دانلود پروژه:بررسی نفوذ پذیری خاک رس تثبیت شده با آهک و خاکستر پوسته برنج

 

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                صفحه

 

چکیده………………………………….. 1

فصل اول: بررسی کلیات و روش مساله………….. 2

1-1 – مقدمه……………………………… 3

1-2- بیان و تشریح مسئله…………………… 3

1-3- ضرورت تحقیق و اهداف آن……………….. 5

1-4- معرفی فصل های پایان نامه……………… 6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده……….. 7

2-1- خاک رس……………………………… 8

2-1-1- کائولینیت ها……………………… 10

2-1-2- ایلیت ها…………………………. 11

2-1-3- مونت موریونیت ها………………….. 12

2-1-4- مقایسه خصوصیات کانی های رسی………… 12

2-1-5- جذب آب…………………………… 13

2-2- تثبیت خاک………………………….. 15

2-3- انواع خاک های مسئله دار……………… 15

2-3-1- خاك هاي رمبنده……………………. 16

2-3-2- خاكهاي داراي پتانسيل روانگرائي……… 17

2-3-3- خاكهاي متورم شونده………………… 18

2-3-3-1- نشانه هاي صحرايي تورم در خاک……… 18

2-3-4- خاك هاي واگرا…………………….. 19

2-3-4-1- مشکلات ناشي از خاک هاي واگرا………. 19

2-3-5- خاک هاي مستقر بر روي زمين هاي دفن زباله 20

2-4- اهداف اصلي تثبيت خاک………………… 21

2-5- روشهاي تثبيت خاک……………………. 22

2-6- تاثیر آهک بر خاک……………………. 24

2-6-1- تأثیر آهک بر خواص خمیری خاک ها……… 30

2-6-2- تاثیر واکنش های پوزولانی تثبیت آهکی….. 35

2-6-3- کربناسيون………………………… 38

2-6-4- اثر نوع خاک بر چگالی متراکم شده…….. 40

2-6-5- اثر درجه تراکم بر بسط مقاومت……….. 41

2-6-6- اثر تاخیر بین اختلاط و تراکم………… 43

2-6-7- اثرات مقدار رطوبت…………………. 47

2-7- پوزولان…………………………….. 52

2-7-1- انواع پوزولان……………………… 52

2-8- خاکستر پوسته برنج…………………… 53

2-8-1- شرایط سوزاندن پوسته برنج…………… 55

2-9- تثبیت خاک با آهک و خاکستر پوسته برنج….. 56

3-10- نفوذپذیری خاک های ریزدانه…………… 58

فصل سوم: روشهای تهیه مواد اولیه و انجام آزمایش ها   62

3-1- مقدمه……………………………… 63

3-2- مصالح مورد استفاده………………….. 63

3-3- روش تهیه خاکستر پوسته برنج…………… 64

3-4- دانه بندی خاکستر پوسته برنج………….. 66

3-5- آزمایش طبقه بندی خاک………………… 67

3-5-1- دانه بندی خاک…………………….. 71

3-5-2- آزمایش تعیین حدود خمیری، روانی و شاخص خمیری   73

3-6- دانه بندی آهک………………………. 74

3-7- آزمایش تعیین درصد رطوبت طبیعی مصالح…… 75

3-8- آزمایش تعیین وزن مخصوص مصالح…………. 77

3-9- آزمایش pH…………………………. 78

3-10- آزمایش احتراق عنصري (CHNS-O)…………. 80

3-11- آزمایش XRF……………………….. 81

3-12- آزمایش XRD……………………….. 84

3-13- ترکیب ساخت نمونه ها………………… 86

3-14- آزمایش تراکم………………………. 88

3-15- آزمایش نفوذ پذیری به روش بار افتان…… 90

فصل چهارم: نتایج آزمایشات………………… 99

4-1- نتایج آزمایش دانه بندی خاک………….. 100

4-2- نتایج آزمایش دانه بندی آهک………….. 101

4-3- نتایج آزمایش های تعیین حدود خمیری و روانی خاک رس    102

4-4- نتایج آزمایش تعیین رطوبت مصالح………. 103

4-5- نتایج آزمایش تعیین چگالی ویژه (GS) مصالح 104

4-6- نتایج آزمایش تعیین pH مصالح…………. 104

4-7- نتایج آزمایش احتراق عنصري (CHNS-O)……. 105

4-8- نتایج آزمایش XRF………………….. 109

4-9- نتایج آزمایش XRD………………….. 110

4-10- نتایج آزمایش تراکم………………… 111

4-11- نتایج آزمایش نفوذپذیری…………….. 117

4-11-1- مقایسه نتایج به دست آمده با تحقیقات گذشته در زمینه نفوذپذیری……………………………………… 123

فصل پنجم: تحلیل نتایج و نتیجه گیری……….. 127

5-1- نتیجه گیری………………………… 128

5-2-پیشنهادات………………………….. 130

منابع و مراجع………………………….. 131

 

 

 

 

فهرست اشکال

 

 

عنوان                                                                                                صفحه

شکل 2-1- واحدهای تشکیل دهنده کانی های رسی…… 8

شکل 2-2- نحوه قرارگیری کانی های رس…………. 9

شکل 2-3- ساختار و نحوه قرارگیری واحدهای سازنده کائولینیت 10

شکل 2-4- ساختار و نحوه قرارگیری واحدهای سازنده ایلیت 11

شکل 2-5- ساختار و نحوه قرارگیری واحدهای سازنده مونت موریونیت 12

شکل 2-6- جذب آب در کانی های رسی…………… 14

شکل 2-7- حالتی از پدیده رمبندگی خاک بر اثر نشت از لوله های آب و فاضلاب………………………………….. 16

شکل 2-8- پدیده روانگرایی در ساحل………….. 17

شکل 2-9- تورم زیرسازی جاده بر اثر جذب آب…… 18

شکل 2-10- نمایی از خاک های واگرا………….. 19

شکل 2-11- تغییرات حدود اتربرگ یک خاک رسی سنگین بر اثر افزودن آهک  24

شکل 2-12- کاهش نشانه خمیری ناشی از افزودن آهک نسبت به زمان   25

شکل 2-13- اثر افزودن آهک بر تغییرات حجمی…… 26

شکل 2-14- اثر افزودن آهک بر بسط منحنی تراکم… 27

شکل 2-15- اثر افزودن آهک بر مقاومت فشاری…… 28

شکل 2-16- تغییرات مقاومت فشاری به صورت تابعی از مقدار آهک افزودنی و زمان…………………………………… 29

شکل 2-17- اثر افزودن آهک بر خواص خمیری رس لندن 30

شکل 2-18- اثر آهک و سیمان بر خاک رس پس از مخلوط کردن با درصد رطوبت 29%…………………………………… 31

شکل 2-19- اثر گذشت زمان بر خواص خمیری رس تثبیت شده با آهک    32

شکل 2-20- اثر فوری افزودن آهک بر مقدار CBR یک خاک تثبیت شده با آهک………………………………………. 33

شکل 2-21- اثر مقدار آهک و زمان بر مقدار CBR یک خاک تثبیت شده با آهک………………………………………. 34

شکل 2-22- نسبت بین مقاومت فشاری محدود نشده و گذشت زمان برای خاک های رسی تثبیت شده با 10% آهک………………… 36

شکل 2-23- اثر نوع خاک و مقدار سیمان و آهک بر مقاومت هفت روزه 37

شکل 2-24- نسبت بین مقاومت فشاری محدود نشده هفت روزه و چگالی خشک برای محدوده ای از مواد تثبیت شده در مقادیر رطوبتی مختلف  41

شکل 2-25- اثر چگالی بر مقاومت خاک تثبیت شده با آهک   42

شکل 2-26- اثر مقدار آهک بر مقادیر رطوبت و چگالی خشک  44

شکل 2-27- نسبت بین مقاومت فشاری محدود نشده و گذشت زمان برای نمونه هایی در چگالی ثابت………………………. 45

شکل 2-28- کاهش چگالی خشک ناشی از تاخیر بین اختلاط رس لندن تثبیت شده با آهک یا سیمان…………………………. 46

