تثبیت خاک رس با آهک و پودر ضایعات سنگی
تثبیت خاک رس با آهک و پودر ضایعات سنگی روشی است که با هدف بهبود خاک برای پژوهش‌های مهندسی خاص معرفی شده است. خاک رس یکی از مصالح پیچیده و بی‌ثبات است. اما به دلیل قابلیت و هزینه پایین آن، غالباً در اکثر ساخت و سازها مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر چند که در بخش‌های خاص، ممکن است خاک رس برای هدف مورد نظر مناسب نباشد. در برخی موارد نیز این امکان وجود دارد تا مشخصات خاک رس با مقداری افزودنی به خاک مانند آهک تغییر کند. همچنین رفتار خاک رس تنها به مقدار و نوع مصالح سیمانی افزوده شده به خاک بستگی نداشته و به ترکیب شیمیایی و کانی‌شناسی خاک نیز وابسته است.
تثبیت صنعتی با محصولاتی از قبیل خاکستر بادی، سرباره، خاکستر پوسته برنج و پودر ضایعات سنگی به صورت مخلوط با آهک و سیمان برای بهبود خواص ژئوتکنیکی خا‌ک‌ها به خوبی بدست آمده است.
استفاده از مواد تثبیت کننده در ساخت و ساز و مصالح ساختمانی
مواد تثبیت کننده از جمله ضايعات گچ تخته‌ای، به تازگی در ژاپن برای بهبود زمين در پژوهش‌های مختلف از جمله سدها و بزرگرا‌ه‌ها استفاده شده است.
محققان اثرات استفاده از ضایعات گرد و غبار سنگ مرمر را به عنوان ماسه ریزدانه بر روی خواص مکانیکی بتن مورد مطالعه قرار داده‌اند. مشاهده شده که افزودن ضایعات گرد و غبار سنگ مرمر به عنوان جایگزین مصالح ریزدانه، تأثیرهای بسزایی را در مقاومت فشاری آنها دارد. گرد و غبار سنگ مرمر از تولید سنگ مرمر حاصل می‌شود. در مقیاس بزرگ، ایجاد آلودگی زیست محیطی می‌کند. می‌توان برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست در مناطق با تولید بیش از حد سنگ مرمر و برای مصرف منابع طبیعی کمتر، از این ضایعات به عنوان جایگزین برای دانه‌های بسیار ریز، استفاده نمود.
خاک رس
خاک رس دارای طیف گسترد‌ه‌ا‌ی از ترکیبات کانی شناسی است. از ابعاد و انواع مختلفی از کانی‌های رسی تشکیل شده که مهمترین آنها شامل کائولینیت، ایلیت و مونت موریلونیت است.
آهک
یکی از مهمترین مواد تثبیت کنندهکه خاك را با استفاده از آن تثبیت می‌کنند، آهک است. استفاده از آهک در تثبیت خا‌ک‌ها به عنوان روشی اقتصادی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. اضافه کردن آهک به خاك رس، با ایجاد واکنش‌هایی، منجر به بهبود در خواص اولیه خاك می‌شوند.
آهک‌هایی که معمولاً برای پایدار کردن خاکهای ریزدانه مورد استفاده قرار می‌گیرند، شامل هیدروکسید کلسیم یا آهک شکفته، آهک زودگیر و یا آهک زنده، آهک زنده دولومیتی هستند. در بین آنها، آهک زنده از پرکاربردترین نوع آهک برای تثبیت در اروپا است. از طرفی دیگر، آهک زنده اثر بهتری را در مقایسه با آهک هیدراته دارد. اما خطر آن برای محیط زیست و انسا‌ن‌ها زیاد است. واکنش‌های آهک زنده با آب، با تولید گاز دی اکسید کربن و گرما همراه بوده که برای سلامتی انسان زیان آور است. بنابراین، کار کردن با آهک هیدراته ایمن‌تر است.
با افزودن آهک زنده به صورت دوغاب به خاک، مقاومت بالاتری نسبت به زمانی که آهک به صورت پودر اضافه می‌شود، به دست می‌آید. از این رو، تثبیت خاک با آهک در بزرگرا‌ه‌ها، راه آهن و ساخت و ساز فرودگاه برای بهبود اساس و زیر اساس مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین از آهک در ساخت و ساز سدها، دیوارهای حائل و غیره نیز استفاده می‌شود.
پودر ضایعات سنگی
علاوه بر آهک، ماده تثبیت کننده دیگری به نام پودر ضایعات سنگی نیز بکار رفته است. این ضایعات سبب آلودگی زیست محیطی زیادی می‌شوند. با بازیافت و استفاده مجدد از آن به عنوان یک ماده افزودنی برای تغییر در مشخصات ژئوتکنیکی خاک، کمک بزرگی به اقتصاد و محیط زیست می‌شود. افزودن ضایعات سنگی به خاک مزایایی دارد که به آنها اشاره شده است.
- افزودن آهک و پودر ضایعات سنگی به خاک منجر به افزایش حد خمیری، کاهش حد روانی و کاهش دامنه خمیری می‌شود.
- ترکیب خاک با آهک و پودر ضایعات سنگی سبب تغییر در مقدار رطوبت بهینه و وزن واحد حجم خشک بیشینه می‌شود.
- مقدار رطوبت بهینه با افزودن آهک و پودر ضایعات سنگی به خاک افزایش می‌یابد.
- مقدار وزن واحد حجم خشک بیشینه، با افزودن آهک کاهش و با افزودن پودر ضایعات سنگی افزایش می‌یابد.
- مقاومت فشاری خاک رس مخلوط شده با درصدهای مختلف آهک، روندی افزایشی را داشته است.
- استفاده از ضايعات و مواد بازيافتی در پروژ‌ه‌های خاکی، اغلب دارای چالش‌هايی مربوط به جنبه‌های زيست محيطی بوده و دوام آنها را در بر می‌گيرد.
- دوام خاک تثبيت شده با ضايعات بر اثر شرايط زيست محيطی در مناطق سرد و دارای بارندگی می‌تواند تأثيرهايی اساسی را در عملکرد خاک داشته باشد. به همين دليل، برای ارزيابی عملکرد خاک تثبيت شده با ضايعات، اثر شرايط محيطی بايد در نظر گرفته شود.
- در نظر گرفتن شرایط زیست محیطی و حالت‌های خشک و اشباع، یکی از مخر‌ب‌ترین اقداماتی است که می‌تواند به ساز‌ه‌های خاکی تثبیت شده مانند پیاد‌ه‌رو یا ساز‌ه‌های خاکریز‌ی شده آسیب جدی برساند.
