تثبيت لايه هاي خاكريز و روسازي راه ها - قسمت دوم
قسمت دوم
3-3 عمليات اجرايي تثبيت خاك با سيمان
مراحل عمليات اجرايي تثبيت خاك با سيمان مشابه مراحل عمليات اجرايي تثبيت خاك با آهك است با اين تفاوت كه سيمان يك ماده زودگير است و به همين دليل بايد طول راه بايد به قطعات كوچك تقسيم شود تا بتوان تمام عمليات تثبيت خاك با سيمان از جمله كوبيدن و تراكم نهايي خاك را قبل از گيرش سيمان به پايان رساند. اين طول بين 100تا450 متر بوده و بستگي به روش انجام عمليات تثبيت خاك با سيمان ، درجه حرارت و رطوبت هوا، ضخامت لايه، نوع و تعداد ماشين آلات و تجربه فني افراد دارد . مدت اجراي عمليات ساختماني هر قطعه براي هر يك از لايه هاي روسازي از زمانيكه سيمان به مصالح اضافه مي شود تا پايان عمليات تراكم نبايد از 5 ساعت تجاوز كند.
عمليات تثبيت خاك با سيمان نبايد به هيچوجه در هواي سرد و تا زمانيكه خاك يخ زده است انجام شود. زمان مناسب براي تثبيت خاك با سيمان از موقعي از سال است كه در آن درجه حرارت هواي محل پروژه بيشتر از 7 درجه سانتيگراد باشد و حداقل مدت يك هفته گرم باقي بماند.
مراحل و عمليات اجرايي تثبيت خاك با سيمان شامل آماده كردن خاك پخش سيمان ، اختلاط و آبپاشي، كوبيدن و تسطيح و عمل آوردن خاك تثبيت و متراكم شده با سيمان است.
3-3-1 آماده كردن خاك
آماده كردن خاك براي تثبيت با سيمان شامل شيار دادن و شخم زدن خاك با استفاده از شانه گريدر يا تراكتور شخم زدن به ضخامت و عمق مندرج در نقشه هاي اجرايي و همچنين خرد و نرم كردن كلوخه هاي خاك مي شود.
پس از خرد و نرم كردن خاك بايد كليه مواد گياهي و دانه هاي سنگي بزرگتر از 75 ميليمتر جمع آوري و از خاك خارج شوند بطوريكه خاك آماده شده عاري از هرگونه مواد زائد خارجي براي پخش سيمان باشد.
3-3-2 پخش سيمان
پخش سيمان بر روي خاك آماده شده عيناً مشابه پخش آهك بر روي مصالح انجام مي شود و ممكن است بصورت دستي و يا با استفاده از پخش كننده هاي مكانيكي بصورت خشك يا دوغاب انجام شود.پخش سيمان در دماي كمتر از 5 درجه سانتيگراد و هواي باراني به هيچوجه مجاز نيست.
3-3-3 اختلاط خاك با سيمان
اختلاط خاك با سيمان در محل با استفاده از تيغه گريدر و يا مخلوط كنهاي دوار به نحوي كه شرح آن براي اختلاط خاك با آهك آورده شد انجام مي شود. عمل اختلاط خاك با سيمان بايد آنقدر ادامه پيدا كند تا رنگ مخلوط يكنواخت گردد.
3-3-4 كوبيدن مخلوط خاك و سيمان
مخلوط مرطوب بايد با استفاده از غلطك هاي مناسب متراكم شود.انتخاب نوع غلطك بستگي به نوع كار دارد. براي كوبيدن اوليه مخلوط بر حسب مورد از غلطكهاي پاچه بزي و يا چرخ لاستيكي و براي كوبيدن نهايي از غلطكهاي چرخ لاستيكي يا چرخ فولادي استفاده مي شود. عمليات تراكم بايد بلافاصله پس از افزودن آب به مخلوط خاك و سيمان حداكثر پس از آنكه 30 دقيقه از اختلاط خاك، سيمان و آب سپري شد شروع مي شود. عمليات تراكم براي لايه هاي روسازي بعد از آنكه آب به مخلوط خاك و سيمان اضافه شد بايد در مدت حداكثر 3 ساعت به پايان رسد. براي آنكه عمليات تثبيت و تراكم مخلوط خاك و سيمان بخوبي انجام شود حداكثر ضخامت متراكم شده در لايه هاي زيرسازي نبايد از 20 سانتيمتر تجاوز نمايند.
3-3-5 عمل آوردن خاك تثبيت شده با سيمان
از آنجا كه مقاومت خاك تثبيت شده با سيمان بستگي به درجه حرارت رطوبت و زمان دارد. يك دوره 3 تا 7 روزه براي عمل آوردن خاكهاي تثبيت شده با سيمان لازم است. به همين دليل براي جلوگيري از خشك شدن سطح لايه تثبيت شده بايد آنرا مرطوب نگه داشت تا مخلوط خود را بگيرد. براي جلوگيري از تبخير رطوبت مخلوط معمولاً از حصير، پوشش هاي پلاستيكي، پارچه برزنت مرطوب و يا يك لايه نازك قير محلول كندگير يا تندگير و يا قير امولسيون استفاده مي شود.
4- تثبيت خاك و مصالح شني با قير
مكانيزم تثبيت خاكها با قير بر خلاف مكانيزم تثبيت خاكها با آهك يا سيمان است. بدين معنا كه افزايش مقاومت و تغيير در خواص خميري خاكها با آهك يا سيمان در نتيجه واكنش شيميايي و پوزولاني انجام مي شود، در صورتيكه قير يك ماده خنثي است بعلت داشتن خواص چسبندگي فقط باعث اتصال دانه ها و ذرات خاك قير اندود شده به يكديگر و افزايش مقاومت آن مي شود.
4-1 خاك مناسب جهت تثبيت با قير
انتخاب نوع قير براي تثبيت خاكها بستگي به عوامل زيادي از جمله جنس و بافت سطحي خاك، دانه بندي، درصد ريزدانه، دامنه خميري، شرايط جوي محل اجراي پروژه، ميزان ترافيك، نحوه عمليات تثبيت و اهداف تثبيت خاك با قير دارد. بطور كلي خاكهايي كه براي تثبيت بستر روسازي مورد استفاده قرار مي گيرند نبايد بيش از 25 درصد مصالح مانده روي الك شماره 4 داشته و ارزش ماسه اي آنها كمتر از 25 درصد نباشد. از آن جهت كه اندود كردن دانه هاي ريز با قير دشوار است ابتدا بايد اينگونه خاكها را از حالت كلوخه خارج و سپس كاملاً خرد نمود به نحويكه بتوان كليه دانه ها را بطور كامل با قير اندود كرد.
4-2 طرح تثبيت خاك با قير
تصميم گيري در مورد تثبيت خاك بستر راه با قير براي عمليات زيرسازي به مقدار زيادي بستگي به تجربه مهندسي و قضاوت حرفه اي و به ويژه توجيه فني و اقتصادي بودن تثبيت خاك با قير مورد بررسي و مطالعه قرارگيرد.
4-3 تثبيت مصالح لايه هاي روسازي
طرح تثبيت مصالح روسازي با قير براي استفاده در لايه هاي روسازي در نشريه 101 و آيين نامه روسازي راهها، نشريه 234 سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور ارايه شده است.
4-4 عمليات اجرايي تثبيت خاك با قير
عمليات اجرايي تثبيت خاك زيرسازي بستر راه با قير شامل آماده كردن خاك، پخش قير، اختلاط خاك با قير، عمل آوردن مخلوط و متراكم كردن آن است.
4-4-1 آماده كردن خاك
براي تثبيت خاك بستر راه با قير، ابتدا لازم است كه سطح را به كمك كلنگ گريدر تا عمق و عرض مشخص شده شخم زده شود. در حين خورد و نرم كردن خاك و پس از آن بايد كليه مصالح نا مناسب نظير ريشه و كنده درختان و دانه هاي بزرگتر از 63 ميليمتر جمع آوري و از محوطه كار خارج شوند بطوريكه خاك آماده شده عاري از هر گونه مواد زائد خارجي باشد. سپس خاك شخم شده براي مدتي به حال خود رها مي شود تا خشك شود.
خاك آماده شده بايد براي پخش قير بر روي آن به شكل هندسي منظم با استفاده از تيغه گريدر در يك طرف راه ريسه شود.
4-4-2 پخش قير
پس از مشخص شدن درصد قير مناسب مقدار قير لازم براي پخش بر روي خاك ريسه شده توسط ماشين هاي قيرپاش مجهز به گرمكن، پخش شود.
قير مصرفي براي تثبيت خاك را مي توان با توجه به نوع خاك، شرايط جوي و اقتصادي و ساير امكانات محلي از بين قيرهاي محلول و يا قيرآبه ها انتخاب نمود.
4-4-3 اختلاط خاك و قير
پس از قير پاشي و قبل از آنكه درجه حرارت قير مايع از درجه حرارت هاي مجاز از اختلاط قير با خاك كمتر شود عمل مخلوط كردن خاك با قير با استفاده از تيغه گريدر و يا مخلوط كنهاي سيار انجام شود.
4-4-4 عمل آوردن
قبل از آنكه خاك تثبيت شده با قيرهاي مايع يا امولسيون متراكم شود بايد عمل آورده شود تا روغن هاي حلال قيرهاي محلول و يا آب قيرآبه ها ئيكه براي تثبيت خاك استفاده شده اند تبخير شود. عمل آوردن مخلوط از طريق هوا دادن آن انجام مي شود.
4-4-5 كوبيدن مخلوط قيري
پس از كسب اطمينان از عمل آمدن مخلوط قيري، بايد آن را با استفاده از تيغه گريدر در سطح راه پخش و سپس متراكم نمود. پخش مخلوط بايد طوري انجام شود كه ضخامت نهائي متراكم شده آن از 2 تا 3 برابر حداكثر اندازه سنگدانه تجاوز ننمايد. نوع غلطكهاي مناسب براي متراكم كردن اين مخلوطهاي قيري غلطكهاي چرخ فولادي تاندوم و غلطكهاي چرخ لاستيكي است.
4-5 تثبيت اك و مصالح روسازي
انبساط قير با اضافه كردن آب سرد به قير داغ در يك مخزن تحت فشار كم انجام مي شود. اضافه كردن آب سرد به قير داغ در يك مخزن تحت فشار كم موجب بخار شدن آب و در نتيجه كف كردن قير و افزايش سريع حجم آن مي شود. در اين سيستم هيچگونه فعل و انفعال شيميايي اتفاق نمي افتد بلكه خصوصيات فيزيكي قير تغيير كرده و كند رواني آن بطور موقت و براي چند دقيقه به شدت كاهش پيدا مي كند.
براي توليد كف قير مي توان از قير خالص نيز استفاده كرد. از روش كف قير و سيمان يا كف قير و آهك براي تثبيت رويه هاي شني و لايه هاي غير آسفالتي روسازي استفاده مي شود. عمليات تثبيت لايه هاي روسازي با كف قير- سيمان يا كف قير و آهك معمولاً بصورت درجا و با استفاده از يك دستگاه خودرو سيار كه مجهز به يك شخم زن قوي براي تراشيدن و برداشت مصالح و همچنين يك سيستم توليد كف قير و يك مخلوط كن دوار و يك پخش كننده مكانيكي است انجام مي شود.
براي تثبيت مصالح لايه هاي روسازي با كف قير ابتدا لازم است كه مصالح لايه مورد نظر به عمق مندرج در نقشه هاي اجرايي شخم زده شود و سپس بخوبي خرد و نرم شود. براي متراكم كردن خاكهاي تثبيت شده با كف قير معمولاً از غلطكهاي چرخ لاستيكي سنگين (23 تني يا بيشتر ) و يا غلطكهاي ارتعاشي چرخ فولادي تاندم ( 11 تني يا بيشتر) استفاده مي شود.
5- تثبيت خاكها با تركيبي از مواد تثبيت كننده
5-1 تثبيت خاكها با خاكستربادي و آهك (LFA)
در كشور صنعتي توليد كننده خاكستر بادي معمولاً اين ماده به همراه آهك يا سيمان براي تثبيت مصالح لايه هاي زير اساس روسازي هاي صلب استفاده مي شود. زيرا اگر خاكها و مصالحي كه فقط با خاكستر بادي تثبيت شده اند در معرض يخبندان و ذوب مكرر و يا تغييرات رطوبت قرار گيرند به شدت از مقاومت و دوام آنها كاسته شده و خرد مي شوند.
