تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
16,400 تومانشناسه فایل: 5452
چکیده
سیکل و دوره یخ زدگی در لایه های بستر جاده می تواند باعث تجمع سریع آسیب جاده شود. برای کاهش اثرات چرخه یخ زدن ، نیاز است تا لایه های بستر با حساسیت کمتری نسبت به سرما مشخص و طراحی شوند. این مقاله بر روی عملکرد تورم ناشی از یخبندان و سستی ناشی از آب شدن مصالح بستر جاده تمرکز دارد که با ترکیب خاکستر بادی کلاس C خود چسبنده، سیمان پرتلند، و الیاف پلیمری تثبیت شده اند. افزودن خاکستر بادی (15% وزن)، سیمان، و سیمان + الیاف ، سبب بهبودی حساسیت خاک نسبت به سرما می شود. توزیع اندازه دانه و زمان گیرش و تاخیر تراکم تثبیت کننده های شیمیایی بر عملکرد یخ زدگی خاک تاثیر می گذارد. میزان تورم باید کمتر از 4 میلی متر در روز برای رسیدن به حساسیت کم سستی ناشی از آب شدن بر طبق ASTM D 5918 کنترل شود. طبقه بندی پیشنهادی برای خاک های تثبیت شده به شیوه ی شیمیایی، حساسیت در برابر آب شدن را برای مقادیر بعد از آزمایش CBR کمتر مساوی 100، شناسایی می کند.
مقدمه مقاله
در مناطق یخبندان فصلی، مصالح بستر جاده تحت انجماد و آب شدن قرار می گیرند. در آیووا، در جایی که این مطالعه انجام شد، بیش از 0.3 متر از مصالح بستر جاده می تواند سالانه تقریبا 10 تا 50 چرخه یخ زدگی را خنثی کرد (شکل 1). از آنجایی که چرخه یخ زدگی می تواند خواص مکانیکی لایه های بستر را به طور قابل توجهی تغییر دهد، توجه زیادی به انتخاب مصالح بادوام و تثبیت مصالح ضعیف وجود دارد. مکانیزم های افزایش یخبندان بطور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته اند و می تواند به طور کلی به عنوان جذب آب در هنگام انجماد توصیف شود (Brandl، 2008؛ Casagrande et al.، 1931؛ Lai et al.، 2005؛ Taber، 1929) که به طور معمول به دنبال تضعیف در طول و پی از انجماد ادامه می یابد. ضریب ارتجاعی، نسبت مقاومت کالیفرنیا (CBR)، و فشار پیش تحکیمی می تواند از طریق چرخه یخ زدگی کاهش یابد (Qi و همکاران، 2008؛ Wang و همکاران، 2007).
موانع مویرگی و زهکشی بهبود یافته می توانند اثرات انجماد را از طریق توقف جذب آب کاهش دهند (Henry، 1990) در حالی که تثبیت سازی شیمیایی مصالح می تواند عملکرد یخ زدایی را از طریق اصلاح ساختار خاک بهبود بخشد (Becker و همکارانش، 2014؛ Dempsey و Thompson، 1973 الف؛ White و همکارانش، 2013). به طور کلی، آزمایش های یخ زدایی آزمایشگاهی برای ارزیابی عملکرد شیمیایی یا مکانیکی خاک تثبیت شده ضروری است. اگرچه تحقیقات در مورد اثرات چرخه یخ زدگی و ذوب شدن انجام شده است (Beskow، 1935، 1991؛ Casagrande و همکاران، 1931؛ چمبرلین، 1986؛ جانسون، 2012؛ ژانگ، 2013)، اما تحقیقات کمی در مورد اثرات یخبندان- در رابطه بین مواد ژئوماتیک و تثبیت کننده های استفاده شده در بستر جاده ها وجود دارد. این مطالعه از تحقیقات قبلی متفاوت است، در حالی که دستگاه آزمایش یخ زدگی آزمایشگاهی استفاده شده در این تحقیق طیفی از مصالح بستر جاده و روش های تثبیت شده را شبیه سازی می کند که در معرض شرایط نفوذ سرما معمول به دو شیوه قرار می گیرد. نخست، به جای کنترل کردن تنها دمای هوا در طول آزمایش، دما در بالا و پایین نمونه ها کنترل می شود. دوم، دستگاه تست تامین مداوم آب را فراهم می کند.
ABSTRACT Laboratory freeze–thaw assessment of cement, fly ash, and fiber stabilized pavement foundation materials
Freeze–thaw cycles in pavement foundation layers can cause rapid accumulation of pavement damage. To reduce the effects of freeze–thaw cycles, there is a need to characterize and design low frost susceptible foundation layers. This paper focuses on the laboratory frost-heave and thaw-weakening performance of pavement foundation materials that were stabilized with combinations of self-cementing class C fly ash, Portland cement, and polymer fibers. Additions of fly ash (15% by weight), cement, and cement + fibers presented improvement on frost susceptibility of soils. Grain size distribution and curing time and compaction delay of chemical stabilization influenced soil freeze–thaw performance. The heave rate has to be controlled to less than 4 mm/day to achieve very low thaw-weakening susceptibility per ASTM D5918. A proposed classification for chemically stabilized soils identifies thaw-susceptibility as negligible for post-test CBR values ≥ 100.
Introduction
In seasonal frost regions, pavement foundation materials are subjected to cyclic freezing and thawing. In Iowa, where this study was undertaken, the upper 0.3 m of the pavement foundation materials can be subjected to approximately 10 to 50 freeze–thaw cycles annually (Fig. 1). Because cyclic freeze–thaw can significantly change the mechanical properties of the foundation layers, there is great interest in selecting durable materials and stabilizing poor materials. The mechanisms of frost heave have been studied extensively and can be generally described as the uptake of water during freezing (Brandl, 2008; Casagrande et al., 1931; Lai et al., 2005; Taber, 1929) which is normally followed by weakening during and after thawing. Resilient modulus, California bearing ratio (CBR), and pre-consolidation pressure can be reduced by cyclic freeze–thaw action (Qi et al., 2008; Wang et al., 2007). Capillary barriers and improved drainage can reduce the effects of freezing by stopping the uptake of water (Henry, 1990) while chemical stabilization of materials can improve freeze–thaw performance by modifying the soil structure (Becker et al., 2014; Dempsey and Thompson, 1973a; White et al., 2013). Generally, laboratory freeze–thaw tests are needed to verify performance of chemically or mechanically stabilized soils. Although research into the effects of freeze–thaw cycles has been conducted (Beskow, 1935, 1991; Casagrande et al., 1931; Chamberlain, 1986; Johnson, 2012; Zhang, 2013), there is limited research about the effects of frost-heave and thaw-weakening on relationships between geomaterials and stabilizers used in pavement foundations. This study differs from previous research in that the laboratory freeze–thaw testing apparatus used in this study simulated a range of pavement foundation materials and stabilization methods subjected to typical frost penetration conditions in two ways. First, instead of controlling only air temperature during testing, the temperatures at the top and bottom of the specimens were controlled. Second, the test apparatus provided a continuous water supply.
- مقاله درمورد تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- پروژه دانشجویی تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- ارزیابی انجماد و ذوب مواد بنیادی پیاده رو تثبیت شده با سیمان و خاکستر و فیبر
- پایان نامه در مورد تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- تحقیق درباره تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- مقاله دانشجویی تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- گزارش سمینار در مورد تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده
- گزارش کارورزی درباره تشخیص و ارزیابی یخ زدگی بستر خیابان از سیمان، خاکستر های بادی و متریال تثبیت شده کف جاده