تأثير اختلاط خاكستر ساقه ذرت( Zea mays L ) با خاك رسي تورم پذير و زمان عمل آوري آن بر ويژگي هاي مكانيكي خاك راه هاي جنگلي

Effect of curing time and amount of Corncob ash on mechanical properties of swelling soil in forest road

سابقه و هدف: خاك‌هاي تورم‌پذير مانند خاك‌هاي رسي به‌دليل دارا بودن قابليت تغيير حجم ناشي از تغيير رطوبت و مشخصات مكانيكي نامطلوب به‌عنوان مصالح نامناسب در امور حمل و نقل جنگل به‌شمار مي‌روند كه لازم است توسط تثبيت-كننده‌هاي زيستي حاوي سيليس مانند انواع خاكستر اصلاح شوند. هدف از اجراي اين تحقيق بررسي قابليت خاكستر ساقه ذرت در ارتقاء مقاومت مكانيكي خاك بستر بخشي از جاده‌هاي پيشنهادي سري دو طرح جنگل‌داري دكتربهرام‌نيا در استان گلستان بود. مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر نخست نسبت به جمع‌آوري ضايعات ساقه ذرت مزارع اقدام، سپس بندهاي ساقه كه حاوي مقادير بالاتري سيليس هستند برش داده شده و آسياب ‌گرديد. قطعات آسياب شده به مدت دو ساعت در دماي 580 درجه سانتي‌گراد كوره سوزانده و خاكستر آن استحصال شد. اين ماده فاقد خواص پلاستيك بوده و غالب اندازه ذرات آن كوچكتر از 075/0 ميلي‌متر بود. نمونه‌هاي خاك رس تورم‌پذير پس از جمع‌آوري از مسير عبور جاده‌هاي پيشنهادي به آزمايشگاه مكانيك خاك منتقل گرديد. نمونه‌ها در آنجا با نسبت‌هاي مختلف 5، 10، 15 و 20 درصد از خاكستر تركيب شده و پس از عمل‌آوري و گذشت 7، 14 و 28 روز از زمان تثبيت، آزمايشات حدود آتربرگ، آزمايش تراكم استاندارد و مقاومت تك محوري يا مقاومت فشاري نامحدود هر يك در سه تكرار روي مخلوط‌هاي خاك و خاكستر ساقه ذرت انجام ‌پذيرفت. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه افزودن خاكستر ساقه ذرت به خاك سبب كاهش شاخص خميري آن شد. همچنين با افزايش مقدار خاكستر ساقه ذرت، حداكثر تراكم خشك خاك كاهش و مقدار رطوبت بهينه افزايش پيدا نمود. منحني‌هاي پروكتور دو تيمار 10 درصد و 5 درصد از زمان عمل‌آوري 14 روز تقريباً بر يكديگر منطبق شده‌اند و فاصله مشخصي نيز از تيمارهاي 15 درصد و 20 درصد پيدا كرده‌اند كه اين موضوع نشان مي‌دهد كه استفاده از مقادير بيشتر از 10 درصد خاكستر نتوانسته تأثيري بر مقادير تراكم خشك و رطوبت بهينه خاك بگذارد. مقاومت فشاري نامحدود خاك با افزودن 5 درصد خاكستر ساقه ذرت به‌طور قابل ملاحظه‌اي افزايش پيدا كرد و از آن پس افزودن مقادير بيشتر خاكستر سبب كاهش مقاومت فشاري خاك گرديد. افزايش زمان عمل‌آوري سبب كاهش شاخص خميري، افزايش حداكثر تراكم خشك و مقاومت فشاري خاك شد اما در بسياري از موارد بين زمان عمل‌آوري 14 و 28 روز تفاوت آماري معني‌دار وجود نداشت. نتيجه‌گيري: به‌طور كلي نتايج اين تحقيق نشان داد كه به‌دليل خواص پوزولاني خاكستر ساقه ذرت مي‌توان از آن در مقدار بهينه 5 درصد و زمان عمل‌آوري 14 روز براي بهبود خواص مكانيكي خاك‌هاي رسي تورم‌پذير در زيرسازي راه‌هاي جنگلي استفاده كرد.

Background and Objectives: Swelling soil such as clay soil is known as unsuitable material for forest transportation due to the high volume change and mechanical defects. So, it is necessary to improve the mechanical properties of clay soil by silica content biologic stabilizers such as ash. The aim of this study was to investigate the capability of corncob ash for enhancing the mechanical strength of soil in recommended forest roads of district two in Bahramnia forestry plan in Golestan province. Materials and Methods: In this study the waste of corncob plant was collected from farmlands of province. The nodes of stem which have higher content of Silica were separated and then grind and heated in furnace at 580°C for 2 hours. Produced ash didn’t have plastic properties and most of the particles had the size of smaller than 0.075 mm. In addition the swelling soil samples were brought from the recommended roads to the soil mechanic laboratory. Samples were treated by 5%, 10%, 15% and 20% corncob ash and in curing times of 7, 14 and 28 days the tests of Atterberg limits (Plastic and liquid limits), standard proctor or maximum dry density and unconfined compressive strength were done with three replications. Results: Findings showed that plastic index decreased by increasing of corncob ash. With increasing the amount of ash content in the mixture, the maximum dry density of the mixture decreased and optimum moisture content increased. Proctor curves of the treatments of 10% and 5% were similar from curing time of 14 days and had significant distance from the curves of the treatments of 15% and 20%. This issue shows that the use of ash more than 10% couldn’t change the dry density and optimum moisture content. Unconfined compressive strength of the mixture increased until adding 10% of ash, and then the trend didn’t change significantly. Increasing the curing time causes that the maximum dry density and unconfined compressive strength to increase, whereas plastic index of soil decreased. In most of cases there wasn’t significant difference between the curing times of 14 and 28 days, in terms of unconfined compressive strength, maximum dry density and optimum moisture content. Conclusion: Findings indicated that because of the pozzolonic properties of corncob ash, it is enough to use the optimum amount of 5% and curing time of 14 days for improving the mechanical properties of swelling clay soil of forest road bed.