تثبیت خاک نامرغوب ساحلی با استفاده از سیمان و الیاف نخل خرما برای بستر روسازی‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران ، و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

تثبیت خاک روشی متداول است که توسط مهندسین به منظور ارتقاء خصوصیات خاک با استفاده از انواع مواد تثبیت کننده مورد اجرا قرار می‌گیرد. علاوه بر کاربرد مواد تثبیتی متعارف نظیر سیمان و آهک، استفاده از الیاف طبیعی از دیرباز به عنوان روشی مؤثر در بهبود خواص فیزیکی خاک بکار گرفته شده است. در این تحقیق به بررسی اثر استفاده توامان استفاده از الیاف درخت خرما و سیمان در خاک نامرغوب ساحلی جزیره قشم پرداخته شده است. سیمان به عنوان ماده اصلی تثبیت کننده و الیاف درخت خرما به عنوان بهبود دهنده خصوصیات مقاومت کششی خاک بکار گرفته شده است. الیاف نخل بافتی رشته‌ای داشته که در مناطق جنوبی کشور فراوان بوده و پارامترهایی از جمله دوام، وزن مخصوص کم، ظرفیت کششی و مقاومت نسبی بالا در مقابل زوال دارد. نمونه‌های آزمایشگاهی از مخلوط خاک ساحلی حاوی درصدهای مختلف الیاف (5/0 و 1 درصد) و مقدار معّینی سیمان تهیه و تحت آزمایش تراکم قرار گرفت. آزمایش‌های مقاومت کششی غیرمستقیم(ITS)، مقاومت فشاری محصورنشده(UCS) روی دو سری از این نمونه‌ها با دوره‌های زمانی عمل‌آوری 7 و 28 روزه انجام شدند. همچنین آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) روی نمونه‌های عمل‌آوری شده 7 و 28 روزه و در شرایط رطوبت بهینه و اشباع انجام و با نتایج دو آزمایش فوق مورد مقایسه قرار گرفت. افزودن الیاف، با توجه به ثابت بودن درصد سیمان، موجب کاهش حداکثر چگالی‌خشک خاک و همچنین افزایش رطوبت بهینه تراکم شد. نمونه تثبیت شده حاوی 5/0% الیاف، بیشترین مقاومت فشاری را با اختلاف کم نسبت به سایر نمونه‌ها داشت. نتایج آزمایش ITS نشان دهنده افزایش بیش از 48 درصدی مقاومت کششی نمونه‌های حاوی 5/0% الیاف با عمل‌آوری 28 روزه است. همچنین بکارگیری مقادیر 5/0 و 1 درصد الیاف در خاک، موجب ارتقاء مقادیر CBR به میزان قابل توجهی هم در نمونه‌های اشباع و هم در نمونه‌های با رطوبت بهینه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Weak coastal subgrade soil stabilization using cement and palm date fibers

نویسندگان [English]

  • Amir Kavusi 1
  • Javad Saebi 2
1 Faculty of Civil & Environmental Engineering, Tarbiat Modares University
2 MSc student
چکیده [English]

Soil stabilization is an effective method employed in order to improve soil properties, using different stabilization agents. As well using fibers as reinforcement of weak soils which generally have no tension and low bearing capacity is a well-known method. This study has investigated simultaneously using of palm date fibers and cement in order to improve the key characteristics of a specific soil type in Qeshm island. Cement was used as the main soil stabilizer and palm date fibers were included in soil composite as a reinforcing elements. The palm fibers in date production have filament texture with special properties such as: low cost, plenitude in the region, durability, light weight, tension capacity and relative strength against deterioration. In this study, test specimens, with a fixed cement content (6%), were fabricated including different fiber content (%0.5 and %1.0). The specimens were cured 7 and 28 days and were immersed in water for four hours prior to indirect tensile strength (ITS) and unconfined compressive strength (UCS) tests. As well, CBR specimens were cured (7 and 28 days) and tested in both optimum water content and saturated conditions. Compaction tests results shows that increasing fiber content in soil result in decrease of maximum dry density and increase of optimum moisture content. ITS and UCS results shows the most improvement in tensile strength (almost %48) and compressive strength, for %0.5 fiber inclusion. CBR test results shows that CBR values has increased with increase in fiber content in the soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil stabilization
  • Cement
  • Palm date fiber

اسماعیلی، ع. و قلعه­نوی، م. 1391. "اثر الیاف نخل خرما و آهک به عنوان تثبیت کننده طبیعی بر خصوصیات مکانیکی خشت (در شرایط محیطی با 35 درصد رطوبت)". مسکن و محیط روستا، 138: 62-53.

