيم، يخ زدن و آب شدن، تر و خشک شدگي
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه
3 1-1- کليات
5 1-2- اهداف پايان‌نامه
6 1-3- معرفي فصل‌هاي پايان‌نامه
فصل دوم: تثبيت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازي و اثر سولفات بر خاک رس تثبيت شده با آهک
9 2-1- مقدمه
11 2-2- کاني‌هاي رس
11 2-2-1- ترکيب و ساختمان کاني‌هاي رس
13 2-2-2- کائولينيت
14 2-2-3- ايليت
15 2-2-4- مونت موريلونيت
16 2-3- ويژگي‌هاي کاني‌هاي رس
16 (CEC2-3-1- ظرفيت تبادل کاتيوني (
16 2-4- تثبيت خاک
17 2-5- اهداف تثبيت
18 2-6- تثبيت خاک با آهک
23 2-6-1- خاک‌هاي مناسب جهت تثبيت با آهک
24 2-6-2- ويژگي‌هاي خاک تثبيت شده با آهک در مقايسه با خاک تثبيت نشده
24 2-6-3- تعيين درصد آهک مناسب
26 2-6-3-1- روش اشتو
26 CBR2-6-3-2- استفاده از آزمايش
27 2-6-3-3- استفاده از آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده
28 2-6-3-4- استفاده از روش نشانه خميري
28 pH2-6-3-5- روش
29 2-6-4- واکنش‌هاي شيميايي بين خاک و آهک
29 2-6-4-1- تبادل يوني
30 2-6-4-2- واکنش‌هاي پوزولاني
31 2-6-4-3- واکنش‌ کربناسيون
32 2-6-5- تأثير آهک بر مشخصات خاک
33 (CEC)2-6-5-1- تأثير آهک بر هدايت الکتريکي
34 خاک pH2-6-5-2- تأثير ميزان آهک بر
35 2-6-5-3- تأثير ميزان آهک بر نفوذپذيري خاک
36 2-6-5-4- تأثير آهک بر حدود اتربرگ
36 2-6-5-5- تأثير آهک بر وزن مخصوص خشک
37 2-6-5-6- تأثير آهک بر روي مقاومت خاک
38 2-7- مرور کلي بر پژوهش‌هاي انجام شده
43 2-8- تأثير سولفات بر واکنش‌هاي خاک و آهک
43 2-8-1- مقدمه
53 2-8-2- تأثير سولفات بر حدود اتربرگ
55 2-8-3- تأثير سولفات بر خصوصيات تراکم
57 2-8-4- بررسي اثر سولفات‌ها بر خاک‌هاي تثبيت شده
60 2-9- تورم ناشي از سولفات
62 2-10- اترينگايت
63 2-10-1- مکانيزم تورم ناشي از اترينگايت
64 2-11- روش‌هاي کاهش اثرات نامطلوب سولفات‌ها
65 2-11-1- روش دو مرحله‌اي اختلاط خاک و آهک
67 2-11-2- روش عمل‌آوري
67 2-11-3- استفاده از تثبيت کننده‌هاي بدون کلسيم
68 2-11-4- استفاده از ژئوتکستايل – ژئوگريد
68 2-11-5- جايگزيني با سرباره کوره ذوب آهن
71 2-12- خلاصه و نتيجه‌گيري
فصل سوم: دوام خاک در برابر يخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگي
75 3-1- تورم در اثر يخبندان
76 3-2- اثرات منفي يخبندان بر روسازي راه‌ها
76 3-3- عوامل اساسي براي متورم شدن روسازي در اثر يخبندان
76 3-4- راهکارهاي جلوگيري از يخبندان
77 3-5- خاک‌هاي حساس در برابر يخ‌زدگي
80 3-6- مروري بر مطالعات گذشته
96 3-8- خلاصه و نتيجه‌گيري
فصل چهارم: مصالح و روش‌هاي آزمايش
99 4-1- مقدمه
100 4-2- مصالح به کار برده شده در تحقيق
100 4-3- آزمايش دانه‌بندي
101 4-3-1- دانه‌بندي کائولينيت
101 4-4- آزمايش تعيين درصد رطوبت خاک
101 (Gs)4-5- آزمايش تعيين چگالي
102 4-6- آزمايش حد رواني و خميري
102 4-7- آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده (تک‌محوري)
104 4-7-1- ابعاد نمونه
104 4-7-2- تهيه و ساخت نمونه
104 4-7-2-1- تهيه خاک آلوده به مواد شيميايي (سولفات سديم و منيزيم)
106 4-7-2-2- ساخت نمونه‌‌‌ها جهت آزمايش تک‌محوري
108 4-7-3- نمونه‌هاي به کار برده شده در آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده
109 4-8- آزمايش يخ زدن و آب شدن
111 4-9- آزمايش تر و خشک شدگي
112 4-10- ترکيب نمونه‌هاي مورد آزمايش
114 4-11- خلاصه
فصل پنجم: نتايج آزمايش‌ها و تحليل نتايج
117 5-1- مقدمه
118 5-2- نتايج آزمايش‌هاي اوليه خاک رس
118 5-2-1- دانه‌بندي خاک رس کائولينيت
118 5-2-2- خواص مهندسي خاک رس
119 5-3- کاني‌شناسي مصالح مصرفي
119 5-3-1- خاک رس کائولينيت
119 5-3-2- آهک
120 5-3-3- سرباره
120 5-4- ترکيب نمونه‌هاي مورد آزمايش
122 5-5- نتايج آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده
122 5-6- نتايج آزمايش‌ها پس از اعمال سيکل‌هاي يخ زدن و آب شدن
122 5-6-1- خاک بدون آلودگي
127 5-6-2- خاک آلوده به سولفات سديم
130 5-6-3- خاک آلوده به سولفات منيزيم
133 5-7- مقاومت فشاري محدود نشده پس از اعمال سيکل‌هاي تر و خشک شدگي
133 5-7-1- خاک بدون آلودگي
136 5-7-2- خاک آلوده به سولفات سديم
140 5-7-3- خاک آلوده به سولفات منيزيم
143 5-8- مقايسه آزمايش‌هاي دوام دراثر آلودگي به سولفات سديم و منيزيم
143 5-8-1- مقايسه حالت‌هاي مختلف يخ زدن و آب شدن
145 5-8-2- مقايسه حالت‌هاي مختلف تر و خشک شدگي
147 (DI) 5-9- مقايسه پارامتر دوام
152 5-10- مقايسه مدول الاستيسيته در خاک آلوده و خاک بدون آلودگي تحت تاثير آزمايش‌هاي دوام
155 (SIR)5-11- مقايسه نسبت بهبود مقاومت خاک
156 5-12- خلاصه و نتيجه‌گيري
فصل ششم: نتيجهگيري و پيشنهادها
160 6-1- مقدمه
160 6-2- نتايج
161 6-3- پيشنهادها
165 مراجع
فهرست جداول
43 جدول (2-1): نتايج آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده
49 جدول (2-2): ميزان نمک‌هاي معدني در نمونه‌هاي آزمايشگاهي
58 بر نمونه‌ خاک رس تثبيت شده با 6 درصد آهک XRDجدول (2-3): نتايج آناليز
59 جدول (2-4): غلظت مواد شيميايي
70 جدول (2-5): راه‌حل‌هاي مختلف جهت مقابله با حمله سولفات‌ها در خاک
78 جدول (3-1): ميزان حساسيت خاک در برابر يخ زدگي
79 جدول (3-2): طبقه‌بندي خاک‌ها از نظر حساسيت در برابر يخ‌زدگي
79 جدول (3-3): خصوصيات خاك‌هاي حساس در برابر يخبندان
88 جدول (3-4): بررسي تاثير آهک و سرباره فولادسازي بر دوام بر خاک رس
90 جدول (3-5): درصد ترکيبات مختلف خاک رس با آهک و پوزولان
92 جدول (3-6): درصد ترکيبات مختلف خاک رس، دوده سيليسي و گچ
109 جدول (4-1): نسبت‌هاي مختلف اختلاط مواد با خاک رس کائولينيت
111 جدول (4-2): مشخصات طرح‌هاي اختلاط به کار رفته
113 جدول (4-3): تعداد نمونه‌هاي ساخته‌شده جهت انجام آزمايش در خاک بدون مواد شيميايي
113 جدول (4-4): تعداد نمونه‌هاي ساخته شده جهت انجام آزمايش در خاک آلوده به سولفات سديم
113 جدول (4-5): تعداد نمونه‌هاي ساخته شده جهت انجام آزمايش در خاک آلوده به سولفات منيزيم
118 جدول (5-1): -خواص مهندسي خاک رس کائولينيت
119 جدول (5-2): کاني‌شناسي خاک رس کائولينيت
119 جدول (5-3): کاني‌شناسي آهک
120 جدول (5-4): کاني‌شناسي سرباره
121 جدول (5-5): نتايج به‌دست آمده از آزمايش تراکم
148 در حالت تر و خشک شدگي K+4%L+12%S جدول (5-6): بررسي نشانه دوام در نمونه
149 در حالت تر و خشک شدگي K+6%L جدول (5-7): بررسي نشانه دوام در نمونه
149 در حالت تر و خشک شدگي K+12%S جدول (5-8): بررسي نشانه دوام در نمونه
150 در

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید