دانشکده مهندسی
گروه مهندسی عمران
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش مکانیک خاک و پی
عنوان:
تأثیر تثبیت با آهک و سرباره فولادسازی ذوب آهن اصفهان (BOS) بر دوام خاک رسی و خاک رس آلوده به مواد شیمیایی
استاد راهنما:
دکتر مسعود مکارچیان
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه
3……………………………………………………………………………………………………….. کلیات
5……………………………………………………………………………………………………. اهداف پایاننامه
6…………………………………………………………………………………….. معرفی فصل‌های پایاننامه
فصل دوم: تثبیت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازی و اثر سولفات بر خاک رس تثبیت شده با آهک
9……………………………………………………………………………………………………………. مقدمه
11………………………………………………………………………………………………….. کانیهای رس
11……………………………………………………………………………………….. ترکیب و ساختمان کانیهای رس
13……………………………………………………………………………………………………. کائولینیت
14…………………………………………………………………………………………………….. ایلیت
15…………………………………………………………………………………………… مونت موریلونیت
16……………………………………………………………………………………… ویژگی‌های کانیهای رس
16………………………………………………………………………………………….. ظرفیت تبادل کاتیونی
16……………………………………………………………………………………………………تثبیت خاک
17………………………………………………………………………………………………… اهداف تثبیت
18……………………………………………………………………………………… تثبیت خاک با آهک
23…………………………………………………………………………………خاکهای مناسب جهت تثبیت با آهک
24……………………………………. ویژگی‌های خاک تثبیت شده با آهک در مقایسه با خاک تثبیت نشده
24……………………………………………………………………… تعیین درصد آهک مناسب
26……………………………………………………………………………. روش اشتو
26………………………………………………………………………..بهره گیری از آزمایش
27……………………………………………………………. بهره گیری از آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده
28………………………………………………………………………………………… بهره گیری از روش نشانه خمیری
28………………………………………………………………………………………………… pH2- روش
29……………………………………………………………………..- واکنش‌های شیمیایی بین خاک و آهک
29……………………………………………………………………………………………………… تبادل یونی
30………………………………………………………………………………..واکنش‌های پوزولانی
31…………………………………………………………………………. واکنش کربناسیون
32……………………………………………………………………………. تأثیر آهک بر مشخصات خاک
33……………………………………………………………………………تأثیر آهک بر هدایت الکتریکی
34……………………………………………………………………………………….. خاک pH2- تأثیر اندازه آهک بر
35………………………………………………………………………………. تأثیر اندازه آهک بر نفوذپذیری خاک
36…………………………………………………………………………………………….. تأثیر آهک بر حدود اتربرگ
36…………………………………………………………………………………. تأثیر آهک بر وزن مخصوص خشک
37………………………………………………………………………………………تأثیر آهک بر روی مقاومت خاک
38………………………………………………………………………………………..مرور کلی بر پژوهش‌های انجام شده
43………………………………………………………………………………… تأثیر سولفات بر واکنش‌های خاک و آهک
43…………………………………………………………………………………………….. مقدمه
53…………………………………………………………………………………………تأثیر سولفات بر حدود اتربرگ
55……………………………………………………………………………………….. تأثیر سولفات بر خصوصیات تراکم
57……………………………………………………………………. مطالعه اثر سولفات‌ها بر خاکهای تثبیت شده
60………………………………………………………………………………………………………………تورم ناشی از سولفات
62…………………………………………………………………………………………………………………………اترینگایت
63………………………………………………………………………………………..مکانیزم تورم ناشی از اترینگایت
64…………………………………………………………………………….. روش‌های کاهش اثرات نامطلوب سولفات‌ها
65…………………………………………………………………………….روش دو مرحله‌ای اختلاط خاک و آهک
67……………………………………………………………………………………………………………..روش اقدام‌آوری
67………………………………………………………………………….. بهره گیری از تثبیت کننده‌های بدون کلسیم
68……………………………………………………………………………………. بهره گیری از ژئوتکستایل – ژئوگرید
68…………………………………………………………………………………..جایگزینی با سرباره کوره ذوب آهن
71………………………………………………………………………………………………………….اختصار و نتیجهگیری
فصل سوم: دوام خاک در برابر یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگی
75……………………………………………………………………………………………………………..تورم در اثر یخبندان
76…………………………………………………………………………………اثرات منفی یخبندان بر روسازی راه‌ها
76…………………………………………………………….عوامل اساسی برای متورم شدن روسازی در اثر یخبندان
76……………………………………………………………………………………………..راهکارهای جلوگیری از یخبندان
77………………………………………………………………………………………..خاکهای حساس در برابر یخ‌زدگی