بنکی، ر.، زارع، ر. و هوایی، غ. 1393. "تسلیح خاک با خاکستر الیاف نخل". اولین کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شهید رجائی تهران، 12 و 13 آذرماه.

طباطبایی، ا. م. 1379. " روسازی راه". مرکز نشر دانشگاهی، چاپ نهم.

Ahmad, F., Bateni, F. and Azmi, M. 2010. “Performance evaluation of silty sand reinforced with fibers”. Geotext. Geomembranes, 28: 93-99.

Aiban, S. A. 1994. “A study of sand stabilization in Eastern Saudi Arabia”. Eng. Geol. 38: 65-97.

Anggraini, V., Asadi, A., Huat, B. B. K. and Nahazanan, H. 2015. “Effects of coir fibers on tensile and compressive strength of lime treated soft soil”. Measurement, 59: 372-381.

Correia, A. A. S., Venda Oliveira, P. J. and Custodio, D. G. 2015. “Effect of polypropylene fibres on the compressive and tensile strength of a soft soil, artificially stabilised with binders”. Geotext. Geomembranes 43: 97-106.

Harris, J. P., Scullion, T. and Sebesta, S. 2002. “Laboratory and field procedures for measuring the sulfate content of Texas soils”. Report No. 4240-1, Texas Department of Transportation, Texas, USA.

Ismail, M. A., Joer, H. A., Sim, W. H. and Randolph, M. 2002. “Effect of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil”. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 128(6): 520-529.

Jamellodin Z, Abu Talib, Z., Roslan, K. and Nurazuwa, M. N. 2010. “The effect of oil palm fibre on strength behaviour of soil”. In: 3rd SANREM Conf., 3-5 August, Kota Kinabalu, Malaysia;.

Kolias, S., Kasselouri-Rigopoulou, V. and Karahalios, A. 2005. “Stabilisation of clayey soils with high calcium fly ash and cement”. Cement Concrete Comp., 27(2): 301-313.

Marandi, S. M., Bagheripour, H., Rahgozar, R. and Zare, H. 2008. “Strength and ductility of randomly distributed palm fibers reinforced silty-sand soils”. Am. J. Appl. Sci., 5(3): 209-20.

Oglesby, C. H. and Hewes, L. I. 1963. “Highway Engineering”. John Wiley and Sons, Inc., New York, USA.

Portland Cement Association, 1992. “Soil-Cement Laboratory Handbook”. Portland Cement Association, Illinois, USA.

Institute of Transportation Studies. 2010. “Guidelines for the Stabilization of  Subgrade Soils in California”. Research Report–UCD-ITS-RR-10-38, University of California, USA.

Salehan, I. and Yaacob, Z. 2011. “Properties of laterite brick reinforced with oil palm empty fruit bunch fibers”. Pertanika J. Sci. Technol., 19: 33-43.

Hejazi, S. M., Sheikhzadeh, M., Abtahi, S. M. and Zadhoush, A. 2012. “A simple review of soil reinforcement by using natural and synthetic fibers”. Constr. Build. Mater., 30: 100-116.

Terrel, R. L., Epps, J. A., Barenberg, E. J., Mitchell, J. K. and Thompson, M. R. 1979. “Soil Stabilization in Pavement Structures- A User Manual”. FHWA Research Report No. FHWA-IP-80-2, WA, USA.

Thompson, M. R. and Robnett, Q. L. 1970. “Second Air Force Stabilization Conference”. Kirtland Air Force Base, February.

United Facilities Criteria (3-250-11). 2004. “Soil Stabilization for Pavements”. TM 5-822-14/AFJMAN32/1019, http://www.wbdg.org/ccb/DOD/UFC/ufc_3_250_11.pdf (July 16, 2006).

Wang, Q., Chen, H. E. and Cai, K. Y. 2003. “Quantitative evaluation of microstructure features of soil contained some cement”. Rock and Soil Mech., 24 (S): 12-16. (In Chinese).

Yusoff, M. Z, M., Salit, M. Z., Ismail, N. and Wirawan, R. 2010. “Mechanical properties of short random oil palm fiber reinforced epoxy composites”. Sains Malaysiana, 39: 87-92.