زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تأثیر سرباره کوره‌های ذوب فلزات و آهک بر واگرایی، مقاومت برشی و خواص خمیری خاک رس استان گلستان

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سمنان، گروه مهندسی عمران،
2 دانشگاه خوارزمی، دانشکدۀ فنی
چکیده
خاک‌های واگرا از جمله خاک‌های مشکل آفرین است و در سازه‌های آبی نظیر سدهای خاکی و کانال‌های آبیاری باعث ایجاد صدمات و تخریب‌های موضعی بسیاری می‌شوند. از روش‌های تثبیت خاک‌های واگرا افزودن سرباره کوره‌های ذوب فلزات و آهک است. در این پژوهش، خاک رس با خمیری کم برای بهبود واگرایی، مقاومت برشی و خواص خمیری با 1 و 2 درصد آهک و سرباره با مقادیر 5/0، 1، 3 و 5 درصد وزنی ترکیب شده ‌است. نمونه‌ها به‌مدت 1 روز در دما و رطوبت ثابت نگه داشته شده و سپس روی آن آزمایش برش مستقیم، مقاومت تک‌محوری و پین هول انجام شده است. از نتایج حاصل از این آزمایش­ها مشاهده شد که با وجود واگرایی نمونه اولیه خاک با نشانه D1 در آزمایش پین هول، نمونه حاوی 2 درصد وزنی آهک و 5 درصد وزنی سرباره غیرواگرا با نشانه ND2 طبقه‌بندی شده ‌است. نتایج آزمایش برش مستقیم نشان داد که میزان چسبندگی برای نمونه‌های تثبیت شده با %1 آهک از 238/0 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع برای نمونه بدون سرباره، به‌ترتیب به 251/0، 373/0، 41/0 و 48/0 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع به‌ازای افزودن 5/0، 1، 3 و 5 درصد سرباره افزایش یافته است. هم‌چنین میزان مقاومت تک محوری برای نمونه‌های تثبیت شده با %1 آهک از 0014/1 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع برای نمونه بدون سرباره، به‌ترتیب به 0616/1، 0782/1، 2127/1 و 2246/1 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع به‌ازای افزودن 5/0، 1، 3 و 5 درصد سرباره افزایش یافت. نتایج آزمایش‌های تعیین حدود اتربرگ بیان‌گر آن است که با افزایش سرباره و آهک، حد روانی و نشانه خمیری کاهش می‌یابد و موجب بهبود خصوصیات خمیری خاک می‌‌شود. با توجه به نتایج مشاهده شده می‌توان گفت که استفاده از سرباره به‌عنوان محصول فرعی صنایع ذوب آهن به‌صورت جای‌گزین درصدی از آهک مصرفی به‌منظور کاهش پتانسیل واگرایی خاک رسی مؤثر است.
