گروه آموزشی مهندسی عمران

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان:

 

تاثیر یخ‌زدن و آب شدن بر مقاومت برشی خاک رسی تثبیت شده با پلیمر مایع

استاد راهنما:

دکتر عباس قدیمی

 

اساتید داور:

دکتر ملکی

دکتر اوحدی

 

پژوهشگر:

حوریه قربانی

زمان:

25/11/1394 ساعت 16

مکان:

سمینار2عمران

 

چكيده:

به دلیل کمبود زمین های با خصوصیات مهندسی مناسب، مهندسین عمران در عملیات عمرانی معمولا با کمبود مصالح با کیفیت مطلوب روبرو هستند. از جمله راهکار های اصلاح خصوصیات مکانیکی خاک ها با هدف افزایش پایداری، مقاومت و نیز دوام آنها در برابر فرسایش توده خاک، تثبیت می باشد. استفاده از مواد پلیمری  و پلیمر مایع جهت تثبیت خاک ها در چند دهه اخیر اهمیت زیادی پیدا کرده است. از طرف دیگر، در مناطق سردسیر، خاکها در هر سال حداقل در معرض یک سیکل یخ‌زدن و آب شدن قرار می گیرند. از آنجا که یخ‌زدگی و ذوب پس از آن سبب ایجاد خسارات زیادی در شالوده های ساختمان ها، پل ها، روسازی راه ها و فرودگاه ها، سدها و غیره می شود، مطالعه تغییرات خصوصیات مقاومتی خاک تثبیت شده با پلیمر مایع در اثر یخ‌زدن و آب شدن دوره ای آن ضرورت می یابد. جهت دستیابی به این هدف، مطالعات آزمایشگاهی با استفاده از  آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده بر روی ترکیبات مختلف حاصل از اختلاط خاک و درصدهای مختلف پلیمر مایع صورت گرفت و مقاومت برشی قبل و بعد از اعمال سیکل های یخ‌زدن و آب شدن بر روی نمونه های با دوره های عمل آوری مختلف اندازه گیری شد. پلیمر مایع مورد استفاده در این تحقیق رزین پلی استر غیر اشباع بود. نمونه­ها با 0، 3، 5 و 7 درصد پلیمر نسبت به وزن خشک خاک ساخته شدند. نمونه­های تک­محوری با گذشت زمان­های عمل­آوری 0، 2، 4 و 7 روزه و پس از اشباع سازی و اعمال 0، 1، 2 و 3 سیکل یخ‌زدن  - آب شدن مورد آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده قرار گرفتند. افزودن این پلیمرمایع به خاک رس، باعث افزایش مقاومت فشاری تک­محوری قبل و بعد از اعمال سیکل­های یخ‌زدن و آب شدن می­گردد و نمونه­های با درصد پلیمر زیادتر مقاومت بیشتری از خود نشان  می­دهند. در اثر اعمال سیکل های یخ‌زدن – آب شدن مقاومت نمونه ها کاهش یافت و بیشترین کاهش مقاومت بعد از اولین سیکل رخ داد و در سیکل های بعدی کمتر شد. همچنین افزایش زمان عمل­آوری موجب افزایش مقاومت فشاری نمونه­ها می­گردد. افزودن پلیمر در یک زمان عمل­آوری مشخص، باعث افزایش سختی،کرنش گسیختگی و مقاومت باقی­مانده نمونه می­شود. کلیه نتایج حاکی از آن است که استفاده از پلیمر رزین پلی استر غیر اشباع، خواص مکانیکی نمونه­ها را در شرایط قبل و بعد از یخ‌زدن و آب شدن دوره­ای به میزان قابل توجه بهبود  می­بخشد.

 

واژه­های کلیدی: تثبیت ،  پلیمر مایع،  خاک رسی،  مقاومت برشی،  یخ‌زدن و آب شدن

 

Abstract:

Natural soil in construction site is not always fully appropriate for bearing the structure. Freezing - thawing cycles, as well as natural weak resistance of the soil, are of main climate phenomena causing severe damage to civil structures all the years. These cycles are of utmost consideration in cold regions and swelling resulting from freezing causes increase in total volume of soil and thawing the ice leads to increase in porosity, moisture percentage and, in turn, reducing the soil strength. Human has tended to using lands with unsuitable engineering properties as a result of shortage of lands with suitable engineering properties. One of the methods for increasing strength and improving properties of problematic soil is its stabilization. To improve strength properties of the soil and stabilizing it, one of the methods is adding polymers to it. This study investigates the effect of soil stabilization by polymer on shear strength of sandy soil, which is exposed to freezing - thawing cycles. To achieve this goals, laboratory tests were done, including unconfined compressive test on different combinations of soil and polymer with different combination ratios. Polymer used in this study is commercial product called epoxy resin. Samples in the study were fabricated by adding the polymer with 2, 3, 4, 5, and 6 percent of the weight of the dry soil. Uniaxial cylindrical samples, after 1, 4 and 7 days of curing and saturation and applying 0, 1, 2 and 3 freezing - thawing cycles, were exposed to unconfined compressive test. Two types of sandy soil, containing 10 and 40 percent silt were used for tests. Test results showed that silty sand soil stabilization can be done using epoxy resin polymer. Adding epoxy resin polymer to soils could increase the uniaxial compressive strength before and after applying freezing - thawing cycles and adding polymer to the soil was directly correlated with strength of the soil. It was also increase in curing time would lead to increase in compressive strength of the samples. Taking curing time fixed, adding polymer to soil would lead to increase of stiffness, failure strain and residual resistance. In all cases, 10% slit soil showed more strength compared with 40% slit soil. All results indicated that using epoxy resin polymer significantly improved the mechanical properties of the samples before and after periodic freezing - thawing cycles.

 

Key Words: Sandy Soil – Stabilization by Polymer - Freezing and Thawing Cycle - Unconfined Compressive Strength