تأثیر آهک بر خواص مکانیکی خاک

در عملیات بهسازی باید هدف از اختلاط آهک با خاک قبلاً مشخص شود. به عنوان مثال اگر مقدار کمی آهک با خاک مخلوط شود برخی از خصوصیات خاک تغییر می کند، ولی مقاومت فشاری و کششی به طور محسو سی افزایش نمی یابند. در این شرایط، میزان سیمانی شدن، ضعیف و فقط به صورت مرحله اصلاح انجام شده است.

تأثیر آهک بر دانه بندی

با افزایش مقادیر پایین آهک (تا حدود 3 درصد)، فرآیند دانه ای شدن در بخش رسی خاک ها به واسطه واکنش تبادل کاتیونی انجام می شود. با افزایش بیشتر مقدار آهک، درصد کمی از ذرات رسی که باقی ماند ه اند، درشت دانه می شوند.اما در درصدهای بالاتر از 6٪ آنچه باعث تجمع یا درشت دانه شدن بافت خاک می شود، واکنش های پوزولانی است. واکنش های پوزولانی، ذرات بخش ریزدانه خاک را به هم می چسبانند و ذرات درشت را حاصل می کند.

تأثیر آهک بر حدود اتربرگ

افزودن آهک سبب کاهش حد روانی و افزایش حد خمیری و در نتیجه کاهش حالت خمیری خاک می شود. برای ر س های غیر آلی با نشانه حالت خمیری کم تا متوسط، بیشترین افزایش مقاومت معمولاً با افزون 6 تا 8 درصد آهک بر حسب درصد وزنی خاک خشک به دست می آید. هر اندازه نشانه حالت خمیری خاک بیشتر باشد، خاک دارای مقدار بیشتری کانی رسی است که در نتیجه به مقدار بیشتری آهک برای رسیدن به حا لت غیر خمیری نیاز دارد.

تأثیر آهک بر خصوصیات تغییر حجم و قابلیت تورم خاک

افزایش درصد بهینه آهک و زمان عمل آوری به میزان قابل ملاحظه ای از خصوصیات تورم (درصد تورم و فشارتورم) خاک های رسی می کاهد. مسئله جمع شدن یا انقباض خاک تثبیت شده با آهک بر اثر کاهش رطوبت آن از اهمیت زیادی برخوردار است و سبب به وجود آمدن ترکهای انقباضی می شود. ضمناً باید به نقش سولفات های قابل حل (خاک های گچ دار) در خاک ریزدانه و وارد شدن سولفات ها از طریق آب در خاک تثبیت شده با آهک در ایجاد تورم توجه داشت زیرا در این حالت به علت واکنش های شیمیایی بین رس و آهک و یون سولفات، کانی های ثانوی های از قبیل اترینگایت و تاماسایت ایجاد می شود. این کانی ها در حالت غیر بلوری قابلیت جذب آب بالایی دارند و می توانند در محیط اشباع به شدت متورم شده و باعث بروز مشکلات و خساراتی شوند.

تأثیر آهک بر میزان تراکم

مشخصات مربوط به تراکم مخلوط های خاک - آهک شامل حداکثر وزن مخصوص و درصد رطوبت بهینه، از اهمیت خاصی برخوردار است. مصالح متراکم و سفت، قابلیت باربری بیشتر و نشست کمتری در مقایسه با مصالح سست و نرم در مقابل بارهای وارده از خود نشان می دهد. برای دست یابی به نتایج عملیات تثبیت، خاک بایستی تا حد قابل قبول کوبیده و متراکم شود.

علاوه بر رطوبت و انرژی تراکم به عنوان دو عامل اساسی، عوامل دیگری وجود دارد که روی تراکم پذیری خاک تأثیر می گذارند. نوع خاک و دانه بندی آن و نوع درصد مواد اصلاح کننده آهکی و … هر کدام تأثیر خاصی در رفتار مهندسی مصالح از جمله وزن مخصوص خشک حداکثر و میزان آب بهینه دارند.

خاک تثبیت شده با آهک حداکثر وزن مخصوص خشک کمتر و درصد رطوبت بهینه بیشتری در مقایسه با خاک تثبیت نشده دارد.هر اندازه میزان آهک مصرفی برای تثبیت خاک بیشتر باشد، مقدار این اختلاف بیشتر خواهد بود. ضمناً با گذشت زمان، هر اندازه مواد سیمانی شده بیشتری در خاک تثبیت شده تشکیل شود، حداکثر وزن مخصوص مصالح کاهش و درصد رطوبت بهینه آن افزایش خواهد یافت.

