تثبیت و اصلاح خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه بادی با استفاده از دوغاب پلیمری

جزئیات و دریافت

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.

چکیده
هدف از انجام این تحقیق بهبود خصوصیات مکانیکی و ژئوتکنیکی خاکهای ماسه بادی است. چون یکی از مشکلات عمده ماسه بادی، مقاومت کم آن تحت شرایط رطوبت طبیعی و اشباع میباشد، یک مطالعه آزمایشگاهی به منظور بررسی تاثیر افزودن پلیمر پلی وینیل الکل در بهبود خواص ژئوتکنیکی ماسه بادی انجام شد. نتایج حاصل از آزمایشهای تراکم نشان داد که افزودن این پلیمر تا ۰/۲ درصد وزنی، وزن مخصوص خشک حداکثر را افزایش میدهد و در رطوبت بهینه تغییر قابل ملاحظهای ایجاد نمیشود. نتایج آزمایشها همچنین نشان داد که با افزایش درصد پلیمر، مقاومت CBR نمونهها به مقدار قابل توجهی افزایش مییابد به نحوی که در نمونههای ساخته شده با ۰/۵ درصد وزنی پلیمر، مقدار CBR به ۱۸۵ رسید؛ این مقدار بیش از 7/5 برابر CBR برای خاک بدون مواد افزودنی میباشد. با توجه به حلالیت پلیمر فوق در آب، برای حفاظت از مخلوط خاک و پلیمر در برابر آبشستگی از سیمان استفاده شد. آزمایشها نشان داد که با افزودن ۲ درصد سیمان به مخلوط فوق هم بر مقاومت نمونهها افزوده شده و هم پایداری آنها در برابر آبشستگی افزایش مییابد. نتایج حاصل از آزمایش برش مستقیم نشان داد، افزودن پلیمر همچنین باعث افزایش چشمگیری در مقاومت برشی نمونهها میشود. البته شکست خاک در این حالت، به صورت شکست ترد و ناگهانی مشاهده گردید. برای جلوگیری از این حالت و شکل پذیرتر کردن نمونهها از الیاف تایر استفاده شد. مقدار بهینه الیاف مورد نیاز در این حالت برابر با ۰/۶ درصد وزنی به دست آمد. نتایج آزمایشهای تک محوری نیز نشان دادند که افزودن پلی وینیل الکل مقاومت فشاری و برشی خاک را به میزان بسیار قابل توجهی افزایش میدهد. همچنین مشخص شد ترکیب همزمان پلیمر، سیمان و الیاف به خاک بیشترین تاثیر را در اصلاح خصوصیات ماسه بادی دارد. به عنوان نمونه در ترکیب ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، ۲ درصد سیمان و ۰/۶ درصد الیاف تایر با ماسه بادی، مقاومت فشاری نمونه به ۱۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع رسید؛ درحالی که مقاومت فشاری برای ماسه بادی با ۲ درصد سیمان، تنها ۰/۳ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بود.


