بررسی آزمایشگاهی کاهش پتانسیل واگرایی رس با استفاده از افزودن نانو اکسید آلومینیوم و آهک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه گیلان، گروه مهندسی عمران

2 جهاد دانشگاهی رشت

چکیده

خاک‌های واگرا از جمله مهم‌ترین خاک‌های مساله دار در سازه‌های خاکی بویژه پروژه های سدهای خاکی به شمار می‌آیند. آهک و سولفات آلومینیوم به دلیل ایجاد جایگزینی مناسب یون های کلسیم یا آلومینیوم بجای سدیم، از افزودنی‌های سنتی و رایج در بهسازی خاک های واگرا به شمار می روند. با توجه به پیشرفت تکنولوژی نانو و استفاده از آن در بهسازی خاک ها، در این مطالعه از نانواکسید آلومینیوم جهت بهسازی خاک واگرا استفاده شده است. برای این منظور ترکیبات مختلفی از ماده نانو به مقدار وزنی 0، 2/0، 4/0، 8/0 و 0/1 درصد به رس واگرا و رس واگرای مخلوط شده با 2، 4 و 6 درصد آهک افزوده شده و تاثیر آن در واگرایی خاک‌ها از طریق آزمایش هیدرومتری دوگانه بررسی شده است. نتایج نشان داده است که با افزایش نانواکسید آلومینیوم، درصد واگرایی به شدت کاهش می‌یابد. بطوریکه برای رس واگرای مورد آزمایش، ماده نانو اکسید آلومینیوم به تنهایی تا 64 درصدی پتانسیل واگرایی را کاهش داده است و در نمونه‌های دارای 2 درصد آهک، با افزودن تنها 2/0 درصد ماده نانو، خاک مورد نظر در رده خاک‌های غیرواگرا قرار گرفته است. تصاویر SEM تهیه شده از نمونه‌ها نشان می دهد که نانواکسید آلومینیوم با تجمع و کلوخه‌ای نمودن خاک بطور قابل توجهی سطح ویژه را کاهش داده و از جذب آب توسط خاک کاسته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study on Reduction of dispersion potential by adding nano Al2O3 and lime

نویسندگان [English]

  • Hadi Ahmadi 1
  • Hamid Ekrami 2
1 Department of Civil Engineering, University of Guilan, Iran
2 Institute of higher education of Acecr of Rasht
چکیده [English]

Dispersive soils are among the most important problematic soils in earth structures, especially earth dam projects. Lime and aluminum sulfate are common and traditional additives for stabilization of dispersive soils due to the proper replacement of calcium or aluminum ions instead of sodium ions. Considering the progress of nanotechnology and using its in soil improvement, in this study, nano-sized aluminum oxide powder was used to improve dispersive soil. Five different nano material ratios (0, 0.2, 0.4, 0.8 and 1% by weight of dry clay) were mixed with a dispersive clay and four different lime contents (0, 2, 4 and 6% by weight of dry clay) and the dispersion potential of mixtures are obtained from double hydrometer test. The results show that increasing nano Al2O3 greatly reduced the percentage of dispersion. Adding 1% nano-Al2O3 in dispersive clay has diminished 64% the potential of dispersion. In samples with containing 2% lime, only 0.2% of the nano material has been able to place the soil in non-dispersive category.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dispersive soil
  • Soil stabilization
  • double hydrometer test
  • nano-Al2O3
  • lime

امیرخانی، م.ر. و حسنلو، م.ر.، ۱۳۹۳. بررسی تثبیت خاکهای رسی واگرا بوسیله نتایج آزمایش های پین هول ،کرامب و هیدرومتری دوگانه، همایش ملی مهندسی عمران ، شهرسازی و توسعه پایدار، تهران، دانشگاه شهید بهشتی.

اوحدی، و.، امیری. م.، حمیدی ص.، 1393. بهسازی خاک های واگرا با آهک با نگرش ویژه به کاهش شدت قله‌های اصلی کانی های رسی در پراش پرتو ایکس. مهندسی عمران مدرس، جلد ۱۴، شماره 2،  25- 13.

