ההשפעה של ייצוב כימי על פצעים נרחבים והיכולת להתמודד עם שיפור

אדמה רחבה, הידוע גם כקרקעות נפיחות, להציג כמה מהאתגרים המשמעותיים ביותר בהנדסה גיאוטכנית.נטייתם לעבור שינויים משמעותיים בנפח התגובה לתנודות לחות יכול להוביל לנזק מבני חמור, למהנדסים, לכישלונות ולעלויות תחזוקה מופרזות של כוח האדם, לכיסויי בקרה כימיים ולשיפורים נרחבים יותר, לצמצום אזורי הפרויקט העקשומיים ובסיסיים, לגרום מיליארדי דולרים לנזקים של מבנים מדי שנה, למתקנים, ולשיפורים אחרים, לייצוב, לייצב את ההשפעות הכימיות של תכונות אלה.

הבנה של פצעים גדולים

אדמה רחבה מאופיינת בנוכחות מינרלים חימר - בעיקר מונטמורלייט, אבל גם חולי ו vermiculite - המציג זיקה גבוהה למים.כאשר מים נספגים לתוך החללים הבין-שכביים של מבנה החימר קריסטל, הליטקטי מתרחב, מה שגורם לאדמה להתנפח.

מקטורים אידיאולוגיים ו-Swelling Mechanism

התנהגות הנפיחות של אדמה רחבה נשלטת בעיקר על ידי הרכב המינרלי. Montmorillonite, 2:1 שכבת סיליקט, יש יכולת חילופי גבוהה ואזור משטח מסוים גדול, מה שהופך אותו רגיש מאוד לhydration. הגודל של נפיחות תלוי בסוג וכמות של מינרלים, את ההתאמות ההחלפה (למשל, נתרן לעומת סידן), ואת התנאים הסביבתיים כגון ציפוי X ואילך, כגון צורות זיכרון RAM יותר מאשר מינרלים.

זיהוי ומחלקה של Soils

מספר בדיקות אינדקס עוזר לזהות אדמה רחבה. Atterberg גבולות - במיוחד מדד הפלסטיות (PI) ומגבלת הצטמצמות - לספק אינדיקציה ראשונית. A PI גדול מ -35% לעתים קרובות מציע פוטנציאל התרחבות גבוה.מבחן swell החופשי (אינדקס swell) ואת מבחן הלחץ הנפיחות מגדיר שינוי ישירות את הנפח של USCS של שימור גבוה מפלסטיק (בדרך כלל) בדיקת ג'פולנסטומטית' (S) הוא תמיד טיפול כימי יעיל של מערכת ההפעלה של HIV.

ייצוב כימי: עקרונות ושיטות

ייצוב כימי כרוך תוספת של סוכנים תגובתיים לאדמה אשר מקדם תגובות מלטיטיות או פוזולניות.המטרה היא להפחית את הפלסטיות, למזער פוטנציאל נפיחות, להגדיל את העוצמה והנוקשות של הקרקע.הייצבים הנפוצים ביותר הם ליג, מלט, זבוב אפר, וכימיקלים מיוחדים כגון סידן כלור ופולימרים שונים.

המונחים: Lime Stabilization

Lime (calcium hydroxide, Ca(OH)2) הוא אחד הייצובים הוותיקים והיעילות ביותר עבור חימר רחב (כאשר מעורב עם חימר לחות, ליג גורם שתי תגובות עיקריות: שינויים לטווח קצר חלקיקים ארוכי טווח טווח טווח כי שלב הדחיסה של סידן פעיל (HRM) מייצר כמעט באופן מיידי: סידן מספק קימורים אחרים על פני השטח, צמצום השכבה הכפולה של סיבית זמן של חומר ניקוי (pine) ולהפחית את אותה תגובה של חומרת שומן).

ייצוב Lime מתאים במיוחד לקרקעות עם אינדקס מפלסטיק גבוה (PI > 30%) קומפקטיות שדה לאחר תוספת סיד יש לשלוט בזהירות כדי להשיג צפיפות מקסימלית ושילוב אחיד.קלינג זמן וטמפרטורה גם להשפיע על רווח כוח; תקופת לחות של 7-28 ימים מומלץ בדרך כלל.FLT:0Lime-ed פני הקרקע יכול להשיג עלייה של 2 - 5 פעמים הערך לא פתורה, 000 סוללת את הערך של 1 רצפה רכה.

