با انجام آزمایش CBR مشخص شد که در تمامی موارد با افزودن درصد الیاف به خاک، به وضوح میزان تنش لازم برای ایجاد نفوذ افزایش می یابد، یعنی مقدار CBR با حضور الیاف به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.اما این افزایش دارای نرخ کاهشی بوده و در درصد های بالا نرخ افزایشی آن کاهش می یابد. شکل ۱۷-۲، نتایج مربوط به آزمایش CBR را نشان میدهد.
شکل ۱۷-۲ تغییرات CBR بر حسب درصد الیاف [۲۳]
با توجه به شکل ۱۸-۲، نتایج آزمایش های برش مستقیم حاکی از آن است که در یک طول ثابت، با افزایش درصد وزنی الیاف، مقاومت برشی حد اکثر در نمونه ها افزایش می یابد. لیکن این افزایش مقاومت برحسب افزایش درصد الیاف، دارای روند کاهشی بوده و در درصد های بالای الیاف نرخ افزایش مقاومت کاهش می یابد[۲۳].
شکل ۱۸-۲ تغییرات مقاومت برشی حداکثر برحسب درصد الیاف [۲۳]
۲-۴-۲– استفاده از الیاف کارخانه لاستیک سازی
در سال ۲۰۱۰ مهران نیا و وفاییان با بهره گرفتن از الیافی از جنس نایلون ۶-۶ که جزء ضایعات کارخانه لاستیک سازی می باشد و ترکیب آن با خاک ماسه ای سعی در بهبود خاک ماسه ای داشتند. آن ها ابتدا روی ماسه ریز دانه، حالت های مختلف قرارگیری الیاف در خاک، در آزمایش برش مستقیم برای رسیدن به بالا ترین مقاومت برشی را بررسی کردند. برای داشتن نمونه ای کاملا درهم و یکنواخت، خاک و الیاف مورد آزمایش به سه قسمت مساوی تقسیم شده و سپس هر قسمت خاک را با یک قسمت الیاف مخلوط کردند.
نتایج آزمایش های آن ها به قرار زیر است:
باتوجه به شکل ۱۹-۲، نتایج آزمایش های برش مستقیم حاکی از آنست که پخش الیاف به صورت درهم در خاک مقاومت برشی خاک را بیشتر افزایش می دهد.
شکل ۱۹-۲ آزمایش برش مستقیم برای نمونه های با ۰/۲ درصد الیاف [۲۴]
همچنین با افزایش درصد وزنی الیاف در نمونه ها مقاومت برشی افزایش می یابد. آن ها همچنین نتیجه گرفتند که هرچه اندازه نمونه بزرگتر باشد مقاومت برشی ماسه مسلح شده کوچکتر خواهد بود. همچنین می توان گفت با افزایش نسبت طول الیاف به ابعاد نمونه مقاومت برشی نمونه افزایش می یابد. کرنش گسیختگی و نسبت مقاومت نهایی به مقاومت ماکزیمم با افزایش الیاف در ماسه افزایش می یابد. با توجه به شکل ۲۰-۲، می توان نتیجه گرفت که با افزایش الیاف در ماسه، شکل پذیری نمونه افزایش می یابد و خاک حالت نرم تری پیدا می کند.
شکل ۲۰-۲ مقایسه درصد های مختلف وزنی الیاف در ماسه ریز دانه [۲۴]
آزمایش CBR بر روی نمونه های مسلح شده و مسلح نشده ماسه ریز دانه نشان داد که افزودن الیاف به خاک باعث کاهش CBR اصلاح شده از ۱۱/۳ به ۷/۵ در صد شد. آن ها همچنین نتیجه گرفتند که بهترین درصد وزنی الیاف برای افزایش مقاومت خاک در حدود ۳ در صد وزنی است. ضمن این که افزودن الیاف به خاک حالت شکنندگی خاک را کاهش و شکل پذیری را افزایش می دهد، این پدیده با افزایش کرنش گسیختگی نمایان می گردد. الیاف ماسه های ریز دانه را بهتر مسلح می کند و وجود خاک ریز دانه در شن و ماسه های درشت سبب کارایی بهتر الیاف در این نوع خاک ها می شود[۲۴].
