بررسی عملکرد خاک آلی تثبیت شده با خرده لاستیک به عنوان بستر راه

خاک آلی به عنوان لایه ای با درصد رطوبت طبیعی بالا و میزان مواد اورگانیک زیاد شناخته می شود و میزان نشست و ظرفیت باربری کم این خاک به دلیل همین خصوصیات ضعیف می باشد. از این رو تثبیت آن بسیار مهم و حیاتی است. در طی چندین دهه گذشته انباشته شدن لاستیک های فرسوده به یک معضل محیط زیستی در کل جهان تبدیل شده است. یکی از مهمترین مصارف این ضایعات در پروژه های عمرانی استفاده از آن ها به صورت خرده لاستیک و یا پودر لاستیک به عنوان تقویت کننده خاک های ضعیف از جمله خاک آلی می باشد. هدف این پژوهش تثبیت فیزیکی خاک با خرده های لاستیک و تثبیت شیمیایی با مصالحی مانند سیمان پرتلند معمولی، گچ و آهک می باشد. شایان ذکر است مطالعات بر روی بررسی افزایش پایداری، ظرفیت باربری و مقاومت خاک آلی تثبیت شده انجام پذیرفته است. همچنین عملکرد خاک آلی تثبیت شده به عنوان بستر راه مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور ترکیبات مختلفی از خرده لاستیک (با درصدهای وزنی مختلف 5%، 10%، 15% و 20%) همراه با مقدار ثابت ماسه بادی به میزان 400 کیلوگرم در هر متر مکعب خاک، به خاک آلی نمونه برداری شده از منطقه ای به نام چغاخور واقع در 140 کیلومتری اصفهان اضافه گردید. آزمایشات مقاومت تک محوری، برش مستقیم و تعیین ضریب نفوذپذیری با بار آبی افتان بر روی نمونه های تثبیت شده و دست نخورده خاک آلی انجام گرفت. در این آزمایشات پارامترهای مقاومت تک محوری، مدول الاستیسیته، ضریب چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و نفوذپذیری نمونه های تثبیت شده و تثبیت نشده برآورد گردید. با مقایسه نتایج آزمایشگاهی، نمونه با 10% خرده لاستیک بیشترین افزایش مقاومت تک محوری را از خود نشان داد (2/64 برابر خاک آلی تثبیت نشده). نمونه های با 10% خرده لاستیک به صورت جداگانه با درصدهای مختلف 5%، 10% و 15% سیمان پرتلند معمولی، گچ و آهک زنده صنعتی خشک مخلوط گردیدند. همچنین آزمایشات مقاومت تک محوری و برش مستقیم بر روی این نمونه ها در سنین 7، 14 و 28 روز عمل آوری در زیر آب، صورت پذیرفت. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، مشخص گردید که نمونه با 10% خرده لاستیک، 15% سیمان به همراه ماسه پس از 28 روز عمل آوری بیشترین افزایش پارامترهای مقاومت تک محوری (7/122 برابر خاک آلی تثبیت نشده)، ضریب چسبندگی (5/16 برابر خاک آلی تثبیت نشده) و زاویه اصطکاک داخلی (4/1 برابر خاک آلی تثبیت نشده) را در مقایسه با بقیه نمونه ها به همراه داشت. این در حالی است که در تمامی نمونه ها پارامترهای مقاومتی ذکر شده افزایش چشمگیری نسبت به خاک آلی تثبیت نشده از خود نشان دادند. نمونه با ترکیبات بهینه به عنوان بستر راه در نرم افزار المان محدود abaqus مدل سازی گردید و پس از شبیه سازی لایه های مختلف راه اعم از رویه، اساس و زیراساس قرار گرفته بر روی بستر خاک آلی اصلاح شده اخیر و قرار دادن بار استاتیکی چرخ کامیون استاندارد بر روی لایه رویه، به بررسی کارآیی خاک آلی تثبیت شده بر مبنای نشست حداکثر لایه رویه و مقایسه با نشست مجاز استاندارد به عنوان بستر راه، مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی ریز ساختار نمونه های تثبیت شده و تثبیت نشده و قضاوت بر روی تغییر ساختار نمونه ها، آزمایش میکروسکوپ الکترونی روبشی و ایکس ری فلورسنس بر روی نمونه ها صورت گرفت. نتایج آزمایشات میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که به علت نقش ماسه به عنوان فیلر، آهک، گچ و سیمان با فرآیند پزولانی و هیدراتاسیون و آهک با نقش افزایش دهنده ph، حفرات ناچیزی در خاک تثبیت شده قابل مشاهده است. همچنین بر طبق نتایج آزمایش ایکس ری فلورسنس مشخص گردید که افزودن موادی همچون سیمان، آهک و گچ به خاک آلی باعث تولید مقادیر بالایی از عناصر سیلیسیوم، گوگرد، آلومینیوم، کلسیم، اکسیژن و آهن می شود؛ که این عناصر در ایجاد واکنشهای پزولانیک و هیدراتاسیون بسیار حایز اهمیت می باشند.