ارزیابی دوام و خواص دینامیکی خاک ماسه سیلتی تثبیت شده به عنوان کاربری مصالح اساس راه و باند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، یزد، ایران

چکیده

1در مقاله حاضر، اثر اصلاح با سیمان و پلیمر معدنی بر روی دوام و خواص دینامیکی خاک ماسه سیلتی مورد استفاده در اساس روسازی، توسط انجام برخی آزمون‌های آزمایشگاهی بررسی شده است. انتخاب نمونه بهینه برای آزمایش سه محوری براساس نتایج آزمایش‌های مقاومت فشاری تک محوری، برزیلی، تر-خشک و یخبندان-ذوب است. نتایج نشان داد، افزودن پلیمر به همراه سیمان، سبب افزایش مقاومت فشاری در بازه زمانی کوتاهتر و حذف مشکلات کاهش حجم ناشی از اصلاح با سیمان می شود. نمونه اصلاح شده با 6/3 درصد سیمان و 0/7درصد پلیمر به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شده است. درآزمون دوام، نمونه‌های تثبیت شده با سیمان-پلیمر عملکرد بهتری نسبت به نمونه های تثبیت شده با سیمان تنها نشان دادند و این روند در چرخه های تر-خشک محسوس تر از ذوب-یخ است. در مرحله آخر نیز آزمایش سه محوری سیکلی بر روی 4 نمونه اصلاح شده با درصد بهینه سیمان و سیمان- پلیمر انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که افزایش فرکانس سبب افزایش مدول برجهندگی، مدول الاسیسیته و نسبت میرایی، اما سبب کاهش کرنش محوری شده است. متوسط مقادیر مدول برجهندگی در سطح تنش های استاندارد AASHTO T307، برای نمونه‌های اصلاح شده با سیمان-پلیمر بیشتر از مقادیر نظیر نمونه اصلاح شده با سیمان است، ولی روند نسبت میرایی بالعکس است و نمونه های سیمانی عملکرد بهتری دارند. به طور کلی، از پلیمر می توان به یک جایگزین مناسب برای بخشی از سیمان در تثبیت لایه اساس، در سطح تنش های سیکلی کم و متوسط (سطح تنش‌های استاندارد AASHTO T307) و شرایط تر-خشک استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


-آقایی­آرایی، عطا، قضاوی، محمود. لشنی زند، فرشاد. رحمانی، ایرج  (1402). مدول برجهندگی تحت تنش­های راه و باند برای خاک اساس اصلاح شده با سیمان و آهک. نشریه امیرکبیر، دوره 55، شماره 10، 8-7.
-منصورزاده، سید محمد محبوبی اردکانی و آقایی آرایی، عطا (1401). ارزیابی مقاومت فشاری و رفتار تنش-کرنش لایه اساس حاوی تراشه آسفالت. نشریه پژوهشنامه حمل و نقل، دوره 20، شماره 2، 146-129.
 