فهرست مطالب
عنوان      صفحه
فصل اول مقدمه    1
۱-۱-دورنمای کار    2
۲-۱-تعریف مسأله    2
۳-۱-مروری بر مطالب ارائه شده در این تحقیق    3
فصل دوم سابقه تحقیق    5
۱-۲- مقدمهای بر اصلاح خاک، مواد و روشهای مورد استفاده    6
۲-۲- استفاده از مواد افزودنی ضایعاتی به منظور بهسازی خصوصیات خاک های ماسه‌ای    6
۱-۲-۲- بهبود خصوصیات ماسه های تثبیت شده با سیمان و خرده شیشه ضایعاتی    6
۲-۲-۲- استفاده از لاستیک و کفپوش های لاستیکی ضایعاتی برای بهبود خواص خاک ماسه‌ای    10
۳-۲- تسلیح خاک ماسهای با استفاده از الیاف طبیعی    16
۱-۳-۲-اصلاح ماسه با استفاده از الیاف کاه جو و کنف    16
۲-۲-۳- افزایش ظرفیت باربری خاک ماسه ای مسلح شده با برگ خرما    18
۴-۲- تسلیح خاک ماسهای با استفاده از الیاف مصنوعی    20
۱-۴-۲ استفاده از الیاف پلاستیک باطله پلی اتیلن ترفتالات (پت)    21
۲-۴-۲- استفاده از الیاف کارخانه لاستیک سازی    26
۵-۲- استفاده از مواد پلیمری و نفتی برای بهسازی خاک ماسه ای    27
۱-۵-۲- اصلاح خصوصیات ژئوتکنیکی خاک های ماسه ای با استفاده از پسمانده مواد نفتی پالایشگاه ها:    28
۲-۵-۲- بررسی اثر چسب های پلیمری روی خواص مکانیکی خاک ماسه ای:    31
۱-۲-۵-۲-تحقیقات انجام شده توسط پارک و همکاران    31
۲-۲-۵-۲-تحقیقات انجام شده توسط کاستاز و همکاران    35
۳-۲-۵-۲- تحقیقات انجام شده توسط آناگناستوپلوس و همکاران    38
2-5-3- جمع بندی و نتیجه گیری از تحقیقات گذشته    40
فصل سوم روش تحقیق    43
۱-۳- مقدمه    44
۲-۳- مصالح مورد استفاده    44
۱-۲-۳- خاک مورد استفاده    44
۲-۲-۳- پلیمر مورد استفاده در تحقیق    45
۳-۲-۳- الیاف مورد استفاده    46
۴-۲-۳- سیمان    47
۳-۳- آماده سازی و عمل آوری نمونهها    47
۴-۳- برنامه آزمایشگاهی    48
۱-۴-۳- آزمایش دانه بندی    49
۱-۱-۴-۳- وسایل مورد نیاز    49
۲-۱-۴-۳- انجام آزمایش    49
۲-۴-۳- آزمایش تراکم    49
۱-۲-۴-۳- مقدمه    49
۲-۲-۴-۳- اساس آزمایش    50
۳-۲-۴-۳- وسایل مورد نیاز    50
۴-۲-۴-۳- روش انجام آزمایش    51
۳-۴-۳- آزمایش CBR    52
۱-۳-۴-۳- تئوری آزمایش    52
۲-۳-۴-۳- وسایل آزمایش    53
۳-۳-۴-۳- روش انجام آزمایش    54
۴-۳-۴-۳-عدد CBR    55
۵-۳-۴-۳- تصحیح نتایج آزمایش    55
3-4-4- آزمایش برش مستقیم    56
-۱-۴-۴-۳ تئوری آزمایش    56
-۲-۴-۴-۳ شرایط انجام آزمایش    57
-۳-۴-۴-۳  وسایل آزمایش    57
-۴-۴-۴-۳  روش انجام آزمایش    58
-۵-۴-۳ آزمایش فشاری تک محوری    59
۱-۵-۴-۳تئوری آزمایش    59
۲-۵-۴-۳- وسایل آزمایش    59
۳-۵-۴-۳-روش آزمایش    60
فصل چهارم نتایج حاصل از آزمایشها و  تفسیر آنها    61
۱-۴- مقدمه    62
۲-۴- نتایج آزمایش دانه بندی    62
۳-۴- نتایج آزمایش های تراکم    62
۱-۳-۴- آزمایش تراکم بدون مواد افزودنی    63
۲-۳-۴- آزمایش تراکم با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    64
۳-۳-۴- آزمایش تراکم با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    65
۴-۳-۴- آزمایش تراکم با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    66
۵-۳-۴- تفسیر نتایج آزمایشهای تراکم    67
۴-۴- نتایج آزمایش های CBR    68
۱-۴-۴- آزمایش CBR بدون مواد افزودنی    68
۲-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    69
۳-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    71
۴-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    73
۵-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۴ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    74
۶-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۵ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    76
۷-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۶ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    77
۸-۴-۴- تفسیر نتایج آزمایش CBR    79
۹-۴-۴- آزمایش CBR با پلیمر پلی وینیل الکل و سیمان    81
۵-۴- نتایج آزمایشهای برش مستقیم    82
۱-۵-۴- آزمایش برش مستقیم روی خاک بدون مواد افزودنی    82
۲-۵-۴- آزمایش برش مستقیم روی خاک با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    83
۳-۵-۴- آزمایش برش مستقیم با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۴ درصد الیاف تایر    84
۴-۵-۴- آزمایش برش مستقیم با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۶ درصد الیاف تایر    85
۵-۵-۴- آزمایش برش مستقیم با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۸ درصد الیاف تایر    86
۶-۵-۴- تفسیر نتایج آزمایش برش مستقیم    86
4-6- نتایج آزمایشهای تک محوری    88
4-6-1- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۲ درصد سیمان    88
4-6-2- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل    89
۳-۶-۴- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل    89
۴-۶-۴- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۰/۶ درصد پلی وینیل الکل    90
۵-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل و ۲ درصد سیمان    91
۶-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل و ۲ درصد سیمان    91
۷-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل و ۰/۶ درصد الیاف تایر    92
۸-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل و ۰/۶ درصد الیاف تایر    93
۹-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل، ۰/۶ درصد الیاف تایر و ۲ درصد سیمان    93
۱۰-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، ۰/۶ درصد الیاف تایر و ۲ درصد سیمان    94
۱۱-۶-۴- تفسیر نتایج آزمایشهای تک محوری    95
فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادها    101
۱-۵- نتیجه‌گیری    102
5-2- پیشنهادها    103
منابع و مآخذ    100

