فهرست مطالبفصل اول: مقدمه3.............. 1-1- کليات5...... 1-2- اهداف پاياننامه6............ 1-3- معرفي فصلهاي پاياننامه فصل دوم: تثبيت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازي و اثر سولفات بر خاک رس تثبيت شده با آهک9............ 2-1- مقدمه11............ 2-2- کانيهاي رس11...... 2-2-1- ترکيب و ساختمان کانيهاي رس13.......... 2-2-2- کائولينيت14....................................... 2-2-3- ايليت15.............................. 2-2-4- مونت موريلونيت16........................... 2-3- ويژگيهاي کانيهاي رس16.................... (CEC2-3-1- ظرفيت تبادل کاتيوني (16..................................... 2-4- تثبيت خاک17................................... 2-5- اهداف تثبيت18.............................. 2-6- تثبيت خاک با آهک23............... 2-6-1- خاکهاي مناسب جهت تثبيت با آهک242-6-2- ويژگيهاي خاک تثبيت شده با آهک در مقايسه با خاک تثبيت نشده24........................ 2-6-3- تعيين درصد آهک مناسب26.................................. 2-6-3-1- روش اشتو26...................... CBR2-6-3-2- استفاده از آزمايش27. 2-6-3-3- استفاده از آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده28................ 2-6-3-4- استفاده از روش نشانه خميري28..................................... pH2-6-3-5- روش29.............. 2-6-4- واکنشهاي شيميايي بين خاک و آهک29................................ 2-6-4-1- تبادل يوني30.......................... 2-6-4-2- واکنشهاي پوزولاني31........................... 2-6-4-3- واکنش کربناسيون32..................... 2-6-5- تأثير آهک بر مشخصات خاک33........... (CEC)2-6-5-1- تأثير آهک بر هدايت الکتريکي34................. خاک pH2-6-5-2- تأثير ميزان آهک بر35.......... 2-6-5-3- تأثير ميزان آهک بر نفوذپذيري خاک36.................. 2-6-5-4- تأثير آهک بر حدود اتربرگ36................ 2-6-5-5- تأثير آهک بر وزن مخصوص خشک37............... 2-6-5-6- تأثير آهک بر روي مقاومت خاک38................ 2-7- مرور کلي بر پژوهشهاي انجام شده43............ 2-8- تأثير سولفات بر واکنشهاي خاک و آهک43....................................... 2-8-1- مقدمه53................. 2-8-2- تأثير سولفات بر حدود اتربرگ55............... 2-8-3- تأثير سولفات بر خصوصيات تراکم57...... 2-8-4- بررسي اثر سولفاتها بر خاکهاي تثبيت شده60........................... 2-9- تورم ناشي از سولفات62.................................... 2-10- اترينگايت63............. 2-10-1- مکانيزم تورم ناشي از اترينگايت64........... 2-11- روشهاي کاهش اثرات نامطلوب سولفاتها65............. 2-11-1- روش دو مرحلهاي اختلاط خاک و آهک67................................ 2-11-2- روش عملآوري67....... 2-11-3- استفاده از تثبيت کنندههاي بدون کلسيم68............ 2-11-4- استفاده از ژئوتکستايل – ژئوگريد68............ 2-11-5- جايگزيني با سرباره کوره ذوب آهن71............................. 2-12- خلاصه و نتيجهگيري فصل سوم: دوام خاک در برابر يخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگي75........................... 3-1- تورم در اثر يخبندان76............ 3-2- اثرات منفي يخبندان بر روسازي راهها763-3- عوامل اساسي براي متورم شدن روسازي در اثر يخبندان76.................. 3-4- راهکارهاي جلوگيري از يخبندان77................... 3-5- خاکهاي حساس در برابر يخزدگي80........................ 3-6- مروري بر مطالعات گذشته96.............................. 3-8- خلاصه و نتيجهگيري فصل چهارم: مصالح و روشهاي آزمايش99......................................... 4-1- مقدمه100............... 4-2- مصالح به کار برده شده در تحقيق100.............................. 4-3- آزمايش دانهبندي101......................... 4-3-1- دانهبندي کائولينيت101.................. 4-4- آزمايش تعيين درصد رطوبت خاک101........................ (Gs)4-5- آزمايش تعيين چگالي102...................... 4-6- آزمايش حد رواني و خميري102..... 4-7- آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده (تکمحوري)104................................ 4-7-1- ابعاد نمونه104.......................... 4-7-2- تهيه و ساخت نمونه1044-7-2-1- تهيه خاک آلوده به مواد شيميايي (سولفات سديم و منيزيم)106.......... 4-7-2-2- ساخت نمونهها جهت آزمايش تکمحوري1084-7-3- نمونههاي به کار برده شده در آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده109....................... 4-8- آزمايش يخ زدن و آب شدن111......................... 4-9- آزمايش تر و خشک شدگي112.................. 4-10- ترکيب نمونههاي مورد آزمايش114........................................ 4-11- خلاصه فصل پنجم: نتايج آزمايشها و تحليل نتايج117........................................ 5-1- مقدمه118................. 5-2- نتايج آزمايشهاي اوليه خاک رس118.................. 5-2-1- دانهبندي خاک رس کائولينيت118......................... 5-2-2- خواص مهندسي خاک رس119........................ 5-3- کانيشناسي مصالح مصرفي119........................... 5-3-1- خاک رس کائولينيت119........................................ 5-3-2- آهک120..................................... 