تأثیر چرخه های تر و خشک شدگی بر رفتار تورمی-انقباضی خاک های متورم شونده بهسازی شده با نانوسیلس، الیاف پلی پروپیلن و سرباره EAF

Abstract

خاکهای متورم شونده جزء خاکهای مسئله داری هستند که در سراسر جهان پراکنده شده اند. تغییرات رطوبت در این نوع خاکها موجب تغییر حجم شدید و باعث آسیب و خرابی سازه های واقع بر روی آن می شود. خاکهای رسی متورم شونده در چرخه های تر و خشک شدن متوالی، رفتار تورمی-انقباضی از خود بروز می دهند. در این پژوهش رفتار تورمی-انقباضی یک نوع بنتونیت طبیعی با درصد تورم بسیار زیاد و نمونه تثبیت و تسلیح شده با افزودنیهای نانوسیلیس، الیاف پلی پروپیلن و سرباره کوره آهن با نام EAF بررسی و سعی گردید کارایی و دوام این مواد در مواجهه با چرخه های تر و خشک شدگی متوالی مورد ارزیابی جامع قرار گیرد. به منظور مطالعه این نوع رفتار، ابتدا تورم اولیه ی خاک بنتونیت و تأثیر افزودنیها بر تورم آن در دستگاه اودئومتراستاندارد بررسی گردید. مطابق نتایج، فرایند همزمان تثبیت و تسلیح دنبال شده در این تحقیق، سبب کاهش 85 درصدی تورم نسبت به نمونه اولیه با درصد تورم 26/75% گردید. پس از آن، تأثیر چرخه های تر و خشک شدگی بر روی رفتار تورمی-انقباضی خاک مبنا و نمونه بهینه تثبیت و تسلیح شده در دستگاه اودئومتر اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. ثبت تغییر شکل محوری خاک و همچنین تغییرات درصد رطوبت، نسبت تخلخل و درصد اشباع آن حین چرخه های تورم و انقباض نشان داد که چرخه های تر و خشک شدگی موجب کاهش پتانسیل تورم در نمونه های تثبیت و تسلیح شده و نمونه مبناء گردید. همچنین بررسی تغییرات نسبت تخلخل در مقابل درصد رطوبت خاک اولیه حین چرخه های تر و خشک شدگی نشان داد که منحنی تغییرات، یک منحنی s شکل بوده وبیشترین نسبت تخلخل و تغییر شکل بین درصد رطوبت معادل درجه اشباع 50تا 90درصد رخ می دهد. در حالی که برای نمونه تثبیت و تسلیح شده منحنی تغییرات به صورت s خوابیده بود که عمده تغییرات در درصد رطوبت معادل درجه اشباع 70تا 90درصد اتفاق افتاد که نشان می دهد در نمونه های تثبیت و تسلیح شده از تاثیر منفی رطوبت بر تغییر حجم کاسته شده و میزان تورم و انقباض در تعداد سیکل های کمتری به حالت تعادل می رسد. نتایج حاصله در کنار آنالیزهای به دست آمده از آزمایش های SEM و XRD ثابت کردند که افزودنی های استفاده شده در این پژوهش نه تنها پتانسیل تورم را به صورت چشمگیر کاهش دادند، بلکه ضمن کاهش رفتار تورمی-انقباضی دارای دوام مناسب در چرخه های تر و خشک شدگی متوالی نیز بودند.