تأثير شرايط مختلف عمل‌آوري بر دوام خاك‌هاي رسي تثبيت‌شده با آهك (مطالعه‌ي ريز‌ساختاري و درشت‌ساختاري)

The Influence of Different Curing Conditions on Durability of Lime-Stabilized Clay Soils (Micro- and Macro- Structure Study

خاك­هاي رسي عموماً در حالت خشك، سختي و مقاومت مناسب دارند. اما در حضور آب، دچار افت سختي و مقاومت زياد شده، كه موجب كاهش ظرفيت باربري و افزايش نشست و تراكم ­پذيري خاك مي ­گردد. در پروژه­ هاي عمراني، خاك­هاي رسي، بخصوص رس­هاي نرم، با استفاده از آهك تثبيت ميشوند. در پژوهش حاضر، نمونه ­هاي خاك رسي كائولينيت، با 10، 15 و 20 درصد آهك تثبيت و در دماي 27 درجه سلسيوس و رطوبت نسبي 2±98 درصد عمل­ آوري شدند. سه سري خاك مطالعه شد: نمونه­ هاي اول پس از 14 روز، نمونه­ هاي دوم پس از 28 روز و نمونه­ هاي سوم پس از 14 روز عمل ­آوري در آب، مستغرق شده و سپس آزمايش ­گرديدند. در راستاي مطالعه درشت ­ساختاري نمونه­ ها تحت آزمايش تك ­محوري و مطالعه ريزساختاري و تركيبات سيمنتاسيون حاصل از واكنش خاك- آهك، آزمايش پراش اشعه ايكس (XRD)، عكس­هاي ميكروسكوپي الكترون پويشي (SEM) و طيف­ سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS يا EDX) انجام گرديد. نتايج نشان داد كه با استفاده از 10% آهك، نمونه ­هايي كه بعد از 14 روز عمل­ آوري و 14 روز در آب مستغرق شده ­اند، در مقايسه با نمونه­ها 28 روزه، به­ واسطه­ ي نفوذ آب و به دنبال آن شكسته و ضعيف شدن استحكام تركيبات سيمنتاسيون، 65% كاهش مقاومت داشتند. همچنين، در هر دوي مطالعات درشت ساختاري و ريزساختاري، براي دستيابي به مقاومت مناسب، ميزان آهك بهينه حدود 10% است.

Clay soils have generally appropriate strength and stiffness in dried conditions. However, their strength parameters such as bearing capacity, unconfined compression strength, and shear strength, are reduced, and compressibility and settlements are increased significantly in the presence of water. In various civil engineering projects, clay soils, especially soft clays, are usually stabilized by using lime. In this research, kaolinite clay samples were stabilized using 0, 10, 15 and 20 percent by weight of lime at temperature of 27 ºC and relative humidity of 98±2 percent. Three series of samples were studied: the first series after 14 days curing, the second series after 28 days curing, and the third series were submerged in water 14 days after curing and then were tested. For macro-structure study, the specimens were tested under unconfined compressive strength test, and for micro-structure studies, and due to cementation of soil-lime-reaction, X-ray Diffraction (XRD) analysis, Scanning Electron Microscope (SEM), and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS or EDX) were carried out. Results showed that using 10% lime in samples with 14 days curing time and submerged in water for 14 days have 65% lower strengths in comparison with the samples cured for 28 days. This was due to the infiltration of water and breaking and weakening of strength of cementation compounds. Also, for both macro and micro structure studies, optimum lime content is 10% in order to reach the proper soil strength.