استفاده از سنگ کربنات کلسیم و سنگ آهک برای جاده در مالزی

استفاده از سنگ کربنات کلسیم و سنگ آهک برای جاده در مالزی

این مطالعه برای بررسی استفاده از سنگ کربنات کلسیم و سنگ آهک برای جاده در مالزی انجام شده است. نمونه های سنگ آهک برای آزمایشات آزمایشگاهی، از دو مکان منتخب ساراواک یعنی معادن آکود در مایل  21 جاده کوچینگ- سریان و معدن پاکو در باو جمع آوری شدند. از نمونه های خرد شده و درجه بندی شده برای پارامتر طراحی روسازی،CBR  استفاده و آزمایش شد. سایر آزمایش های فیزیکی مانند تجزیه و تحلیل غربال، وزن مخصوص و محتوای آب نیز انجام شد. نتایج آزمایش با مشخصات موجود برای مواد پایه و زیر پایه اداره کارهای عمومی (JKR) مالزی مقایسه شد. نتایج آزمایشات آزمایشگاهی نشان داد که نمونه های سنگ آهک که از هر دو معدن جمع آوری شده اند، باید درجه بندی شوند تا معیارهای مواد پایه را همانطور که مشخص شده است، برآورده کنند. با این حال، سنگدانه های سنگ آهک که از سایت معدن Akud جمع آوری شده اند مطابق با مشخصات زیر پایه تعیین شده توسط JKR هستند.

هدف از این مطالعه ارائه توضیحات مختصر در مورد روسازی جاده، سنگ آهک و هدف این پروژه است. هدف از این ارائه توضیحات مختصر در مورد روسازی جاده، سنگ آهک و پروژه های با این موضوع است. همچنین شامل محدوده ها و محدودیت های این مطالعه است. اگرچه مقایسه جاده های ساخته شده توسط رومیان بیش از 1800 سال پیش با بزرگراههای مدرن ساده لوحانه خواهد بود، اما مقیاس گسترده عملکرد آنها در کل اروپا حتی با استاندارد امروز نیز باورنکردنی به نظر می رسد. در سرتاسر اروپا از زمان قرون وسطی، سنگ فرش ها بیشترین استفاده را برای ساخت روسازی داشتند. پس از سال 1850، سنگ فرش بلوک های چوبی به عنوان یک جایگزین با سر و صدای کمتر برای سازه های سنگی، به بسیاری از شهرهای اروپا وارد شد. در حالی که در بین سالهای 1870 و 1890، سنگ فرشهای آجر یا سرامیک به طور گسترده ای در نیویورک و سایر کشورهای آمریکایی مورد استفاده قرار گرفتند.

در شهرها بلوک های جاده ای اندازه آجر بودند، و فقط 2-3 سانتی متر ضخامت داشتند. به نظر می رسد شکستگی به دلیل کنترل کافی و کیفیت کافی مشکل اصلی این موارد باشد. استفاده از بلوک های چوبی در لندن تا دهه نوزدهم و پنجاه ادامه داشت. در سال های بعد، با پاشش قطره و خرد کردن، عمر آنها افزایش یافت. این امر همچنین از لغزش مقاومت کافی اطمینان حاصل می کند. در سال 1854، آسفالت برای اولین بار به عنوان مواد روسازی در پاریس مورد استفاده قرار گرفت. مواد مورد استفاده آسفالت سنگ طبیعی بود، یعنی سنگ آهک آغشته به آسفالت. این ماده سطح آرام و به راحتی تمیز را فراهم می کند اما مقاومت در برابر لغزش در هوای مرطوب بسیار کم است. تا سال 1870، این نوع سطح در انگلیس، آلمان، سوئیس و ایالات متحده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گرفت و تا دهه نوزدهم در شهر لندن استفاده می شد. جاده های بتنی تقریباً به طور قطع از دهه اول قرن بیستم در ایالات متحده آمریکا آغاز شده و در دهه بیست به اروپا نیز سرایت کرده اند. بتن بیش از یک قرن پیش به عنوان پایه استقرار سنگ ها، بلوک های چوبی و آسفالت مورد استفاده گسترده قرار گرفت، اما به عنوان سطح روان مورد استفاده قرار نگرفت. در حالی که در مالزی بود، روسازی های روکش انعطاف پذیر یا روکش های قیری برای اولین بار مدتی قبل از جنگ جهانی دوم ساخته شد. در آن سال ها، سنگ فرش های جاده با استفاده از سنگ فرش سنگ بلوک بر روی ماسه یا زیر پایه لاتریت پوشانده شده با لایه ای از سنگدانه ها یا سنگدانه های تثبیت شده قیر ساخته شد. از زمان جنگ، پیاده روهای جاده با استفاده از پایه جاده خرد شده و زیر پایه با سطح قیر متراکم ساخته شده است. این روش ساخت امروزه نیز در حال انجام است.