کلیدواژه‌ها

1. Ouhadi V. R., Goodarzi R. V., "Assessment of the stability of a dispersive soil treated by alum", Engineering Geology, Vol. 85 (2005) 91-101.## 2. Mitchell J. K., Soga K., "Fundamentals of soil behaviour", John Wiley & Sons, New Jersey (2005). ## 3. Yong R. N., Sethi A. J., Ludwig H. P., Jorgensen M. A., "Physical chemistry of dispersive clay particle interaction", American Society of Civil Engineers, Chicago (1978) 1-21. ## 4. Knodel P. C., "Characteristica and problems of dispersive clay soils", U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver Office, (1991) R-91-09. ## 5. Goodarzi A. R., Salimi M., "Stabilization treatment of a dispersive clayey soil using granulated blast furnace slag and basic oxygen furnace slag", Applied Clay Science, 108 (2015) 61-69. ## 6. Ashango A. A., Ranjan Patra N., "Behavior of Expansive Soil Treated with Steel Slag, Rice Husk Ash, and Lime", Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 28 Issue 7-July (2016). ## 7. Koo J., "Polymer nanocomposites", United States, McGraw Hill (2006). ## 8. Steyn W., "Research and application of nanotechnology in transportation", 27th annual Southern Africa Transport Conference, South Africa, (2008). ## 9. Shen J., Huang B., Shu X.S., Tang B., "Size effect of sub nano- scaled hydrated lime on selected properties of HMA", International Journal of Pavement Research and Technology, 4 (2011) 252-257. ## 10. Rajesh T., Suresh K., "Unconfined Compressive Strength of Dispersive Soil Treated With Lime and POFA", CMR Journal of Engineering and Technology Vol.1 Issue.1 (2016). ## 11. حداد ع.، جاودانیان ح.، ابراهیم‌پور ف.، "شناسایی و تثبیت خاک‌های واگرا: مطالعه موردی کانال انتقال آب سیمین دشت- گرمسار"، نشریۀ زمین‌شناسی مهندسی، جلد یازدهم، شماره 1، بهار (1396). ## 12. Thompson M. R., "Shear strength and elastic properties of lime-soil mixtures", Highway Research Record, Washington, D.C., 139 (1995) 1-14. ## 13. Yıldız M., Vitae A. S., "Effect of freezing and thawing on strength and permeability of limestabilized clays”. Scientia Iranica, 19, 4 (2012) 1013-1017. ## 14. Obuzor G. N., Kinuthia J. M., Robinson R. B., "Soil stabilization with lime-activated-GGBS, A mitigation to flooding effects on road structural layers/embankments constructed on floodplains", Engineering Geology, 151 (2012) 112-119. ## 15. Nalbantoglu Z., Tuncer E. R., "Compressibility and hydraulic conductivity of a chemically treated expansive clay", Canadian Geotechnical Journal 38 (2001) 154-160. ## 16. Khattab S. A. A., "Etude multi-échelles d'un sol argileux plastique traité à la chaux", Ph.D thesis, University of Orléans, France (2002). ## 17. Mallela J., Quintus H. V., Smith K., "Consideration of lime-stabilized layers in mechanistic-empirical pavement design", The National Lime Association (2004). ## 18. Al-Rawas A. A., Hago A. W., Al-Sarmi H., "Effect of lime, cement and Sarooj (artificial pozzolan) on the swelling potential of an expansive soil from Oman", Building and Environment, 40 (5) (2005) 681-687. ## 19. طاهرخانی ح.، جوانمرد م.، "مقایسۀ تأثیر سیمان، آهک و نانوپلیمر CBR PLUS در کاهش تورم خاک‌های رسی بستر روسازی‌ها" نشریۀ زمین‌شناسی مهندسی، جلد نهم، شمارۀ 4، زمستان (1394). ## 20. Alper S., Gozde I., Recep Y. H., Kambiz R., "Utilisation of a very high lime fly ash for improvement of Izmir clay", Building and Environment, 42 (2) (2006) 150-155. ## 21. Al-Mukhtar M, Lasledj A., Alcover J., "Behaviour and mineralogy changes in lime-treated expansive soil at 20°C", Applied Clay Science, 50 (2010) 191-198. ## 22. Little D. N., "Stabilization of pavement subgrades and base courses with lime", Kendall/Haunting publishing company (1995). ## 23. William A., Wild S., Richard J. D.,"Mechanisms by which Ground Granulated Blast Furnace Slag Prevents Sulphate Attack of Lime-Stabilised Kaolinite", Cement and Concrete Research, 29 (55) (1999) 975-982. ## 24. Yazici V., "Stabilization of expansive clays using granulated blast furnace slag (GBFS) GBFS-lime combinations and GBFS cement", Middle East Technical University (2004). ## 25. Wild S., Kinuthia J. M., Jones G. I., Higgins D. D., "Effects of Partial Substitution of Lime with Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS) on the Strength Properties of LimeStabilised Sulphate-Bearing Clay Soils”, Engineering Geology, 51 (55) (1998) 37-53. ##