5-3-3- سرباره120................... 5-4- ترکيب نمونههاي مورد آزمايش122......... 5-5- نتايج آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده1225-6- نتايج آزمايشها پس از اعمال سيکلهاي يخ زدن و آب شدن122............................ 5-6-1- خاک بدون آلودگي127................... 5-6-2- خاک آلوده به سولفات سديم130................. 5-6-3- خاک آلوده به سولفات منيزيم1335-7- مقاومت فشاري محدود نشده پس از اعمال سيکلهاي تر و خشک شدگي133............................ 5-7-1- خاک بدون آلودگي136................... 5-7-2- خاک آلوده به سولفات سديم140................. 5-7-3- خاک آلوده به سولفات منيزيم1435-8- مقايسه آزمايشهاي دوام دراثر آلودگي به سولفات سديم و منيزيم143....... 5-8-1- مقايسه حالتهاي مختلف يخ زدن و آب شدن145......... 5-8-2- مقايسه حالتهاي مختلف تر و خشک شدگي147....................... (DI) 5-9- مقايسه پارامتر دوام1525-10- مقايسه مدول الاستيسيته در خاک آلوده و خاک بدون آلودگي تحت تاثير آزمايشهاي دوام155............ (SIR)5-11- مقايسه نسبت بهبود مقاومت خاک156............................ 5-12- خلاصه و نتيجهگيريفصل ششم: نتيجهگيري و پيشنهادها160........................................ 6-1- مقدمه160........................................ 6-2- نتايج161.................................... 6-3- پيشنهادها165............................................. مراجعفهرست جداول43... جدول (2-1): نتايج آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده49جدول (2-2): ميزان نمکهاي معدني در نمونههاي آزمايشگاهي58بر نمونه خاک رس تثبيت شده با 6 درصد آهکXRDجدول (2-3): نتايج آناليز59...................... جدول (2-4): غلظت مواد شيميايي70جدول (2-5): راهحلهاي مختلف جهت مقابله با حمله سولفاتها در خاک78...... جدول (3-1): ميزان حساسيت خاک در برابر يخ زدگي79جدول (3-2): طبقهبندي خاکها از نظر حساسيت در برابر يخزدگي79.. جدول (3-3): خصوصيات خاكهاي حساس در برابر يخبندان88جدول (3-4): بررسي تاثير آهک و سرباره فولادسازي بر دوام بر خاک رس90جدول (3-5): درصد ترکيبات مختلف خاک رس با آهک و پوزولان92جدول (3-6): درصد ترکيبات مختلف خاک رس، دوده سيليسي و گچ109جدول (4-1): نسبتهاي مختلف اختلاط مواد با خاک رس کائولينيت111....... جدول (4-2): مشخصات طرحهاي اختلاط به کار رفته113جدول (4-3): تعداد نمونههاي ساختهشده جهت انجام آزمايش در خاک بدون مواد شيميايي113جدول (4-4): تعداد نمونههاي ساخته شده جهت انجام آزمايش در خاک آلوده به سولفات سديم113جدول (4-5): تعداد نمونههاي ساخته شده جهت انجام آزمايش در خاک آلوده به سولفات منيزيم118......... جدول (5-1): -خواص مهندسي خاک رس کائولينيت119............ جدول (5-2): کانيشناسي خاک رس کائولينيت119......................... جدول (5-3): کانيشناسي آهک120...................... جدول (5-4): کانيشناسي سرباره121...... جدول (5-5): نتايج بهدست آمده از آزمايش تراکم148در حالت تر و خشک شدگيK+4%L+12%S جدول (5-6): بررسي نشانه دوام در نمونه149در حالت تر و خشک شدگيK+6%L جدول (5-7): بررسي نشانه دوام در نمونه149در حالت تر و خشک شدگيK+12%S جدول (5-8): بررسي نشانه دوام در نمونه150در حالت يخ زدن و آب شدن K+4%L+12%S جدول (5-9): بررسي نشانه دوام در نمونه150در حالت يخ زدن و آب شدن K+6%L جدول (5-10): بررسي نشانه دوام در نمونه151در حالت يخ زدن و آب شدن K+12%S جدول (5-11): بررسي نشانه دوام در نمونه156....... (SIR) جدول (5-12): بررسي نسبت بهبود مقاومت خاک فهرست اشکال12شکل ( 2-1): سيليکا تتراهدرون و ورقه چهاروجهي سيليکا12شکل ( 2-2): آلومينا اکتاهدرون و ورقه هشتوجهي آلومينا (گيبسيت)14................. شکل ( 2-3): ساختمان اتمي کائولينيت14..................... شکل ( 2-4): ساختمان اتمي ايليت15............. شکل ( 2-5): ساختمان اتمي مونتموريلونيت23شکل (2-6): رابطه دما و زمان عملآوري با ميزان مصرف آهک26شکل ( 2-7): نمودار تعيين درصد بهينه آهک در روش اشتو33EC شکل ( 2-8): تأثير دوره عملآوري با درصدهاي مختلف آهک بر ميزان34EC شکل ( 2-9): تأثير دما با درصدهاي مختلف آهک بر ميزان35 خاک رس مخلوط شده با آهکpHشکل ( 2-10): تأثير زمان عملآوري در دماي 50 درجه سانتيگراد بر35خاک رس مخلوط شده با آهکدر زمانها و دماهاي مختلف pHشکل ( 2-11): تأثير درصد آهک بر36شکل ( 2-12): تغييرات حد مايع، نشانه خميري و حد انقباض رس مخلوط شده با آهک37.. شکل ( 2-13): تأثير افزايش آهک در وزن مخصوص خاک رس37شکل ( 2-14): تغييرات مقاومت فشاري محدود نشده بر حسب ميزان آهک افزوده39شکل ( 2-15): مقايسه مقاومت تکمحوري براي ترکيبات مختلف از آهک و پوزولان40شکل ( 2-16): مقايسه تأثير ترکيبات مختلف در زمانهاي عملآوري بر مبناي نتايج آزمايش پينهول42شکل ( 2-17): بررسي دوره عملآوري بر مقاومت خاک رس تثبيت شده با آهک و سرباره47شکل ( 2-18): تاثير غلظتهاي مختلف سولفات سديم بر مقاومت فشاري48شکل ( 2-19): تاثير سولفات با غلظتهاي متفاوت بر مقاومت فشاري49 در نمونههاي تثبيت شده با سيمانC-S-H+C-A-Hشکل ( 2-20): تغييرات ميزان49 نمونههاي تثبيت شده با سيمان پس از دوره عملآوري 28 روزهSEMشکل ( 2-21): تصوير50 نمونه تثبيت شده با سيمانC-S-Hدر ترکيب Mg2+شکل ( 2-22): جايگزيني52 و تغييرات ريز ساختاري در نمونه خاک رسي SEMشکل ( 2-23): تصوير54..... شکل ( 2-24): تغيير ميزان سولفات بر حدود اتربرگ55.. شکل ( 2-25): اثر تغيير درصد سولفات بر حدود اتربرگ56......... شکل ( 2-26): تأثير آهک بر چگالي خشک حداکثر56......... شکل ( 2-27): تأثير آهک بر درصد رطوبت بهينه56شکل ( 2-28): تاثير سولفاتهاي فلزي مختلف بر درصد رطوبت بهينه و چگالي خشک حداکثر59شکل ( 2-29): تأثير مواد شيميايي بر مقاومت ماسه تثبيت شده با سيمان66شکل ( 2-30): تغييرات ميزان تورم در خاک رس ترکيب شده با گچ و آهک در روش اختلاط يک مرحلهاي66شکل ( 2-31): تغييرات ميزان تورم در خاک رس ترکيب شده با گچ و آهک در روش اختلاط دو مرحلهاي81شکل ( 3-1): تأثير فرآيند يخ زدن و آب شدن در ريزساختارهاي خاک ريزدانه83شکل ( 3-2): رابطه تعداد سيکل يخ زدن و آب شدن و نيروي چسبندگي83شکل ( 3-3): رابطه تعداد سيکل يخ زدن و آب شدن و زاويه اصطکاک داخلي84.. شکل ( 3-4 ): تصاوير ميکروسکوپ الکتروني از بنتونيت84شکل ( 3-5 ): تصاوير ميکروسکوپ الکتروني از کائولينيت86(تغيير ميزان آب نمونه) T (تغيير ميزان ارتفاع نمونه) و Rشکل ( 2-8): رابطه87شکل ( 3-7): تأثير سيکل يخ زدن و آب شدن بر ضريب نفوذپذيري خاک رس90شکل ( 3-8): نتايج سيکلهاي تر و خشک شدگي بر مقاومت خاک رس تثبيت شده با آهک و پوزولان91شکل ( 3-9): نتايج سيکلهاي تر و خشک شدگي بر فشار تورم خاک رس تثبيت شده با سيليکافوم936L-1Gشکل ( 3-10): نمودار حداکثر مقاومت در هر سيکل در آزمايشهاي چهارگانه نمونه936L-1G-5S شکل ( 3-11): نمودار حداکثر مقاومت در هر سيکل در آزمايشهاي چهارگانه نمونه946L-5Sشکل ( 3-12): نمودار حداکثر مقاومت در هر سيکل در آزمايشهاي چهارگانه نمونه104................. شکل ( 4-1): دستگاه آزمايش تکمحوري105شکل ( 4-2): افزودن محلول آلوده به مواد شيميايي به کيسههاي دو کيلوگرمي خاک105شکل ( 4-3): نگهداري خاک آلوده به مدت دو هفته در کيسههاي دربسته106.... شکل ( 4-4): پهن کردن خاک جهت خشک شدن خاک آلوده106شکل ( 4-5): آسياب کردن خاک آلوده و عبور دادن از الک107..... شکل ( 4-6): مخلوط خاک و افزودنيها به صورت خشک108... شکل ( 4-7): افزودن آب به مخلوط و گلوله شدن ذرات108............. شکل ( 4-8): عبور خاک گلوله شده از الک110............ شکل ( 4-9): قرار دادن نمونهها در فريزر110شکل ( 4-10): فريزر مورد استفاده جهت آزمايشهاي يخ زدن و آب شدن111شکل ( 4-11): از بين رفتن نمونههاي بدون قالب بعد از خارج کردن از فريزر112.... شکل ( 4-12): از بين رفتن نمونه بدون قالب در آب118شکل ( 5-1): منحني دانهبندي خاک رس کائولينيت به روش هيدرومتري123شکل ( 5-2): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده پس از دوره عملآوري 28 روزه124K+4%L+12%S شکل ( 5-3): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه124K+6%Lشکل ( 5-4): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه125K+12%Sشکل ( 5-5): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه126شکل ( 5-6): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن127شکل ( 5-7): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده 28 روزه خاک آلوده به سولفات سديم128K+4%L+12%S شکل ( 5-8): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه129K+6%L شکل ( 5-9): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه130K+12%Sشکل ( 5-10): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه131شکل ( 5-11): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده 28 روزه خاک آلوده به سولفات منيزيم132K+4%L+12%Sشکل ( 5-12): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن132K+6%L شکل ( 5-13): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه133K+12%Sشکل ( 5-14): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه134K+4%L+12%S شکل ( 5-15): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه135K+6%L شکل ( 5-16): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه135K+12%Sشکل ( 5-17): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه136شکل ( 5-18): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي137شکل ( 5-19): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده پ 28 روزه خاک آلوده به سولفات سديم137K+4%L+12%S شکل ( 5-20): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه138K+6%L شکل ( 5-21): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه138 K+12%S شکل ( 5-22): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه140شکل ( 5-23): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي140شکل ( 5-24): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده 28 روزه خاک آلوده به سولفات منيزيم141K+4%L+12%Sشکل ( 5-25): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه141K+6%Lشکل ( 5-26): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه142K+12%Sشکل ( 5-27): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه143شکل ( 5-28): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در خاک آلوده144K+4%L+12%S شکل ( 5-29): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن در نمونه144K+6%L شکل ( 5-30): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن در نمونه145K+12%Sشکل (5-31): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن در نمونه146K+4%L+12%S شکل ( 5-32): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در نمونه146K+6%L شکل ( 