بررسي آزمايشگاهي تأثير تثبيت شيميايي و زيستي بر خصوصيات خاك رس بستر راه

Experimental Study of the Effect of Chemical and Biological Stabilization on Clay Subgrade Soil

تثبيت شيميايي خاك ضعيف بستر راه، يك روش مناسب و ضروري براي پرهيز از مشكلات جايگزيني خاك ضعيف با منابع منتخب قرضه به لحاظ اقتصادي و زيست‌محيطي است. در تثبيت شيميايي، استفاده از مصالح نوين از جمله پليمرها به جاي مصالح سنتي مانند آهك موجب تسريع عمليات و همچنين كاهش فشار بر منابع مي­شود ولي آثار زيست‌محيطي و مقاومت درازمدت اين روش‌­ها دغدغه متخصصين است. اخيرا طبق توصيه پيمان زيست‌محيطي كيوتو در بخش تثبيت خاك با اهداف ژئوتكنيكي، تحقيق بر روي روش‌­هاي نوين زيستي تثبيت خاك از جمله روش "تثبيت ميكروبي خاك" گسترش يافته است. در اين پژوهش تأثير تثبيت خاك رس بستر راه به دو روش شيميايي و زيستي از طريق آزمايش­هاي مختلف، بررسي و مقايسه شده است. در تثبيت شيميايي از يك پليمر مايع به نام پلي‌الكتروليت كاتيوني و در تثبيت زيستي، از روش رسوب ميكروبي كربنات كلسيم، به عنوان يك روش به‌سازي ميكروبي استفاده شده است. در هر دو روش وزن مخصوص خشك خاك، كاهش و رطوبت بهينه آن افزايش مي‌­يابد. تثبيت شيميايي، دامنه خميري را افزايش و تثبيت ميكروبي آن را كاهش مي‌­دهد. هر دو ماده در غلظت­‌هاي پايين، pH محيط را تا دوره زماني سه روزه افزايش مي­‌دهند. هر دو ماده مقاومت فشاري تك‌محوري و مدول الاستيسيته خاك را تقريباً به يك ميزان افزايش مي‌­دهند كه به لحاظ اقتصاد پروژه (هزينه و زمان)، تثبيت شيميايي با پلي‌الكتروليت كاتيوني و به لحاظ مسائل زيست‌محيطي، تثبيت زيستي به روش MICP براي خاك مورد مطالعه مناسب است.

Chemical stabilization of weak subgrade soil is a viable and essential method of avoiding weak soil replacement problems with selected borrow pit from an economically and environmentally point of view. Although the use of new materials such as polymers instead of traditional materials such as lime accelerates operations and reduces resource pressure, the environmental impact and long-term resistance in these methods are concerns for experts. Recently, according to the “Kyoto Environmental Protocol” recommendation on soil stabilization with geotechnical purposes, research on new biological methods of soil stabilization including "soil microbial stabilization" has been developed. In this study, the effect of clay subgrade stabilization with chemical and biological methods was investigated and compared through different experiments. Cationic polyelectrolyte as a liquid polymer and microbial-induced calcium carbonate precipitation (MICP) was used to stabilize chemically and biologically respectively. In both methods, the specific dry weight of soil decreases, and its optimum moisture content increases. Chemical stabilization increases plastic index and microbial stabilization decreases it. Both materials at low concentrations raise the pH for up to three days. Both materials increase the uniaxial compressive strength and elasticity modulus of the soil almost equally. In terms of project economy (time and cost), chemical stabilization with cationic polyelectrolyte, and terms of environmental issues, the MICP method is suitable for the studied soil.