تعیین و ارزیابی cbr و ضریب برجهندگی لایه های تثبیت شده روسازی راه (مطالعات موردی استان خوزستان)

افزایش هزینه های ساخت راه ، سد ، راه آهن و فرودگاه و به طور کلی سازه های خاکی با توجه به محدود بودن بودجه و سرعت اجرای کار سبب می گردد تا مهندسان برای جلوگیری از جابجایی زیاد احجام از مصالح محلی ، حداکثر استفاده را نمایند . مصالح محلی همیشه دارای مشخصات لازم برای استفاده در سازه های مهندسی نیستند .تغییر و بهبود عملکرد مصالح خاکی به منظور اصلاح کاربرد مهندسی آن ها ، به معنی اعم ، تثبیت مصالح نامیده می شود . بهسازی مصالح خاکی محلی گزینۀ مناسبی است که در اغلب اوقات اقتصادی ترین روش برای حل مسائل ژئوتکنیکی است . آهنگ کاربرد روش های بهسازی مصالح محلی در ایران هماهنگ با کشورهای دیگر نبوده و استفاده از مصالح محلی تاکنون به خوبی استفاده نشده است . با به کارگیری و بهسازی مصالح محلی در پروژه ها سالیانه میلیاردها تومان صرفه جویی مالی به عمل آمده و زمان اجرا به تناسب کوتاه خواهد شد . عدم استفاده از روش های بهسازی و تثبیت سبب می گردد تا برحسب نیاز و مورد مصالح مناسب از فواصل زیاد حمل شود . در این شرایط هزینه اجرای کار با توجه به حجم زیاد مصرف مصالح منتخب و مسائل مربوط به آن بسیار گران خواهد بود . اصلاح مصالح خاکی در کلیۀ موارد مهندسی خاک و به خصوص در شرایط ضعیف بودن خاک مطرح است . صرف نظر از مسائل مربوط به مکانیک خاک و کاربرد آن در پی سازی و غیره ... یکی از معمول ترین کاربرد آن در تقویت راهسازی و باند فرودگاه است . بنابراین مسئله مورد توجه برای مهندس طراح این است که به چه ترتیب خاک نامناسب را برای کاربرد مورد نظر اصلاح نمایند . طراحی روسازی بر این اصل استوار است که خاک بکار رفته در هر لایه از روسازی بتواند حد اقل ویژگی های کیفیت سازه ای را فراهم کند، هر لایه باید بتواند مقاومت مورد نظررا فراهم کند، واز ایجاد تغییر شکلهای زیاد که باعث بوجود آمدن ترکهای خستگی در یک لایه و یا لایه ی بالای آن می شوند و همچنین ازبوجود آمدن تغییر شکلهای دائمی بخاطر تغییرات بیش از حد خاک جلوگیری کند. تثبیت خاک روشی است که بمنظور بهبود کیفیت مصالح در راهسازی بکار می رود، و استفاده از این روش موجب بدست آمدن مصالحی با مشخصات مناسب برای بکار بردن در لایه های روسازی می شود. تثبیت خاک به اصلاح و بهبود خواص فیزیکی و مهندسی خاک برای تامین یک رشته اهداف از پیش تعیین شده اطلاق می شود. تصمیم در مورد استفاده از این روش پس از مقایسه ی راه حلهای مختلف قابل قبول انجام می شود. با توجه به اینکه طراحی لایه های روسازی براساس cbr و ضریب برجهندگی مصالح موجود صورت می پذیرد و از لحاظ اقتصادی اجرای لایه های خاک ، زیراساس و اساس در روسازی راه تابعی از آیتم های تهیۀ مصالح ، پخش ، آبپاشی ، کوبیدن و همچنین حمل مصالح می باشد و از این آیتم ها فاصلۀ حمل تأثیر قابل ملاحظه ای در هزینۀ تمام شده دارد ، لذا هدف از این تحقیق تثبیت مصالح موجود در منطقه به منظور