۵-۲– استفاده از مواد پلیمری و نفتی برای بهسازی خاک ماسه ای
با مروری بر کار گذشتگان به این نکته میرسیم که تعداد کارهایی که بر روی پایدارسازهای سنتی انجام شده بسیار زیاد است. اما در مقایسه تحقیقات و مدارک کمی در رابطه با پایدارسازهای غیر سنتی وجود دارد. گپال[۱۹] و همکارانش در سال ۱۹۸۳، مطالعات مقایسه ای را برای استفاده از اوره فرمالدئید و پلیمرهای هم خانواده آن برای پایدارسازی ماسه بادی انجام دادند. آن ها استفاده از ۹ درصد رزین و ۳ درصد اسید کاتالیست را برای پایدارسازی ماسه بادی پیشنهاد می کنند[۲۵]. الدهام[۲۰] و همکارانش در سال ۱۹۷۷، تحقیقات کاملی بر روی سنتر های پایدارسازهای شناخته شده، انجام دادند گزارش آن ها در رابطه با کاربرد اسید ها، آسفالت، سیمان، آهک، رزین ها، نمک ها، سیلکات ها و دیگر محصولاتی است که دارای پتانسیل پایدارسازی هستند. نتایج تحقیقات آن ها نشان داد که رزین های پلیمری بیشترین افزایش را در مقاومت مواد ماسه ای دارا می باشد[۲۶]. در ادامه به چند مورد از کاربرد مواد پلیمری و نفتی در اصلاح خاک اشاره میشود.
۱-۵-۲– اصلاح خصوصیات ژئوتکنیکی خاک های ماسه ای با بهره گرفتن از پسمانده مواد نفتی پالایشگاه ها:
با توجه به نفت خیز بودن کشور و وجود صنایع وابسته به نفت مانند پالایشگاه ها در نقاط مختلف کشور از پسمانده های موجود در پالایشگاه ها و آن محصولاتی که در پایان برج تقطیر در پالایشگاه ها باقی می ماند، می توان استفاده نموده و ماسه ها را اصلاح نمود. در تحقیقاتی که بر روی ماسه های تثبیت شده با قیر صورت گرفته است نتایج به قرار زیر می باشد:
خاک های ماسه ای به خوبی قابل تثبیت شدن با قیر می باشند[۲۷].
هرگاه در ماسه مقدار کمی مواد ریزدانه موجود باشد مقاومت مصالح تثبیت شده بیشتر بوده و در نتیجه، تثبیت بهتر خواهد بود ولی افزایش میزان ریز دانه در ماسه منتهی به نتایج خوبی نخواهد شد[۲۸].
اصلاح با قیر برای ماسه های با درجه خلوص بالا بهترین کاربرد را نشان داده است. افزایش مقدار درجه خلوص می تواند استحکام خاک را افزایش دهد[۲۹].
یانگ و محمد[۲۱] در سال ۱۹۹۴، تحقیقی بر روی تثبیت لوم های ماسه ای به وسیله پسمانده مواد نفتی انجام دادند، نتایج این تحقیق نشان می دهد که چسبندگی به صورت قابل توجهی بالا رفته است اما زاویه اصطکاک تغییر چندانی نکرده است. از طرفی با افزایش مواد ریزدانه خاک (بیش از ۳۰ درصد) کارایی تثبیت پایین می آید[۳۰].
در سال ۲۰۰۹ افلاکی و حاجیان نیا با بهره گرفتن از پسمانده مواد نفتی، مواد باقیمانده در قسمت های پایین برج تقطیر پالایشگاه، سعی در بهسازی خصوصیات خاک ماسه ای داشتند. نتایج آزمایش هایی که بر روی نمونه های ساخته شده با درصد های مختلف پسمانده نفتی از قرار زیر است:
نتایج آزمایش فشاری تک محوری برای سه حالت زیر درنظر گرفته شد:
تاثیر مقدار پسمانده نفتی بر روی استحکام مخلوط در واقع می توان دید که چگونه میزان پسمانده نفتی در نمونه های اصلاح شده تاثیر گذار است.
تاثیر درجه افزایش آب بر عملکرد استحکامی نمونه خاک-پسمانده نفتی
تاثیر کاهش املاح: در واقع اثر نمک چه تاثیری بر روی عملکرد مقاومتی نمونه خاک-پسمانده نفتی می تواند داشته باشد.
منحنی مقاومت فشاری تک محوره-کرنش برای نمونه های ساخته شده در شکل ۲۱-۲ نشان داده شده است.
شکل ۲۱-۲ نتایج آزمایش فشاری تک محوره برای نمونه های ساخته شده با پسمانده ماده نفتی [۳۱]
نتایج حاصل از آزمایش نشان می دهد که با افزایش پسمانده مواد نفتی در ساخت نمونه مقاومت فشاری به میزان حداقل ۲۰% کاهش نشان می دهد. علت این کاهش در مقاومت را می توان به کاهش اصطکاک بین دانه های خاک نسبت داد زیرا افزایش پسمانده نفتی باعث می شود سطح موثر تماسی بین دانه ها کاهش یافته در نتیجه کاهش در کل مقاومت حاصل شود. از طرفی با مقایسه نمودارها این طور استنباط می شود که با افزایش مقدار پسمانده نفتی مصرفی در ساخت نمونه ها، کرنش در نمونه ها بیشتر گردد و نمونه ها حالت پلاستیک تری از خود نشان دهند که این رفتار نمونه ها را می توان به خاصیت ویسکوز پسمانده نفتی نسبت داد. همچنین با افزایش مقدار مواد ریز دانه داخل خاک، مصرف پسمانده نفتی برای رسیدن به ماکزیمم مقاومت بیشتر خواهد شد.
