اثر الیاف پلی پروپیلن و نانو کلوئید سیلیس بر روی خاک نرم تثبیت شده تحت سیکل ذوب ویخ

نوع مقاله : مقاله عمران

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشیار ، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

امروزه سیمان به عنوان پرمصرف ترین و رایج ترین تثبیت کننده خاک، است. ولی با توجه به آثار نامطلوب زیست محیطی سیمان، ضرورت استفاده از ژئوپلیمرها بدلیل جنبه های مطلوب زیست محیطی به عنوان جایگزینی مناسب برای سیمان حائز اهمیت می باشد. در این مطالعه از ژئوپلیمر بر پایه آهک و نانومواد که شامل نانوکلوئیدسیلیس والیاف می باشد، برای تثبیت خاک کائولینیت استفاده شده است. پارامترهای مختلف مانند نوع نانومواد، مقدار نانومواد، نسبت محلول فعال کننده قلیایی و زمان عمل آوری به عنوان عوامل موثر بر رفتار نمونه های تثبیت شده مورد توجه قرار گرفت. برای ارزیابی تاثیر ژئوپلیمر و نانومواد بر رفتار مکانیکی نمونه ها، آزمایش مقاومت فشاری محدودنشده و مقاومت کششی وسیکل ذوب ویخ که معیار اصلی مقایسه نمونه ها بوده اند، انجام شده است. از طرفی تحلیل XRD و SEM جهت بررسی ریزساختاری خاک تثبیت شده، انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که ژئوپلیمر بر پایه الیاف و نانومواد، جایگزین مناسبی برای مواد سیمانی در تثبیت خاک هستند، طوری که افزودن الیاف و نانومواد به خاک باعث افزایش مقاومت و بهبود رفتار مکانیکی نمونه ها می شود. از طرفی با افزایش میزان نانومواد تا5 (درصد( و محلول قلیایی، مقاومت فشاری و کششی نمونه ها افزایش می یابد. مقاومت های به دست آمده، با مقاومت نمونه های تثبیت شده با سیمان مورد مقایسه قرار گرفته شده است. همچنین نتایج تحلیل ریزساختاری نشان دهنده واکنش شدید افزودنی های شیمیایی و تشکیل ژل آلومینوسیلیکاتی در ترکیبات ژئوپلیمری است که خود باعث افزایش ظرفیت باربری خاک و تثبیت آن می شود

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of polypropylene fibers and silica nano colloids on stabilized soft soil under melting cycle

نویسندگان [English]

  • pegah ardalani 1
  • Hasan Sharafi 2
1 Master's student in Geotechnics, Faculty of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

cement is used as the most widely used and common soil stabilizer. However, due to the adverse environmental effects of cement, the need to use geopolymers is important because of the favorable environmental aspects as a suitable alternative to cement. In this study, geopolymer based on lime and nanomaterials, which includes nanoclucosilica , was used to stabilize kaolinite . Various parameters such as type of nanomaterials, amount of nanomaterials, the ratio of alkaline activating solution and the curing time were considered as factors affecting the behavior of stabilized samples. To evaluate the effect of geopolymer and nanomaterials on the mechanical behavior of the samples, unrestricted compressive strength and tensile strength and melting cycle tests were performed, which were the main criteria for comparing the samples. On other hand, XRD and SEM analysis were performed to investigate the microstructure of the stabilized soil. The results show that fiber-based and nanomaterial based geopolymers are a suitable alternative to cementitious materials in soil stabilization, so that the addition of fibers and nanomaterials to the soil increases the strength and improves the mechanical behavior of the samples. other hand, with increasing the amount of nanomaterials to 5% (and alkali solution), the compressive and tensile strength of the samples increases. The obtained strengths have been compared with the strength of cement-stabilized samples. the results of microstructural analysis show Gives a strong reaction to chemical additives and the formation of aluminosilicate gels in geopolymer compounds, which in turn increases the soil bearing capacity and stabilizes it.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clay "
  • Fiber"
  • Nanomaterials"
  • Microstructure"
  • "
  • Cycle melting"

مراجع

[1] Barden. L. and G Sides. " Sample disturbance in the investigation of clay structure, Geotechnique ". 21. no. 3 (1971): 211-222.
[2] Mohammadi. M.  and V Tou gh."Experimental investigation of sand consolidation and reinforcement using ber and epoxy resin". Journal of Transport Infrastructure Engineering. (2016): 103-118.
[3] Sargent. P. " Handbook of Alkali-Activated Cements, Mortars and Concretes". (2015): 555-604.
[4] Singhi. B.  I Laskar. and M.A Ahmed. " Investigation on soil-geopolymer with slag, y ash and their blending". Arabian Journal for Science and Engineering. 41. no. 2 (2016): 393-400.
[5] Higgins. D. "  GGBS and sustainability". Journal for Construction Materials.  160. no.3 (2007): 99-101.
[6] Meyer. C. "The greening of the concrete industry". Journal for Cement and Concrete Composites. 31. no. 8 (2009): 601-605.
[7] Duxson. P. A Fernandez-Jimenez. and J.L Proviz. " Geopolymer technology: The current state of the art". Journal of Materials Science. 42. no. 9 (2006): 2917-2933.
[8] Komnitsas. K. and D Zaharaki. "  Geopolymerisation A review and prospects for the minerals industry". Journal for Minerals Engineering. 20. no. 14 (2007): 1261-1277.
[9] Davidovits. J.  " Soft Mineralurgy and Geopolymers, In: Davidovits, J. and Orlinski, J. (Eds.), Proceedings of the 1st International Conference on Geopolymer' 88". Compiegne, France. 1 (1988): 19-23.
[10 ] McLellan B.C. R P. and Williams J.  Lay. "  Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary portland cement". Journal of Cleaner Production. 19. no. 9-10 (2011): 1080-1090.
[11] Ulloa. N. A. H Baykara. M. H Cornejo. A Rigail. C Paredes. and  J. L Villalba. "Application-oriented mix design optimization and characterization of zeolite-based geopolymer mortars". Journal of Construction and Building Materials. (2018): 138-149.
[12] Ahmadi Chenarboni. H. H Hamid Lajevardi. and S MolaAbasi. "  The effect of zeolite and cement stabilization on the mechanical behavior of expansive soils". Journal of Construction and Building Materials. 15 ( 2018): 122-129.
[13] Kamaruddin. F. A. B. B Huat. V Anggraini. and H  Nahazanan. " Modified natural fiber on soil stabilization with lime and alkaline activation treated marine clay". International Journal. 16. no. 58 ( 2019): 69-75.
[14] Akbari. H.R. H Sharafi. and A.R Goodarzi. "  Effect of polypropylene fiber inclusion in kaolin clay stabilized with lime and nano-zeolite considering temperatures of 20 and 40 °C" . Bulletin of Engineering Geology and the Environment.. (2020): 130-14.
[15] Akbari H.R. H Sharafi. and A.R Goodarzi. "  Effect of polypropylene fber and nano-zeolite on stabilized soft soil under wet-dry cycles, Geotextiles and Geomembranesdo  /j.geotexmem "  , 2021,pp.10.1016.
[16] Sharma. K. " Utilization of industrial waste based geopolymers as a soil stabilizer" areview,Innovative Infrastructure Solutions. 5. No. 97 (2020).
[17] Wang. D. Y. W Ma. Niu. X. X  Chang. and Z Wen. " Effects of Cyclic Freezing and Thawing on Mechanical Properties of Qinghai-Tibet Clay ". Journal for Cold Regions Science and Technology. 48. (2007): 34–43.
]18 [اثنی عشری، مهدی . “مقاومت فشاری محدودنشده خاک رس تثبیت شده با آهک و مسلح به الیاف پلیمری". چهارمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک ومکانیک خاک ایران.  68، 13 (1398): 132-168.
]19 [کبیر، احسان  . "بررسی تاثیر درصدآهک بر روی مقاومت فشاری تک محوری خاک CL-ML حاوی کلرید سدیم ". دومین سمینار ملی مسائل. ژئوتکنیکی شبکه های  آبیاری و زهکشی 68 ، 16 (1398) : 125-136.
[20] Ghazavi. M. M Roustaie. “The influence of freeze-thaw cycles on the unconfined compressive strength of fiberreinforced clay”. Cold Regions Science and Technology. 61 (2009): 125-131.
[21] Wang. D. Ma. W Niu. Y Chang. and  X Wen, “Effect of cyclic freezing and thawing on mechanical properties of Qinghai-Tibet clay”. Cold Regions Science And Technology .48 (2007): 34-43.
]22 [بی باک ،حدیث. "پیش بینی طرح اختلاط بهینه برای بهسازی خاک رس نرم با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی". 57. 17 (1398): 147-158.
]23 [مولودی، فرزین. "تأثیر کاربرد کامپوزیت های سیمانی مسلح الیافی توانمند (HPFRCC) در بهبود رفتار چرخه ای اتصالات تیر به ستون بتن آرمه".  56 ،17 (1398): 143-156.
]24 [جامخانه مهدی، عبادی. "تاثیر استفاده از خاک اره راش و اکالیپتوس به عنوان مواد مکمل در بهبود عملکرد تخته های کامپوزیتی سیمانی" .53 ،16 (1397): 259-267.
مدل سازی در مهندسی
دوره 21، شماره 75
دی 1402
صفحه 269-283

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 12 اردیبهشت 1401
  • تاریخ بازنگری: 04 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 30 مرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار