تثبیت خاکهای با سولفات شدید

خاکهای حاوی غلظت بالای یونهای سولفات (SO۴) یک چالش اساسی در طراحی و اجرای سازه های خاکی و فونداسیون ها، به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک محسوب می شوند. حضور سولفات ها منجر به واکنش های شیمیایی مخرب با سیمان پرتلند در بتن و یا ملات های تثبیت کننده خاک شده که عموما با پدیده هایی نظیر انبساط، ترک خوردگی و تخریب زودرس سازه همراه است. هدف از این مقاله بررسی و ارزیابی کارایی روش های متداول و نوین تثبیت شیمیایی این تیپ از خاک ها با تمرکز بر مکانیسم های مقابله با حمله سولفاتی است. روش های تثبیت سنتی شامل استفاده از سیمان پرتلند نوع High Sulfate Resistance و یا افزایش بیش از حد درصد سیمان اغلب با محدودیت هایی از نظر اقتصادی و یا ناکارآمدی در مواجهه با سولفات های با غلظت بسیار بالا مواجه هستند. در این راستا این پژوهش به تحلیل کاربرد مواد جایگزین و افزودنی های پوزولانی با کارایی بالا می پردازد؛ موادی نظیر خاکستر بادی (Fly Ash)، دوده سیلیس (Silica Fume) و متاکائولن فعال شده که با کاهش نفوذپذیری و همچنین جذب یون های OH و Ca، به طور موثری از وقوع واکنش های مخرب مانند واکنش قلیایی سیلیکاتی ثانویه (ASR) و تشکیل اترینگایت (Etringite) جلوگیری می کنند. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که تثبیت بهینه با استفاده از ترکیبی از سیمان مقاوم به سولفات با مقادیر کنترل شده ای از دوده سیلیس در محدوده ۵ تا ۱۰ درصد وزن سیمان منجر به افزایش قابل ملاحظه ای در مقاومت فشاری بلندمدت و کاهش چشمگیر در میزان تورم و تغییر حجم نمونه های خاک تثبیت شده در محیط سولفاته می گردد. این تحقیق در نهایت یک دستورالعمل بهینه برای انتخاب مواد افزودنی و تعیین درصد اختلاط موثر را بر اساس پارامترهای شیمیایی خاک میزبان شامل غلظت (SO۴) ارائه می دهد تا دوام و پایداری سازه های خاکی احداث شده بر روی این خاک های مشکل دار تضمین شود.

کلیدواژه ها:

خاکهای سولفاته ، یون سولفات (SO۴) ، تثبیت شیمیایی خاک ، حمله سولفاتی