Cement Stabilization

פורטלנד מלט הוא עוד מייצב נפוץ. Cement מגיב עם מים כדי ליצור CSH ו CAH, אשר מעיל חלקיקי אדמה ומלא ריקנים, יצירת מריצה קשיחה, נמוכה-העוצמה שלא כמו ליג, מלט לא דורש תגובה פוליזונומית עם החימר כדי להשיג כוח - זה מרפא באמצעות hydration.זה הופך את הייצוב יעיל על פני טווח רחב יותר של סוגי אדמה, כולל תוכן 1 ו- CBRS בדרך כלל פחות גבוה, אם זה יכול להיות יעיל על ידי חומר חימרטמין C.

היתרון העיקרי של ייצוב מלט הוא רווח כוח מהיר.לדוגמה, עוצמות דחיסות של 1-3 MPa נפוצים.היכולת נושאת של אדמה מרחיבה מלט-מפותחת יכול להיות משופר באופן משמעותי - מחקרים שדה דיווחו על CBR עלייה מ ⁇ יחיד עד יותר מ -50%.עם זאת, אדמה מטופחת מלט הם יותר מתפתלים ועשויים לחוות סדקים אם לא כראוי של סיבים מהירים או מייצבים לעתים קרובות.

עף אש וספוילרים אחרים

זבוב אפר, תוצר לוואי של שריפת פחם, מכיל כמויות גבוהות של סיליקה, אלומיניום, ו תחמוצת ברזל. כאשר בשילוב עם מקור סידן (כמו ליג או מלט), זבוב פועל כפודן משני, שיפור כוח ארוך טווח. Class C טס אפר (תוכן סידן גבוה) ניתן להשתמש לבד כמו ייצוב בגלל תכונות הנפיחות שלה עצמו.

סוכנים כימיים אחרים כוללים סידן chloride (אשר מפחית נפיחות על ידי הגדלת חנקות אוסמוטית), נתרן כלוריד, ופולימרים קנייניים.אלה נפוצים פחות ולעתים קרובות משמשים עבור יישומים ספציפיים כגון כבישים זמניים או בשילוב עם ייצוב ראשוני.

מכניזם של יכולת שיפור

יכולת ההתבוננות היא היכולת של הקרקע לתמוך בעומסים ללא התנחלויות מופרזות או כישלון של ייצוב כימי משפר את יכולת הנושא באמצעות מספר מנגנונים קשורים:

• (FLT:0) ,הפסקות של קוהההיד ופריקציה פנימית: FLT:1 האג"ח מלטיטיבי (CSH ו CAH) יוצרים מריצה קדמית אשר מתנגדת לעיוות.הריצוף של חלקיקים חימר מגביר את זווית החיכוך בין חלקיקים ( ⁇ ) לדוגמה, חימרנים ליציפיים עשויים לראות עלייה מ-15 מעלות ל-30 מעלות.
• (FLT:0) ,הפחתת הפלסטיק ו- Swell Pressure:BuildFLT:1) על ידי הורדת מדד הפלסטיות ופרמטרים של swell-consolidation, הקרקע הופכת פחות רגישים לשינויים בנפח המושרה לחות.זה מקטין את התפתחות חיכוך העור שלילי והפסדי יכולת המושרה על ידי ה-Heave-Moderve-Mosve-Moderded Capacityהפסדים.
• (FLT:0) שיפור ההכחשה וצמצום המידות: FLT:1 ייצוב כימי מאפשר דחיסות קומפקטיות גבוהות יותר, צמצום יחס הריק ודחיסות.המודולו של תגובה תת-דרגתית (k) יכול להגדיל מספר כפול, ישירות לטובת עיצוב הבסיס.
• (FLT:0) תצורת גדר מים ואווירה: אנדרט (FLT) 1:1 אדמה סטטית להראות נחיתות נמוכה יותר, הגבלת מים בתוקפנות שעלולה לגרום לשינוי בנפח.זה חיוני לביצועים ארוכי טווח בסביבות צחצוצות מחזוריות.

(במובן מסוים, ניתן להעריך את יכולת הנושא של אדמה מייצבת באמצעות שיטות סטנדרטיות (Terzagi, Meyerhof, וכו ') אבל עם פרמטרים של כוח hear שהושג מבדיקות משולשות.עבור הולכי רגל רדודים, גורם של בטיחות של 3 הוא בדרך כלל מיושם.FLT:0Field Case מחקרים הראו כי ייצוב של משקעים גבוהים-פלסטיקנים יכול להיות מוגבל יותר מ -200 יסודות ניתן לפשטניים.