شکل 2-29- نسبت بین مقدار رطوبت و چگالی خشک برای یک خاک با چگالی  65/2…………………………………… 48

شکل 2-30- اثر مقدار رطوبت و اشباع نمودن بر مقاومت رس لندن تثبیت شده با آهک…………………………………. 49

شکل 2-31- اثر مقدار آهک بر مقدار رطوبت، نسبت.. 51

شکل 2-32- حالات مختلف سیلیس موجود در خاکستر پوسته برنج    55

شکل 3-1- سوزاندن مرحله اولیه پوسته برنج……. 64

شکل 3-2- کوره صنعتی با قابلیت تنظیم درجه حرارت 65

شکل 3-3- کوره الکتریک……………………. 65

شکل 3-4- آسیاب و الک نمودن خاکستر پوسته برنج.. 66

شکل 3-5- جام کاساگرانده و اجزاء آن………… 70

شکل 3-6- الک های دانه بندی و دستگاه ویبراتور.. 71

شکل 3-7- مراحل آماده سازی و قرائت نمونه ها جهت انجام آزمایش هیدرومتری………………………………. 72

شکل 3-8- آماده سازی نمونه ها جهت انجام آزمایش های حد روانی و حد خمیری………………………………….. 73

شکل 3-9- آزمایش دانه بندی آهک…………….. 74

شکل 3-10- مراحل انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت طبیعی مصالح    76

شکل 3-11- تعیین وزن مخصوص مصالح…………… 78

شکل 3-12- مراحل آماده سازی تا قرائت pH مواد… 79

شکل 3-13- دستگاه احتراق عنصری…………….. 80

شکل 3-14-  طرح واره تولید اشعه ایکس ثانویه در اثر انتقال الکترونی 82

شکل 3-15- دستگاه XRF……………………. 83

شکل3-16- نمونه اطلاعات ثبت شده از پراش یک نمونه در روش پودری  84

شکل 3-17- دستگاه XRD……………………. 85

شکل 3-18- آماده سازی نمونه ها جهت انجام آزمایش تراکم 88

شکل 3-19- مراحل انجام آزمایش تراکم و خشک کردن نمونه ها در آون 89

شکل 3-20- نمایی از دستگاه نفوذپذیری با هد افتان 92

شکل 3-21- مراحل ساخت قالب………………… 94

شکل 3-22- مراحل ساخت سنگ متخلخل…………… 95

شکل 3-23- مراحل ساخت دستگاه آزمایش نفوذ پذیری با هد افتان    96

شکل 3-24- آماده سازی و ساخت نمونه ها جهت انجام آزمایش نفوذپذیری   97

شکل 3-25- دستگاه آزمایش نفوذپذیری با هد افتان. 98

شکل 4-1- منحنی دانه بندی خاک رس………….. 100

شکل 4-2- منحنی دانه بندی آهک…………….. 101

شکل 4-3- منحنی آزمایش تعیین حد روانی……… 103

شکل 4-4- نتایج آزمایش احتراق عنصري بر روی پوسته برنج در حالت خام……………………………………… 105

شکل 4-5- نتایج آزمایش احتراق عنصري بر روی پوسته برنج سوزانده شده در مرحله اولیه سوزاندن به روش اول( سوزاندن داخل ظرف)   106

شکل 4-6- نتایج آزمایش احتراق عنصري بر روی پوسته برنج سوزانده شده در مرحله اولیه سوزاندن به روش دوم( در کوره های شهرک صنعتی شاهپور)……………………………………… 107

شکل 4-7- نتایج آزمایش احتراق عنصري بر روی خاکستر پوسته برنج سوزانده شده در دمای 680 درجه سانتیگراد درون کوره الکتریک 108

شکل 4-8-  نتایج آزمایش XRD بر روی خاکستر پوسته برنج 110

شکل 4-9- مقایسه کاهش وزن مخصوص خشک حداکثر و افزایش رطوبت بهینه، خاک رس و دو ترکیب به عنوان نمونه…………….. 111