روشن ضمیر، م. و یوسف زاده، ر.، ۱۳۸۹. اصلاح خاک‌های واگرا با افزودنی‌های مختلف و مقایسه آن‌ها، دومین سمینار ملی مسائل ژئوتکنیکی شبکه‌های آبیاری و زهکشی. کرج، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی.

صنایعی کرمانی، م.، نیکودل، م. و ارومیه‌ای، ع.، 1397. تأثیر نانوذرات بنتونیت بر تغییر خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه، مجله انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، دوره 11، شماره 1، 47- 37.

عباسی، ن. و فرجاد، الف.، 1396. بررسی امکان استفاده از نانو ذرات رس برای کنترل پتانسیل واگرایی خاکهای رسی، تحقیقات آب و خاک ایران، جلد 48، شماره 3،  524 – 515.

نشریه شماره هشت کمیته سدهای بزرگ ایران، 1375. شناسائی و کاربرد خاکهای واگرا در سدهای خاکی، وزارت نیرو، دفتر فنی آب، 71 ص.

ASTM, 2007. Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils, D422-63.

ASTM, 2007. Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12 400 ft-lbf/ft3 (600 kN-m/m3)), D698-07.

ASTM, 2013. Standard Guide for Elemental Analysis by Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry, E1621-13.

ASTM, 2017. Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System), D2487-17.

ASTM, 2017. Standard Test Method for Dispersive Characteristics of Clay Soil by Double Hydrometer, D4221-17.

ASTM, 2017. Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils, D4318-17.

Asakereh, A. and Avazeh, A., 2017. The Effects of Nano Clay on Dispersive Soils Behavior (Case Study of Minab City). Amirkabir Journal of Civil Engineering, 49(3): 153-156.

Bell, F. G., Maud R. R., 1994. Dispersive Soils: A Review from a South African Perspective. Quarterly Journal of Engineering Geology, 1994, 11: 195 -21.

Gao, L., Ren, K., Ren, Z. and Yu, X., 2017. Study on the shear property of nano-MgO-modified soil. Marine Georesources & Geotechnology, 36(4): 465-470.

Nohani, E. and Alimakan, E., 2015. The Effect of Nanoparticles on Geotechnical Properties of Clay. International Journal of Life Sciences, 9 (4): 25 – 27.

Pashabavandpouri, M.A. and Jahangiri, S., 2015. Effect of nano silica on swelling, compaction and strength properties of clayey soil stabilized with lime. Journal of Applied Environmental and Biological Sciences, 5(7S): 538-548.

Premkumar, S., Piratheepan, J. Rajeev, P. and Arulrajah A., 2016. Stabilizing Dispersive Soil Using Brown Coal Fly Ash and Hydrated Lime. Geo-Chicago 2016, ASCE, 874-884.

Sharma, N.K., Swain, S.K. and Sahoo, U.C., 2012. Stabilization of a Clayey Soil with Fly Ash and Lime: A Micro Level Investigation. Geotechnical and Geological Engineering, 30 (5): 1197–1205.

Sherard, L., Dunnigan, L. P., Decker, R. S., 1976. Identification and Nature of Dispersive Soils. ASCE Journal of Geotechnical Division, 102 (GT4): 69-85.

Supakij, N., and Santi, K., 1995. Stabilization of dispersive soil using hydrated lime. Proc. Regional Symposium on Infrastructure Development in Civil Engineering, Bangkok, Thailand.

Umesha, T.S., Dinesh, S.V. and Sivapullaiah, P.V., 2009, Control of dispersivity of soil using lime and cement. International Journal of Geology, 1(3): 8-16.

 


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 23 مرداد 1398
  • تاریخ دریافت: 06 فروردین 1398
  • تاریخ بازنگری: 24 خرداد 1398
  • تاریخ پذیرش: 23 مرداد 1398