בדיקות ובקרה איכות עבור פרויקטים של פיתוח

ייצוב כימי מוצלח דורש בדיקות קפדניות הן במעבדה והן בתחום.התהליך מתחיל בחקירה גיאוטכנית יסודית כדי לסווג את הקרקע ולהעריך את מאפייני הנפיחות והחוזק הטבעיות שלה.עיצוב המיקס קובע את הסוג המייצב האופטימלי ואת התוכן.

• (FLT:0)Atterberg Limits: FLT:1hil טיפול, את הגבלת הנוזל ואת מדד הפלסטיות צריך להפחית באופן משמעותי. Limeייצוב לעתים קרובות להמיר חימר מפלסטיק גבוה לחומר דל-פלפלסטיק.
• (FLT:0)Standard Proctor Compaction: FIRLT:1 ; Determine את תכולת הלחות אופטימלית (OMC) ואת צפיפות יבשה מקסימלית (MDD) של תערובת מייצבת. Stabilization בדרך כלל מגביר את OMC ומעט מקטין MDD בשל flocculation.
• (ב) [ה]:0] כוח מדכא בלתי מבוקר (UCS:REFLT] 1 מדד לאחר 7, 14, 28 ימים של ריפוי לחות.T. כוח היעד תלוי בפרויקט; עבור תת-הדרגה, מינימום 7 ימים UCS של 1.0 MPa הוא נפוץ.
• (ב) ⁇ 0California Bearing Ratio (CBRura): 1:1 soaked ו unsoaked CBR בדיקות לחשוף את ההתנגדות של החומר בתנאים רטובים. ייצוב לעתים קרובות מניב ערכים CBR מעל 80% (soaked), בהשוואה ל 5-15% עבור אדמה לא מטופל.
• <חזק>Swell Test: Measure Free swell index ולחץ swell תחת טעינה של עיצוב.ערכים מקובלים הם swell < 1% ולחץ swell < 50 kPa.
• (ב) ⁇ :0) מבחן שאר: ⁇ 1 (Determine יעיל cohesion (c) וזווית חיכוך ( ⁇ ) לצורך חישובים של יכולת.

בקרת איכות שדה כוללת אימות של מינון ייצוב (באמצעות titration עבור סיד, מבחנים תוכן מלט), ערבוב אחידות (בדיקה ידנית, ניתוח sieve), צפיפות קומפקטיות (מד גרעיני), ותוכן לחות. כוח in-situ ניתן להעריך עם דינמית cone Penetrometer (DCP) או ירידה במשקל נייד deflectometer (PFWD Cores נלקח משכבות ניתן לבדוק עבור שכבות ארוכות טווח, בדיקה עבור ריצוף.

יתרונות ומגבלות של יציבות כימית

יתרונות מפתח

• (FLT:0) קופקט-אווירה: התפלגות 1 (FeloLT:1) בהשוואה ל חלופות בסיסיות (פילים, פירים קידוח), ייצוב כימי יכול להפחית את עלויות הבסיס ב-30-50% עבור פרויקטים רבים.
• (ב) ניתן לדחוס את הקרקע:0 (Imroved Construction Speed:FLT:1) ולמקם את הקרקע הסטובילידית במהירות, ומאפשר לוחות זמנים מהירים יותר של בנייה.
• (FLT:0) ,Enhanced Sustainability: ההרחבה 1 (בשיתוף אדמה זמינה מקומית) נמנעת מהתמוטטות והובלת מילוי גרפי.טיס שימוש נוסף בפסולת תעשייתית.
• (ב) ⁇ :0) ,(ב) ,ב"ה, ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]

הגבלות ושיקולים

• (FLT:0) חששות סביבתיים: דור אבק 1 (FIRLT:1) במהלך ערבוב ופגיעה פוטנציאלית של כימיקלים למים קרקעיים דורש ניהול. Lime ו ייצור מלט יש גם טביעות רגל פחמן משמעותיות.
• (FLT:0)Laboratory ושדה רגישות: ביצועים אופטימליים 1 (OpterLT:1) תלוי בתנאי ריפוי נאותים, בקרת לחות, וקומפקטיות נאותה.
• (FLT:0-Long-Term Durability:FLT:1 Someייצבers (למשל, גיסאום מבוסס) יכול להידרדר לאורך זמן בתנאים לחות. Sulfate התקפה הוא סיכון כאשר לימון משמש באדמה עשירה sulfate - ליגמי נמוך במיוחד או תוספים (למשל, זבוב) עשוי להיות נחוץ.
• (FLT:0) לא מתאים לכל סוגיה: ריצוף 1:1 , אדמה אורגנית וקרקעות עם מפלסטיק גבוה (PI > 50%) עשוי לדרוש כמויות מייצבות מופרזות, מה שהופך טיפול לא כלכלי.

