25850

بررسي امكان تثبيت‌سازي و افزايش قابليت نگه‌داري آب در شن‌هاي بياباني

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي-فرايندهاي جداسازي

1397-1400

1400/08/25

علي اله وردي

مصطفي مهين روستا

مهندسي شيمي، نفت و گاز

اين تحقيق به معرفي دوغاب تثبيت‌كننده، براي تثبيت ماسه‌هاي بياباني و كاهش توليد گردوغبار كه از مشكلات مهم زيست‌محيطي در اقليم‌هاي گرم و خشك است مي‌پردازد. دوغاب معرفي‌شده، حاوي نانو رس‌هاي معدني بنتونيت و كائولينيت و همچنين پودر سرباره كوره بلند است. آزمايش مقاومت فشاري محصور نشده خاك‌هاي چسبنده، آزمايش ميزان رطوبت خاك و آزمايش تونل باد به‌عنوان معيارهايي براي بررسي عملكرد تركيب معرفي‌شده، در تثبيت ماسه و افزايش قابليت نگهداري آب در آن انتخاب‌شده‌اند. تركيب درصد بهينه براي تثبيت‌كننده دوغاب نانو رس بنتونيت و سرباره كوره بلند، بترتيب (1%-3%)، (1%-5%) و براي دوغاب نانورس كائولينيت و سرباره كوره بلند، بترتيب (1%-1%)، (1%-3%) است. نتايج نشان مي‌دهند، مقاومت فشاري ماسه بهسازي شده توسط دوغاب تثبيت‌كننده، تا 3 برابر حالت ماسه بدون تثبيت‌كننده، افزايش پيدا مي‌كند و موجب تثبيت ماسه مي‌شود. ميزان حفظ رطوبت در خاك، پس از بهسازي ماسه نيز تا حدود 50% افزايش پيدا مي‌كند. نتايج همچنين نشان مي‌دهند كه سطح ماسه تثبت شده مي‌تواند، در تركيب درصدهاي مختلفي از نانورس‌ها و سرباره‌ي مذكور تا سرعت باد 100 كيلومتر بر ساعت بدون فرسايش بادي، باقي بماند. نتايج تونل باد نشان مي‌دهد كه در تركيب دوغاب نانورس كائولينيت و پودر سرباره كوره بلند به‌صورت مخلوط خشك، در دماي عمل‌آوري 60 درجه سانتي‌گراد، فرسايش بادي تا سرعت 100 كيلومتر بر ساعت، صفر درصد است. بنابراين تركيبات معرفي‌شده، عملكرد بسيار بالايي را براي كاهش فرسايش بادي خاك ماسه‌اي، افزايش ميزان احتباس آب در خاك و بهبود دوام مكانيكي خاك ماسه‌اي را از خود نشان مي‌دهند. اهميت اين نتايج بدين سبب است كه تركيبات حاضر مي‌توانند در كاهش بيابان‌زايي، كاهش توليد گردوغبار و تثبيت خاك ماسه‌اي، از طريق تثبيت‌كننده‌هاي سبز معرفي‌شده، بسيار مؤثر واقع شوند.

1400/10/15

Investigation of the feasibility of stabilization and increasing water retention ability in desert sands

11/16/2022 12:00:00 AM

This study introduces the nanoclay-based slurry for stabilizing desert sands in order to reduce dust production, which is one of the major environmental problems in hot and dry regions. The introduced slurry contains bentonite and kaolinite mineral nanoclays, as well as blast furnace slag powder. Unconfined compressive strength tests of cohesive soils, soil moisture tests, and wind tunnel tests were conducted as the well-stablished techniques for evaluating the performance of the slurries in sand stabilization and increase of water holding capacity. The optimized composition for the stabilizing slurry of bentonite nanoclay and blast furnace slag was determined to be (3%-1%) and (5%-1%) and for the kaolinite nanoclay and blast furnace slag was determined to be (1%-1%) and (3%-1%). According to the obtained results, the unconfined compressive strength of soil stabilized with the slurries was considerably increased by 3 times compared to unstabilized soil. The moisture retention of soil was improved by 50% by adding the stabilizers. It was also revealed that the sand surface stabilized with different nanoclay-blast furnace slag slurry compositions could resist against wind erosion at wind speeds of up to 100 km/h. The results of wind tunnel tests showed that by using the combination of the kaolinite nanoclay slurry and blast furnace slag powder as a dry mixture, there was no wind erosion under wind speeds up to 100 km/h at the temperature of 60 °C. Therefore, the proposed compounds showed a significant potential in reducing the wind erosion of sandy soil, increasing the water retention in soil, and also in improving the mechanical durability of soil. The obtained results in this study indicated that the introduced stabilizing compounds can be of a great importance in mitigating the desertification, dust formation, and stabilizing sandy soil.

تثبيت خاك , نانورس , سرباره كوره بلند , مقاومت فشاري , فرسايش بادي

Soil stabilization , Nanoclay , Blast furnace slag , Compressive strength , Wind erosion