5-33): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در نمونه147K+12%Sشکل ( 5-34): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در نمونه152شکل ( 5-35): تغييرات مدول الاستيسيته در برابر سيکلهاي يخ زدن و آب شدن خاک بدون آلودگي153شکل ( 5-36): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات سديم153شکل ( 5-37): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات منيزيم154شکل ( 5-38): تغييرات مدول الاستيسيته در برابر سيکلهاي تر و خشک شدگي خاک بدون آلودگي154شکل ( 5-39): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات سديم155شکل ( 5-40): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات منيزيم 1-1- کلياتخاکهاي رسي از نظر ظرفيت باربري و نشست، همواره در گروه خاکهاي مسألهدار هستند و معمولاً سازههايي که بر روي اين نوع خاکها بنا ميشوند، بايد تمهيدات ويژهاي در مورد آنها در نظر گرفته شود. بهطور کلي روشهاي مختلفي براي اصلاح خصوصيات اينگونه خاکها ارائه شده است، يکي از اين روشها جهت اصلاح اينگونه خاکها، بهمنظور افزايش ظرفيت باربري و کاهش تورم آنها روش تثبيت است. با توجه به گستردگي خاکهاي ريزدانه و اجبار در اجراي بسياري از پروژهها بر روي اينگونه خاکها، اهميت تثبيت خاکهاي ريزدانه بهويژه خاکهاي رسي روشن ميشود. تثبيت خاک براي بهبود خصوصيات مهندسي خاکهاي نامرغوب، در احداث سازههاي مهندسي عمران مثل راهها، فرودگاهها، خاکريزها، سدها و پيهاي کم عمق بهکار ميرود. از آنجا که رشد سريع صنعت منجر به توليد مقادير زيادي مواد زائد شده است بيشتر اين مواد استفاده مهمي ندارند و سبب مشکلات زيستمحيطي ميشوند. در بعضي موارد اين مواد زائد داراي پتانسيل بالايي هستند و ميتوانند بهعنوان ماده اوليه در صنايع ساخت سيمان و يا صنايع ديگر مفيد واقع شوند. استفاده از مواد زائد نه تنها سبب کاهش مشکلات زيستمحيطي ميشود؛ بلکه به حفظ منابع طبيعي مانند آهک و سنگدانه نيز کمک ميکند. سرباره فولادسازي داراي خواص مکانيکي مطلوبي بهعنوان مصالح دانهاي است، که شامل مقاومت خوب در برابر فرسايش و ظرفيت باربري مناسب است. از سرباره بهعنوان مصالح دانهاي در خاکريزها، شانههاي خاکي بزرگراهها، آسفالت پيادهروها، بزرگراهها و سازههاي هيدروليکي استفاده ميشود. تورم خاکهاي رسي از موضوعات مهمي است که مورد توجه بسياري از محققين قرار دارد. تورم در خاک رس ميتواند به علل مختلف رخ دهد، يکي از اين موارد، اثر مخرب وجود سولفات در خاک تثبيت شده با آهک است. جايگزيني آهک با سرباره سبب کاهش مقدار آهک آزاد و کاهش مقدار pH ميشود. بنابراين با افزايش نسبت سرباره به آهک حتي در غلظتهاي زياد سولفات، تورم کاهش مييابد. درنواحي سردسير، خاکها در معرض سيکل يخ زدن و آب شدن هستند. اين سيکل يخ زدن و آب شدن، تغييرات مهمي بر خواص ژئوتکنيکي ايجاد ميکند. خاکهاي ريزدانه تحت تأثير سيکل يخ زدن و آب شدن دچار تغييراتي در حجم، مقاومت و فشردگيپذيري، چگالي، ميزان آب يخ نزده و ظرفيت باربري در ريز ساختار ميشوند. صدمات ناشي از يخ زدن و آب شدن يکي از مشکلات اساسي براي خاکهاي ريزدانه محسوب ميشود. مقاومت و دوام توسط سيکلهاي يخ زدن و آب شدن کاهش مييابد. ترکها و شکافهاي ايجاد شده رايجترين صدمات ناشي از يخ زدن و آب شدن محسوب ميشود. لذا تورم ناشي از يخبندان و تورم ناشي از حضور سولفات در خاکهاي ريزدانه تثبيت شده با آهک امر مهمي در پروژههاي عمراني محسوب ميشود که لزوم تحقيقات بيشتر در اين زمينه در پروژههاي عمراني احساس ميشود. 1-2- اهداف پاياننامهخاکهاي ريزدانه رسدار همواره باعث ايجاد مشکل در پروژههاي عمراني شدهاند،يکي از روشهاي بهبودخواص خاکهاي مسألهدار، استفاده از آهک بهمنظور تثبيت خاک است، در صورتي که خاک حاوي يون سولفات باشد يا خاک تثبيت شده در معرض آب سولفاته قرار گيرد، حضور آهک نهتنها باعث کاهش تورم لايه تثبيت شده نميشود، بلکه نتيجه عکس داده و سبب افزايش تورم ميگردد. اين پديده به علت انجام واکنشهاي شيميايي بين کانيهاي رس،آهک و سولفات است که منجر به تشکيل کانيهاي اترينگايت و تاماسايت شده و اين کانيها با جذب آب بهشدت متورم ميشوند. اخيراً ترکيبات شيميايي جديدي براي تثبيت خاکهاي رسي مورد استفاده قرار گرفته است که در اين ميان استفاده از سرباره فولادسازي ([1](BOSدر افزايش مقاومت خاک رس، روش جديدي محسوب ميشود، از آنجا که خاکها از دانهها و کانيهاي رس تشکيل شدهاند، در مقابل پديده يخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدنهاي متوالي دچار مشکل ميشوند و در مناطق سردسير، عمق يخبندان ممکن است به خاک لايه بستر راهها نيز برسد که در نهايت منجر به کاهش مقاومت و ظرفيت باربري خاک به علت افزايش رطوبت ناشي از آب شدن يخ ميشود، در اين تحقيق تاثير سرباره فولاد ذوب آهن اصفهان بر دوام خاک رس، در دو حالت بدون آلودگي و آلوده به مواد شيميايي (سولفات سديم و منيزيم) به کمک آزمايش تکمحوري مورد بررسي قرار گرفته است.بهطور کلي درزمينه استفاده از (BOS) در تثبيت خاکهاي رسي تحقيقات کمي انجام شده است، از آنجا که سرباره ماده زائدي در طبيعت بهحساب ميآيد استفاده از اين مواد زائد (در بهبود خواص خاک) از نظر اقتصادي و جنبههاي زيستمحيطي ميتواند از اهميت خاصي برخوردار باشد. اين پاياننامه در ادامه تحقيقات پاياننامههاي قبلي دانشکده مهندسي دانشگاه بوعليسينا توسط اکرمي (1385)، نادري (1388)، نجاتي (1389) و صفا (1392) انجام شدهاست.
تأثير تثبيت با آهک و سرباره فولادسازي ذوب آهن اصفهان (BOS) بر دوام خاک رسي و خاک رس آلوده به مواد شيميايي Word
