در عملیات بهسازی باید هدف از اختلاط آهک با خاک قبلاً مشخص شود. به عنوان مثال اگر مقدار كمی آهک با خاک مخلوط شود برخی از خصوصیات خاک تغییر می‌كند، ولی مقاومت فشاری و كششی به طور محسو‌سی افزایش نمی‌یابند. در این شرایط، میزان سیمانی شدن، ضعیف و فقط به صورت مرحله اصلاح انجام شده است.

تأثير آهک بر خواص مكانيكی خاک

تأثیر آهک بر دانه‌بندی‌

با افزایش مقادیر پایین آهک (تا حدود ۳ درصد)، فرآیند دانه‌ای شدن در بخش رسی خاک‌ها به واسطه واكنش تبادل كاتیونی انجام می‌شود. با افزایش بیشتر مقدار آهک، درصد كمی از ذرات رسی كه باقی ماند‌ه‌اند، درشت دانه می‌شوند.

اما در درصدهای بالاتر از ۶٪ آنچه باعث تجمع ‌یا درشت دانه شدن بافت خاک می‌شود، واكنش‌های پوزولانی است‌. واكنش‌های پوزولانی، ذرات بخش ریزدانه خاک را به هم می‌چسبانند و ذرات درشت را حاصل می‌كند.

تأثیر آهک بر حدود اتربرگ‌

افزودن آهک سبب كاهش حد روانی‌ و افزایش حد خمیری‌ و در نتیجه كاهش حالت خمیری خاک می‌شود‌. برای ر‌س‌های غیر آلی با نشانه حالت خمیری كم تا متوسط، بیشترین افزایش مقاومت معمولاً با افزون ۶ تا ۸ درصد آهک بر حسب درصد وزنی خاک خشک به دست می‌آید‌. هر اندازه نشانه حالت خمیری خاک بیشتر باشد، خاک دارای مقدار بیشتری كانی رسی است كه در نتیجه به مقدار بیشتری آهک برای رسیدن به حا‌لت غیر خمیری نیاز دارد.

تأثیر آهک بر خصوصیات تغییر حجم و قابلیت تورم خاک

افزایش درصد بهینه آهک و زمان عمل آوری به میزان قابل ملاحظه‌ای از خصوصیات تورم (درصد تورم و فشارتورم) خاک‌های رسی می‌كاهد. مسئله جمع شدن یا انقباض خاک تثبیت شده با آهک بر اثر كاهش رطوبت آن از اهمیت زیادی برخوردار است و سبب به وجود آمدن ترکهای انقباضی می‌شود‌. ضمناً باید به نقش سولفات‌های قابل حل (خاك‌های گچ‌دار‌) در خاک ریزدانه و وارد شدن سولفات‌ها از طریق آب در خاک تثبیت شده با آهک در ایجاد تورم توجه داشت زیرا در‌ این حالت به علت واكنش‌های شیمیایی بین رس و آهک و یون سولفات، كانی‌های ثانوی‌های از قبیل اترینگایت و تاماسایت ایجاد می‌شود. این كانی‌ها در حالت غیر بلوری قابلیت جذب آب بالایی دارند و می‌توانند در محیط اشباع به شدت متورم شده و باعث بروز مشكلات و خساراتی شوند.

تأثیر آهک بر میزان تراكم‌

مشخصات مربوط به تراكم مخلوط‌های خاک – آهک شامل حداكثر وزن مخصوص و درصد رطوبت بهینه، از اهمیت خاصی برخوردار است‌. مصالح متراكم و سفت‌، قابلیت باربری بیشتر و نشست كمتری در مقایسه با مصالح سست و نرم در مقابل بارهای وارده از خود نشان می‌دهد. برای دست یابی به نتایج عملیات تثبیت، خاک بایستی تا حد قابل قبول كوبیده و متراكم شود‌. علاوه بر رطوبت و انرژی تراكم به عنوان دو عامل اساسی، عوامل دیگری وجود دارد كه روی تراكم پذیری خاک تاثیر می‌گذارند. نوع خاک و دانه بندی آن و نوع درصد مواد اصلاح كننده آهكی و … هر كدام تاثیر خاصی در رفتار مهندسی مصالح از جمله وزن مخصوص خشک حداكثر و میزان آب بهینه دارند‌. خاک تثبیت شده با آهک حداكثر وزن مخصوص خشک كمتر و درصد رطوبت بهینه ‌بیشتری در مقایسه با خاک تثبیت نشده دارد.

هر اندازه میزان آهک مصرفی برای تثبیت خاک بیشتر باشد، مقدار این اختلاف بیشتر خواهد بود‌. ضمناً با گذشت زمان، هر اندازه مواد سیمانی شده بیشتری در خاک تثبیت شده تشكیل شود، حداكثر وزن مخصوص مصالح كاهش و درصد رطوبت بهینه آن افزایش خواهد یافت.