تأثیر آهک بر نفوذپذیری خاک و کاهش درصد آب

با توجه به جذب آب مورد نیاز برای شکفتن آهک از خاک اطراف، میزان آب کاهش خواهد یافت. همچنین افزایش حجم ستون و فشرده شدن خاک و حرارت حاصل از شکفتن آهک که باعث تبخیر آب می شود، نیز سبب کاهش درصد آب می شود. با در نظر گرفتن وزن خاک خشک، مقدار کاهش آب (به درصد)، معمولاً بیش از مقدار آهک افزوده شده (به درصد) می شود. همچنین از آنجائی که نفوذپذیری ستون های آهکی اغلب در مقایسه با خا ک های رسی اطرافشان بیشتر است، نفوذپذیری رس نرم 100 تا 10000 برابر افزایش می یابد.

تأثیر آهک بر مقاومت برشی و فشاری خاک های تثبیت شده

افزایش مقاومت برشی پس از اختلاط با آهک، بخشی به دلیل مجتمع شدن رس و بخشی دیگر به علت کاهش درصد آب است. لازم به ذکر است که مقاومت برشی خاک رس در حین اختلاط کاهش می یابد. مقدار این کاهش در صورتی که حساسیت خاک زیاد باشد (مانند رس های سریع)، می تواند بزرگ باشد. اما مقاومت برشی با گذشت زمان بلافاصله افزایش خواهد یافت و پس از 1 تا 2 ساعت پس از اختلاط، بیش از مقاومت برشی پیش از اختلاط خواهد بود. با گذشت زمان مقاومت فشاری به خاطر واکنش های پوزولانی افزایش خواهد یافت.

مقاومت برشی زهکشی نشده رس پایدارسازی شده تحت شرایط مناسب می تواند به 0/5 تا 1 مگاپاسکال پس از سال برسد. به طور معمول می توان یک افزایش 10 تا 50 برابر ی در مقاومت برشی را در صورتی که مقا ومت برشی اولیه کم و در حدود 15-10 مگاپاسکال بوده باشد، انتظار داشت. معمولاً 6 تا 8 درصد وزنی آهک برای رس های غیر آلی با حد روانی کم کافی است تا مقاومت برشی بین 50 تا 200 مگاپاسکال پس از 1 سال به دست آید.

تأثیر آهک بر روی حساسیت خاک های رسی

خاک های رسی از نوع مونت موریلونیت، خاک های حساس به شمار می آیند و هر چه در خاکهای رسی میزان کانی مونت موریلونیت بیشتر باشد، حساسیت خاک بیشتر بوده و متناسب با افزایش میزان کانی کائولینیت حساسیت خاک رس کاهش می یابد. افزایش آهک بر خاکهای رسی حساس با عث کاهش حساسیت خاک رس شده و میزان حساسیت خا ک های رسی پایدار شده با آهک معمولاً بین 1 تا 33 است.

تأثیر آهک بر مقاومت در برابر چرخه های یخ زدگی و آب شدن

منظور اصلی از دوام خاکهای تثبیت شده با آهک، افزایش مقاومت آنها در برابر چرخه های یخ زدگی و آب شدن است. تأثیر دراز مدت رطوبت بر این مصالح معمولاً شدید نیست. خاکهای تثبیت شده با آهک بر اثر یخ زدگی و آب شدن، بخشی از مقاومت خود را از دست می دهند. مقاومت فشار ی اولیه خاکهای تثبیت شده با آهک بر روی مقاومت مصالح در برابر یخ زدگی و آب شدن تأثیر بسیاری دارد.

هر اندازه مقاومت فشاری اولیه این مصالح بیشتر باشد، مقاومت آنها نیز در برابر چرخه های یخ زدگی و آب شدن بیشتر خواهد شد. اما باید خاطر نشان ساخت که رس پایدار شده با آهک ممکن است به یخ زدگی حساس شود. در خاک کائولینیت با افزایش چرخه های یخبندان، ذوب یخ و همچنین افزایش درصد آهک، خاک غیر پلاستیک می شود و همچنین میزان کاهش مقاومت تک محوری آن با افزایش درصد آهک کاهش می یابد.