سنگفرش های جاده ای بسته به نحوه توزیع بارهای سطحی، به عنوان “سخت” یا “انعطاف پذیر” طبقه بندی می شوند. سنگفرش های سخت، جایی که لایه فوقانی بتن با کیفیت بالا است در حالی که سنگفرش های انعطاف پذیر، که در آن لایه های بالایی به قیر پیوند می خورند. عملکرد ساختار روسازی توزیع بارهای تحمیل شده چرخ در منطقه وسیعی از خاک است. اگر وسایل نقلیه خود به خود در خاک طبیعی حرکت کنند، در اکثر خاکها و شکافها در مسیر چرخ شکست خرابی رخ می دهد. مقاومت برشی خاک معمولاً به اندازه ای نیست که بتواند بار را تحمل کند. علاوه بر عملکرد توزیع بار، سطح رویی ساختار روسازی باید یک سطح متحرک و مطمئن داشته باشد. اجزای اصلی سازه روسازی سطح، اساس، زیر اساس و زیر سطح است. لایه سطحی، که گرانترین لایه است، به ظرفیت تحمل لایه پایه یا اساس و زیر پایه یا زیر اساس بستگی دارد. پایه و زیر پایه معمولاً مواد دانه ای یا سنگدانه ای هستند. شن، ماسه و لاتریت از انواع مختلفی از مواد دوره زیر پایه هستند. وقتی این مواد کیفیت لازم را ندارند، از تثبیت کننده سیمان این ماده یا سنگدانه خرد شده استفاده می شود. زیر پایه، که در ساختارها پایین تر است، به عنوان ماده با کیفیت بالا به عنوان پایه نیازی ندارد، زیرا بارها به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

سنگهای رسوبی آهکی تا حد زیادی متداول ترین نوع سنگ هستند که در سطح زمین قرار دارند. سنگهای اصلی رسوبی سنگ آهک، ماسه سنگ و شیل هستند. سنگ آهک از نظر رنگ و بافت بسیار متفاوت است، بسته به اندازه پوسته ها یا بلورهای موجود در آنها. سنگ آهک در آب از رسوب پوسته ها و قطعات پوسته یا از نظر شیمیایی از رسوب کربنات کلسیم تشکیل می شود. سنگ آهکی که حاوی مقدار قابل توجهی کربنات منیزیم باشد، دولومیت نامیده می شود. گچ یک سنگ آهک متخلخل است که گاهی اوقات شامل گره های چرت یا سنگ چخماق است. مرجان ها، جانورانی که در آب گرم اقیانوس و در عمق متوسط ​​زندگی می کنند، سنگ آهک صخره ای تشکیل می دهند. بسیاری از سنگهای آهکی خارج شده از نظر ضخامت، سنگ شناسی یا ترکیب دارای اهمیت اقتصادی هستند. برخی از سنگهای آهکی به دلیل مواد شیمیایی خاص یا خصوصیات فیزیکی، برای مصارف تخصصی مانند راه سازی، ساخت سیمان، صنایع ساختمانی و ساختمانی، تولید کاشی و کشاورزی مناسب هستند.

هدف این مقاله توصیف ویژگی های سنگ آهک است که به عنوان ماده جایگزین برای پایه جاده یا زیر پایه استفاده می شود. به منظور مطالعه، دو نمونه از معادن مختلف گرفته شده است: 1) معدن سنگ معدن بوکیت آکود در مایل 2، جاده کوچینگ- سریان و 2) معدن پاکو در باو

روشهای مورد استفاده در این مطالعه شامل نسبت تحمل کالیفرنیا (CBR) ، محتوای آب، تجزیه و تحلیل غربال و وزن مخصوص است.

دامنه و محدودیت محدوده پروژه شامل موارد زیر است:

1) تعیین اینکه آیا سنگ آهک تولید شده در ساراواک می تواند برای راه سازی به عنوان یک لایه پایه یا زیر پایه استفاده شود. 2) برای هدف مطالعه، فقط سنگهای آهکی که در معدن آکود و معدن پاکو یافت می شوند برای آزمایش آزمایشگاهی درگیر هستند.3) محدوده پروژه شامل آزمایش آزمایشگاهی برای یافتن خصوصیات سنگ آهک با استفاده از چند پارامتر مانند آزمون تحمل نسبت کالیفرنیا (تست CBR) ، آزمایش مخصوص جاذبه، تست محتوای آب و آزمون تجزیه و تحلیل غربال است.

بررسی هدف این مقاله ارائه درک دقیق تری در مورد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سنگ آهک است. این مطالعه همچنین نگاهی عمیق به روسازی و مشخصات آنها دارد که آنها باید مطابق روشی که مشخصات مربوط به مواد ساخت جاده که قبلاً استفاده شده، تهیه شود.

سنگ آهک یک سنگ رسوبی است که یک سنگ کربنات بستر است و عمدتا از کربنات کلسیم (CaCO3) تشکیل شده است. رنگ سنگهای آهکی از سفید تا سایه های مختلف خاکستری و سیاه متفاوت است. اکثر سنگهای آهکی دارای بافت آواری هستند، اما بافتهای کریستالی معمول است.

سنگهای کربناته، دولومیت و سنگ آهک، حدود 22٪ از سنگهای رسوبی که در بالای سطح دریا قرار دارند را تشکیل می دهند. ماده معدنی رایج دیگر در سنگ آهک دولومیت است [CaMg (C03).  ناخالصی های رایج در سنگ آهک شامل چرت میکرو کریستالی، کریپتوکریستالی، کوارتز یا سیلیس بی شکل، SiO2، رس، مواد آلی و اکسیدهای آهن است. سنگ آهک بی نظیر است زیرا در آبهای کمی اسیدی نیز محلول است، مانند اسید کربنیک که از محلول دی اکسید کربن در آب ایجاد می شود. طبق گفته اتکینز (1997)، سنگ آهک و دولومیت از سنگهای رسوبی کاملاً متداول هستند. آنها نرمتر از سنگهای آذرین هستند، اما هنوز هم برای بیشتر اهداف به عنوان سنگدانه قابل قبول هستند. یک ویژگی فیزیکی سنگهای آهکی، که از نظر ژئوتکنیکی مهم است، تخلخل ذاتی آن است. طبق گفته Jumikis (1983) ، سنگهای آهکی از نظر تخلخل بسیار متفاوت هستند، برخی بسیار نفوذ ناپذیر، برخی بسیار متخلخل، از این رو، نفوذپذیر هستند. از آنجا که سنگهای کربناته نسبتاً محلول هستند، ممکن است حفره های محلول در سنگهای آهکی زیاد باشد. در مناطق آهکی باید حفره های محلول و از این رو نفوذپذیری همیشه مشکوک باشد تا زمانی که مدارک مخالف بدست آید. سنگ آهک در ساخت و ساز و صنعت کاربرد گسترده ای دارد. این سنگ همچنین یکی از سنگهای داخلی و خارجی است و همچنین ماده اصلی تولید سیمان و آهک است.

مناطق دارای سنگ آهک در مالزی بسیار گسترده است. در شبه جزیره مالزی، بیشترین معادن در دره کلنگ، دره کینتا، کده-پرلیس (از جمله جزایر لنگکاوی)، کلانتان (منطقه گوآ موسنگ) و پاهانگ است. در این مناطق فوق الذکر، سنگ آهک به صورت صخره های باشکوه و پرتحرک و همچنین سازندهای گسترده سنگ بستر رخ می دهد. هیچ تپه سنگ آهکی در مناطق جنوبی شبه جزیره مالزی رخ نمی دهد، و زمانی تصور می شد که سنگ آهک به هیچ وجه در منطقه جنوبی شبه جزیره مالزی اتفاق نمی افتد. با این حال، در بررسی های اخیر، گمانه ها، عمدتا با پروژه های مختلف مهندسی ساخت و ساز، در برخی از مناطق Johor و همچنین بخشهایی از جزیره سنگاپور با سنگ آهک مواجه شده اند. به عنوان مثال، منطقه مزرعه سبزیجات تنگکاک تحت پوشش سنگ آهک گسترده قرار دارد، همانطور که توسط گمانه های حفاری شده برای بزرگراه شمال و جنوب در منطقه تنگکاک نشان داده شده است.

ساراواک و صباح تشکیلات سنگ آهکی گسترده ای دارند که به صورت تپه های سنگ آهک بیشمار و سنگ بستر وجود دارد. نمونه های آن غارهای معروف مولو و غارهای نیا ساراواک است. در واقع، معادن سنگ آهک زیادی در ساراواک وجود دارد مانند معدن Sin Seng Ann ، معدن Poh Kwang ، معدن Paku ، معدن معروف، معدن PPES ، معدن Thump Up ، معدن Akud و Pludec Stones. برای هدف تحقیق، فقط دو معدن سنگ آهک درگیر است. معدن Akud در Serian و معدن Paku در Bau وجود دارد.

تشکیل سنگ آهک عمدتا از کربنات کلسیم (CaCo3) تشکیل شده و از بقایای پوسته های دریا و سایر موجودات دریایی در بستر دریا تشکیل می شود. ماهی، صدف، مرجان و میکرو ارگانیسم های دریایی برای تولید کربنات کلسیم و دی اکسید کربن محلول را از آب دریا استخراج می کنند. بقایای آنها در بستر دریا قرار می گیرد و بعداً توسط دیگر رسوبات ممکن است دفن شود. گرما و فشار باعث می شود که بقایای این حیوانات بسترهای سخت و غنی از کربنات کلسیم تشکیل شود. بقایای پوسته ها و سایر فسیل ها اغلب در سنگ آهک دیده می شود. اگر سنگ آهک خیلی عمیق دفن شود، گرما و فشار باعث می شود که کربنات کلسیم دوباره متبلور شود و سنگ مرمر تشکیل دهد. استخراج سنگ آهک در زیر سطح خاک، خاکستر و سیلتستون یک سنگ آهک فوق العاده عالی است، که خلوص آن بیشتر از 95٪ است. سنگ آهک در معدن استخراج می شود. سپس با کامیون به یک کارخانه خرد کردن منتقل می شود. سنگ آهک به شکل بلوک طبیعی تا زمانی که به اندازه مورد نیاز کاهش یابد در یک ضربه اولیه مدار بسته تغذیه می شود. سنگ آهک در اندازه های مختلف کاربردهای مختلفی دارد. اندازه ها و انواع مختلف محصولات مختلفی را از ماده اولیه تولید می کنند.

تصفیه آهک سوخته (اکسید کلسیم، CaO) با تخلیه سنگ آهک با کیفیت بالا در دمای بسیار بالا تولید می شود. تقریباً نیمی از وزن سنگ آهک به عنوان دی اکسید کربن فرار می شود تا اکسید کلسیم یا آهک سوخته تولید کند. این محصول معمولاً به عنوان آهک زنده، آهک روچ یا آهک بدون لایه شناخته می شود. آهک هیدراته (هیدروکسید کلسیم ، کلسیم (OH) 2) یکی از مشتقات آهک سوخته است. در آب رساننده های مداوم با آب تصفیه و سپس خشک می شود. سپس جدا کننده های هوا ذرات اندازه میکرون را طبقه بندی می کنند. محصول نهایی به صورت یک پودر سفید ریز ظاهر می شود. آهک هیدراته به آهک ذوب شده نیز معروف است و بیشترین کاربرد قلیایی را در جهان دارد. آهک کشاورزی (کربنات کلسیم ، CaCo3) معمولاً به عنوان آهک و سنگ آهک آسیاب شده شناخته می شود. سنگ آهک سنگ زنی تا کمتر از 2 میلی متر آن را تولید می کند. تراشه سنگ آهک کربنات کلسیم است که خرد و غربال شده است. این برای راهها و در تولید فولاد و در گوگرد زدایی ذغال سنگ استفاده می شود.

کانی شناسی سنگهای آهکی را می توان به عنوان یک رسوب شیمیایی یا یک سنگ رسوبی آلی طبقه بندی کرد. آب دریا تقریباً با کربنات کلسیم اشباع شده است، بنابراین تغییر جزئی در دمای آب یا ترکیب شیمیایی می تواند باعث رسوب کلسیت از محلول شود. شکل رایج تر سنگ آهک به صورت آلی سنگ رسوبی است.