چنانچه از خاكستر بادي به همراه آهك كه به اختصار با حروف LFA نمايش داده مي شود براي تثبيت رويه هاي خاكي و شني استفاده شود لازم است كه پس از تثبيت خاك روي آن با يك قشر آسفالت حفاظتي پوشش داده شود تا از فرسايش خاك تثبيت شده جلوگيري شود.
5-1-1 خاك مناسب جهت تثبيت با خاكستر بادي و آهك
از LFA مي توان براي تثبيت خاكهاي با مشخصات و دانه بندي هاي مختلف استفاده كرد، ليكن خاكهائي كه حاوي مقدار زيادي مواد آلي كربن دار هستند ( بيشتر از يك درصد ) به هيچوجه براي تثبيت با LFA مناسب نيستند.
بطور كلي استفاده از LFA براي تثبيت خاكهاي ريزدانه در مقايسه با خاكهاي درشت دانه مناسبتر هستند. دوام خاكهاي ريزدانه تثبيت شده با LFA بيشتر از خاكهاي درشت دانه بوده و در حالي كه مقاومت اوليه خاكهاي درشت دانه تثبيت شده با LFA بيشتر از خاكهاي ريزدانه مي باشد.
5-1-2 طرح تثبيت خاك با LFA
درصد خاكستر بادي و همچنين آهك مصرفي براي تثبيت خاكها علاوه بر دانه بندي خاك بستگي به بافت سطحي دانه ها، مصالح سنگي و نوع خاكستر بادي دارد. نحوه تعيين درصد خاكستر بادي و همچنين آهك مصرفي براي تثبيت خاكها به اين ترتيب است كه ابتدا خاك با درصدهاي مختلف خاكستر بادي و آب بخوبي با يكديگر مخلوط شده و سپس با استفاده از روش تراكم اشتو T-180 نمونه هاي استوانه اي شكل ساخته مي شود. درصد خاكستر بادي كه در آن وزن مخصوص خشك خاك تثبيت شده حداكثر است بعنوان درصد بهينه خاكستر بادي انتخاب مي شود.نمونه هاي ساخته شده بايد به مدت 7 روز در گرماي 38 درجه سانتيگراد عمل آورده شده و سپس تحت آزمايش هاي مقاومتي و دوام قرار گيرند. معيارهاي پذيرش يا عدم پذيرش خاكهاي تثبيت شده با LFA طبق ضوابط مندرج در روش ASTM C 593 تعيين مي شود.
5-1-3 عمليات اجرايي تثبيت خاكها با LFA
محل اجرايي تثبيت خاكها با LFA عيناً مشابه مراحل اجرايي عمليات تثبيت خاكها با آهك مي باشد.
5-2 تثبيت خاك با آهك و سيمان
اگر خاكي از نوع بدون واكنش باشد صرفنظر از جنس و درصد آهك مصرفي و ساير عوامل موثر بر واكنش پوزولاني، افزايش مقاومت قابل توجهي در خاك تثبيت شده با آهك ايجاد نخواهد شد. از طرفي براي خاكهاي خيلي خميري و چسبيده كه دامنه خميري آنها بيشتر 30 است نمي توان مستقيماً از سيمان براي افزايش مقاومت آنها استفاده نمود.
از آهك بعنوان يك پيش تثبيت كننده براي كاهش خواص خميري خاك استفاده شود و پس از اصلاح خواص خميري خاك از سيمان براي افزايش مقاومت مخلوط استفاده نمود.
5-2-1 خاك مناسب براي تثبيت با آهك و سيمان
كليه خاكهايي كه عاري از مواد آلي و شيميايي و همچنين حاوي كمتر 1/0 درصد سولفات باشند و پس از اصلاح با آهك داراي دامنه خميري كمتر از 30 باشند براي تثبيت مركب با آهك و سيمان مناسب هستند.
5-2-2 طرح تثبيت خاك با آهك و سيمان
حداقل ميزان آهك مصرفي براي كاهش خواص خميري خاكها برابر با يك درصد و حداكثر مقدار آن برابر با 3 درصد وزن خشك خاك مي باشد. حداقل سيمان مصرفي نيز برابر با 3 درصد و حداكثر مقدار آن برابر 10 درصد وزن خشك مخلوط خاك و آهك مي باشد كه مقدار دقيق آن براساس آزمايش هاي مقاومت و دوام تعيين مي شود.
