بررسي عملكرد مقاومتي خاك ماسه‌اي تثبيت شده با صمغ فارسي و مواد نانو

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

عمليات اجرايي و ساخت سازه‌هاي مهندسي بر روي بسترهاي نرم، خاك‌هاي دانه‌اي سست و رسوبات ماسه بادي به دليل ضعف در مقاومت، نشست‌هاي ناهمسان و ساير عوارض همواره داراي خطرات زيادي است.بنابراين تثبيت اين نوع خاك‌ها به منظور دستيابي به يك بستر سخت و محكم از جمله مسائل مهم در حوزه‌ي مهندسي ژئوتكنيك است. در اين تحقيق، به منظور بهبود پارامترهاي مقاومتي ماسه بادي منطقه ورزنه، از تركيبات طبيعي و نانو مواد شامل صمغ فارسي، نانو رس مونت‌موريلونيت و نانو سيليكا استفاده شده است. نمونه‌هاي آزمايشگاهي با 1، 2 و 3 درصد صمغ فارسي، 75/0، 1 و 25/1 درصد نانو رس مونت‌موريلونيت و 5/0، 1 و5/1 درصد نانو سيليكا و همچنين تركيب هر يك از نانو مواد ذكر شده به همراه صمغ فارسي تحت آزمايش مقاومت فشاري تك محوري قرار گرفتند و درصدهاي بهينه و زمان بهينه جهت عمل‌آوري هر كدام از اين تركيبات با استفاده از اين آزمايش مشخص شد. سپس تركيبات بهينه در زمان عمل‌آوري بهينه 14 روزه تحت آزمايش برش مستقيم قرار گرفتند تا مقاومت برشي، پارامترهاي چسبندگي و زاويه اصطكاك داخلي نمونه‌ها اندازه‌گيري شود. در نتايج آزمايش مقاومت فشاري تك‌محوري، مشاهده شد كه استفاده از مقدار بهينه 2 درصد صمغ فارسي به تنهايي منجر به افزايش مقاومت فشاري به 2725 كيلوپاسكال شد، كه در مقايسه با خاك ماسه‌اي كه مقاومت فشاري بسيار ناچيزي دارد افزايش قابل توجهي را نشان داد، اما نمونه از نظر تغيير شكل رفتاري ترد و شكننده از خود نشان داد. اين افزايش ناشي از ايجاد پيوندهاي سطحي بين دانه‌ها توسط صمغ و ايجاد ساختار پليمري درون خاك است. افزودن مقدار بهينه 25/1 درصد نانو رس نيز تاثير قابل ملاحظه‌اي در افزايش مقاومت داشت و موجب كاهش تخلخل و بهبود اتصال بين دانه‌هاي خاك شد. نانو سيليكا نيز در مقدار بهينه 5/0 درصد با نفوذ در فضاي خالي بين ذرات باعث افزايش مقاومت شد و رفتار نمونه‌هاي حاوي اين دو ماده در مقايسه با صمغ فارسي نرم‌تر، اما همچنان شكننده بود. بهترين عملكرد زماني مشاهده شد كه تركيب همزمان صمغ فارسي با نانو مواد استفاده شد؛ در اين حالت، افزايش مقاومت بيشتر از حالتي بود كه كه هر ماده به صورت جداگانه استفاده شده بودند. اين موضوع نشان دهنده وجود اثر هم‌افزايي مثبت ميان صمغ فارسي و نانو مواد است. افزودن مقدار بهينه 1 درصد نانو رس مونت‌موريلونيت به همراه 3 درصد صمغ فارسي، مقاومت فشاري بيشينه را حدود 23 درصد نسبت به نمونه بهسازي شده با 2 درصد صمغ فارسي افزايش داد و همچنين تركيب نانو سيليكا با صمغ فارسي موثرترين تركيب شناخته شد، كه در درصدهاي بهينه 3 درصد صمغ فارسي و 1 درصد نانو سيليكا مقاومت فشاري بيشينه را حدود 62 درصد نسبت به استفاده از مقدار بهينه صمغ فارسي به تنهايي افزايش داد. افزودن صمغ فارسي به خاك ماسه بادي چسبندگي نمونه را به ميزان قابل توجهي افزايش داد، ولي موجب كاهش اندكي در پارامتر زاويه اصطكاك داخلي شد. همچنين افزودن نانو رس مونت‌موريلونيت چسبندگي نمونه را نسبت به نمونه بهسازي نشده به طور چشمگيري افزايش داد و زاويه اصطكاك داخلي ثابت ماند و در نهايت استفاده از نانو سيليكا زاويه اصطكاك داخلي نمونه را افزايش داده، ولي تغيير قابل توجهي در چسبندگي نمونه ايجاد نشد. در تركيب صمغ فارسي و نانو رس مونت‌موريلونيت كنار يكديگر نيز چسبندگي به ميزان قابل توجهي افزايش داشته و در نهايت در تركيب صمغ فارسي با نانو سيليكا هر دو پارامتر مقاومت برشي خاك افزايش چشمگيري را داشتند. از نتايج به دست آمده كارايي استفاده از اين مواد به اثبات رسيده و اين مواد مي‌توانند نقش قابل توجهي را در پروژه‌هاي ژئوتكنيكي ايفا كنند.

235872

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان