خاک‌های رسی از نظر ظرفیت باربری و نشست، همواره در گروه خاک‌های مسأله‌دار‌ هستند و معمولاً سازه‌هایی که بر روی این نوع خاک‌ها بنا می‌شوند، باید تمهیدات ویژه‌ای در مورد آن‌ها در نظر گرفته شود. به‌طور کلی روش‌های مختلفی برای اصلاح خصوصیات اینگونه خاک‌ها ارائه شده است، یکی از این روش‌ها جهت اصلاح اینگونه خاک‌ها، به‌منظور افزایش ظرفیت باربری و کاهش تورم آن‌ها روش تثبیت است. با توجه به گستردگی خاک‌های ریزدانه و اجبار در اجرای بسیاری از پروژه‌ها بر روی اینگونه خاک‌ها، اهمیت تثبیت خاک‌های ریزدانه به‌ویژه خاک‌های رسی روشن می‌شود. تثبیت خاک برای بهبود خصوصیات مهندسی خاک‌های نامرغوب، در احداث سازه‌های مهندسی عمران مثل راه‌ها، فرودگاه‌ها، خاکریزها، سدها و پی‌های کم عمق به‌کار می‌رود. از آنجا که رشد سریع صنعت منجر به تولید مقادیر زیادی مواد زائد شده است بیشتر این مواد استفاده مهمی ندارند و سبب مشکلات زیست‌محیطی می‌شوند. در بعضی موارد این مواد زائد دارای پتانسیل بالایی هستند و می‌توانند به‌عنوان ماده اولیه در صنایع ساخت سیمان و یا صنایع دیگر مفید واقع شوند. استفاده از مواد زائد نه تنها سبب کاهش مشکلات زیست‌محیطی می‌شود؛ بلکه به حفظ منابع طبیعی مانند آهک و سنگدانه نیز کمک می‌کند. سرباره فولادسازی دارای خواص مکانیکی مطلوبی به‌عنوان مصالح دانه‌ای است، که شامل مقاومت خوب در برابر فرسایش و ظرفیت باربری مناسب است. از سرباره به‌عنوان مصالح دانه‌ای در خاکریزها، شانه‌های خاکی بزرگراه‌ها، آسفالت پیاده‌روها، بزرگراه‌ها و سازه‌های هیدرولیکی استفاده می‌شود. تورم خاک‌‌های رسی از موضوعات مهمی است که مورد توجه بسیاری از محققین قرار دارد. تورم در خاک رس می‌تواند به علل مختلف رخ دهد، یکی از این موارد، اثر مخرب وجود سولفات در خاک تثبیت شده با آهک است. جایگزینی آهک با سرباره سبب کاهش مقدار آهک آزاد و کاهش مقدار pH می‌شود. بنابراین با افزایش نسبت سرباره به آهک حتی در غلظت‌های زیاد سولفات، تورم کاهش می‌یابد. درنواحی سردسیر، خاک‌ها در معرض سیکل یخ زدن و آب شدن هستند. این سیکل یخ زدن و آب شدن، تغییرات مهمی بر خواص ژئوتکنیکی ایجاد می‌کند. خاک‌های ریزدانه تحت تأثیر سیکل یخ زدن و آب شدن دچار تغییراتی در حجم، مقاومت و فشردگی‌پذیری، چگالی، میزان آب یخ نزده و ظرفیت باربری در ریز ساختار می‌شوند. صدمات ناشی از یخ زدن و آب شدن یکی از مشکلات اساسی برای خاک‌های ریزدانه محسوب می‌شود. مقاومت و دوام توسط سیکل‌های یخ زدن و آب شدن کاهش می‌یابد. ترک‌ها و شکاف‌های ایجاد شده رایج‌ترین صدمات ناشی از یخ زدن و آب شدن محسوب می‌شود. لذا تورم ناشی از یخبندان و تورم ناشی از حضور سولفات در خاک‌های ریزدانه تثبیت شده با آهک امر مهمی در پروژه‌های عمرانی محسوب می‌شود که لزوم تحقیقات بیشتر در این زمینه در پروژه‌های عمرانی احساس می‌شود.

1-2- اهداف پایان‌نامه

خاک‌های ریزدانه رس‌دار همواره باعث ایجاد مشکل در پروژه‌های عمرانی شده‌اند، یکی از روش‌های بهبود خواص خاک‌های مسأله‌دار، استفاده از آهک به‌منظور تثبیت خاک است، در صورتی که خاک حاوی یون سولفات باشد یا خاک تثبیت شده در معرض آب سولفاته قرار گیرد، حضور آهک نه‌تنها باعث کاهش تورم لایه تثبیت شده نمی‌شود، بلکه نتیجه عکس داده و سبب افزایش تورم می‌گردد. این پدیده به علت انجام واکنش‌های شیمیایی بین کانی‌های رس، آهک و سولفات است که منجر به تشکیل کانی‌های اترینگایت و تاماسایت شده و این کانی‌ها با جذب آب به‌شدت متورم می‌شوند. اخیراً ترکیبات شیمیایی جدیدی برای تثبیت خاک‌های رسی مورد استفاده قرار گرفته است که در این میان استفاده از سرباره فولادسازی ( ^{^[1]}(BOSدر افزایش مقاومت خاک رس، روش جدیدی محسوب می‌شود، از آنجا که خاک‌ها‌‌‌‌ از دانه‌‌‌‌‌‌‌ها و کانی‌‌های رس تشکیل شده‌اند، در مقابل پدیده یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدن‌های متوالی دچار مشکل می‌شوند و در مناطق سردسیر، عمق یخ‌بندان ممکن است به خاک لایه بستر راه‌ها نیز برسد که در نهایت منجر به کاهش مقاومت و ظرفیت باربری خاک به علت افزایش رطوبت ناشی از آب شدن یخ می‌شود، در این تحقیق تاثیر سرباره فولاد ‌ذوب آهن اصفهان بر دوام خاک رس، در دو حالت بدون آلودگی و آلوده به مواد شیمیایی (سولفات سدیم و منیزیم) به کمک آزمایش تک‌محوری مورد بررسی قرار گرفته است. به‌طور کلی درزمینه استفاده از (BOS) در تثبیت خاک‌های رسی تحقیقات کمی انجام شده است، از آنجا که سرباره ماده زائدی در طبیعت به‌حساب می‌آید استفاده از این مواد زائد (در بهبود خواص خاک) از نظر اقتصادی و جنبه‌های زیست‌محیطی می‌تواند از اهمیت خاصی برخوردار باشد. این پایان‌نامه در ادامه تحقیقات پایان‌نامه‌های قبلی دانشکده مهندسی دانشگاه بوعلیسینا توسط اکرمی (1385)، نادری (1388)، نجاتی (1389) و صفا (1392) انجام شده‌است.

براي دانلود متن کامل پايان نامه کليک کنيد