مطالعه آزمايشگاهي مقايسه تثبيت خاك رس كائولينيت با سيمان و غبار كوره سيمان

Laboratory study on stabilization of kaolinite clay with cement and cement kiln dust

يكي از مسايل مهم در اجراي پروژه هاي عمراني وجود خاك هاي رسي با مقاومت پايين و مشكلات ژيوتكنيكي ناشي از آن است. تثبيت شيميايي با مواد افزودني مانند سيمان از روش هاي متداول بهسازي خاك هاي رسي است. با وجود تاثير قابل قبول سيمان در بهبود مقاومت خاك، به دليل آلودگي هاي زيست محيطي ناشي از فرايند توليد اين ماده، در سال هاي اخير محققين به دنبال مصالح جايگزين سيمان با آلودگي كمتر و صرفه اقتصادي بوده اند. يكي از اين مصالح، غبار كوره سيمان است. غبار كوره سيمان يك محصول جانبي توليد سيمان پرتلند است كه در محل خروجي گازهاي آزاد شده كوره سيمان توسط فيلترهاي پارچه اي يا رسوب كننده الكترواستاتيكي جمع آوري مي شود. در اين مقاله به مقايسه پارامترهاي ژيوتكنيكي خاك رس كايولينيت تثبيت شده با سيمان و غبار كوره سيمان پرداخته مي شود. به اين منظور آزمايش هاي حدود اتربرگ، تراكم، مقاومت فشاري محصور نشده و نسبت باربري كاليفرنيا بر نمونه هاي حاوي 5، 10 و 15 درصد سيمان و غبار كوره سيمان (نسبت به وزن خشك خاك) انجام شد. نتايج نشان داد كه سيمان و غبار كوره سيمان مقاومت خاك را افزايش مي دهند و مقاومت فشاري محصور نشده نمونه با 15 درصد غبار كوره سيمان برابر با مقاومت نمونه با 10 درصد سيمان پس از 28 روز عمل آوري مي باشد. آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي نمونه هاي حاوي سيمان و غبار كوره سيمان نشان داد كه به دليل تشكيل ژل كلسيم سيليكات هيدرات، حفره ها كاهش يافته و اتصال بين ذرات خاك بيشتر شده است كه منجر به افزايش مقاومت مي گردد.

Considering the geotechnical problems caused by low strength clayey soils is important in construction projects. Chemical stabilization with additives such as cement is a common method to improve the engineering properties of clay soils. In spite of the acceptable effects of cement on strength of soils, the cost of this additive and its destructive effects on the environment should be of concern. This has led the researchers to use by-products and waste materials. Cement Kiln Dust (CKD) is a powdery by-product of the Portland cement manufacturing process. In this paper, the geotechnical parameters of cement and cement kiln dust stabilized kaolinite clay are compared. For this purpose, Atterberg limits, standard proctor, unconfined compressive strength, and California bearing ratio tests were conducted on specimens containing 5, 10 and 15% cement and CKD (by dry weight of the soil). The results show that the cement and cement kiln dust increase the soil strength. It was seen that the unconfined compressive strength of the specimen with 15% CKD is equal to the specimen with 10% cement after 28 days of curing. It is evident from the scanning electron microscopy analysis of specimens containing cement and CKD that calcium silicate and aluminate hydration products reduce the volume of the void spaces and join the soil particles, leading the strength to increase.