כדי לטפל בהשפעה סביבתית, ההתקדמות האחרונה כוללת שימוש בכבלים פחמן נמוך חלופיים כגון סגסוגת פיצוץ סגסוגת slag (GGBS) ו חימר מופעל.הערכת מחזור החיים של ייצוב צריכה להיות בהשוואה שיטות שיפור קרקע אחרות.

מחקרים ויישומים מעשיים

מקרה מחקר 1: Lime Stabilization forשיכון Development בטקסס

פיתוח מגורים באזור דאלאס-פורט וורת' תוכנן על חימר רב היקף (PI - 60%, לחץ swell > 300 kPa) העיצוב המקורי דרש כיבים עמוקים המשתרעים על ידי סטרטה יציבה, בעלות של 1.2 מיליון דולר. Lime התייצבות (5% על ידי משקל נוקשה) ב- PostPMD נבדקו לאחר טיפול, ירד ל-25%, ל- wells לחץ ל-40 מיליון דולר.

מקרה מחקר 2: Cement Stabilization for a Industrial Storage בהודו

במצב ההודי של Gujarat, רחב היקף Black Cotton Soil (מונטמורניט עשיר) נתקל באתר מפעל. הדרישה ללחץ ניהולי היה 150 kPa Natural אדמה יכול רק לתמוך 50 kPa עם swell בלתי מתקבל על הדעת. Cement (8% על ידי משקל) היה מעורב בתוך שטח אחורי של פחמן מייצב מולו של 7 ימים UCSd ממוצע בינוני עם גישה בלתי נסבלת של יותר מ ספוגה של 48% על ידי משקל) היה מעורבבגן היה מעורבב ישירות על ידי פחמן, 000 ליטר פחמן, והוא היה מעורבב של יותר מ- 46% יותר מ- 46% יותר מ-41 היה מעורבבב היה מעורבברדגן C.

שיקולים סביבתיים וקיימות

טביעת הרגל הסביבתית של ייצוב כימי היא דאגה גוברת.ייצור של סיד ומלט הוא אנרגיה-רגישה ותורמת לפליטות CO2 (כ 1 טון CO2 טון של מלט) עם זאת, החלופה - החתירה - הצטברות, תחבורה וסילוק של אדמה נרחבת בשילוב עם יבוא של מילוי גרפיטי - יש לעתים קרובות השפעה גדולה יותר.

• שימוש בתוצרי לוואי תעשייתיים כמו זבוב אפר, סיליקה פום, או slag.
• שימוש בגיריד (אנרגיה נמוכה יותר מאשר מהירות) או סידן carbide שאריות בשל ייצור אצטילן.
• מינון ייצוב מותאם למזער שימוש בחומר ללא הקרבה של ביצועים.
• בקרת אבק נכונה במהלך ערבוב (ווטרס, פעולות סגורות).
• ניהול החלפה ומעקבי מים קרקעיים במהלך הבנייה ולאחר בנייה, במיוחד ליד אקוויפרים רגישים.

הערכה מחזור חיים (LCA) צריכה להיות חלק מתהליך העיצוב.מספר מחקרים הראו כי הקרקע טיפולית ליג יש פוטנציאל התחממות גלובלי נמוך יותר ליחידה פונקציונלית (למשל, עבור kN של שיפור יכולת נושא) מאשר פילינג עמוק או החלפת הקרקע. כאשר ייצובים כגון סידן chloride משמשים, רעילות ללח שלהם צריך להעריך - בדרך כלל סטנדרטית יש השפעה מינימלית, אבל צמחייה לטווח ארוך יכול להשפיע.

מסקנה

ייצוב כימי הוא שיטה מוכחת, תכליתית, ועלות-תועלת לשיפור המאפיינים ההנדסיים של אדמה נרחבת.על ידי צמצום הפלסטיות, שליטה בהתנהגות של swell-shrink, ולהגדיל באופן משמעותי את יכולת הנושא, הוא מאפשר בנייה בטוחה וכלכלית על אתרים בעייתיים. Lime ומלט יש לשמור על תחזיות ראשוניות של יציבות, אשר גדל על ידי תוספות פולינזילות כמו זבובים, דורש שיפור איכות קפדנית, כולל, עיצוב קפדני.

(ב) ויקרא וכתוב (ב)

לפרטים נוספים, הקוראים עשויים להתייעץ עם משאבים רלוונטיים כולל:

• (ב) 770) ,סורל מארגן את הדרגה הראשונה
• (ב) התאגדות ה-[[1924]]]]]]
• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ועדת המחקר של ה- Lime-Fly Ash StabilizationFLT:
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