-
شماره ركورد
27400
-
پديد آورنده
حميدرضا محبي
-
عنوان
استفاده از سيمان ژئوپليمري به منظور تثبيت سطحي خاك ماسه اي در مقابل فرسايش بادي
-
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي (PhD)
-
رشته تحصيلي
مهندسي عمران- ژئوتكنيك
-
سال تحصيل
1394
-
تاريخ دفاع
1401/8/30
-
استاد راهنما
نادر شريعتمداري - عليرضا سعيدي عزيزكندي
-
دانشكده
مهندسي عمران
-
چكيده
در تحقيق حاضر اثر بهسازي ژئوپليمريك بر روي عملكرد مقاومتي و سطحي نمونههاي خاك-ژئوپليمر با استفاده از نتايج آزمايش هاي مقاومت فشاري تك محوري و تونل باد به عنوان معيارهاي غيرمستقيم و مستقيم رايج جهت ارزيابي رفتار مكانيكي و فرسايش پذيري بادي خاك، مورد بررسي قرار گرفته است. خاك ماسه اي (حاوي 30 درصد سيلت غيرچسبنده فيروزكوه)، به عنوان نمونه اصلي جهت تحقيق انتخاب شده است. روشهاي متعددي جهت كاهش فرسايش سطحي خاك مورد استفاده قرار گرفته است. به كارگيري مواد شيميايي جهت تشكيل پوسته سطحي روشي رايج براي مقابله با اين پديده ميباشد. ژئوپليمرها، پليمرهاي غيرآلي و غيركريستالي هستند كه با فعالسازي قليايي مواد جامد آلومينوسيليكات تشكيل ميشوند. امكان تثبيت سطحي خاك هاي شديدا مستعد فرسايش بادي با فعال سازي قليايي خاكستر آتشفشاني در تحقيق حاضر مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش مقاومت فشاري محصور نشده به عنوان روشي غيرمستقيم به منظور مشخص شدن فرايند اتصال ذرات خاك مورد استفاده قرار گرفته است. در نتيجه آزمايش هاي مكانيكي مقاومت 28 روزه فشاري نمونههاي استوانه اي تهيه شده با 5 درصد خاكستر آتشفشاني و 15 درصد محلول قليايي (طرح اختلاط منتخب)، و عمل آوري شده در دماي 65 درجه سانتيگراد به مقدار حدود 2 مگاپاسكال رسيده است. با تثبيت سطحي خاك با استفاده از ژئوپليمر پايه خاكستر آتشفشاني، پوسته سطحي مقاومت در برابر فرسايش بادي تشكيل شده است. افزايش بازدهي تركيب خاك-ژئوپليمر (در نتيجه هر دو نوع آزمايش مقاومت فشاري و تونل باد) با كاهش مقدار ريزدانه سيلتي نشان داد كه در خاك غير پلاستيك، روش بهسازي ژئوپليمريك بازدهي بيشتري براي خاك هاي حاوي ذرات ماسه ريز دانه داشته است. با درنظر گيري ترتيب تركيب المان هاي مختلف ژئوپليمر با يكديگر سه روش آماده سازي مورد بررسي قرار گرفت. روش سه فازي (شامل افزودن آب به تركيب خاك، خاكستر آتشفشاني و سديم هيدروكسيد جامد پودري)، از نتيجه آزمون هاي مكانيكي به عنوان روش برگزيده انتخاب گرديد. همچنين نتايج آزمايش هاي مقاومت فشاري و ارزيابي سطحي نمونههاي تونل باد حاكي از مقاومت فشاري بالاتر و ضخامت لايه سطحي بيشتر در نمونههاي آماده شده با روش سه فازي درمقايسه با روش هاي تك و دو فازي بوده است. در تحقيق حاضر اثر ضخامت لايه سطحي، مقدار محلول قليايي و شرايط عمل آوري بر روي محدوده سرعت آستانه فرسايش بادي و فرسايش پذيري سطحي نمونههاي تونل باد (براي خاك هاي ماسه تميز، ماسه سيلتي و سيلت) مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج ارزيابي هاي تونل باد حاكي از افزايش سرعت آستانه فرسايش و كاهش نرخ فرسايش پس از تثبيت سطحي ژئوپليمريك بوده است. درنهايت، عملكرد قوي تر ژئوپليمر عمل آوري شده تحت شرايط عمل آوري گرم حاكي از مناسب بودن اين روش براي تثبيت سطحي در مناطق گرم و خشك ميباشد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/09/06
-
عنوان به انگليسي
Application of geopolymer cement for surface stabilization of sandy soil against wind erosion
-
تاريخ بهره برداري
11/21/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حميدرضا محبي
-
چكيده به لاتين
The effect of geopolymer stabilization on the behavior of different soil types was investigated by performing UCS and wind tunnel tests as indirect and direct testing methods, respectively, for evaluating the soil susceptibility to wind erosion. Sandy soil sample (having 30 percent of non-plastic silt as fine content) is selected as the main soil sample. Many methods have been studied to alleviate soil wind erodibility. Employment of different kinds of chemical stabilizers to create a crusted surface is a popular one to mitigate wind induced soil erosion. Geopolymers are inorganic, amorphous polymers producing from alkaline activation of aluminosilicate materials. The feasibility of surface stabilization of a highly wind erodible soil sample using alkaline activated volcanic ash is studied in this research. The unconfined compressive strength test is employed as an indirect method to clarify the mechanisms of developing the geopolymeric bonds between soil particles. The 28-day compressive strength of cylindrical samples treated by 5 percent volcanic ash and 15 percent alkaline activator and cured at heated condition having 65 ̊ C temperature (as the nominated geopolymer mix design), reached a value of around 2 Mpa. By means of surface treatment of a volcanic ash-based geopolymer, soil surface crusted layers are developed against wind flow. Increased efficiency of the soil-geopolymer mixture (from both the wind tunnel and UCS tests) as a result of the reduction of fines content indicated that geopolymeric treatment is more effective for non-plastic soils with fewer fines contents. According to the order of adding different geopolymer elements to the soil, three different methods were examined for the preparation of the soil samples. The 3-phase method (in which water is added to a mixture of soil, volcanic ash and solid powder sodium hydroxide) was selected based on the result of the mechanical strength tests. Moreover, using the latter method yielded higher compressive strength and advanced soil surface crust. The impact of crust thickness, activator solution quantity, and curing conditions on the erodibility and friction velocity of three different soil types (clean sand, silty sand, and silty soil specimens) are measured by wind tunnel experiments. The results show that treatment with the geopolymer can notably increase the threshold friction velocity and reduce the soil wind erodibility. It is concluded that proper determination of the geopolymer mix design requires consideration of the soil type, maximum wind speed, and ambient conditions. Advanced performance of geopolymer cured under heated curing condition comparing the ones cured at room curing condition, demystify the suitability of using geopolymer for soil stabilization against wind erosion.
-
كليدواژه هاي فارسي
تثبيت خاك , ژئوپليمر , خاكستر آتشفشاني , فرسايش بادي , ماسه سيلتي
-
كليدواژه هاي لاتين
soil stabilization , Geopolymer , volcanic ash , wind erosion , Silty sand
-
Author
Hamidreza Mohebi
-
SuperVisor
Dr. Shariatmadari
-
لينک به اين مدرک :