مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

استفاده از افزودنی ها در ساخت روسازی بر روی خاک های منبسط شونده عبدالسمیع فضلی ، ،فرهاد ساعی سیدعلی ضیایی ،

a.fazli@engineer.com

saei.farhad@gmail.com

چکیدهبه دلیل سرعت باالی صنعتی شدن دنیا، تولید انبوه مواد پسماند، نه تنها باعث ایجاد مشکالت زیست محیطی شده است، بلکهه

دفع آنها نیه ططراتهی ا بهه امهراه دا د بها اسهتزاده از محهدعده عسهیعی از پایهدا سهازاا، مهواد اف عدنهی ع سیسهت اهای تهویهه، فراینداای زیادی برای بهبود طواص مکانیک طاک به عجود آمده است د این مقاله سعی شده اسهت تها از مهواد زایهد صهنعتی

( به عنوان عامل پایدا سهاز GGBSاای آانگدازی )¬(، سربا ه کو هFA( ، طاکستر بادی )RHAمانند طاکستر پوسته برنج )وان پایدا کننده استزاده شده است تاثیرات آاک، پوسهته بهرنج، طاکسهتر بهادی ع استزاده شود عالعه بر آن از آاک نی به عن

( ، حهداکرر عزن مخصهوص طشهک ، مقاعمهت OMCسربا ه بر عی طواص مشخصهی از طهاک ماننهد د صهد وبهت بهینهه )ت گرفتهه، بهه ایهن ( بر سی شده است بر اساس آزمایشات صو CBR( ، نسبت با بری کالیزرنیا )USCفشا ی محصو نشده )

، طاکسهتر پوسهته بهرنج ع سهربا ه کهو ه %5نتیجه سیده ای که بیشترین تغییرات د طواص طهاک بها افه عدن آاهک بهه میه ان تهاثیر اابهل تهوجهی د بهبهود %5مشااده شده است اف عدن آاک بهه میه ان بهینهه %02ع طاکستر بادی تا %55آانگدازی تا

طواص مقاعمتی طاک دا د

کلید واژه : تراکم ، مقاومت فشاری محصور نشده ، نسبت بابری کالیفرنیا، خاک های منبسط شونده ، پایدار سازی

مقدمه .1

برطی از طاکهای سی اشباع نسبت به تغییرات د صد آبی حساس استند ع تغییرات حجمی عمده ای از طود نشان مهیشود به عنهوان طاکههای منبسه ¬شود، حج آنها نی زیاد می¬داند طاکهایی که انگامی که د صد وبت آنها زیاد می

اها ، پهی ¬اا ، جهاده¬شوند طاک اای منبس شونده باعث ترک طو دگی ع طرابی د عسازی¬شونده دسته بندی میند د بعضهی از کشهو اا طسها ات عا ده ناشهی از شهو¬اا ، سیست آبیا ی ع ططوط آب ع فاضالب ع می¬ساطتمان

طاک اای منبس شونده بسیا بیشتر از طسا ات ناشی از بالیای بیعی است د ایاالت متحده آمریکا، طسا ات ناشی داد کهه ¬از س اای منبس شونده بیش از میانگین طسا ات ساالنه ناشی از سیل ع وفان ع زل له است اسناد نشان می

ت ناشی از طاک اای سی منبس شونده د تمام جهان بهه طصهوص کشهو اایی ن یهر آمریکها، اهین، اسهترالیا، مشکالافتد د طاک اای سی تغییر د صد وبت معمهوال بها تغییهر حجه طهاک امهراه ¬کانادا ع منا قی از ا عپا اتزاق می

کااش د صد وبهت طهاک نیه منقهب است انگامی که د صد وبت زیاد شود حج طاک زیاد شده ع د صو ت طوااد شد انبساط طاک معموال د طاک اای سی اشباع نشده ای که دا ای ساطتا الیه ای طاصی استند دیده شهده

( این طاک اا ظرفیت جذب آب باالیی دا ند ع ضهمن جهذب آب بهه حجه آنهها نیه افه عده Smectitesاست )مانند شود انبساط طاک اا معموال د منا ق طشک ع نیمه طشهک کهه نهرب تبخیهر بسهیا بیشهتر از نهرب با نهدگی اسهت ¬می

انگهامی کهه د صهد افتد طاک اای منبس شونده انگامی که د صد وبت آنها اندک است منقب شهده ع ¬اتزاق میشود، منبس می شوند د حال حاضر طاک اای منبس شونده بهه سهازه بهه طصهوص سهازه اهای ¬ وبت آنها زیاد می

سهازد پایهدا سهازی طهاک )تربیهت طهاک( فراینهدی اسهت کهه هی آن بها ¬سبک ع عسازی اا طسا ات عمده ای میشهوند د ¬ا شیمیایی، باعث بهبود طواص مهندسی طاک مهیاف عدن ماده پایدا ساز به طاک بیعی به شیوه مکانیکی ی

گیرد انتخاب تکنیک مناسه بهرای ¬حال حاضر تکنیک اای متعددی برای پایدا سازی طاک مو د استزاده ارا میشهود ع دسترسهی بهه ¬یک مکان بستگی به نوع طاک مو د ن ر، می ان پایدا ساز مو د نیاز، نوع سازه ای که سهاطته مهی

اعلیه ع شرای محیطی دا د پایدا سازی باعث اف ایش مقاعمت برشی طاک ، سختی ع مقاعمت د برابر نزهو آب مواد

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

( است پایدا سازی طاک فرایندی است که د آن از اف عدنی اای بیعی یا بیند بهرای بهبهود unsealdد جاده اای )از بین بردن تاثیرات سوء طام اهای منبسه شهونده بهر شود اه اای متعددی برای کااش یا¬طواص طاک استزاده می

عی سازه اا عجود دا د این عش اا شامل پایدا سازی شیمیایی، جایگ ینی طاک امراه با تراک ، پیش وبت داهی ، کنترل د صد وبت، گذاشتن سربا ع استزاده از ژئوسنتتیک اا ، اف عدنی اای شیمیایی مانند آاک ع سیمان ع دیگهرترکیبات شیمیایی برای پایدا سازی طاک اهای منبسه شهونده بهرای سهالیان هوالنی بها عملکهرد اهای متزهاعت مهو د

استزاده ارا گرفته اند

مواد اولیه و روش .2

خاک .2.1

بدسههت آمههده اسههت Tirupatiد ن دیکههی Gojulamandyamطهاک مههو د اسههتزاده د ان مطالعههات از منهها ق متهری بدسهت آمهده اسهت کلوطهه اهای طهاک جمهع آع ی شهده بها 0اای مختلف ع پراکنده از عمق -طاک از گمانه

اند ع سپس د اوای آزاد طشک گردیده ع مشخصات بقه طاک د جدعل ¬اکش اوبی شکسته ع تبدیل به پود شده، طاک سی با اد ت تهراک بهاال دسهته بنهدی CHدسته د ISآع ده شده است طاک بق سیست بقه بندی 5شما ه

شده است ی دانه اای حد عانی ع شاطص طمیری باالیی دا ند با توجهه بهه شهاطص تهو م ع حهد عانهی ع شهاط طمیری، طاک د ده طاک اای با د جه انبساط باال بقه بندی شده است

آهک .2.2

تعیین شده اسهت طهاک ع آاهک بهه عش ASTM D 6276اندا دد صد آاک اضافه شده به طاک توس استطشک با ا مخلوط شوند ع آب برای سیدن به د صد وبت دلخواه به آن اضافه شده است بهرای سهیدن بهه مخلهوط

آاک تا ش د نو بیعی ارا داده شده تها -طاک یکنواطت دات باالیی به کا فته شده است مخلوط طاک-آاک ود باز پخت ش

خاکستر پوسته برنج .2.3

پوسته برنج حاعی مقادیر زیادی سیلیسوس است ع پس از سوزاندن پوسته بهرنج د دیهب بخها یها آتهش، سهاالنه

آیههد طاکسههتر پوسههته بههرنج مههو د اسههتزاده د ایههن مطالعههات از ¬طاکسههتر پوسههته بههرنج بدسههت مههی MT 4. 3حههدعد اای برنج محلی بدست آمده است ¬آسیاب