80…………………………………………………………………………………………………….مروری بر مطالعات گذشته
96…………………………………………………………………………………………………………..اختصار و نتیجهگیری
فصل چهارم: مصالح و روش‌های آزمایش
99…………………………………………………………………………………………………مقدمه
100………………………………………………………………………………………… مصالح به کار برده شده در پژوهش
100…………………………………………………………………………………………………………… آزمایش دانه‌بندی
101……………………………………………………………………………………………………… دانه‌بندی کائولینیت
101………………………………………………………………………………… آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک
101………………………………………………………………………………………………… آزمایش تعیین چگالی
102………………………………………………………………………………………………… آزمایش حد روانی و خمیری
102…………………………………………………………….. آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده (تک‌محوری)
104………………………………………………………………………………… ابعاد نمونه
104……………………………………………………………………………. تهیه و ساخت نمونه
104…………………………………. تهیه خاک آلوده به مواد شیمیایی (سولفات سدیم و منیزیم)
106………………………………………………………………..ساخت نمونه‌‌‌ها جهت آزمایش تک‌محوری
108……………………………….. نمونه‌های به کار برده شده در آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده
109………………………………………………………………………………………… آزمایش یخ زدن و آب شدن
111……………………………………………………………………………………………….آزمایش تر و خشک شدگی
112…………………………………………………………………………………………..ترکیب نمونه‌های مورد آزمایش
114……………………………………………………………………………………………………..اختصار
فصل پنجم: نتایج آزمایش‌ها و تحلیل نتایج
117…………………………………………………………………………………………………….مقدمه
118……………………………………………………………………………………….. نتایج آزمایش‌های اولیه خاک رس
118………………………………………………………………………………….دانه‌بندی خاک رس کائولینیت
118…………………………………………………………………………….خواص مهندسی خاک رس
119…………………………………………………………………………….کانی‌شناسی مصالح مصرفی
119…………………………………………………………………………..خاک رس کائولینیت
119……………………………………………………………………………………….آهک
120……………………………………………………………………………………. سرباره
120………………………………………………………………………… ترکیب نمونه‌های مورد آزمایش
122……………………………………………………… نتایج آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده
122………………………………………..نتایج آزمایش‌ها پس از اعمال سیکل‌های یخ زدن و آب شدن
122……………………………………………………………………………..خاک بدون آلودگی
127………………………………………………………………………..خاک آلوده به سولفات سدیم
130…………………………………………………………………….خاک آلوده به سولفات منیزیم
133…………………… مقاومت فشاری محدود نشده پس از اعمال سیکل‌های تر و خشک شدگی
133…………………………………………………………………………………….خاک بدون آلودگی
136……………………………………………………………………………. خاک آلوده به سولفات سدیم
140……………………………………………………………………. خاک آلوده به سولفات منیزیم
143……………………………مقایسه آزمایش‌های دوام دراثر آلودگی به سولفات سدیم و منیزیم
143………………………………………………………مقایسه حالت‌های مختلف یخ زدن و آب شدن
145…………………………………………………………مقایسه حالت‌های مختلف تر و خشک شدگی
147……………………………………………………………………………..مقایسه پارامتر دوام
152…….مقایسه مدول الاستیسیته در خاک آلوده و خاک بدون آلودگی تحت تاثیر آزمایش‌های دوام
155…………………………………………………………..مقایسه نسبت بهبود مقاومت خاک
156……………………………………………………………..اختصار و نتیجهگیری
فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهادها
160…………………………………………………………………….مقدمه
160………………………………………………………….نتایج
161………………………………………………………………. پیشنهادها
165……………………………………………………….. مراجع
کلیات
خاکهای رسی از نظر ظرفیت باربری و نشست، همواره در گروه خاکهای مسأله‌دار هستند و معمولاً سازه‌هایی که بر روی این نوع خاک‌ها بنا می شوند، بایستی تمهیدات ویژه‌ای در مورد آن‌ها در نظر گرفته گردد. به‌گونه کلی روش‌های مختلفی برای اصلاح خصوصیات اینگونه خاک‌ها ارائه شده می باشد، یکی از این روش‌ها جهت اصلاح اینگونه خاک‌ها، به‌مقصود افزایش ظرفیت باربری و کاهش تورم آن‌ها روش تثبیت می باشد. با در نظر داشتن گستردگی خاکهای ریزدانه و اجبار در اجرای بسیاری از پروژه‌ها بر روی اینگونه خاک‌ها، اهمیت تثبیت خاکهای ریزدانه به‌ویژه خاکهای رسی روشن می گردد. 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 می باشد بیشتر این مواد بهره گیری مهمی ندارند و سبب معضلات زیست‌محیطی می شوند. در بعضی موردها این مواد زائد دارای پتانسیل بالایی هستند و می‌توانند به‌عنوان ماده اولیه در صنایع ساخت سیمان و یا صنایع دیگر مفید واقع شوند. بهره گیری از مواد زائد نه تنها سبب کاهش معضلات زیست‌محیطی می گردد؛ بلکه به حفظ منابع طبیعی مانند آهک و سنگدانه نیز کمک می کند. سرباره فولادسازی دارای خواص مکانیکی مطلوبی به‌عنوان مصالح دانه‌ای می باشد، که شامل مقاومت خوب در برابر فرسایش و ظرفیت باربری مناسب می باشد. از سرباره به‌عنوان مصالح دانه‌ای در خاکریزها، شانه‌های خاکی بزرگراه‌ها، آسفالت پیاده‌روها، بزرگراه‌ها و سازه‌های هیدرولیکی بهره گیری می گردد. تورم خاکهای رسی از موضوعات مهمی می باشد که مورد توجه بسیاری از محققین قرار دارد. تورم در خاک رس می‌تواند به علل مختلف رخ دهد، یکی از این موردها، اثر مخرب وجود سولفات در خاک تثبیت شده با آهک می باشد. جایگزینی آهک با سرباره سبب کاهش مقدار آهک آزاد و کاهش مقدار pH می گردد. پس 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 می کند. خاکهای ریزدانه تحت تأثیر سیکل یخ زدن و آب شدن دچار تغییراتی در حجم، مقاومت و فشردگی‌پذیری، چگالی، اندازه آب یخ نزده و ظرفیت باربری در ریز ساختار می شوند. صدمات ناشی از یخ زدن و آب شدن یکی از معضلات اساسی برای خاکهای ریزدانه به شمار می رود. 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 به شمار می رود. پس تورم ناشی از یخبندان و تورم ناشی از حضور سولفات در خاکهای ریزدانه تثبیت شده با آهک امر مهمی در پروژه‌های عمرانی به شمار می رود که لزوم تحقیقات بیشتر در این زمینه در پروژه‌های عمرانی احساس می گردد.
1-2- اهداف پایاننامه
خاکهای ریزدانه رس‌دار همواره باعث ایجاد مشکل در پروژه‌های عمرانی شده‌اند، یکی از روش‌های بهبود خواص خاکهای مسأله‌دار، بهره گیری از آهک به‌مقصود تثبیت خاک می باشد، 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 نمی‌گردد، بلکه نتیجه عکس داده و سبب افزایش تورم می گردد. این پدیده به علت انجام واکنش‌های شیمیایی بین کانیهای رس، آهک و سولفات می باشد که منجر به تشکیل کانیهای اترینگایت و تاماسایت شده و این کانی‌ها با جذب آب به‌شدت متورم می شوند. اخیراً ترکیبات شیمیایی جدیدی برای تثبیت خاکهای رسی مورد بهره گیری قرار گرفته می باشد که در این بین بهره گیری از سرباره فولادسازی ( [1](BOSدر افزایش مقاومت خاک رس، روش جدیدی به شمار می رود، از آنجا که خاک‌ها از دانه‌‌‌‌‌‌‌ها و کانیهای رس تشکیل شده‌اند، پیش روی پدیده یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدن‌های متوالی به مانع بر می خورند و در مناطق سردسیر، عمق یخبندان ممکن می باشد 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 می گردد، در این پژوهش 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 مطالعه قرار گرفته می باشد. به‌گونه کلی درزمینه بهره گیری از (BOS) در تثبیت خاکهای رسی تحقیقات کمی انجام شده می باشد، از آنجا که سرباره ماده زائدی در طبیعت به‌حساب می‌آید بهره گیری 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 شده‌می باشد.
1-3- معرفی فصل‌های پایاننامه
فصل‌های موجود در این پایاننامه به تبیین زیر می باشد:
- فصل اول: مقدمه
- فصل دوم: تثبیت خاک رس با آهک و سرباره فولادسازی و اثر سولفات بر خاک رس تثبیت شده با آهک
در این فصل پس از معرفی کلی خاک رس، تاثیر آهک و سرباره در تثبیت خاک مطالعه شده می باشد. سپس تأثیر سولفات بر مقاومت و دوام خاک رس مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. .
- فصل سوم: دوام خاک در برابر یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگی
دراین فصل تأثیر سیکل‌های یخ زدن و آب شدن و تر و خشک شدگی بر مقاومت و دوام خاک مطالعه شده‌می باشد.
- فصل چهارم: مصالح و روش‌های آزمایش
در این فصل از پایاننامه، مراحل و طریقه نمونه سازی و آزمایش‌های مربوطه تبیین داده شده می باشد..
- فصل پنجم: نتایج آزمایش‌ها و تحلیل نتایج
در این فصل آغاز نمودارهای بدست آمده از نتایج آزمایش‌ها ارائه شده می باشد سپس نتایج مورد تحلیل قرار گرفته می باشد.
- فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهادها
در فصل ششم، نتایج کلی به صورت اختصار جمع‌بندی شده می باشد و همچنین پیشنهادهای لازم جهت ادامه دادن مسیر این پژوهش و کار در زمینههای بعدی آمده می باشد.
فهرست مراجع
در انتها فهرست مراجع مورد بهره گیری در این پایاننامه اراﺋﻪ شده می باشد.
تعداد صفحه :190
قیمت : 14700 تومان