فهرست مطالبفصل اول: مقدمه3.............. 1-1- کليات5...... 1-2- اهداف پاياننامه6............ 1-3- معرفي فصلهاي پاياننامه فصل دوم: تثبيت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازي و اثر سولفات بر خاک رس تثبيت شده با آهک9............ 2-1- مقدمه11............ 2-2- کانيهاي رس11...... 2-2-1- ترکيب و ساختمان کانيهاي رس13.......... 2-2-2- کائولينيت14....................................... 2-2-3- ايليت15.............................. 2-2-4- مونت موريلونيت16........................... 2-3- ويژگيهاي کانيهاي رس16.................... (CEC2-3-1- ظرفيت تبادل کاتيوني (16..................................... 2-4- تثبيت خاک17................................... 2-5- اهداف تثبيت18.............................. 2-6- تثبيت خاک با آهک23............... 2-6-1- خاکهاي مناسب جهت تثبيت با آهک242-6-2- ويژگيهاي خاک تثبيت شده با آهک در مقايسه با خاک تثبيت نشده24........................ 2-6-3- تعيين درصد آهک مناسب26.................................. 2-6-3-1- روش اشتو26...................... CBR2-6-3-2- استفاده از آزمايش27. 2-6-3-3- استفاده از آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده28................ 2-6-3-4- استفاده از روش نشانه خميري28..................................... pH2-6-3-5- روش29.............. 2-6-4- واکنشهاي شيميايي بين خاک و آهک29................................ 2-6-4-1- تبادل يوني30.......................... 2-6-4-2- واکنشهاي پوزولاني31........................... 2-6-4-3- واکنش کربناسيون32..................... 2-6-5- تأثير آهک بر مشخصات خاک33........... (CEC)2-6-5-1- تأثير آهک بر هدايت الکتريکي34................. خاک pH2-6-5-2- تأثير ميزان آهک بر35.......... 2-6-5-3- تأثير ميزان آهک بر نفوذپذيري خاک36.................. 2-6-5-4- تأثير آهک بر حدود اتربرگ36................ 2-6-5-5- تأثير آهک بر وزن مخصوص خشک37............... 2-6-5-6- تأثير آهک بر روي مقاومت خاک38................ 2-7- مرور کلي بر پژوهشهاي انجام شده43............ 2-8- تأثير سولفات بر واکنشهاي خاک و آهک43....................................... 2-8-1- مقدمه53................. 2-8-2- تأثير سولفات بر حدود اتربرگ55............... 2-8-3- تأثير سولفات بر خصوصيات تراکم57...... 2-8-4- بررسي اثر سولفاتها بر خاکهاي تثبيت شده60........................... 2-9- تورم ناشي از سولفات62.................................... 2-10- اترينگايت63............. 2-10-1- مکانيزم تورم ناشي از اترينگايت64........... 2-11- روشهاي کاهش اثرات نامطلوب سولفاتها65............. 2-11-1- روش دو مرحلهاي اختلاط خاک و آهک67................................ 2-11-2- روش عملآوري67....... 2-11-3- استفاده از تثبيت کنندههاي بدون کلسيم68............ 2-11-4- استفاده از ژئوتکستايل – ژئوگريد68............ 2-11-5- جايگزيني با سرباره کوره ذوب آهن71............................. 2-12- خلاصه و نتيجهگيري فصل سوم: دوام خاک در برابر يخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگي75........................... 3-1- تورم در اثر يخبندان76............ 3-2- اثرات منفي يخبندان بر روسازي راهها763-3- عوامل اساسي براي متورم شدن روسازي در اثر يخبندان76.................. 3-4- راهکارهاي جلوگيري از يخبندان77................... 3-5- خاکهاي حساس در برابر يخزدگي80........................ 3-6- مروري بر مطالعات گذشته96.............................. 3-8- خلاصه و نتيجهگيري فصل چهارم: مصالح و روشهاي آزمايش99......................................... 4-1- مقدمه100............... 4-2- مصالح به کار برده شده در تحقيق100.............................. 4-3- آزمايش دانهبندي101......................... 4-3-1- دانهبندي کائولينيت101.................. 4-4- آزمايش تعيين درصد رطوبت خاک101........................ (Gs)4-5- آزمايش تعيين چگالي102...................... 4-6- آزمايش حد رواني و خميري102..... 4-7- آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده (تکمحوري)104................................ 4-7-1- ابعاد نمونه104.......................... 4-7-2- تهيه و ساخت نمونه1044-7-2-1- تهيه خاک آلوده به مواد شيميايي (سولفات سديم و منيزيم)106.......... 4-7-2-2- ساخت نمونهها جهت آزمايش تکمحوري1084-7-3- نمونههاي به کار برده شده در آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده109....................... 4-8- آزمايش يخ زدن و آب شدن111......................... 4-9- آزمايش تر و خشک شدگي112.................. 4-10- ترکيب نمونههاي مورد آزمايش114........................................ 4-11- خلاصه فصل پنجم: نتايج آزمايشها و تحليل نتايج117........................................ 5-1- مقدمه118................. 5-2- نتايج آزمايشهاي اوليه خاک رس118.................. 5-2-1- دانهبندي خاک رس کائولينيت118......................... 5-2-2- خواص مهندسي خاک رس119........................ 5-3- کانيشناسي مصالح مصرفي119........................... 5-3-1- خاک رس کائولينيت119........................................ 