مطالعه آزمایشگاهی مقایسه تثبیت خاک رس کائولینیت با سیمان و غبار کوره سیمان

یکی از مسائل مهم در اجرای پروژه‌های عمرانی وجود خاک‌های رسی با مقاومت پایین و مشکلات ژئوتکنیکی ناشی از آن است. تثبیت شیمیایی با مواد افزودنی مانند سیمان از روش‌های متداول بهسازی خاک‌های رسی است. با وجود تاثیر قابل‌قبول سیمان در بهبود مقاومت خاک، به‌دلیل آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از فرایند تولید این ماده، در سال‌های اخیر محققین به دنبال مصالح جایگزین سیمان با آلودگی کمتر و صرفه اقتصادی بوده‌اند. یکی از این مصالح، غبار کوره سیمان است. غبار کوره سیمان یک محصول جانبی تولید سیمان پرتلند است که در محل خروجی گازهای آزاد شده کوره سیمان توسط فیلترهای پارچه‌ای یا رسوب‌کننده الکترواستاتیکی جمع‌آوری می‌شود. در این مقاله به مقایسه پارامترهای ژئوتکنیکی خاک رس کائولینیت تثبیت‌شده با سیمان و غبار کوره سیمان پرداخته می‌شود. به‌این‌منظور آزمایش‌های حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت فشاری محصورنشده و نسبت باربری کالیفرنیا بر نمونه‌های حاوی 5 ،10 و 15 درصد سیمان و غبار کوره سیمان (نسبت به وزن خشک خاک) انجام شد. نتایج نشان داد که سیمان و غبار کوره سیمان مقاومت خاک را افزایش می‌دهند و مقاومت فشاری محصورنشده نمونه با 15 درصد غبار کوره سیمان برابر با مقاومت نمونه با 10 درصد سیمان پس از 28 روز عمل‌آوری می‌باشد. آنالیز میکروسکوپ الکترونی‌روبشی نمونه‌های حاوی سیمان و غبار کوره سیمان نشان داد که به‌دلیل تشکیل ژل کلسیم سیلیکات هیدرات، حفره‌ها کاهش یافته و اتصال بین ذرات خاک بیشتر شده‌است که منجر به افزایش مقاومت می‌گردد.

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

Considering the geotechnical problems caused by low strength, clayey soils are 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 the 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 byproducts and waste materials. Cement Kiln Dust (CKD) is a powdery byproduct 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 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.