بررسی آزمایشگاهی و ریاضی اثر ترمیم کننده بتن ویژه بر ضریب ادئومتری خاک های گچی

توده خاک در شرایط طبیعی در طی سالیان دراز به یک حالت ثابت و پایدار رسیده است. احداث ساختمان ها و سازه های مختلف نظیر سدها، این وضعیت پایدار خاک ها را به هم زده و باعث می شود که خاک از شکل طبیعی خود خارج گشته و تغییر شکل جدیدی را متحمل شود. به طورکلی، احداث این سازه ها باعث نشست و در نتیجه به هم فشرده شدن ذرات خاک می گردد. بنابراین قبل از اجرای هرگونه سازه، باید پتانسیل خاک پی از نظر مقدار و نوع نشست مشخص گردد. در مورد خاک های ریزدانه قسمت عمده به نشست ناشی از تحکیم مربوط می شود. نرخ تغییر حجم نمونه تحت بارگذاری به نفوذپذیری نمونه بستگی دارد، از این رو آزمایش تحکیم معمولاً در خاک های با نفوذپذیری کم (مانند رس) انجام می گیرد. آزمایش تحکیم در واقع آزمایشی جهت برآورد پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل هم زمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت یک بعدی حاصل شده است. پارامترهای مهم خاک که از آزمایش تحکیم به دست می آیند یکی اندیس های تراکم است که میزان تراکم پذیری نمونه خاک را مشخص می کند (cs و cc) و دیگری ضریب تحکیم (cv) می باشد که شدت تراکم به علت بارگذاری را تعیین می کند. تاکنون تئوری های مختلفی برای تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های ریزدانه ارایه گردیده اند. در اکثر این تئوری ها به ویژه در تئوری ترزاقی که ابتدایی ترین، ساده ترین و متداول ترین آنها می باشد، ضریب تحکیم در طول فرآیند تحکیم ثابت فرض گردیده است. در حالی که این ضریب با افزایش تنش موثر اعمال شده و کاهش نسبت پوکی متغیر است و معمولاً براساس نتایج آزمایش تحکیم یک بعدی که عمدتاً مبنای تجربی دارند، تعیین می گردد. از این رو، راه حل دیگری جهت تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های رسی اشباع ارایه گردیده است که تابع بسل نام دارد. در این روش تمامی فرضیات ترزاقی برقرار است با این تفاوت که ضرایب تراکم پذیری و نفوذپذیری ضمن آزمایش تحکیم ثابت باقی نمی ماند و در راستای عمق تغییر می کند. در نتیجه ضریب تحکیم در حین تحکیم ثابت نمی باشد. بدین ترتیب با لحاظ نمودن تغییرات ضریب نفوذپذیری (k) و هم چنین ضریب فشردگی حجمی (mv)، در اثر کاهش نسبت پوکی (پیشرفت تحکیم) معادله جدیدی به عنوان معادله حاکم بر پدیده تحکیم ارایه می گردد. در این تحقیق خاک گچی مورد مطالعه با استفاده از ترمیم کننده بتن ویژه تثبیت گردید و سپس از تابع ریاضی بسل در پیش بینی آزمایشگاهی ضریب تحکیم خاک های رسی بهسازی شده، استفاده گردید. بدین منظور، آزمایش تحکیم یک بعدی ترزاقی بر روی خاک گچی-رسی بهسازی شده، صورت گرفت و تمامی پارامترهای تحکیمی خاک، تعیین گردید. سپس ضرایب تحکیم با استفاده از دو روش تحلیلی ترزاقی (سری فوریه) و تابع بسل محاسبه و مقایسه گردید. تأثیر تغییرات نفوذپذیری و فشردگی حجمی با دو ضریب تحکیم پایه و ضریب (?) بیان گردید. برای انجام آزمایشات، نمونه هایی دست خورده از خاک گچی بهسازی شده مورد نظر با توجه به تراکم نسبی و رطوبت به کار رفته، تهیه گردید. آزمایشات با تراکم های نسبی 85/0، 95/0 و 1 در رطوبت اپتیمم و با 5 درصد افزودنی 1، 2، 3، 5 و 7 از ماده ترمیم کننده بتن ویژه، انجام گردید. نتایج نشان داد در تمامی نمونه ها در انتهای هر مرحله بارگذاری از آزمایش تحکیم، حالت عدم ایجاد نشست ثانویه مشاهده گردید. تابع بسل در دو حالت حل گردید که در حالت اول ضریب هدایت هیدرولیکی نسبت به عمق متغیر و تراکم پذیری ثابت و در حالت دوم ضریب تراکم پذیری نسبت به عمق متغیر و ضریب هدایت هیدرولیکی ثابت در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که ترمیم کننده بتن ویژه ماده ای سیمانی می باشد به همین دلیل سبب ایجاد حالت سیمانی شدن در خاک می گردد. این حالت بدلیل تبادل کاتیونی بین گچ موجود در خاک و سیمان اتفاق می افتد. ترمیم کننده بتن ویژه در تمامی تراکم هایی که برای بهسازی خاک استفاده گردید نتایج قابل قبولی در کاهش مقدار ضریب تحکیم داشتند. تمامی درصدهای ماده ترمیم کننده بتن ویژه که برای بهسازی خاک استفاده گردید، نتایج قابل قبولی در افزایش مقدار زمان لازم برای 50 تحکیم داشتند. های محاسبه شده از طریق حل معمول ترزاقی (1943)، بیشتر از روش بسل است.