اینها از بقایای فسیلی موجودات دریایی یا از مواد پوسته آهکی تشکیل شده است که دوباره بازسازی و تلفیق شده است. سنگ آهک به خالص ترین شکل خود به کلسیت معروف است که دارای ترکیب شیمیایی CaCO3 (کربنات کلسیم) از 56.0 درصد CaO (آهک) و 44 درصد CO2 (دی اکسید کربن) است. سنگ آهک اغلب حاوی مقادیر کمی ناخالصی مانند منیزیم، آهن، روی، منگنز و سرب است. دولومیت یک سنگ آهک منیزیم یا کربنات کلسیم و منیزیم CaMg (CO3) 2 است. دولومیت خالص حاوی 47.8 درصد CO2  (دی اکسید کربن)، 30.4 درصد CaO (آهک) و 21.8 درصد MgO (منیزیم) است. کربناتهای آهن و منگنز نیز گاهی اوقات وجود دارند. انواع زیادی از سنگ آهک وجود دارد. این انواع می تواند از نوع درشت تا بسیار ریز دانه، از نظر فشردگی سخت و نرم باشد. سنگ آهک ممکن است تا حدی دگرگونی شود که به راحتی یک لاک مناسب برای سنگ ابعاد را بپذیرد و از آن به عنوان سنگ مرمر یاد می شود.

موارد استفاده از سنگ آهک

سنگ آهک یکی از قدیمی ترین مواد مورد استفاده انسان است و همچنین به عنوان پرکاربردترین ماده شیمیایی جهان شناخته می شود و استفاده از سنگ کربنات کلسیم و سنگ آهک برای جاده در مالزی رخ میدهد. هزاران سال بعد و در آن سوی جهان، هنوز از آهک در جاده ها استفاده می شود. آهک سوخته و آهک هیدراته برای تثبیت جاده ها، باند فرودگاه ها، کانال های آبیاری، سدهای خاکی و پایه های ساختمان استفاده می شود.

سنگ آهک از طریق تبادل یونی باز و همچنین تولید یک عمل سیمان کاری یا سخت شدن، ذرات رس را به ذرات درشت تجمع می دهد. محصولات واکنش دائمی هستند و یک لایه تثبیت کننده با دوام تولید می کنند. مزایای استفاده از آهک در راه سازی شامل: بهبود کیفیت سازه، ظرفیت تحمل بار بیشتر، کاهش هزینه های نگهداری و افزایش طول عمر است. از سنگ آهک برای تصفیه شیمیایی و تقویت خاکهای رسی استفاده می شود تا مواد پایه و زیر پایه رضایت بخشی ایجاد کند. طبق گفته Thagesen (1995)، سنگهای آهکی سخت اغلب به عنوان سنگدانه در پیاده روهای جاده ها مورد استفاده قرار می گیرند اما بیشتر سنگهای رسوبی نرم هستند و فقط برای ساخت خاکریز مناسب هستند. سنگ آهک سخت ممکن است دارای سایش و پایه های بالایی باشد. سنگ آهک به خوبی با قیر پیوند می خورد. با این حال، اکثر سنگهای آهکی ارزش صیقلی خوردن بسیار کمی دارند و سطح آسفالت ساخته شده با سنگدانه های آهک به طور معمول هنگام خیس شدن لغزنده می شود. آهک سخت به دلیل انبساط حرارتی کم، یک سنگدانه عالی برای بتن سیمان است. سنگ آهک در بسیاری از کشورهای خاورمیانه گسترده است و ممکن است تنها ماده موجود برای استفاده به عنوان سنگ خرد شده باشد. در سایر مناطق گرمسیری سنگ آهک صخره ای بسیار رایج است. در جنوب اقیانوس آرام و اقیانوس هند بسیاری از جزایر به طور کامل توسط مرجان ها تشکیل شده اند. چندین جزیره در دریای کارائیب و بخشهایی از توده خشکی اطراف خلیج مکزیک توسط سنگ آهک صخره ای تشکیل شده از بستر دریا تشکیل شده است. مقداری از این سنگ آهک سخت است و می توان از آن برای ساخت روسازی استفاده کرد.