5-3-2- آهک120..................................... 5-3-3- سرباره120................... 5-4- ترکيب نمونههاي مورد آزمايش122......... 5-5- نتايج آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده1225-6- نتايج آزمايشها پس از اعمال سيکلهاي يخ زدن و آب شدن122............................ 5-6-1- خاک بدون آلودگي127................... 5-6-2- خاک آلوده به سولفات سديم130................. 5-6-3- خاک آلوده به سولفات منيزيم1335-7- مقاومت فشاري محدود نشده پس از اعمال سيکلهاي تر و خشک شدگي133............................ 5-7-1- خاک بدون آلودگي136................... 5-7-2- خاک آلوده به سولفات سديم140................. 5-7-3- خاک آلوده به سولفات منيزيم1435-8- مقايسه آزمايشهاي دوام دراثر آلودگي به سولفات سديم و منيزيم143....... 5-8-1- مقايسه حالتهاي مختلف يخ زدن و آب شدن145......... 5-8-2- مقايسه حالتهاي مختلف تر و خشک شدگي147....................... (DI) 5-9- مقايسه پارامتر دوام1525-10- مقايسه مدول الاستيسيته در خاک آلوده و خاک بدون آلودگي تحت تاثير آزمايشهاي دوام155............ (SIR)5-11- مقايسه نسبت بهبود مقاومت خاک156............................ 5-12- خلاصه و نتيجهگيريفصل ششم: نتيجهگيري و پيشنهادها160........................................ 6-1- مقدمه160........................................ 6-2- نتايج161.................................... 6-3- پيشنهادها165............................................. مراجعفهرست جداول43... جدول (2-1): نتايج آزمايش مقاومت فشاري محدود نشده49جدول (2-2): ميزان نمکهاي معدني در نمونههاي آزمايشگاهي58بر نمونه خاک رس تثبيت شده با 6 درصد آهکXRDجدول (2-3): نتايج آناليز59...................... جدول (2-4): غلظت مواد شيميايي70جدول (2-5): راهحلهاي مختلف جهت مقابله با حمله سولفاتها در خاک78...... جدول (3-1): ميزان حساسيت خاک در برابر يخ زدگي79جدول (3-2): طبقهبندي خاکها از نظر حساسيت در برابر يخزدگي79.. جدول (3-3): خصوصيات خاكهاي حساس در برابر يخبندان88جدول (3-4): بررسي تاثير آهک و سرباره فولادسازي بر دوام بر خاک رس90جدول (3-5): درصد ترکيبات مختلف خاک رس با آهک و پوزولان92جدول (3-6): درصد ترکيبات مختلف خاک رس، دوده سيليسي و گچ109جدول (4-1): نسبتهاي مختلف اختلاط مواد با خاک رس کائولينيت111....... جدول (4-2): مشخصات طرحهاي اختلاط به کار رفته113جدول (4-3): تعداد نمونههاي ساختهشده جهت انجام آزمايش در خاک بدون مواد شيميايي113جدول (4-4): تعداد نمونههاي ساخته شده جهت انجام آزمايش در خاک آلوده به سولفات سديم113جدول (4-5): تعداد نمونههاي ساخته شده جهت انجام آزمايش در خاک آلوده به سولفات منيزيم118......... جدول (5-1): -خواص مهندسي خاک رس کائولينيت119............ جدول (5-2): کانيشناسي خاک رس کائولينيت119......................... جدول (5-3): کانيشناسي آهک120...................... جدول (5-4): کانيشناسي سرباره121...... جدول (5-5): نتايج بهدست آمده از آزمايش تراکم148در حالت تر و خشک شدگيK+4%L+12%S جدول (5-6): بررسي نشانه دوام در نمونه149در حالت تر و خشک شدگيK+6%L جدول (5-7): بررسي نشانه دوام در نمونه149در حالت تر و خشک شدگيK+12%S جدول (5-8): بررسي نشانه دوام در نمونه150در حالت يخ زدن و آب شدن K+4%L+12%S جدول (5-9): بررسي نشانه دوام در نمونه150در حالت يخ زدن و آب شدن K+6%L جدول (5-10): بررسي نشانه دوام در نمونه151در حالت يخ زدن و آب شدن K+12%S جدول (5-11): بررسي نشانه دوام در نمونه156....... (SIR) جدول (5-12): بررسي نسبت بهبود مقاومت خاک فهرست اشکال12شکل ( 2-1): سيليکا تتراهدرون و ورقه چهاروجهي سيليکا12شکل ( 2-2): آلومينا اکتاهدرون و ورقه هشتوجهي آلومينا (گيبسيت)14................. شکل ( 2-3): ساختمان اتمي کائولينيت14..................... شکل ( 2-4): ساختمان اتمي ايليت15............. شکل ( 2-5): ساختمان اتمي مونتموريلونيت23شکل (2-6): رابطه دما و زمان عملآوري با ميزان مصرف آهک26شکل ( 2-7): نمودار تعيين درصد بهينه آهک در روش اشتو33EC شکل ( 2-8): تأثير دوره عملآوري با درصدهاي مختلف آهک بر ميزان34EC شکل ( 2-9): تأثير دما با درصدهاي مختلف آهک بر ميزان35 خاک رس مخلوط شده با آهکpHشکل ( 2-10): تأثير زمان عملآوري در دماي 50 درجه سانتيگراد بر35خاک رس مخلوط شده با آهکدر زمانها و دماهاي مختلف pHشکل ( 2-11): تأثير درصد آهک بر36شکل ( 2-12): تغييرات حد مايع، نشانه خميري و حد انقباض رس مخلوط شده با آهک37.. شکل ( 2-13): تأثير افزايش آهک در وزن مخصوص خاک رس37شکل ( 2-14): تغييرات مقاومت فشاري محدود نشده بر حسب ميزان آهک افزوده39شکل ( 2-15): مقايسه مقاومت تکمحوري براي ترکيبات مختلف از آهک و پوزولان40شکل ( 2-16): مقايسه تأثير ترکيبات مختلف در زمانهاي عملآوري بر مبناي نتايج آزمايش پينهول42شکل ( 2-17): بررسي دوره عملآوري بر مقاومت خاک رس تثبيت شده با آهک و سرباره47شکل ( 2-18): تاثير غلظتهاي مختلف سولفات سديم بر مقاومت فشاري48شکل ( 2-19): تاثير سولفات با غلظتهاي متفاوت بر مقاومت فشاري49 در نمونههاي تثبيت شده با سيمانC-S-H+C-A-Hشکل ( 2-20): تغييرات ميزان49 نمونههاي تثبيت شده با سيمان پس از دوره عملآوري 28 روزهSEMشکل ( 2-21): تصوير50 نمونه تثبيت شده با سيمانC-S-Hدر ترکيب Mg2+شکل ( 2-22): جايگزيني52 و تغييرات ريز ساختاري در نمونه خاک رسي SEMشکل ( 2-23): تصوير54..... شکل ( 2-24): تغيير ميزان سولفات بر حدود