پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
تأثیر آهک بر خواص مکانیکی خاک
در عملیات بهسازی باید هدف از اختلاط آهک با خاک قبلاً مشخص شود. به عنوان مثال اگر مقدار کمی آهک با خاک مخلوط شود برخی از خصوصیات خاک تغییر می‌کند، ولی مقاومت فشاری و کششی به طور محسو‌سی افزایش نمی‌یابند. در این شرایط، میزان سیمانی شدن، ضعیف و فقط به صورت مرحله اصلاح انجام شده است.
تأثیر آهک بر دانه‌بندی
با افزایش مقادیر پایین آهک (تا حدود ۳ درصد)، فرآیند دانه‌ای شدن در بخش رسی خاک‌ها به واسطه واکنش تبادل کاتیونی انجام می‌شود. با افزایش بیشتر مقدار آهک، درصد کمی از ذرات رسی که باقی ماند‌ه‌اند، درشت دانه می‌شوند.
اما در درصدهای بالاتر از ۶٪ آنچه باعث تجمع یا درشت دانه شدن بافت خاک می‌شود، واکنش‌های پوزولانی است. واکنش‌های پوزولانی، ذرات بخش ریزدانه خاک را به هم می‌چسبانند و ذرات درشت را حاصل می‌کند.
تأثیر آهک بر حدود اتربرگ
افزودن آهک سبب کاهش حد روانی و افزایش حد خمیری و در نتیجه کاهش حالت خمیری خاک می‌شود. برای رسهای غیر آلی با نشانه حالت خمیری کم 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 کانی رسی است که 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 می‌کاهد. مسئله جمع شدن یا انقباض خاک تثبیت شده با آهک بر اثر کاهش رطوبت آن از اهمیت زیادی برخوردار است و سبب به وجود آمدن ترکهای انقباضی می‌شود. ضمناً باید به نقش سولفات‌های قابل حل (خاکهای 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 واکنش‌های شیمیایی بین رس و آهک و یون سولفات، کانی‌های ثانوی‌های از قبیل اترینگایت و تاماسایت ایجاد می‌شود. این کانی‌ها در حالت غیر بلوری قابلیت جذب آب بالایی دارند و می‌توانند در محیط اشباع به شدت متورم شده و باعث بروز مشکلات و خساراتی شوند.
تأثیر آهک بر میزان تراکم
مشخصات مربوط به تراکم مخلوط‌های خاک – آهک شامل حداکثر وزن مخصوص و درصد رطوبت بهینه، از اهمیت خاصی برخوردار است. مصالح متراکم و سفت، قابلیت باربری بیشتر و نشست کمتری 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 کوبیده و متراکم شود. علاوه بر رطوبت و انرژی تراکم به عنوان دو عامل اساسی، عوامل دیگری وجود دارد که روی تراکم پذیری خاک تاثیر می‌گذارند. نوع خاک و دانه بندی آن و نوع درصد مواد اصلاح کننده آهکی و … هر کدام تاثیر خاصی در رفتار مهندسی مصالح از جمله وزن مخصوص خشک حداکثر و میزان آب بهینه دارند. خاک تثبیت شده با آهک حداکثر وزن مخصوص خشک کمتر 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 تشکیل شود، حداکثر وزن مخصوص مصالح کاهش و درصد رطوبت بهینه آن افزایش خواهد یافت.
تأثیر آهک بر نفوذپذیری خاک و کاهش درصد آب
با توجه به جذب آب مورد نیاز برای شکفتن آهک از خاک اطراف، میزان آب کاهش خواهد یافت. همچنین افزایش حجم ستون و فشرده شدن خاک و حرارت حاصل از شکفتن آهک که باعث تبخیر آب می‌شود، نیز سبب کاهش درصد آب می‌شود. با در نظر گرفتن وزن خاک خشک، مقدار کاهش آب (به درصد)، معمولاً بیش از مقدار آهک افزوده شده (به درصد) می‌شود. همچنین از آنجائی که نفوذپذیری ستون‌های آهکی 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 کاهش درصد آب است. لازم به ذکر است که مقاومت برشی خاک رس در حین اختلاط کاهش می‌یابد. مقدار این کاهش در صورتی که 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 واکنش‌های پوزولانی افزایش خواهد یافت.
مقاومت برشی زهکشی نشده رس پایدارسازی شده تحت شرایط مناسب می‌تواند به ۰/۵ تا ۱ مگاپاسکال پس از سال برسد. به طور معمول می‌توان یک افزایش ۱۰ تا ۵۰ برابر‌ی در مقاومت برشی را در صورتی که مقاومت برشی اولیه کم و در حدود ۱۵-۱۰ مگاپاسکال بوده باشد، انتظار داشت. معمولاً ۶ تا ۸ درصد وزنی آهک برای رسهای غیر آلی با حد روانی کم کافی است تا مقاومت برشی بین ۵۰ تا ۲۰۰ مگاپاسکال 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 کانی مونت موریلونیت بیشتر باشد، حساسیت خاک بیشتر بوده و متناسب با افزایش میزان کانی کائولینیت حساسیت خاک رس کاهش می‌یابد. افزایش آهک بر خاکهای رسی حساس باعث کاهش 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 که رس پایدار شده با آهک ممکن است به یخ زدگی حساس شود. در خاک کائولینیت با افزایش چرخه‌های یخبندان، ذوب یخ و همچنین افزایش درصد آهک، خاک غیر پلاستیک می‌شود و همچنین میزان کاهش مقاومت تک محوری آن با افزایش درصد آهک کاهش می‌یابد.