28959

بررسي آزمايشگاهي تاثير استفاده از ژئوپليمر خاكستر آتشفشاني به منظور بهسازي خاك هاي ماسه كربناته به روش اختلاط عميق

كارشناسي ارشد

عمران - ژئوتكنيك

1398

1402/3/28

دكتر محسن صابر ماهاني - دكترمرتضي اسماعيلي

عمران

با توجه به مشكلات روز افزون انتشار گاز هاي گلخانه¬اي ناشي از توليد و مصرف بي رويه ي سيمان پرتلند، تحقيقات گسترده اي در زمينه مواد چسباننده جايگزين سيمان كه دوستدار محيط زيست باشند، صورت گرفته است كه در نتيجه آن دسته جديدي از مواد چسباننده به نام ژئوپليمر معرفي گرديد. در سال هاي اخير تحقيقات گسترده اي در زمينه بهسازي خاك با ژئوپليمر انجام شده است با اين حال خلاء تحقيقات گسترده اي در زمينه بهسازي خاك ماسه كربناته با ژئوپليمر بر پايه خاكستر آتشفشاني وجود دارد، در حاليكه خاك ماسه كربناته در گستره¬ي وسيعي در سواحل جنوبي و شمالي و اطراف رودخانه ها در ايران يافت شده و با توجه به رفتار مكانيكي خاص اين خاك مثل بحث خرد شدگي در تنش هاي بالا مشكلات عديده¬اي در زير ساخت هاي عمراني مطرح شده است. بنابراين در اين مطالعه ضمن انتخاب روش اختلاط عميق كه يك روش موثر در بهسازي خاك هاي دانه اي مي¬باشد و جايگزيني ژئوپليمر به جاي سيمان امكان سنجي بهسازي خاك را بررسي شده است. در اين تحقيق ضمن اين كه به دليل دانه بندي خاص اين خاك روش اختلاط بايد به صورت تزريق در رفت و برگشت صورت گيرد، نسبت آب به چسباننده ( 1.2 – 1 – 0.8) و مولاريته و نوع فعال كننده (0.5 تا 2 مولار) مورد مطالعه قرار گرفت كه نتيجه آن بدين شرح بيان مي¬شود¬. استفاده از سديم هيدروكسيد به جاي سديم سيليكات ستون¬هاي مناسب تري از لحاظ كيفيت ظاهري و مقاومتي ارئه ميدهد . همچنين در نسبت آب به چسباننده 1 از لحاظ كارايي دوغاب و مقاومت فشاري بالاتري حاصل ميشود. در ارتباط با مولاريته نيز، محلول سديم هيدروكسيد 1 مولار با توجه به ژئوپليمراسيون كامل تر و تشكيل زنجيره¬ي آلومينوسيليكات، بالاترين مقاومت را در بازه مورد مطالعه نتيجه ميدهد كه آزمايش اولتراسونيك اين نتايج را با توجه به بررسي موج طولي در نمونه ها تاييد ميكند. در قسمت پاياني نيز ضمن مطالعه ريز ساختار ستون ها با آزمايش XRD ، XRF و FESEM-Mapping ساختار تشكيل شده ژئوپليمر در پارامتر هاي مورد مطالعه تجزيه و تحليل شده و نتايج آزمايش هاي مكانيكي مورد تاييد قرار گرفت.

1402/08/02

Laboratory investigation of using volcanic ash base geopolymer to improve carbonate sand soils by deep mixing method

6/17/2024 12:00:00 AM

Due to the increasing problems of greenhouse gas emissions caused by the excessive production and consumption of Portland cement, extensive research has been done in the field of cementitious material that are environmentally friendly, as a result of which a new category of cementitious material has been developed which was introduced as geopolymer. In recent years, extensive research has been done in the field of soil improvement with geopolymer, however, there is a lack of extensive research in the field of improving carbonate sand with geopolymer based on volcanic ash, while carbonate sand soil is widely distributed on the coasts. It has been found in the south and north and around the rivers in Iran, and due to the special mechanical behavior of this soil, such as grain crushing under high stresses, many challenges have been raised in civil infrastructures. Therefore, in this study, regarding choosing the deep mixing method, which is an effective method in improving granular soils, and replacing geopolymer instead of Portland cement, the feasibility of soil improvement by this method has been investigated. In this research, due to the special grain distribution of this soil, while the injection of mixing method must be done up and down, the ratio of water to binder (0.8-1.2-1.2) and the molarity and type of activator (0.5-2 M) are investigated. The result of the study is described as follows. Using sodium hydroxide instead of sodium silicate provides more suitable columns in terms of appearance and strength. Also, in the ratio of water to binder 1, in terms of grout efficiency and compressive strength, higher results are obtained. In relation to molarity, 1 M sodium hydroxide solution gives the highest strength in the mentioned range due to more complete geopolymerization and the formation of aluminosilicate chains, and the ultrasonic test confirms these results according to the longitudinal wave velocity in the samples. In the final part, the microstructure of the columns in terms of mentioned parameters is analyzed with XRD, XRF and FESEM-mapping tests and the results of mechanical tests were confirmed.

ژئوپليمر , خاكستر آتشفشاني , ماسه كربناته , اختلاط عميق , بهسازي

Geopolymer , Volcanic ash , carbonate sand , eep mixing method , soil improvement

soroush mansouri birjandi

dr morteza esmaeli