ارزیابی آزمایشگاهی اثر الیاف پلی پروپیلن و نانوسیلیس بر مشخصات ژئوتکنیکی خاک رس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدیرگروه دانشکده فنی دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندر انزلی

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین، قزوین،ایران.

3 دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندرانزلی، بندرانزلی، ایران.

چکیده

بهسازی خاکهای مسئله‌دار به عنوان امری اجتناب ناپذیر نقش مهمی در پروژه‌های عمرانی دارد. اضافه نمودن برخی از افزودنی‌ها به خاک، به عنوان یکی از روشهای موثر در بهبود مشخصه‌های رفتاری خاک همواره مدنظر مهندسین ژئوتکنیک بوده است. در این پژوهش به بررسی اثر الیاف پلی پروپیلن و نانوسیلیس در ترکیب با خاک به عنوان یک روش نوین برای بهسازی پارامترهای مکانیکی خاک استفاده گردید. هدف از این تحقیق بررسی اثر افزودن نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن بر روی مشخصات خاک رس با پلاستیسیته کم در آزمایش تک محوری می-باشد. سه ترکیب مختلف از نسبت‌های الیاف پلی پروپیلن (%25/0- %5/0 و %1 وزن خاک خشک) و سه ترکیب از نانوسیلیس (%5/0- %75/0 و %1 وزن خاک خشک) استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که افزودن ترکیب الیاف پلی پروپیلن و نانوسیلیس در خاک رس باعث افزایش مقاومت فشاری محصور نشده و همچنین افزایش مدول الاستیسیته می‌گردد که به ترتیب باعث افزایش 69/4 و 17/4 برابر نسبت به رس طبیعی شده است. همچنین با اضافه کردن نانوسیلیس شکست نمونه‌ها بیشتر از ترکیب خاک با الیاف است، اما با افزایش مقادیر الیاف، مکانیزم گسیختگی نمونه‌های اصلاح شده تغییر می‌کند در نتیجه با افزایش مقادیر الیاف، کرنش گسیختگی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory Evaluation of polypropylene fibers and nano-SiO2 on geotechnical properties of clayey soils

نویسندگان [English]

  • Ata Jafary Shalkoohy 1
  • Payam Eshghi 2
  • Hamed Torabi Khodashahri 3
  • Azin Pourdada 3
1 Department of Civil Engineering, Islamic Azad University of BandarAnzali, Guilan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
3 Department of Civil Engineering, Bandar Anzali Branch, Islamic Azad University, Bandar Anzali, Iran
چکیده [English]

Improvement of problematic soils, as an inevitable issue, has an important role in the construction projects. Adding some additive materials to the soil, has been considered as one of the effective procedure in improving characteristics behavior of soils. In this study, the effect of polypropylene fibers and nano-SiO2 in combination with clay was investigated, as a novel method, in order to refining mechanical properties of the soil. The purpose of this research is to investigate the effect of nano-SiO2 and polypropylene fibers on the properties of low plasticity clay by applying Unconfined Compression Test. Three different mixtures of the proportion of polypropylene fibers(0.25 %, 0.5%, and 1% of dry weight of clayey soil) and nano-SiO2 (0.5%, 0.75%, and 1% of dry weight of clayey soil) has been used. The results of this study show that adding the mixture of polypropylene fibers and nano-SiO2 into the clay soils, leads to 4.69% and 4.17% increment of unconfined compressive strength and modulus of elasticity, respectively, in comparison to the untreated clay. Also adding nano-SiO2 to the soil, causes more failure of samples occur respect to the case in in which the soil is getting mixed with fiber, though by increasing the amount of fibers, the failure mechanism of refined samples changes, thus the failure strain increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Soil stabilization
  • Nano-SiO2
  • PP fibers
  • Unconfined compressive strength
  • modulus of elasticity
ترابی کاوه، م.، حیدری، ع.، 1398، ارزیابی ویژگی­های مهندسی خاک­های مارنی تثبیت شده توسط آهک و نانوکامپوزیت (مطالعه موردی: خاک مارنی منطقه سنقر)، فصلنامه علمی- پژوهشی انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، دوره 12، شماره2.
رجبی، ع.، همراهی، ز.، 1398، ارزیابی مقاومت تراکم تک محوری و حدود اتربرگ خاک رس ماسه­‌دار تثبیت شده با متاکائولن، فصلنامه         علمی- پژوهشی انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، دوره 12، شماره1.
Abbaspour, A., Aflaki, E., Moghadas Nejad, F., 2018. Reuse of waste tire textile fibers as soil reinforcement. Journal of Cleaner Production 207: 1059-1071.
Ahmadi, H., Janati, S., Jamshidi Chenari, R. 2020. Strength parameters of stabilized clay using polypropylene fibers and Nano-MgO: An experimental study. Geotechnical and Geological Engineering: 1-14.
Anagnostopoulos, A., Tzetzis, D., Berketis, K., 2014. Shear strength behavior of polypropylene fibre reinforced cohesive soils, journal of Geomechanics and Geoengineering 9.3 : 241-251.
ASTM D2487, Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System) (ASTM International, West Conshohocken, 2017).
ASTM D421, Standard Practice for Dry Preparation of Soil Samples for Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants (ASTM International, West Conshohocken, 2007).
ASTM D4318, Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils (ASTM International, West Conshohocken, 2005).
ASTM D698, Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (ASTM International, West Conshohocken, 2000).
ASTM D2166/D2166M, Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil (ASTM International, West Conshohocken, 2013).
ASTM D854, Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer (ASTM International, West Conshohocken, 2014).
Bekhiti, M., Trouzine, H., Rabehi, M., 2019. Influence of waste tire rubber fibers on swelling behavior unconfined compressive strength and ductility of cement stabilized bentonite clay soil. Construction and Building Materials 208: 304-313.
Changizi, F., Haddad, A., 2015. Strenght properties of soft clay treated whith mixture of Nano-SiO2 and recycled polyester fiber. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 7.4: 367-378.
Changizi, F., Haddad, A., 2017. Effect of nanocomposite on the strength parameters of soil. KSCE Journal of Civil Engineering 21.3: 676-686.
Dean, R. and Fretting, F., 1986. Soil Randomly Reinforced with Fibers. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE 112.8: 823-826.
Dermatas, D., Meng, X.G., 2003. Utilization of fly ash for stabilization/solidification of heavy metal contaminated soils. Engineering Geology 70.3-4: 377-394.
Garcia, S, Trejo, P, Ramirez, O, Lopez-Molina, J, Hernandez, N., 2017. Influence of Nanosilica on compressive strength of Lacustrine soft clays, Proceedings of the 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Seoul. (pp. 17-21).
Gharib, M., Saba, H., Barazesh, A., 2012. Experimental investigation of impact of adding lime on atterberg limits in golestan province soils. International Research Journal of Applied and Basic Sciences             3.4: 796-800
Mali, Sh., Singh, B. 2014. Strength behavior of cohesive soils reinforced with fibers. International Journal of civil engineering research 5.4: 353-360.