فهرست اشکال
عنوان      صفحه
شکل ۱-۲ نمودارهای تراکم مربوط به خاک تثبیت شده با ۵ و ۷ درصد سیمان    9
شکل ۲-۲ نمودارهای تنش-کرنش مربوط به خاک تثبیت شده با ۵ درصد سیمان در ۷ روز    10
شکل ۳-۲ مقادیر دانسیته خشک ماکزیمم و درصد رطوبت بهینه    13
شکل ۴-۲ مقادیر مقاومت برشی برحسب درصد لاستیک و تنش نرمال    13
شکل ۵-۲ نمودار تغییر مکان-سیکل    14
شکل ۶-۲ نمودار فشار آب منفذی-سیکل    14
شکل ۷-۲ دو نوع تراشه با ابعاد مختلف، (a) عرض ۰/۵ سانتیمتر، (b) عرض ۱ سانتیمتر    15
شکل ۸-۲ نتایج CBR برای مخلوط های حاوی تراشه های به عرض ۰/۵ سانتیمتر و درصد های حجمی متفاوت    15
شکل ۹-۲ تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت ۱۱-۱۲ درصد    17
شکل ۱۰-۲ تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت ۱۳-۱۴ درصد    17
شکل ۱۱-۲ تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت ۱۷-۱۸ درصد    18
شکل ۱۲-۲ نسبت ظرفیت باربری بر حسب موقیت قرارگیری لایه برگ خرما    19
شکل ۱۳-۲ الیاف پت مورد استفاده در این تحقیق    22
شکل ۱۴-۲ سطح گسیختگی نمونه مسلح شده با الیاف    23
شکل ۱۵-۲ تغییرات مقاومت تک محوری بر حسب درصد الیاف    23
شکل ۱۶-۲ تغییرات تنش برحسب کرنش محوری برای نمونه های مسلح شده با الیاف    24
شکل ۱۷-۲ تغییرات CBR بر حسب درصد الیاف    25
شکل ۱۸-۲ تغییرات مقاومت برشی حداکثر برحسب درصد الیاف    25
شکل ۱۹-۲ آزمایش برش مستقیم برای نمونه های با ۰/۲ درصد الیاف    26
شکل ۲۰-۲ مقایسه درصد های مختلف وزنی الیاف در ماسه ریز دانه    27
شکل 21-2 نتایج آزمایش فشاری تک محوره برای نمونه های ساخته شده با پسمانده ماده نفتی    29
شکل22-2 تاثیر رطوبت خاک محل بر روی مقاومت فشاری نمونه های اصلاح شده    30
شکل ۲۳-۲ نتایج آزمایش فشاری تک محوره برای نمونه های ساخته شده از خاک شسته شده با پسمانده نفتی    31
شکل ۲۴-۲ پلی وینیل استات    32
شکل ۲۵-۲ تعیین درصد محلول بهینه نسبت به وزن ماسه    33
شکل ۲۶-۲  رابطه بین درصد پلیمر پلی وینیل استات افزوده شده و مقاومت CBR نمونه ها در حالت خشک    34
شکل ۲۷-۲ رابطه بین درصد پلیمر متیل متا اکریلات افزوده شده و مقاومت CBR نمونه ها در حالت خشک    34
شکل ۲۸-۲ اثر پلیمر ها بر PH خاک    34
شکل ۲۹-۲ دستگاه آزمایش دوغاب ماسه    36
شکل ۳۰-۲ نمونههای تثبیت شده، (a) پس از خارج کردن از قالب، (b) بریدن به قطعههای ۲۰ سانتیمتری    37
شکل ۳۱-۲ مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته نمونههای ماسه تزریق شده برحسب فاصله از محل اعمال تزریق، (a) ۷ روزه، (b) ۲۸ روزه، (c) ۹۰ روزه    37
شکل ۳۲-۲  نمودار تنش کرنش نمونههای خاک ماسهای اصلاح شده با دوغاب پلیمری، زمان عمل آوری (a) ۳ روز، (b) ۷ روز، (c) ۲۸ روز    39
شکل ۳۳-۲  (a) نمودار مقاومت فشاری، (b) نمودار استحکام کششی، (c) نمودار مدول الاستیسیته    39
شکل ۱-۳ منحنی دانهبندی ماسه مورد استفاده در آزمایش    45
شکل ۲-۳ پلیمر مورد استفاده در تحقیق    46
شکل ۳-۳ الیاف تایر استفاده شده در تحقیق    46
شکل ۴-۳ حل کردن پلیمر در آب تحت حرارت    47
شکل ۵-۳ چکش و قالب آزمایش تراکم    51
شکل ۶-۳ دستگاه آزمایش CBR    54
شکل ۷-۳ قالب، سرقالب و وزنههای سربار آزمایش CBR    54
شکل ۸-۳ دستگاه آزمایش برش مستقیم    58
شکل ۱-۴ منحنی دانه بندی ماسه بادی    62
شکل ۲-۴ منحنی تراکم خاک بدون مواد افزودنی    63
شکل ۳-۴ منحنی مربوط آزمایش تراکم با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    64
شکل ۴-۴ منحنی مربوط آزمایش تراکم با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    65
شکل ۵-۴ منحنی مربوط آزمایش تراکم با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    66
شکل ۶-۴ نمودار تغییرات وزن مخصوص حداکثر با مقادیر مختلف پلیمر    67
شکل 7-4 نمودار تغییرات رطوبت بهینه با مقادیر مختلف پلیمر    67
شکل ۸-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک بدون مواد افزودنی    69
شکل ۹-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    70
شکل 10-4 نمودار فشار-نفوذ اصلاح شده برای خاک با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    70
شکل ۱۱-۴ قالب آزمایش CBRتحت بارگذاری    71
شکل ۱۲-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    72
شکل ۱۳-۴ نمودار فشار-نفوذ اصلاح شده برای خاک با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    72
شکل ۱۴-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    74
شکل ۱۵-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک با ۰/۴درصد پلیمر پلی وینیل الکل    75
شکل ۱۶-۴ نمودار فشار-نفوذ اصلاح شده برای خاک با ۰/۴ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    76
شکل ۱۷-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک با ۰/۵ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    77
شکل ۱۸-۴ نمودار فشار-نفوذ برای خاک با ۰/۶ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    78
شکل ۱۹-۴ نمودار فشار-نفوذ اصلاح شده برای خاک با ۰/۶ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    79
شکل ۲۰-۴ تغییرات CBR با مقادیر مختلف پلیمر    80
شکل ۲۱-۴ تغییرات CBR با مقادیر مختلف سیمان در محلول ۰/۲ درصد پلیمر    81
شکل ۲۲-۴ نمودار تنش برشی-تنش قائم برای خاک بدون مواد افزودنی    82
شکل ۲۳-۴ نمودار تنش برشی-تنش قائم برای خاک با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    83
شکل ۲۴-۴ قالب آزمایش برش مستقیم تحت بارگذاری    84
شکل ۲۵-۴ نمودار تنش برشی-تنش قائم برای خاک با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۴ درصد الیاف تایر    84
شکل ۲۶-۴ نمونه خاک محتوی الیاف و پلیمر بعد از گسیختگی    85
شکل ۲۷-۴ نمودار تنش برشی-تنش قائم برای خاک با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۶ درصد الیاف تایر    85
شکل ۲۸-۴ نمودار تنش برشی-تنش قائم برای خاک با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۸ درصد الیاف تایر    86
شکل ۲۹-۴ تغییرات زاویه اصطکاک داخلی خاک با مقادیر مختلف الیاف تایر و ۰/۲ درصد پلیمر    86
شکل ۳۰-۴ تغییرات زاویه اصطکاک داخلی خاک با مقادیر مختلف الیاف تایر و ۰/۲ درصد پلیمر    87
شکل ۳۱-۴ پابرجا بودن نمونه آزمایش برش مستقیم بعد از گسیختگی    87
شکل ۳۳-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل    89
شکل ۳۴-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل    90
شکل ۳۵-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۶ درصد پلی وینیل الکل    90
شکل ۳۶-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل و ۲ درصد سیمان    91
شکل ۳۷-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل و ۲ درصد سیمان    92
شکل ۳۸-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل و ۰/۶ درصد الیاف تایر    92
شکل ۳۹-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل و ۰/۶ درصد الیاف تایر    93
شکل ۴۰-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل ، ۰/۶ درصد الیاف تایر و ۲ درصد سیمان    94
شکل ۴۱-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل ، ۰/۶ درصد الیاف تایر و ۲ درصد سیمان    94
شکل ۴۲-۴ نمونه خاک مسلح شده تحت بارگذاری دستگاه آزمایش تک محوری    95
شکل ۴۳-۴ نمودار تغییرات مقاومت فشاری خاک در درصدهای مختلف پلیمر    95
شکل ۴۴-۴ نمودار تغییرات مقاومت برشی خاک در درصدهای مختلف پلیمر    96
شکل ۴۵-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل، الف)بدون سیمان، ب) با ۲ درصد سیمان    96
شکل ۴۶-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، الف)بدون سیمان، ب) با ۲ درصد سیمان    97
شکل ۴۷-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل، الف)بدون الیاف، ب) با ۰/۶ درصد الیاف تایر    98
شکل ۴۸-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، الف)بدون الیاف، ب) با ۰/۶ درصد الیاف تایر    98
شکل ۴۹-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی الف) با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل، ب) با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل، ۲ درصد سیمان و ۰/۶ درصد الیاف تایر    99
شکل ۵۰-۴ نمودار تنش-کرنش برای ماسه بادی الف) با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، ب) با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، ۲ درصد سیمان و ۰/۶ درصد الیاف تایر    99