5-2-3 عمليات اجرايي تثبيت خاك با آهك و سيمان
روشهاي اجرايي اضافه كردن آهك به خاك كه در مرحله اول تثبيت مركب خاكها و به منظور كاهش خواص خميري آنها انجام مي شود عيناً مشابه عمليات اجرايي تثبيت خاك با آهك و مراحل عمليات اجرايي اضافه كردن سيمان به خاك اصلاح شده براي افزايش مقاومت آن عيناً مشابه عمليات اجرايي تثبيت خاك و مصالح شني با سيمان است.
5-3 تثبيت خاك با آهك و قيرآبه
اصولاً براي آنكه تثبيت مصالح سنگي با قير محلول بخوبي انجام شود مصالح سنگي بايد عاري ازخاك رس و مواد ديگري كه مانع از چسبيدن قير به دانه هاي سنگي است باشد. علاوه بر آن مصالح سنگي بايد خشك باشد تا قير بخوبي به آن بچسبد. هر اندازه اندود قيري بهتر به دانه ها بچسبد و بيشتر پايدار باشد استقامت و دوام مخلوط نيز بيشتر خواهد بود. وجود رطوبت در مصالح سنگي باعث مي شود كه مخلوط قيري از دوام و سختي نسبي كمتري برخوردار باشد.
5-3-1 خاك مناسب براي تثبيت با آهك و قيرآبه
كليه خاكهائيكه پس از اصلاح با آهك داراي دامنه خميري كمتر از 6 و همچنين حاصلضرب دامنه خميري و درصد عبوري از الك شماره 200 آنها كمتر از 60 باشد براي تثبيت مركب با آهك و قيرآبه مناسب هستند.
5-3-2 خاك مناسب براي تثبيت با آهك و قيرآبه
مقادير مناسب و معمول آهك و قير براي تثبيت خاكهاي غير چسبنده ويا با چسبندگي كم بين 1 الي 3 درصد آهك و سپس 4 الي 8 درصد قير است كه البته مقادير دقيق اين مواد بايستي با انجام آزمايش و بر اساس روش ASTM D3497 تعيين مي شود. معمولاً درصد مواد تثبيت كننده مركب كه باعث بيشترين ضريب بر جهندگي خاك مي شوند بعنوان درصد بهينه انتخاب مي شود. براي انجام اين آزمايش ابتدا لازم است كه درصد بهينه قيرآبه مشخص و سپس با اين درصد قيرآبه نمونه هايي با 1 ، 2 و 3 درصد آهك قير ساخته و آزمايش شوند.
5-3-3 عمليات اجرايي تثبيت خاك با آهك- قيرآبه
روشهاي اجرايي اضافه كردن آهك به خاك كه در مرحله اول تثبيت مركب خاكها با آهك- قيرآبه و به منظور اصلاح خواص خميري آنها انجام مي شود عيناً مشابه عمليات اجرايي تثبيت خاك با آهك و مراحل عمليات اجرايي اضافه كردن قير به خاك اصلاح شده عيناً مشابه عمليات اجرايي تثبيت خاك و مصالح شني با قير است.
5-4 تثبيت خاكها با سيمان قيرآبه
هدف از تثبيت خاك با سيمان قيرآبه نيز مشابه تثبيت خاك با آهك قيرآبه، بهبود دوام و مقاومت مخلوط است، با اين تفاوت كه اگر سرعت، در رسيدن به مقاومت مخلوط مورد نظر باشد از سيمان استفاده مي شود. استفاده از 1 الي 2 درصد سيمان به همراه 4 الي 8 درصد قيرآبه براي تثبيت مصالح سنگي لايه هاي اساس و يا زير اساس روسازيها باعث مي شود كه در مدت زمان كمتر مقاومت مصالح تثبيت شده با سيمان قيرآبه بيشتر از مقاومت مصالح تثبيت شده با آهك قيرآبه باشد. تعيين درصد سيمان لازم براي تثبيت خاكها با سيمان _ قيرآبه عيناً مشابه تعيين درصد آهك در تثبيت خاكها با آهك قيرآبه است.
به نقل از: mohandesiomran.ir