افزایش cbr و ضریب برجهندگی مورد استفاده در طراحی لایه ها بوده که در نهایت با کاهش ضخامت لایه های طراحی شده و متأثر از آن حجم مصالح و فاصلۀ حمل و استفادۀ بهینه از مصالح جانبی ، هزینۀ اجرای پروژه کاهش یابد . از موادی که در تثبیت خاک بکار می روند می توان به قیر، سیمان، آهک اشاره کرد. انتخاب هر یک از این مواد به مواردی مانند جنس خاک، شرایط جوی منطقه، میزان آمد و شد، هدف از انجام تثبیت خاک و هزینه های عملیات بستگی دارد. از دیگر مواد تثبیت کننده خاک می توان کلرور کلسیم و سدیم اشاره کرد. مقدار ماده تثبیت کننده مورد نیاز با توجه به آزمایشهای مقاومت و دوام خاک و همچنین موارد اقتصادی تعیین می شود.در این پایان نامه از آهک و سرباره برای تثبیت خاک های محورهای جنوبی استان خوزستان حاشیه خلیج فارس استفاده شده است . سرباره مورد استفاده به عنوان جایگزین بخشی از آهک مصرفی در تثبیت خاک به کار رفته است .کلسیم موجود در آهک با سولفات موجود در خاک به همراه آلومینیم آزاد شده از خاک واکنش داده و ماده ای به نام اترینگایت را تشکیل می دهند. اترینگایت ماده ناپایدار کریستالی است که در زمان هیدراته شدن، تغییر حجم زیادی از خود بروز می دهد و از مقاومت خاک به میزان زیادی می کاهد. نقش مخرب سولفاتها در خاکهای تثبیت شده با آهک چند سالی است که مورد توجه و مطالعه محققین قرار گرفته است. یون سولفات می تواند از طریق خاکهای سولفاته و یا بوسیله آب حاوی یونهای سولفات که درون خاک اصلاح شده جریان می یابد ، تامین گردیده و وارد فعل و انفعالات شیمیایی آهک و خاک شود . خاک مورد استفاده با درصدهای مختلف آهک و سرباره در درصد رطوبتهای مختلف مخلوط شده و پس از متراکم شدن ، آزمایشهای cbr و تک محوری و اندازه گیری تورم انجام پذیرفته است. نمونه های آزمایش به دو دسته زمان عمل آوری 7 و 28 روزه تقسیم شده اند. برای نمونه های 7 روزه سه ترکیب مختلف از مواد ، و برای نمونه های 28 روزه نیز سه ترکیب مجزا وجود دارد . هر ترکیب در پنج درصد رطوبت مختلف ، نزدیک به رطوبت بهینه هر ترکیب ، آزمایش شده است . آزمایش cbr به دو صورت خشک و اشباع صورت پذیرفته است بنابراین تعداد 60 نمونه برای آزمایش cbr و تعداد 30 نمونه برای آزمایش تک محوری ساخته شده است . در آزمایش های cbr غیر اشباع پس از سپری شدن زمان عمل آوری، نمونه ها بلافاصله تحت آزمایش قرار گرفته اند . در آزمایشهای cbr اشباع پس از سپری شدن زمان عمل آوری ، نمونه ها به مدت 96 ساعت در آب غوطه ور شدند و میزان تورم آنها محاسبه شد و سپس تحت آزمایش cbr قرار گرفته اند. نتایج آزمایشها نشان می دهد سرباره می تواند باعث کاهش اثرات نامطلوب وجود سولفات در خاک تثبیت شده با آهک شود . اضافه شدن سرباره به خاک باعث کاهش تورم و افزایش مقاومت خاک می شود . همچنین با افزایش درصد رطوبت نمونه ها ، از تورم آنها کاسته می شود . با توجه به نتایج این تحقیق استفاده از سرباره که محصول فرعی صنایع فولاد است ، می تواند از جنبه های گوناگون مفید باشد .