فهرست جداول
عنوان      صفحه
جدول ۱-۲ نحوه قرارگیری لایه های برگ خرما به منظور تسلیح خاک    19
جدول ۲-۲ نسبت اختلاط دوغاب و خاک مورد استفاده در این تحقیق و نامگذاری آن    35
جدول ۱-۳ پارامترهای ژئوتکنیکی ماسه مورد استفاده    44
جدول۲-۳ مقادیر بار استاندارد    52
جدول ۳-۳ تقسیم بندی رتبه خاک بر اساس CBR    53
جدول ۱-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش تراکم بدون مواد افزودنی    63
جدول ۲-۴ اطلاعات مربوط آزمایش تراکم با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    64
جدول ۳-۴ اطلاعات مربوط آزمایش تراکم با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    65
جدول ۴-۴ اطلاعات مربوط آزمایش تراکم با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    66
جدول ۵-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR بدون مواد افزودنی    68
جدول ۶-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    69
جدول ۷-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    71
جدول ۸-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    73
جدول ۹-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR با ۰/۴ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    75
جدول ۱۰-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR با ۰/۵ درصد پلیمر پلی وینیل الکل    76
جدول ۱۱-۴ اطلاعات مربوط به آزمایش CBR با ۰/۶درصد پلیمر پلی وینیل الکل    78