باتوجه به شکل ۲۲-۲ رطوبت اولیه در خاک تاثیر بسزایی در مقاومت فشاری نمونه خواهد دشت. علت را می توان این طور توجیه کرد که وجود آب در سطح خاک باعث می شود که چسبندگی مناسب بین مواد نفتی و خاک حاصل نشود، در این حالت آب مانع می شود که مولکول های هیدروکربنی به سطح خاک به درستی بچسبد. وجود آب در نمونه باعث می شود که در شکل زنجیره های چسبانده بین ذرات خاک وارد شده و بنابر این کاهش در مقاومت خاک حاصل شود. همچنین اینطور به نظر می رسد که وجود رطوبت در خاک قبل از اختلاط تاثیر بیشتری در کاهش مقاومت نشان می دهد.
مقاومت فشاری(کیلوگرم برسانتیمترمربع)
شکل۲۲-۲ تاثیر رطوبت خاک محل بر روی مقاومت فشاری نمونه های اصلاح شده [۳۱]
نتایج آزمایش همچنین نشان می دهد که اگر نمونه خاک شسته شود بگونه ای که تا حدودی املاح نمک آن کم شود و به شرط آن که وزن مخصوص خشک خاک تغییر نکند، افزایش ۱۰ الی ۲۰ درصدی در مقاومت نمونه حاصل می شود. علت این افزایش را می توان به تاثیر منفی نمک در خاک نسبت داد. نمک باعث می شود که چسبندگی مناسب بین خاک و مواد نفتی حاصل نشود.
شکل ۲۳-۲ نتایج آزمایش فشاری تک محوره برای نمونه های ساخته شده از خاک شسته شده با پسمانده نفتی [۳۱]
چسبندگی خاک به میزان قبل توجهی نسبت به حالت طبیعی افزایش یافته ولی زاویه اصطکاک تغییر قابل ملاحظه ای نداشته است و حتی در بعضی مواقع کاهش را نشان می دهد. علت افزایش در چسبندگی را می توان اینطور توجیه کرد که هیدروکربن های مواد نفتی ماهیتا خاصیت چسندگی دارند. کاهش در اصطکاک به علت کاهش درگیری بین ذرات می باشد[۳۱].
۲-۵-۲– بررسی اثر چسب های پلیمری روی خواص مکانیکی خاک ماسه ای:
۱-۲-۵-۲-تحقیقات انجام شده توسط پارک و همکاران
در سال ۲۰۰۹، پارک[۲۲] و همکارانش با مطالعه بر روی پلیمر پلی وینیل استات و ترکیب آن با ماسه انجام دادند. این پلیمر ماده چسبناکی است که تحقیقات زیادی روی آن ها جهت تثبیت خاک صورت گرفته است. این ماده با از دست دادن رطوبت سخت می شود و ذرات خاک را به هم چسبانده و مقاومت خاک را در برابر نیرو های فرسایشی و گسیختگی افزایش می دهند. این پلیمر به علت چسبندگی بسیار و کشسانی آن ها در صنعت استفاده فراوانی دارند. علاوه بر افزایش مقاومت، استفاده دیگری که از این پلیمر می توان کرد استفاده در تثبیت شن های روان است. این پلیمر به آلات چسبندگی بالا مانع از حرکت شن های روان در اثر وزش طوفان می شوند. این پلیمر به علت این که با خاک واکنش شیمیایی نمی دهند، این قابلیت را دارد که گیاه درون خاک تثبیت شده با آن ها رشد کند.
شکل ۲۴-۲ پلی وینیل استات
پلی وینیل استات در سال ۱۹۱۲ در آلمان توسط فریتز کلات[۲۳] کشف شد. در مقیاس صنعتی از اتین، اتانوایک اسید و یکی از نمک های جیوه ساخته می شود. پلیمر پلی وینیل استات از واکنش در فاز مایع یا گاز اسید استیک و استیلن تهیه می شود. چسب های مفید از گروه امولسیون های پلی وینیل استات می باشند. مقاومت این مواد در برابر تخریب ناشی از اشعه خورشید، آن ها برای پوشش های داخلی و خارجی مناسب می سازد. نتایج آزمایش ها به شرح زیر است:
طبق آزمایش تراکم مطابق شکل ۲۵-۲، پیش بینی می شد که مقدار محلول لازم برای رسیدن به یک دانسیته ماکزیمم برای خاک ماسه روان مصرفی، بین عدد ۱۰ تا ۱۵ درصد وزن ماسه باشد. بدین منظور برای انجام این آزمایش محلول هایی با غلظت های مختلف ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد از پلیمر تهیه و با نسبت های وزنی ۸ تا ۱۵ درصد وزن ماسه، به خاک مورد نظر اضافه شد.
شکل ۲۵-۲ تعیین درصد محلول بهینه نسبت به وزن ماسه [۳۲]

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  fotka.ir  مراجعه نمایید.