زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بهسازی خاک های ریزدانه منطقه آزاد اروند خرمشهر با آهک و سرباره کوره فولاد برای استفاده در خاکریزی

نویسندگان
دانشگاه تبریز، دانشکدۀ علوم زمین
چکیده
خاک منطقه آزاد اروند خرمشهر ریزدانه چسبنده است و نمی­توان در خاکریزی‌ها از آن استفاده کرد. از طرفی مصالح مناسب برای این منظور (خاک درشت دانه) در فواصل دورتری قرار دارد که استفاده از آن مستلزم صرف هزینۀ هنگفتی است. در این راستا سعی بر بهسازی خاک منطقه با آهک و سرباره کوره فولادسازی است. در این تحقیق، بهسازی خاک ریزدانه این منطقه با افزودن آهک و سرباره بررسی شده است. بدین‌منظور بعد از نمونه‌برداری از خاک و انجام آزمایش­های شناسایی و تراکم، مقادیر متفاوتی از سرباره (10 و 20 و 30 درصد وزنی خاک) و آهک (2 و 4 و 6 درصد وزنی خاک خشک) به خاک افزوده شده و بعد از عمل آوری به مدت 28 روز، با انجام آزمایش­های تعیین حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت فشاری تک‌‌محوری و CBR اشباع و غیراشباع، تأثیر این مواد در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی خاک بررسی شده است. طبقه بندی خاک محل بر اساس طبقه­بندی یونیفاید، CL است و شاخص خمیری آن حدود 25 درصد و مقدار یون سولفات آن بیش از 5/0 درصد است. نتایج آزمایش­ها نشان می‌دهد که با افزودن سرباره و آهک در مقادیر مختلف به خاک منطقه، خواص فیزیکی و مکانیکی خاک به‌طور چشم‌گیری بهبود می­یابد، به‌طوری‌که شاخص خمیری خاک کاهش یافته و مقاومت فشاری و مقدار CBR افزایش می­یابد. هم‌چنین در آزمایش تراکم وزن مخصوص خاک افزایش و درصد رطوبت بهینه کاهش می‌یابد. نتایج نشان می­دهد که تأثیر آهک بر خاک رس نسبت به سرباره زیادتر است و سرباره در مقادیر کم‌تر از 35 درصد تأثیر چشم‌گیری در مقاومت فشاری خاک ندارد. اگرچه در نتایج آزمایش­های CBR غیراشباع در مقادیر سرباره بیش از 20 درصد، افرایش چشم‌گیری در باربری دیده می‌شود. براساس پژوهش‌های قبلی، به‌دلیل وجود یون سولفات نسبتاً زیاد در خاک، استفاده از آهک به تنهایی مناسب نبوده و سرباره می‌تواند علاوه بر بهبود فیزیکی شرایط خاک، به‌صورت شیمیایی از تشکیل کانی­های حجیم در اثر واکنش آهک با سولفات خاک (مثل کانی اترینگیت) جلوگیری کند.

کلیدواژه‌ها

1. Tangri A., "Effect of blast furnace slag on various properties of clayey soil", Int. J. Sci. Res. Dev 6, (2018) 2321-0613.## 2. Shalabi F., Asi I., Qasrawi H., "Effect of By-Product Steel Slag on The Engineering Properties of Clay Soil", Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 29, (2017) 394-399. ## 3. James J., David E. P. B. G., Nagarathinam M., Thaniyarasu M. K. Madhu J., "Pozzolanic benefit of fly ash and steel slag blends in the development of uniaxial compressive strength of lime stabilized soil", Revista Facultad de Ingeniería (Rev. Fac. Ing.) 27(49), Septiembre-Diciembre, Tunja-Boyacá, Colombia (2018) 7-21. ## 4. دشتی ح.، صفی‌خانی ا.، رفیعی ب.، "بررسی نتایج آزمایشگاهی بکارگیری سرباره در خاکریزی، اساس، زیراساس و مخلوط های آسفالتی"، چهاردهمین کنفرانس دانشجویان مهندسی عمران سراسر کشور، سمنان (1387). ## 5. کی‌منش م.، ذبیحیان ر.، "بررسی اثر استفاده از سرباره ها در روسازی راهها به منظور ارتقای خواص مقاومتی و کیفیت راهها"، دومین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران معماری و مدیریت بحران، تهران (1396). ## 6. Bastos L. A. C., Silva G. C., Mendes J. C., Peixoto R. A. F., "Using iron ore tailings from tailing dams as road material", J. Mater. Civil Eng., 28(10), 04016102 (2016) 1-9. ## 7. Gonawala R. J., Kumar R., Chauhan K. A., "Stabilization of expensive soil with corex slag and lime for road subgrade", Springer Nature Switzerland AG, (2019) 1-14. ## 8. سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور،‌ "دستورالعمل تثبیت لایه‌های خاکریز و روسازی راهها"، نشریه شمارۀ 268 (1382). ## 9. Wild S., Kinuthia J., Robinson R., Humphreys I., "Effects of ground granulated blast furnace slag (GGBS) on the strength and swelling properties of lime-stabilized kaolinite in the presence of sulphates", Clay Minerals 31, (1996) 423-433. ## 10. مکارچیان م.، نادری ح. "تاثیر رطوبت بر مقاومت CBR خاک تثبیت شده با آهک و سرباره کوره ذوب آهن (GGBS) در مجاورت سولفات"، پنجمین کنفرانس ملی مهندسی عمران، بابل (1389). ## 11. عبدی م.، بهلولی ن. "تاثیر سرباره فولادسازی در خصوصیات مقاومتی و پایداری حجمی خاک های رسی تثبیت شده با آهک"، مجلۀ مهندسی عمران شریف، دانشگاه صنعتی شریف، تهران (1394). ## 12. Akinwumi I., "Soil modification by the application of steel slag", Periodica Polytechnica Civil Engineering, 58(4), (2014) 371-377. ## 13. Bilgen G., Kavak A., "Reuse of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) in lime stabilized embankment materials", IACSIT Internat. Jour. Engg. Tech., 8(1), 11-14, DOI: 10.7763/ IJET, V8.850 (2016). ## 14. ASTM D4318, "Standard test methods for liquid limit, plastic limit and plasticity index of soils", West Conshohocken (2010). ## 15. ASTM D698, "Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using standard effort (600 kN-m/m3)", West Conshohocken (2012). ## 16. ASTM D2166, "Standard test method for unconfined compressive strength of cohesive soil", West Conshohocken (2016). ## 17. ASTM D1883, "Standard test method for California Bearing Ratio (CBR) of laboratory-compacted soils", West Conshohocken (2016). ## 18. شرکت پژوهش عمران راهوار، "گزارش آزمایش‌های تجزیه شیمایی خاک پروژه مجتمع فولاد اروند"، (1396). ## 19. شرکت پژوهش عمران راهوار، "گزارش آزمایش‌های اولیه طرح بهسازی خاک انبار روباز مجتمع فولاد اروند"، (1397). ## 20. Aldeeky H., Al Hattamleh O., "Experimental study on the utilization of fine steel slag on stabilizing high plastic subgrade soil", Advances in Civil Engineering, Article ID 9230279, (2017) 11. ## 21. Akinwumi I., "Soil modification by the application of steel slag", Periodica Polytechnica Civil Engineering, 58 (4) (2014) 371-377. ## 22. AASHTO M 145, "Standard Specification for Classification of Soils and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes", (2017). ## 23. سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور ،‌‌‌ "مشخصات فنی عمومی راه"، نشریۀ شمارۀ 101، (1382). ## 24. Le T. M., Dang L. C., Khabbaz H., "Combined effects of bottom ash and lime on behavior of expensive soil", Springer Nature Switzerland AG 2019 (J. S. McCartney and L. R. Hoyos (Eds): GeoMEast 2018, SUCI, (2019) 28-44. ## 25. Mujtaba H., Aziz T., Farooq K., Sivakugan N., Das B. M., "Improvement in engineering properties of expensive soils using ground granulated blast furnace slag", Journal Geological Society of India, 92, (2018) 357-362. ##