فصل اول
مقدمه


۱-۱-دورنمای کار
بدون ترديد يكي از مقدماتي‌ترين و مهم‌ترين اصول در اجراي طرح‌هاي عمراني، داشتن زميني مقاوم براي احداث بناست كه با توجه به رشد روزافزون جمعيت دنيا در سال‌هاي اخير ، مساحت زمين‌هاي مناسب براي ساخت و ساز و احداث بنا بتدريج در حال كاهش است. در چنين شرايطي دستيابي به روش‌هاي جديد و اصولي براي بهبود و اصلاح زمين‌هاي نامناسب رقابت شديدي را بين مهندسان عمران كشورهاي توسعه‌يافته ايجاد كرده است و در حقيقت بايد پذيرفت كه توسعه هرچه بيشتر فنون و روش‌هاي اختصاصي به منظور دستيابي به اين هدف براي انسان ضروري خواهد بود. آنچه باعث میشود که یک روش بر روش دیگر برتری یابد، پارامترهای اقتصادی، شرایط و مشکلات اجرایی، امکانات موجود و محدودیتهای زمانی و مکانی میباشد. اصولا دستیابی به مصالح مرغوب که به لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشد و بتواند بارهای اعمال شده از سوی سازه را به راحتی تحمل کند انگیزه اصلی اصلاح خاک می باشد. 

