بررسی رفتار ژئوتکنیکی خاک های رسی تثبیت شده با غبار کوره سیمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز

10.22084/nfag.2020.21172.1406

چکیده

در صورتی­که خاک رس در محدوده اجرای پروژه مشاهده شود باعث بروز مشکلاتی از جمله تورم و بروز نشست­های قابل­توجه می­شود. از سوی دیگر، روش­های تقویت و بهبود خاک ضعیف را می­توان به روش­های مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی دسته­بندی نمود. امروزه استفاده از مصالح قابل دسترس و باطله بمنظور جلوگیری از آلودگی محیط­زیست جهت تثبیت مدنظر قرار گرفته که یکی از این نوع مصالح، غبار کوره سیمان بوده که یک محصول جانبی تولید شده از سیمان پرتلند است. در تحقیق حاضر، امکان تثبیت دو نوع خاک رسی بنتونیت و کائولن با استفاده از غبار کوره سیمان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، غبار کوره سیمان با درصدهای 10، 20، 25 و 30 با خاک­های رسی مخلوط گردیده و سپس به مدت­های 7، 14 و 28 روز عمل­آوری انجام گرفته است. جهت ارزیابی رفتار ژئوتکنیکی خاک تثبیت شده آزمون­های آزمایشگاهی حدود آتربرگ، تراکم استاندارد، مقاومت فشاری تک محوری، برش مستقیم و تحکیم انجام گرفته است. نتایج بدست آمده از تحقیق حاضر نشان می­دهد مقدار بهینه غبار کوره سیمان برابر 30 % در مدت عمل­آوری برابر 28 روز می­باشد و بیش­ترین تاثیرگذاری  بر روی بنتونیت می­باشد. همانطور­که مشاهده گردید پس از تثبیت بنتونیت، شاخص خمیری 65 %، شاخص فشردگی 58 %، پتانسیل تورم 75 % کاهش یافته و وزن مخصوص خشک حداکثر به میزان 7/8 %، مقاومت فشاری تک­محوری به اندازه 3 برابر و مقاومت برشی در لحظه گسیختگی 4/9 % نسبت به حالت تثبیت نشده افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Geotechnical behavior of clayey soils stabilized with cement kiln dust

نویسندگان [English]

  • A. Abdi
  • R. Dabiri
چکیده [English]

Clayey soil can cause problems such as swelling and significant settlements during the geotechnical projects. In this regard, improving and reinforcing methods of weak soils can be classified into mechanical, chemical, and physical procedures. Nowadays, the use of available and waste materials is considered to prevent environmental pollution for soil stabilization. One of these materials is cement kiln dust, which is a by-product of Portland cement. In the present study, the possibility of stabilizing two types of bentonite and kaolin clayey soils is evaluated using cement kiln dust (CKD). For this purpose, cement kiln dust was mixed with clayey soils at 10, 20, 25, and 30% and then processed for 7, 14, and 28 days. To investigate the geotechnical behavior of stabilized soil, laboratory tests such as Atterberg limits, compaction, uniaxial compressive strength, direct shear test, and consolidation were carried out. The results show that the optimal amount of CKD is 30% during the processing time of 28 days, which are the most effective on bentonite. The results of bentonite stabilization show a 65%, 58%, and 75% of reduction in the plasticity index, compression index, and swelling potential, respectively. On the other hand, maximum dry unit weight, uniaxial compressive strength, and shear strength increased by 8.7%, 3 times, and 9.4%, respectively, compared to the unstabilized state.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clay
  • Cement kiln dust
  • Shear strength
  • Swelling
  • Consolidation
احمدی، م و صادق، غ. ج (1392) اثر غبار کوره سیمان بر ویژگی­های ژئوتکنیکی خاک­ها، اولین کنفرانس مهندسی ژئوتکنیک، دانشگاه محقیق اردبیلی، 30 مهر تا 1 آبان، اردبیل، ایران.
Adeyanju, E. A. and Okeke, C. A (2019) Clay soil stabilization using cement kiln dust, 1st International conference on sustainable infrasturactural development, 1-11.
Al Karagooly, Jabur, Y. H (2012) Effect of Cement Kiln Dust on Some Properties of Soil, Journal of Babylon University, Engineering Science, 20(4): 1150-1156.
Albusoda, B. S., Salem, L. A. Kh (2012) Stabilization of Dune Sand by Using Cement Kiln Dust, Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering, 2(1): 131-143.
 ASTM C618-01 (2001) Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolana for Use as Mineral Admixture, Annual book of ASTM standards.
ASTM D 4318-95a (1995) Standard test method for liquid limit, plastic limit an plasticity index for soils, Annual book of ASTM standards.
ASTM D 854-02 (2002) Standard test method for specific gravity of soil solids by water pycnometer, Annual book of ASTM standards.
ASTM D2435-11 (2011) Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils Using Incremental Loading, Annual book of ASTM standards.
ASTM D421-85 (1985) Dry Preparation of Soil Samples for Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants, Annual book of ASTM standards, (reapproved 1998).
ASTM D422-63 (1963) Standard Test Method for article-Size Analysis of Soils, Annual book of ASTM standards (reapproved 1998).
ASTM-D 2166/D2166M-13 (2013) Standard test method for unconfined compressive strength of cohesive soils, Annual book of ASTM standards.
ASTM-D 3080-98 (1998) Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained condition, Annual book of ASTM standards.
 ASTM-D 698-00 (2000) Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12,400 ft-lbf/ft3 (600 kN-m/m3)), Annual book of ASTM standards.
Baghdadi, Z. A., Fatani, M. N., and Sabban, N. A (1995) Soil Modification by Cement Kiln Dust, Journal of Materials in Civil Engineering, 7(4): 218-222.
Baghdadi, Z. A., Rahman, M. A (1990) The Potential of Cement Kiln Dust for The Stabilization of Dune Sand in Highway Construction, Building and Environment, 25(4): 285-289.
Heeralal, M., Praveen, G. V (2011) Study on Effect on Fiber on Cement Kiln Dust Stabilized”,Journal of Engineering Research and Studies, 2(4): 173-177.
Iran China Clay Industries Company, website address: www.icckaolin.com.
Little, D. N., Males, E. H., Prusinki, J. R. and Stewart, B. S (2000) Cementation Stabilization, A2J01: Committee on Cementitious Stabilization,  http://www.onlinepubs.trb.org/ onlinepubs/millennium /00016.pdf, (2000).
Makusa, G (2012) Soil Stabilization Methods and Materials, In Engineering Practice, Lulea University of Technology, Sweden.
Mehatlaf, A (2018) Compressive Strength and Physical Properties Behavior of Cement Mortars with Addition of Cement Kiln Dust, Journal of Babylon University/Engineering Science, 26(1): 114-121.
Miller, G. A. and Azad, Sh (2000) Influence of Soil Type on Stabilization with Cement Kiln Dust, Construction and Building Materials, 3: 89-97.
Salahudeen, A. B., Eberemu, A. O., Osinubi, K. J (2014) Assessment of Cement Kiln Dust- Treated Expansive Soil for the Construction of Flexible Pavements, Geotechnical and Geological Engineering, 4: 1-9.
Singh, V., Jain, R (2015) Effect of Cement Kiln Dust on Index Properties of Black Cotton Soil, International Journal of Engineering and Science Research, 5(4): 142-146.