اتربرگ55.. شکل ( 2-25): اثر تغيير درصد سولفات بر حدود اتربرگ56......... شکل ( 2-26): تأثير آهک بر چگالي خشک حداکثر56......... شکل ( 2-27): تأثير آهک بر درصد رطوبت بهينه56شکل ( 2-28): تاثير سولفاتهاي فلزي مختلف بر درصد رطوبت بهينه و چگالي خشک حداکثر59شکل ( 2-29): تأثير مواد شيميايي بر مقاومت ماسه تثبيت شده با سيمان66شکل ( 2-30): تغييرات ميزان تورم در خاک رس ترکيب شده با گچ و آهک در روش اختلاط يک مرحلهاي66شکل ( 2-31): تغييرات ميزان تورم در خاک رس ترکيب شده با گچ و آهک در روش اختلاط دو مرحلهاي81شکل ( 3-1): تأثير فرآيند يخ زدن و آب شدن در ريزساختارهاي خاک ريزدانه83شکل ( 3-2): رابطه تعداد سيکل يخ زدن و آب شدن و نيروي چسبندگي83شکل ( 3-3): رابطه تعداد سيکل يخ زدن و آب شدن و زاويه اصطکاک داخلي84.. شکل ( 3-4 ): تصاوير ميکروسکوپ الکتروني از بنتونيت84شکل ( 3-5 ): تصاوير ميکروسکوپ الکتروني از کائولينيت86(تغيير ميزان آب نمونه) T (تغيير ميزان ارتفاع نمونه) و Rشکل ( 2-8): رابطه87شکل ( 3-7): تأثير سيکل يخ زدن و آب شدن بر ضريب نفوذپذيري خاک رس90شکل ( 3-8): نتايج سيکلهاي تر و خشک شدگي بر مقاومت خاک رس تثبيت شده با آهک و پوزولان91شکل ( 3-9): نتايج سيکلهاي تر و خشک شدگي بر فشار تورم خاک رس تثبيت شده با سيليکافوم936L-1Gشکل ( 3-10): نمودار حداکثر مقاومت در هر سيکل در آزمايشهاي چهارگانه نمونه936L-1G-5S شکل ( 3-11): نمودار حداکثر مقاومت در هر سيکل در آزمايشهاي چهارگانه نمونه946L-5Sشکل ( 3-12): نمودار حداکثر مقاومت در هر سيکل در آزمايشهاي چهارگانه نمونه104................. شکل ( 4-1): دستگاه آزمايش تکمحوري105شکل ( 4-2): افزودن محلول آلوده به مواد شيميايي به کيسههاي دو کيلوگرمي خاک105شکل ( 4-3): نگهداري خاک آلوده به مدت دو هفته در کيسههاي دربسته106.... شکل ( 4-4): پهن کردن خاک جهت خشک شدن خاک آلوده106شکل ( 4-5): آسياب کردن خاک آلوده و عبور دادن از الک107..... شکل ( 4-6): مخلوط خاک و افزودنيها به صورت خشک108... شکل ( 4-7): افزودن آب به مخلوط و گلوله شدن ذرات108............. شکل ( 4-8): عبور خاک گلوله شده از الک110............ شکل ( 4-9): قرار دادن نمونهها در فريزر110شکل ( 4-10): فريزر مورد استفاده جهت آزمايشهاي يخ زدن و آب شدن111شکل ( 4-11): از بين رفتن نمونههاي بدون قالب بعد از خارج کردن از فريزر112.... شکل ( 4-12): از بين رفتن نمونه بدون قالب در آب118شکل ( 5-1): منحني دانهبندي خاک رس کائولينيت به روش هيدرومتري123شکل ( 5-2): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده پس از دوره عملآوري 28 روزه124K+4%L+12%S شکل ( 5-3): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه124K+6%Lشکل ( 5-4): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه125K+12%Sشکل ( 5-5): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه126شکل ( 5-6): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن127شکل ( 5-7): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده 28 روزه خاک آلوده به سولفات سديم128K+4%L+12%S شکل ( 5-8): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه129K+6%L شکل ( 5-9): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه130K+12%Sشکل ( 5-10): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه131شکل ( 5-11): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده 28 روزه خاک آلوده به سولفات منيزيم132K+4%L+12%Sشکل ( 5-12): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن132K+6%L شکل ( 5-13): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه133K+12%Sشکل ( 5-14): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده يخ زدن و آب شدن نمونه134K+4%L+12%S شکل ( 5-15): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه135K+6%L شکل ( 5-16): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه135K+12%Sشکل ( 5-17): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه136شکل ( 5-18): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي137شکل ( 5-19): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده پ 28 روزه خاک آلوده به سولفات سديم137K+4%L+12%S شکل ( 5-20): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه138K+6%L شکل ( 5-21): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه138 K+12%S شکل ( 5-22): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه140شکل ( 5-23): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي140شکل ( 5-24): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده 28 روزه خاک آلوده به سولفات منيزيم141K+4%L+12%Sشکل ( 5-25): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه141K+6%Lشکل ( 5-26): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه142K+12%Sشکل ( 5-27): نمودار مقاومت فشاري محدود نشده تر و خشک شدگي نمونه143شکل ( 5-28): مقاومت حداکثر هر ترکيب طي سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در خاک آلوده144K+4%L+12%S شکل ( 5-29): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن در نمونه144K+6%L شکل ( 5-30): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن در نمونه145K+12%Sشکل (5-31): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف يخ زدن و آب شدن در نمونه146K+4%L+12%S شکل ( 