۲-۱-تعریف مسأله
عموما خاک موجود در سایت از دیدگاه مهندسی برای ساخت و ساز، ایده آل و کاملا مطلوب نیست و باید با اعمال تغییراتی بر آن برای فعالیت های عمرانی آماده شود.
به طور معمول در مواجهه با خاک های مسأله دار نظیر خاک های سست با قابلیت باربری کم و نشست پذیری زیاد دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد: الف) استفاده از المانهای باربر در خاک. ب) بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی خاک. بهسازی (یا اصلاح) به مجموعه عملیاتی اطلاق می شود که به حذف برخی رفتارهای نامناسب خاک یا تحمیل رفتارهای مناسب به آن می انجامد. اصولا اهداف عمده بهسازی عبارتند از: افزایش مقاومت خاک، کاهش خصوصیات کلی تغییر شکل پذیری و حذف برخی رفتارهای نا مناسب یا اضافه نمودن برخی رفتارهای مناسب به خاک. روش های تثبیت خاک گسترده هستند که در هر مورد با توجه به شرایط خاص خود مورد استفاده قرار می گیرند اما به طور کلی می توان آن ها را به دو دسته تثبیت شیمیایی و تثبیت فیزیکی-مکانیکی تقسیم بندی کرد. منظور از تثبیت شیمیایی، اصلاح خواص مورد نظر خاک به کمک مواد افزودنی است، که به لحاظ فعل و انفعالات شیمیایی حاصل از این مواد در مجاورت خاک حاصل می گردد. منظور از تثبیت فیزیکی خاک، تثبیت و اصلاح خواص خاک بدون تغییر در خصوصیات شیمیایی خاک می باشد. این نوع تثبیت را می توان به روش های مختلفی اجرا نمود که تسلیح خاک یکی از این روش هاست. 
 در کشور ایران با در نظر گرفتن اقلیم و شرایط جغرافیایی و همچنین وجود مناطق وسیعی از بیابان ها که اکثر خاک های این مناطق ماسه های ریز دانه (ماسه بادی) می باشد، چون یکی از مشکلات عمده خاکهای ماسه بادی، مقاومت کم آنها تحت شرایط رطوبت طبیعی و اشباع میباشد، شاید یکی از موانع عمده در زمینه توسعه شبکه راه های کشور و پروژه های عمرانی، وجود این نوع ماسه ها در سطح وسیعی از کشور باشد. طبیعی است که چنانچه منابع قرضه فاصله زیادی تا محور راه یا پروژه های عمرانی داشته باشد، آنگونه که در مناطق کویر مرکزی، کویر لوت و یا بیابان های جنوب کشور چنین است هزینه احداث راه و بهسازی خاک منطقه چندین برابر حد معمول خواهد بود. بدین منظور مطالعه بر روی روش های جدیدی که قادر باشند اصلاحاتی بر روی خاک سطوح زمین پوشیده از ماسه بادی به عمل آورند، دارای اهمیت زیادی میباشد و این تحقیق در این راستا میباشد.

۳-۱-مروری بر مطالب ارائه شده در این تحقیق
در فصل دوم، کلیات و سابقهی تحقیق در رابطه با بهبود خواص خاکهای ماسه ای بررسی شده است. 
فصل سوم روش تحقیق و برنامههای آزمایشگاهی را بیان میکند. 
در فصل چهارم به نتایج حاصل از آزمایشها و تفسیر آنها پرداخته شده است. 
فصل پنجم شامل نتیجهگیری و ارائه پیشنهادها میباشد و در پایان منابع معرفی شدهاند.