خاکستر بادی .2.4

اکستر بادی یکی از پسمانداای حاصل از احتراق زغال سنگ است طاکستر بادی معموال از ارطهه سهوطت ط

شهود ع دیگهری آید ع دع نوع طاکستر کهه یکهی از آنهها طاکسهتر زغهال نامیهده مهیاا بدست میتکرا ی زغال د نیرعگاهشهود بها توجهه بهه منبهح ع نحهوه احتهراق زغهال سهنگ ، قسهی مهیآیهد ، تطاکستری که از ته کو ه زغال سنگ بدست می

طاکستر اج ای متزاعتی طوااد داشهت امها تمهام طاکسهتراای بهادی حهاعی مقهادیر فراعانهی دی اکسهید سیلیسهی ع دی

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

بهدن ، اکسید کلسی استند عناصری مانند کبالت ، سرب ، منگن ، جیوه ، آ سنیک ، برلی ، برم ، کادمی ، کرم ، مولی استزاده شده است Fسلیسی ع د آن عجود دا ند د مطالعات کنونی ) د این پرعژه ( از طاکستر بادی کالس

سرباره کوره آهنگدازی .2.5

ای آید این محصول به صهو ت دانههسربا ه از سرد شدن یکبا ه آان گداطته با آب د کو ه آانگدازی بدست می کریستالی بسیا کمی دا د است ع ساطتا

مشخصه مقدار عزن مخصوص 2..2

-

12 % 88 %

توزیح اندازه ات شن ماسه س –الی

حد عانی 28% حد طمیری 13% شاطصه طمیری 88%

شاطصه انبساط 181%CH گرعه دسته بندی طاک

19.22 kN/m3 حداکرر عزن مخصوص طشک د صد وبت بهینه % 14

148 kN/ m2 مقاعمت فشا ی محصو شده 9% CBR آزمایشات تراکم . 3

انجهام شهده اسهت آزمهایش I.S.2720:1973بر عی طاک دست نخو ده ع پایدا شده بر اسهاس اسهتاندا د

CBR بر اساس استاندا دI.S.2720:1979 انجام شده است

بحثنتایج و .4

دست نخوردهخاک -

مشخصات خاک -1جدول

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

ا ئه شده است 4ع 0ع 5اای اای طاک دست نخو ده د شکلنتایج بدست آمده بر عی نمونه

ع %53داد د صد وبت کمینه ع حداکرر عزن مخصهوص طشهک بهه ترتیه برابهر منحنی تراک ا نشان می 5شکل کیلو گرم بر متر مکع است 11 .5

نشهان داده شهده اسهت مقهدا 0کرنش بدست آمده از آزمایش مقاعمت فشا ی محصو نشهده د شهکل -نمودا د تنشبا اعمالی بر حسه مقهادیر بدسهت 4است شکل 535میانگین مقاعمت فشا ی محصو نشده با توجه به نمودا

محاسبه شده است %.برابر CBRاد مقدا دد شرای اشباع شده ا نشان می CBRآمده از آزمایش

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

خاک ترمیم شده -

مشخصات تراکم

نشان داده شده است منحنی نشان داده شده د سمت 3تغییرات د صد وبت بهینه نسبت به د صد اف عدنیها د شکل دع منحنی ارا دا نهد مربهوط اپ مربوط به آاک ع سمت است مربوط به طاکستر بادی است منحنی اایی که بین این

توان مشااده کرد که با اف ایش د صد آاهک ، به طاکستر پوسته برنج ع سربا ه کو ه آانگدازی است از این نمودا اا میداهد افه عدن یابهد مطالعهات ابلهی نشهان مهیطاکستر پوسته ، سربا ه کو ه آانگدازی د صد وبت بهینه ا اف ایش مهی

شهود ع ایهن افه ایش د صهد برنج، طاکستر بادی ع سربا ه منجر به اف ایش د صد وبت بهینه مهیآاک، طاکستر پوسته بین اف عدنیها ع – وبت بهینه احتماال به دلیل آب نگهدا ی شده د ساطتا لخته اا د طاک که به دلیل انجام عاکنش