5-32): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در نمونه146K+6%L شکل ( 5-33): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در نمونه147K+12%Sشکل ( 5-34): مقاومت حداکثر سيکلهاي مختلف تر و خشک شدگي در نمونه152شکل ( 5-35): تغييرات مدول الاستيسيته در برابر سيکلهاي يخ زدن و آب شدن خاک بدون آلودگي153شکل ( 5-36): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات سديم153شکل ( 5-37): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات منيزيم154شکل ( 5-38): تغييرات مدول الاستيسيته در برابر سيکلهاي تر و خشک شدگي خاک بدون آلودگي154شکل ( 5-39): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات سديم155شکل ( 5-40): تغييرات مدول الاستيسيته خاک آلوده به سولفات منيزيم 1-1- کلياتخاکهاي رسي از نظر ظرفيت باربري و نشست، همواره در گروه خاکهاي مسألهدار هستند و معمولاً سازههايي که بر روي اين نوع خاکها بنا ميشوند، بايد تمهيدات ويژهاي در مورد آنها در نظر گرفته شود. بهطور کلي روشهاي مختلفي براي اصلاح خصوصيات اينگونه خاکها ارائه شده است، يکي از اين روشها جهت اصلاح اينگونه خاکها، بهمنظور افزايش ظرفيت باربري و کاهش تورم آنها روش تثبيت است. با توجه به گستردگي خاکهاي ريزدانه و اجبار در اجراي بسياري از پروژهها بر روي اينگونه خاکها، اهميت تثبيت خاکهاي ريزدانه بهويژه خاکهاي رسي روشن ميشود. تثبيت خاک براي بهبود خصوصيات مهندسي خاکهاي نامرغوب، در احداث سازههاي مهندسي عمران مثل راهها، فرودگاهها، خاکريزها، سدها و پيهاي کم عمق بهکار ميرود. از آنجا که رشد سريع صنعت منجر به توليد مقادير زيادي مواد زائد شده است بيشتر اين مواد استفاده مهمي ندارند و سبب مشکلات زيستمحيطي ميشوند. در بعضي موارد اين مواد زائد داراي پتانسيل بالايي هستند و ميتوانند بهعنوان ماده اوليه در صنايع ساخت سيمان و يا صنايع ديگر مفيد واقع شوند. استفاده از مواد زائد نه تنها سبب کاهش مشکلات زيستمحيطي ميشود؛ بلکه به حفظ منابع طبيعي مانند آهک و سنگدانه نيز کمک ميکند. سرباره فولادسازي داراي خواص مکانيکي مطلوبي بهعنوان مصالح دانهاي است، که شامل مقاومت خوب در برابر فرسايش و ظرفيت باربري مناسب است. از سرباره بهعنوان مصالح دانهاي در خاکريزها، شانههاي خاکي بزرگراهها، آسفالت پيادهروها، بزرگراهها و سازههاي هيدروليکي استفاده ميشود. تورم خاکهاي رسي از موضوعات مهمي است که مورد توجه بسياري از محققين قرار دارد. تورم در خاک رس ميتواند به علل مختلف رخ دهد، يکي از اين موارد، اثر مخرب وجود سولفات در خاک تثبيت شده با آهک است. جايگزيني آهک با سرباره سبب کاهش مقدار آهک آزاد و کاهش مقدار pH ميشود. بنابراين با افزايش نسبت سرباره به آهک حتي در غلظتهاي زياد سولفات، تورم کاهش مييابد. درنواحي سردسير، خاکها در معرض سيکل يخ زدن و آب شدن هستند. اين سيکل يخ زدن و آب شدن، تغييرات مهمي بر خواص ژئوتکنيکي ايجاد ميکند. خاکهاي ريزدانه تحت تأثير سيکل يخ زدن و آب شدن دچار تغييراتي در حجم، مقاومت و فشردگيپذيري، چگالي، ميزان آب يخ نزده و ظرفيت باربري در ريز ساختار ميشوند. صدمات ناشي از يخ زدن و آب شدن يکي از مشکلات اساسي براي خاکهاي ريزدانه محسوب ميشود. مقاومت و دوام توسط سيکلهاي يخ زدن و آب شدن کاهش مييابد. ترکها و شکافهاي ايجاد شده رايجترين صدمات ناشي از يخ زدن و آب شدن محسوب ميشود. لذا تورم ناشي از يخبندان و تورم ناشي از حضور سولفات در خاکهاي ريزدانه تثبيت شده با آهک امر مهمي در پروژههاي عمراني محسوب ميشود که لزوم تحقيقات بيشتر در اين زمينه در پروژههاي عمراني احساس ميشود. 1-2- اهداف پاياننامهخاکهاي ريزدانه رسدار همواره باعث ايجاد مشکل در پروژههاي عمراني شدهاند،يکي از روشهاي بهبودخواص خاکهاي مسألهدار، استفاده از آهک بهمنظور تثبيت خاک است، در صورتي که خاک حاوي يون سولفات باشد يا خاک تثبيت شده در معرض آب سولفاته قرار گيرد، حضور آهک نهتنها باعث کاهش تورم لايه تثبيت شده نميشود، بلکه نتيجه عکس داده و سبب افزايش تورم ميگردد. اين پديده به علت انجام واکنشهاي شيميايي بين کانيهاي رس،آهک و سولفات است که منجر به تشکيل کانيهاي اترينگايت و تاماسايت شده و اين کانيها با جذب آب بهشدت متورم ميشوند. اخيراً ترکيبات شيميايي جديدي براي تثبيت خاکهاي رسي مورد استفاده قرار گرفته است که در اين ميان استفاده از سرباره فولادسازي ([1](BOSدر افزايش مقاومت خاک رس، روش جديدي محسوب ميشود، از آنجا که خاکها از دانهها و کانيهاي رس تشکيل شدهاند، در مقابل پديده يخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدنهاي متوالي دچار مشکل ميشوند و در مناطق سردسير، عمق يخبندان ممکن است به خاک لايه بستر راهها نيز برسد که در نهايت منجر به کاهش مقاومت و ظرفيت باربري خاک به علت افزايش رطوبت ناشي از آب شدن يخ ميشود، در اين تحقيق تاثير سرباره فولاد ذوب آهن اصفهان بر دوام خاک رس، در دو حالت بدون آلودگي و آلوده به مواد شيميايي (سولفات سديم و منيزيم) به کمک آزمايش تکمحوري مورد بررسي قرار گرفته است.بهطور کلي درزمينه استفاده از (BOS) در تثبيت خاکهاي رسي تحقيقات کمي انجام شده است، از آنجا که سرباره ماده زائدي در طبيعت بهحساب ميآيد استفاده از اين مواد زائد (در بهبود خواص خاک) از نظر اقتصادي و جنبههاي زيستمحيطي ميتواند از اهميت خاصي برخوردار باشد. اين پاياننامه در ادامه تحقيقات پاياننامههاي قبلي دانشکده مهندسي دانشگاه بوعليسينا توسط اکرمي (1385)، نادري (1388)، نجاتي (1389) و صفا (1392) انجام شدهاست.