فصل دوم
سابقه تحقیق


۱-۲- مقدمهای بر اصلاح خاک، مواد و روشهای مورد استفاده
در این بخش به طور مختصر از مواد مختلفی که تاکنون به منظور بهسازی خاکهای ماسهای استفاده شده است، پرداخته میشود. مواد مورد استفاده به طور کلی شامل مورد ذیل است:
استفاده از مواد ضایعاتی 
استفاده از الیاف طبیعی
استفاده از الیاف مصنوعی
استفاده از پلیمرها و مواد نفتی
۲-۲- استفاده از مواد افزودنی ضایعاتی به منظور بهسازی خصوصیات خاک های ماسه ای
تولید حجم عظیمی از مواد فرسوده با طول عمر بالا و عدم ارائه یک راه حل اصولی و صحیح برای دفن، بازیافت و یا استفاده بهینه، یکی از مسائل و مشکلات به وجود آمده در سال های اخیر می باشد. اضافه کردن مواد ضایعاتی علاوه بر بهبود خصوصیات خاک می تواند از دو دیدگاه دفع مواد ضایعاتی و کاهش هزینه های اجرایی نیز مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق به چند مورد بطور خلاصه اشاره میشود.

   ۱-۲-۲- بهبود خصوصیات ماسه های تثبیت شده با سیمان و خرده شیشه ضایعاتی
نخستین بار در سال ۱۹۱۷ میلادی آمیس مخلوط خاک-سیمان را به عنوان یک اختراع در فیلا دلفیای امریکا به ثبت رساند و پس از وی در سال ۱۹۲۲ میلادی سازمان بزرگراه های ایالت داکوتای جنوبی و آیووا و متعاقب آن در سال ۱۹۳۲ میلادی اداره راه کارولینای جنوبی این مخلوط را در تثبیت مسیر جاده ها و احداث بزرگراه ها به کار گرفت [۱].
در طول سال های ۱۹۴۰-۱۹۵۰ تحقیقاتی بر روی فاکتور های موثر خاک بهبود یافته متراکم شده در بستر راه ها انجام گرفت[۲]. سیمنتاسیون به معنای عام آن سیمانی شدن و چسبیدن است و در مهندسی ژئوتکنیک به چسبیدن ذرات خاک به یکدیگر و ایجاد یک توده چسبنده  و با مقاومت بیشتر اطلاق می شود. سیمانی شدن مصنوعی عموما در ارتباط با ماسه ها مورد بررسی قرار گرفته است. زیرا مصالح درشت تر مانند شن و ماسه های درشت دانه اصولا نیازمند به بهسازی نیستند و اغلب خصوصیات ژئوتکنیکی مطلوبی دارند به همین منظور برای بهسازی خاک با استفاده از سیمانی شدن مصنوعی آن، محققین بیشتر توجه را به ماسه ها و مصالح ریز دانه معطوف داشته اند[۳].
پس از اضافه شدن سیمان به خاک واکنش های مختلفی بین خاک و سیمان صورت می گیرد. مهمترین این واکنش ها در کوتاه مدت واکنش جانشینی یون های مثبت و واکنش تجمع-تراکم است. در این دو واکنش بافت خاک با تجمع ذرات در کنار یکدیگر به نوعی دانه بندی آن تغییر می کند و مقاومت آن افزایش می یابد. هرچه ذرات سیمان ریز تر باشند، هیدراتاسیون بیشتر و برای مدت طولانی تر حتی تا سالیان دراز انجام می شود و این امر به افزایش مقاومت ترکیب سیمانی با زمان بر می گردد[۴]. 
دوپاس و پکردر سال ۱۹۷۹، به مطالعه خواص استاتیکی و مکانیکی ماسه-سیمان به منظور بهسازی ماسه و اجتناب از خطر روانگرایی نشان دادند که با افزایش مقدار ماده سیمانی کننده بر چسبندگی خاک افزوده می شود و افزودن ۵ درصد سیمان پرتلند ۲۰۰-۳۰۰ کیلو پاسکال چسبندگی در خاک ماسه ای به وجود می آورد[۵].
  در سال های اخیر برخی بررسی های آزمایشگاهی توسط وارتمن و همکاران صورت گرفته است که امکان استفاده از شیشه خرد شده را برای بهبود خواص مهندسی ذرات درشت دانه و ماسه ای و مواد ساحلی مانند کائولین و ماسه بادی مورد ارزیابی قرار داده اند. مقاومت اصطکاکی ذرات دانه ای خاک با افزودن شیشه خرد شده به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و افزودن شیشه خرد شده برای بهبود خواص مهندسی سایر مواد ساحلی به صورت یک راهکار پیشنهاد می شود[6].