شکل 4-10- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس 113

شکل 4-11- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس و آهک، ترکیب های:                 9L ,7L ,5L ,3L……………………………. 113

شکل 4-12- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس و خاکستر پوسته برنج، ترکیب های: 11RHA ,9RHA ,7RHA ,5RHA ,3RHA…… 114

شکل 4-13- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس، آهک و خاکستر پوسته برنج،    ترکیب های: 3L11RHA , 3L9RHA , 3L7RHA , 3L5RHA , 3L3RHA  114

شکل 4-14- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس، آهک و خاکستر پوسته برنج،   ترکیب های: 5L11RHA , 5L9RHA , 5L7RHA , 5L5RHA , 5L3RHA   115

شکل 4-15- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس، آهک و خاکستر پوسته برنج،   ترکیب های: 7L11RHA , 7L9RHA , 7L7RHA , 7L5RHA , 7L3RHA   115

شکل 4-16- منحنی آزمایش تراکم استاندارد خاک رس، آهک و خاکستر پوسته برنج،   ترکیب های: 9L11RHA , 9L9RHA , 9L7RHA , 9L5RHA , 9L3RHA   116

شکل 4-17- مقدار ضریب نفوذپذیری خاک رس به همراه آهک با درصدهای 9,7,5,3……………………………………… 118

شکل 4-18- مقدار ضریب نفوذپذیری خاک رس به همراه خاکستر پوسته برنج با درصدهای 11,9,7,5,3……………………….. 119

شکل 4-19- مقدار ضریب نفوذپذیری ترکیبات 3L7RHA , 3L5RHA , 3L3RHA , 3L11RHA , 3L9RHA……………………….. 120

شکل 4-20- مقدار ضریب نفوذپذیری ترکیبات 5L7RHA , 5L5RHA , 5L3RHA , 5L11RHA , 5L9RHA……………………….. 120

شکل 4-21- مقدار ضریب نفوذپذیری ترکیبات 7L7HA , 7L5RHA , 7L3RHA , 7L11RHA , 7L9RHA……………………….. 121

شکل 4-22- مقدار ضریب نفوذپذیری ترکیبات 9L7RHA , 9L5RHA , 9L3RHA , 9L11RHA , 9L9RHA……………………….. 121

شکل 4-23- مقدار ضریب نفوذپذیری کلیه ترکیبات.. 122

شکل 4-24- نمودارهای نفوذپذیری در مقابل نسبت تخلخل  بدست آمده توسط پاکباز و فرضی………………………….. 123

شکل 4-25- نمودار تغییرات نفوذپذیری در تحقیقات الحسن  124

شکل 4-26- منحنی تغییرات نفوذپذیری بر حسب نسبت تخلخل به دست آمده از آزمایشات شوش پاشا و فرهادی………………. 125

شکل 4-27- نتایج به دست آمده از پژوهش هورپیبالسوک و همکاران   126

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                صفحه

 

جدول 2-1- مقادیر نفوذپذیری برای خاک های مختلف. 59

جدول 2-2- مقادیر نفوذپذیری برای خاک های مختلف. 59

جدول 3-1- طبقه بندی خاک بر اساس استانداردهای متحد(Unified) و آشتو   67

جدول 3-2- مشخصات نمونه ها………………… 87

جدول 4-1- نتایج آزمایش تعیین حد خمیری خاک رس. 102

جدول 4-2- نتایج آزمایش حد روانی خاک رس……. 102

جدول 4-3-  نتایج آزمایش تعیین رطوبت مصالح…. 103

جدول 4-4- نتایج آزمایش تعیین چگالی ویژه (GS) مصالح   104

جدول 4-5- نتایج آزمایش تعیین pH مصالح…….. 104

جدول 4-6- نتایج آزمایش XRF بر روی خاکستر پوسته برنج 109

جدول 4-7- مقادیر وزن مخصوص خشک حداکثر و رطوبت بهینه نمونه ها 112

جدول 4-8- مقادیر نسبت لزجت  برای تعیین نفوذپذیری در دمای 20 درجه سانتیگراد……………………………… 118

جدول 4-9 مشخصات خاک مورد استفاده در تحقیقات الحسن    124