-AASHTO T307. (2017). Standard Method of Test for Determining the Resilient Modulus of Soils and Aggregate Materials. American Association of state Highway and Transportaton Officials, Washington , DC.
-Arabani, M., & Haghsheno, H. (2020). The Effect of Polymeric Fibers on the Mechanical Properties of Cement-Stabilized Clay Soils in Northern Iran. International Journal of Geotechnical Engineering, 14(5), 557–568. doi.org/10.1080/19386362.2019.1658057
-ASTM D854. (2006). Standard Test Methods for of Soil Specific Gravity Solids by Water Pycnometer. Int West Conshohocken,Pa.
-ASTM D6913. (2009). Standard Test Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis. Int West Conshohocken, Pa.
-ASTM D1883. (2010). Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils. Int West Conshohocken, Pa.
-ASTM D1633. (2010). Standard Test Methods for Compressive Strength of Molded Soil-Cement Cylinders. Int West Conshohocken, Pa.
-ASTM D1557. (2010). Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kN-m/m3)). Int West Conshohocken,Pa .
-ASTM D559. (2011). Standard Test Methods for Wetting and Drying Compacted Soil-Cement Mixtures. Int West Conshohocken, Pa.
-ASTM D560. (2015). Standard Test Methods for Freezing and Thawing Compacted Soil-Cement Mixtures. Int West Conshohocken ,Pa.
-ASTM D7928. (2016). Standard Test Method for Particle-Size Distribution (Gradation) of Fine-Grained Soils Using the Sedimentation (Hydrometer) Analysis. Int West Conshohocken, Pa.
-ASTM D496. (2017). Standard specification for splitting tensile strength of cylindrical concrete specimens. Int West Conshohocken, Pa.
-ASTM D4318. (2018). Standards,for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils This c of soils. Int West Conshohocken, Pa.
-BHRC Report. (2020). Assessment Effect of Polymer-Mineral Nicoflok Additive on Soil Stabilized by Cement as a Material in Roads and Airport Runways Application (persion). In Road, Housing and Urban Development Research Center.
-Biswal, D. R., Sahoo, U. C., & Dash, S. R. (2020). Mechanical characteristics of cement stabilised granular lateritic soils for use as structural layer of pavement. Road Materials and Pavement Design, 21(5), 1201–1223. doi.org/10.1080/14680629.2018.1545687
-Chen, W. B., Weiqiang, F., & Yin, J. H. (2019). Effects of water content on resilient modulus of a granular material with high fines content. Construction and Building Materials, 236,117542. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117542
-Chittoori, B. C. S., Puppala, A. J., & Pedarla, A. (2018). Addressing Clay Mineralogy Effects on Performance of Chemically Stabilized Expansive Soils Subjected to Seasonal Wetting and Drying. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 144(1), 1–12. doi.org/10.1061/(asce)gt.1943-5606.0001796
-Gowthaman, S., Nakashima, K., & Kawasaki, S. (2022). Effect of wetting and drying cycles on the durability of bio-cemented soil of expressway slope. International Journal of Environmental Science and Technology, 19(4), 2309–2322.
doi.org/10.1007/s13762-021-03306-1
-Guan, Y., Zhang, Z., Zhang, X., & J Zhu. (2020). Effect of superabsorbent polymer on mechanical properties of cement stabilized base and its mechanism. Transportation Safety and Environment, 2(1),58-68.
-Hanifa, K., Abu-farsakh, M. Y., & Gautreau, G. P. (2015). Design Values of Resilient Modulus for Stabilized and Non-Stabilized Base. Report No. FHWA/LA.14/521.
-Hata, T., Clarà Saracho, A., GuhaRay, A., & Haigh, S. K. (2022). Strength Characterization of Cohesionless Soil treated with Cement and Polyvinyl Alcohol. Soils and Foundations, 62:101238. doi.org/10.1016/j.sandf.2022.101238
-Jahandari, S., Saberian, M., Tao, Z., Mojtahedi, S. F., Li, J., Ghasemi, M., Rezvani, S. S., & Li, W. (2019). Effects of saturation degrees, freezing-thawing, and curing on geotechnical properties of lime and lime-cement concretes. Cold Regions Science and Technology, 160, 242–251. doi.org/10.1016/j.coldregions.2019.02.011
-Liu, H., Sun, S., Wei, H., & Li, W. (2022). Effect of freeze-thaw cycles on static properties of cement stabilised subgrade silty soil. International Journal of Pavement Engineering, 23(11), 3770–3782. doi.org/10.1080/10298436.2021.1919306
-Liu, X., Zhang, X., Wang, H., & Jiang, B. (2019). Laboratory testing and analysis of dynamic and static resilient modulus of subgrade soil under various influencing factors. Construction and Building Materials, 195, 178–186. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.061
-Ministry of roads and transportation. (2003). Iran Highway Asphalt Paving code No.234. (Persian).
-Nasiri, M., Lotfalian, M., Modarres, A., & Wu, W. (2016). Optimum utilization of rice husk ash for stabilization of sub-base materials in construction and repair projects of forest roads. Croatian Journal of Forest Engineering, 37(2), 333–343.
-Pitthaya, J., Panich, V., & Suksun, H. (2015). Flexural Strength Characteristics of Compacted Cement-Polypropylene Fiber Sand. Journal of Materials in Civil Engineering, 27(9). doi.org/10.1061/(ASCE)MT.19435533.0001205
-Ricardo, A. A., S., O. P., & G., S. K. (2007). Estimation of a Resilient Modulus Model for Cohesive Soils Using Joint Estimation and Mixed Effects. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(8), 984–994. doi.org/10.1061/(ASCE)10900241(2007)133:8 (984)
-Sheikhi, S., Zare, P., Abbaspour, M., Fahimifar, A., & Siddiqua, S. (2021). Evaluation of fiber-reinforced and cement-stabilized rammed-earth composite under cyclic loading. Construction and Building Materials, 296, 123746.
-Solanki, P., Zaman, M. M., & Dean, J. (2010). Resilient Modulus of Clay Subgrades Stabilized with Lime, Class C Fly Ash, and Cement Kiln Dust for Pavement Design. Transportation Research Record, 2186(1), 101–110. doi.org/10.3141/2186-11
-Soldo, A., & Miletic, M. (2022). Durability against Wetting-Drying Cycles of Sustainable Biopolymer-Treated Soil. Polymers, 14 (19). doi.org/10.3390/polym14194247
-Su, Y., Cui, Y.-J., Dupla, J.-C., & Canou, J. (2021). Effect of water content on resilient modulus and damping ratio of fine/coarse soil mixtures with varying coarse grain contents. Transportation Geotechnics, 26, 100452. doi.org/10.1016/j.trgeo.2020.100452
-Udomchai, A., Buritatum, A., Suddeepong, A., Hoy, M., Horpibulsuk, S., Arulrajah, A., & Horpibulsuk, J. (2021). Evaluation of durability against wetting and drying cycles of cement-natural rubber latex stabilised unpaved road under cyclic tensile loading. International Journal of Pavement Engineering, 23(12), 4442-4453. doi.org/10.1080/10298436.2021.1950719
-Wu, M., Gaspard, K., Louay, P., Mohammad, N., Author, C., & wu, Z. (2003). Laboratory Mechanistic Evaluation of Soil Cement Mixtures with Fibrillated-polypropylene-fibers.
-Xuan, D. X., Houben, L. J. M., Molenaar, A. A. A., & Shui, Z. H. (2012). Mechanical properties of cement-treated aggregate material - A review. Materials and Design, 33(1), 496–502. doi.org/10.1016/j.matdes.2011.04.055
-Yazdandoust, F., & Yasrobi, S. S. (2010). ffect of cyclic wetting and drying on swelling behavior of polymer-stabilized expansive clays. Applied ClayScience, 50(4), 461–468.doi.org/10.1016/j.clay.2010.09.006