است –طاک نشان داده شده است بیشترین دامنه 5نیها د شکل نسبت تغییرات حداکرر عزن مخصوص طشک نسبت به د صد اف عد

تغییرات مربوط به طاکستر بادی ع کمترین دامنه تغییرات مربوط به آاک است منحنی اای مربهوط بهه طاکسهتر پوسهته شهود ک بها افه ایش د صهد آاهک ، طاکسهتر برنج ع طاکستر بادی ع سربا ه بین این دع منحنی ارا دا ند مشهااده مهی

یابد کااش حداکرر عزن مخصوص طشهک د طهاک ه برنج ع سربا ه ، حداکرر عزن مخصوص طشک کااش میپوستافتد، است د طاکستر بادی ، با اف ایش ترمی شده د اثر اف ایش مقاعمت که به دلیل ساطتا لخته ای طاک اتزاق می

یابدد صد طاکستر بادی طداکرر عزن مخصوص طشک طاک نی اف ایش می

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

خواص مقاومتی

اهای مهو د نشان دانده تغییرات مقاعمت فشا ی محصو نشده طاک د د صهد اهای مختلهف تمهامی اف عدنهی 6شکل یابد اا به سرعت اف ایش میشود که مقاعمت با اف ایش اف عدنیاستزاده برای طاک است د الگوی عمومی مشااده می

یابهد یها حتهی د مقایسهه بها طهاک دسهت مقاعمت اسمی بها نهرب کمتهری افه ایش مهی تا به شرای بهینه برسد پس از آن

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

اسهت ع بیشهترین %5یابد با توجهه بهه آزمهایش مقاعمهت فشها ی محصهو نشهده د صهد آاهک بهینهه نخو ده مااش میشهود کهه آاک بدست آمده است عالعه بر آن مشااده می % 5با اف ایش 54 055مقاعمت فشا ی محصو نشده

طواای سید د صد بهینه طاکسهتر پوسهته بهرنج 6 5.3طاکستر پوسته برنج به مقاعمت فشا ی %55با اف عدن رتیه بهه مقاعمهت فشها ی مشااده شده است که به ت %02تا 55است د صد بهینه طاکستر بادی ع سربا ه بین 55%

کنی مقدا دایق مقاعمت فشا ی محصو نشهده د د صهد وبهت بهینهه دست پیدا می 30 566ع 0. 514ا ائه شده است د صد اف ایش مقاعمت فشا ی محصو نشده نی د امان جدعل نشان داده شده 0آنها د جدعل شما ه

توان مشااده نمود که با اف ایش د صد اف عدنیها بهه طهاک مقاعمهت فشها ی طهاک افه ایش به جدعل میاست با توجه توان به این موضوع اشا ه کنی که موثرترین اف عدنی بین اف عدنیهای آاک بوده است بنابراین پایدا ی سازه یابد میمی

شهود بیشهتر اسهت د منها ق وس آاک ساطته مهیبر عی طاک اای منبس شونده انگامی که به طاک تربیت شده تشهود، اسهتزاده از پوسهته بهرنج ، آاهک ع سهربا ه د زیهاد یافهت مهی –به عنوان مهاده پسهماند –گرمسیری که پوسته برنج

اای ساطت ، ا ینهه دفهع ع مشهکالت اای کواک ع دیگر عملیات طاکی ، به دلیل کااش ا ینهساطت جاده ، فرعدگاه ع حزاظت از مصالح ساطتمانی با عیا باال مو د توجه است زیست محیطی

(CBR)نسبت باربری کالیفرنیا

اای مختلف است با استزاده از منحنهی نشان دانده منحنی تغییرات با گذا ی د برابر د صداای بهینه اف عدنی .شکل پوسهته %55اسهت ، د %03 50آاهک %55د CBR آمهده اسهت 0محاسبه شده ع د جدعل شما ه CBRمقادیر است این د حالی است که برای طاک %.5 1سربا ه %55ع د %56 50طاکستر بادی %02ع د %5 52برنج

پس از افه عدن اف عدنیهها بهه دلیهل ترکیه عوامهل اسهبندگی CBRاست اف ایش مقدا %.برابر با CBRترمی نشده

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

بهرای آاهک CBRش بین سلیکای موجود د طاک ع اف عدنیها است د صد بهبهود د مقهادیر مختلف که به دلیل عاکناست آاک ع طاکستر بادی بیشترین تهاثیر ا د % .4ع برای سربا ه %52، پوسته برنج %3.، طاکستر بادی 5%.

