26506

بررسي آزمايشگاهي تاثير استفاده از ژئوپليمر بر پايه سرباره كوره آهن گدازي و خاكستر آتشفشاني به منظور بهسازي خاك هاي كربناته

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران-گرايش ژئوتكنيك

1397

1401/01/29

دكتر علي اكبر حشمتي رفسنجاني

مهندسي عمران

بسياري از خواص نامطلوب مرتبط با خاكهاي نرم و ضعيف همچون ظرفيت باربري پايين و قابليت تراكمپذيري بالا، نياز به تثبيت را در اين خاكها الزام ميبخشند. تثبيت شيميايي با آهك و سيمان يكي از متدوالترين روشها براي بهسازي اين خاكهاست؛ اگرچه توليد سيمان اثرات مخرب زيست محيطي چون آزادسازي مقادير زياد كربن دي اكسيد، مصرف قابل توجه انرژي و تسريع در اتمام منابع طبيعي را دارد. تمامي معايب مذكور ما را بر آن داشت كه امكانپذيري استفاده از مصالح سازگار با محيط زيست را به عنوان جايگزيني براي چسبانندههاي سنتي مورد بررسي قرار دهيم. در اين مطالعه امكانپذيري استفاده از ژئوپليمر بر پايه خاكستر آتشفشاني و سرباره كوره آهنگدازي به منظور بهسازي خاكهاي كربناته با اهداف افزايش ظرفيت باربري خاك ، مصرف مصالح كمتر و همچنين كاهش زمان مورد نياز براي تثبيت خاك مورد بررسي قرار گرفته است كه در آن به بررسي تاثير درصدهاي مختلف جايگزيني سرباره با خاكستر آتشفشاني ، تركيب انواع مختلف فعالكننده ، شرايط (دما) عملآوري و زمان عملآوري بر مقاومت نمونه ها پرداخته شده است. همچنين با توجه به قيمت بسيار پايين سرباره استفاده از اين ماده و جايگزين كردن آن با خاكستر آتشفشاني از نظر اقتصادي نيز توجيه پذير است. آزمايش مقاومت فشاري تك محوري،تحليلهاي XRD، FESEM-EDS-Mapping ، EC وPH به ترتيب به منظور مطالعه مشخصات مكانيكي، ريزساختار نمونهها و تعيين ميزان هدايت الكتريكي و PH انجام شده است. نتايج اين پژوهش نشان داد كه اضافه كردن سرباره به خاكستر آتشفشاني منجر به عدم نياز به عمل آوري حرارتي شد و استفاده از آنها را در گسترههاي وسيعتري از دما و حتي دماي اتاق امكانپذير ساخت. به علاوه از آنجايي كه خاكستر آتشفشاني غني است از سيليكا و آلومينا و مقدار كمي اكسيد كلسيم دارد حال آنكه سرباره سرشار از اكسيد كلسيم است، حضور همزمان اين دو ماده در ژئوپليمر منجر به مقادير مقاومتي بالاتري هم در شرايط محيطي و هم در شرايط خشك شد كه با توجه به نتايج به دست آمده در حالت بهينه مقاومت 28 روزه محيطي را بيش از 2 برابر و مقاومت 28 روزه خشك را بيش از 60% نسبت به حالت بدون سرباره افزايش داد كه اين موضوع به علت همافزايي تشكيل همزمان ژلهايN-A-S-H وC-A-S-Hبود. به علاوه كليه تحليلهاي ريزساختار اين مطالعه نتايج مقاومتي را به خوبي تاييد كردند.

1401/03/01

Experimental study of the effect of using geopolymer based on Ground Granulated Blast Slag (GGBS) and Volcanic Ash (VA) for improvement of carbonate soils

4/18/2023 12:00:00 AM

Many of the undesirable properties associated with soft and weak soils, such as low bearing capacity and high compressibility, necessitate stabilization in these soils. Chemical stabilization with lime and cement is one of the most common methods for improving these soils; However, cement production has detrimental environmental effects such as releasing large amounts of carbon dioxide, significant energy consumption, and accelerating depletion of natural resources. All of these disadvantages have led us to consider the possibility of using environmentally friendly materials as an alternative to traditional adhesives. In this study, the feasibility of using geopolymer based on volcanic ash and composite kiln slag to improve carbonate soils has been investigated in which the effect of different percentages of slag replacement with volcanic ash, combination of different types of activators, processing conditions (temperature) and The processing time is based on the strength of the samples. Uniaxial compressive strength test, XRD, FESEM-EDS-Mapping, EC and PH analyzes were performed to study the mechanical properties, microstructure of the samples and to determine the electrical conductivity and pH, respectively. The results of this study showed that the addition of slag to volcanic ash resulted in no need for heat treatment and made it possible to use them in a wider range of temperatures and even room temperature. In addition, because volcanic ash is rich in silica and alumina and has a small amount of calcium oxide while slag is rich in calcium oxide, the simultaneous presence of these two substances in the geopolymer resulted in higher resistance values in both environmental and dry conditions. According to the results obtained, in the optimal state, it increased the 28-day environmental resistance more than 2 times and the 28-day dry resistance more than 60% compared to the slag-free state, which was due to the synergistic formation of N-A-S-Hand C-A-S-Hgels. In addition, all microstructural analyzes of this study confirmed the resistance results well.

تثبيت خاك , ژئوپليمر , شرايط عمل آوري , خاكستر آتشفشاني , سرباره كوره آهن گدازي , تركيب فعالكننده

Soil stabilization , Geopolymer , Processing conditions , Volcanic ash , Ground Granulated Blast Slag , Combination of activators

Pouya Golbabaee

Dr. Ali Akbar Heshmati