تأثیر آهک بر نفوذپذیری خاک و كاهش درصد آب‌

با توجه به جذب آب مورد نیاز برای شكفتن آهک از خاک اطراف، میزان آب كاهش خواهد یافت‌. همچنین افزایش حجم ستون و فشرده شدن خاک و حرارت حاصل از شكفتن آهک كه باعث تبخیر آب می‌شود، نیز سبب كاهش درصد آب می‌شود. با در نظر گرفتن وزن خاک خشک، مقدار كاهش آب (به درصد‌)، معمولاً بیش از مقدار آهک افزوده شده (به درصد‌) می‌شود‌. همچنین از آنجائی كه نفوذپذیری ستون‌های آهكی اغلب‌ در مقایسه با خا‌ک‌های رسی اطرافشان بیشتر است، نفوذپذیری رس نرم ۱۰۰ تا ۱۰۰۰۰ برابر افزایش می‌یابد.

تأثیر آهک بر مقاومت برشی و فشاری خاک‌های تثبیت شده

افزایش مقاومت برشی پس از اختلاط با آهک، بخشی به دلیل مجتمع شدن رس و بخشی دیگر به علت كاهش درصد آب است‌. لازم به ذكر است كه مقاومت برشی خاک رس در حین اختلاط كاهش می‌یابد‌. مقدار این كاهش در صورتی كه حساسیت خاک زیاد باشد (مانند رس‌های سریع‌)، می‌تواند بزرگ باشد. اما مقاومت برشی با گذشت زمان بلافاصله افزایش خواهد یافت و پس از ۱ تا ۲ ساعت پس از اختلاط، بیش از مقاومت برشی پیش از اختلاط خواهد بود‌. با گذشت زمان مقاومت فشاری به خاطر واكنش‌های پوزولانی افزایش خواهد یافت.

مقاومت برشی زهكشی نشده رس پایدارسازی شده تحت شرایط مناسب می‌تواند به ۰/۵ تا ۱ مگاپاسكال پس از سال برسد‌. به طور معمول می‌توان یک افزایش ۱۰ تا ۵۰ برابر‌ی در مقاومت برشی را در صورتی كه مقا‌ومت برشی اولیه كم و در حدود ۱۵-۱۰ مگاپاسكال بوده باشد، انتظار داشت‌. معمولاً ۶ تا ۸ درصد وزنی آهک برای رس‌های غیر آلی با حد روانی كم كافی است تا مقاومت برشی بین ۵۰ تا ۲۰۰ مگاپاسكال پس از ۱ سال به دست آید‌.

تأثیر آهک بر روی حساسیت خا‌ک‌های رسی

خاک‌های رسی از نوع مونت موریلونیت‌، خاک‌های حساس به شمار می‌آیند و هر چه در خاکهای رسی میزان كانی مونت موریلونیت بیشتر باشد، حساسیت خاک بیشتر بوده و متناسب با افزایش میزان كانی كائولینیت حساسیت خاک رس كاهش می‌یابد.‌ افزایش آهک بر خاکهای رسی حساس با‌عث كاهش حساسیت خاک رس ‌شده و میزان حساسیت خا‌ک‌های رسی پایدار شده با آهک معمولاً بین ۱ تا ۳۳ است.

تأثیر آهک بر مقاومت در برابر چرخه‌های یخ زدگی و آب شدن

منظور اصلی از دوام خاکهای تثبیت شده با آهک، افزایش مقاومت آنها در برابر چرخه‌های یخ زدگی و آب شدن است. تأثیر دراز مدت رطوبت بر این مصالح معمولاً شدید نیست‌. خاکهای تثبیت شده با آهک بر اثر یخ زدگی و آب شدن‌، بخشی از مقاومت خود را از دست می‌دهند. مقاومت فشار ی اولیه خاکهای تثبیت شده با آهک بر روی مقاومت مصالح در برابر یخ زدگی و آب شدن تأثیر بسیاری دارد‌. هر اندازه مقاومت فشاری اولیه این مصالح بیشتر باشد، مقاومت آنها نیز در برابر چرخه‌های یخ زدگی و آب شدن بیشتر خواهد شد‌. اما باید خاطر نشان ساخت كه رس پایدار شده با آهک ممكن است به یخ زدگی حساس شود‌. در خاک كائولینیت با افزایش چرخه‌های یخبندان، ذوب یخ و همچنین افزایش درصد آهک، خاک غیر پلاستیک می‌شود و همچنین میزان‌ كاهش مقاومت تک محوری آن با افزایش درصد آهک كاهش می‌یابد.

 

منبع: عمران سافت

از انتشار مطالب و فایلهای این سایت با ذکر منبع استقبال میکنیم