کستر بهادی ، پوسهته بهرنج ع سهربا ه دا ند بنابراین د صو ت استزاده از اف عدنیهایی مانند آاک، طا CBRبهبود مقادیر اا علی الخصوص عسازه انعطاف پذیر بر عی بستر طاک اای منبس شونده سی تاثیرات فراعانهی د ساطت عسازی

دا ند بنابراین این استزاده از پسمانداای صنعتی مانند طاکستر بادی ، پوسته برنج ع سربا ه د ساطت عسازی بر عی -شود بلکه ططرات دفع پسماند ا نی کهااش مهیسی منبس شونده نه تنها باعث کااش مشکالت میبستر طاک اای

یابد اا کا ایی پایدا سازی به و اشمگیری اف ایش میداد بنابراین با استزاده از این اف عدنی

د صههههد افهههه ایش CBR

د صد اف ایش CBRد صد مقاعمهههت فشههها ی

محصو نشده

مقاعمهههت فشههها ی

محصو نشده

د صههههههد بهینههههههه اااف عدنی

شما ه نوع اف عدنی

5 آاک 5% 55 055 3. 03% 50 5%. 0 طاکستر پوسته برنج 55% 6 5.3 05 5% 52 52% 4 طاکستر بادی 02% 0. 514 43 56% 50 3%.

مهندسی عمرانگروه

دانشکده فنی و مهندسی

دانشگاه فردوسی مشهد

3 سربا ه کو ه 55% 30 566 55 %.5 1 %.4

نتایج آزمایش

بر اساس این مطالعات ، نتایج زیر بدست آمده استبا اف ایش آاک ، سربا ه ع طاکستر پوسته برنج حهداکرر عزن مخصهوص کهااش یافتهه ع د صهد وبهت بهینهه -

یابد اف ایش می یابد با اف عدن طاکستر بادی د صد وبت بهینه ع حداکرر عزن مخصوص اف ایش می -، بهرای طاکسهتر بهادی ع % 52، برای طاکستر پوسهته بهرنج % 5بر اساس مقاعمت ، د صد بهینه برای آاک -

طهواص مشااده شده است این مطالعات با موفقیت به بهبود اابل تهوجهی د % 55ع % 02سربا ه به ترتی اا دست یافتی مقاعمتی با استزاده از اف عدنی

باشد د بین این اها اف عدنی از دید پایدا ی ع مقاعمت آاک موثرترین اف عدنی می -

قدرداني .3

متشکری دکسانی که ما ا یا ی کردن Tosaf Scholar Groupگرعه تحقیقاتی ع مهندس ضیاییاز زحمات بی د یغ جناب آاای ارا داده شده است tsgr.edublogs.org ع scribd.comاین نوشتمان به صو ت انالین د

مربی

دانشگاه فردوسی مشهد

دانشجوی عمران دانشگاه فردوسی مشهد

دانشجوی عمران دانشگاه فردوسی مشهد

مراجع .4

1. USE OF CERTAIN ADMIXTURES IN THE CONSTRUCTION OF PAVEMENT ON EXPANSIVE CLAYEY

SUBGRADES ,D.NEERAJA ,P.V.Koteswara Rao et al. / International Journal of Engineering Science and

Technology (IJEST)

نپذیرفته است .تذکر : این نوشتمان صرفاً ترجمه ای از منبع است و هیچ گونه تحقیقی صورت

BZar 9 pt Bold

هابه ازای درصدهای بهینه افزودنی CBR: مقادیر مقاومت فشاری محصور نشده و 2جدول شماره