23120

تثبيت و جامدسازي خاك‌هاي ريزدانه آلوده به فلز روي با ژئوپليمر خاكستر آتش فشاني و سيمان پرتلند

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

1399/6/2

دكتر نادر شريعتمداري

عمران

در اين مطالعه به بررسي توانايي سيمان ژئوپليمري تهيه شده از خاكستر آتش فشاني و سيمان پرتلند در تثبيت و جامدسازي خاك هاي آلوده به فلز روي در شرايط و زمان عمل آوري مختلف پرداخته شده است. همچنين اثر نسبت سديم سيليكات به سديم هيدروكسيد به عنوان فعال كننده قليايي در 10% خاكستر آتش فشاني مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش عملكرد مصالح به وسيله آزمايش مقاومت فشاري محصور نشده (UCS) و آزمايش آب شويي (TCLP) تعيين گرديد. به علاوه آزمايش¬هاي ريزساختار XRD، FTIR، FESEM-Mapping-EDS براي بررسي مكانيزم تثبيت فلز روي در خاك آلوده انجام شد. نتايج مقاومت فشاري نشان مي¬دهند كه ژئوپليمر خاكستر آتش فشاني در شرايط عمل آوري خشك (آون) عملكرد مناسب¬تري از سيمان پرتلند از خود نشان مي¬دهد، در حاليكه سيمان پرتلند در محيط عمل آوري مرطوب نسبت به خاكستر آتش¬فشاني ارجحيت دارد. نتايج نشت فلز روي بيانگر توانايي بالاي دو ماده در تثبيت فلزسنگين است به طوريكه براي تمامي نمونه ها در 90 روز عمل آوري ميزان تثبيت بالاتر از 95% مي¬باشد. هرچند نتايج نشت فلز در نمونه¬هاي سيماني نشان از مزيت اندك آن مي¬دهد زيرا در تمامي نمونه هاي سيماني در شرايط عمل آوري خشك و مرطوب ميزان جلوگيري از نشت در 90 روز بالاي 99.98% بود. در نمونه¬هاي حاوي سديم سيليكات، بالاترين مقدار مقاومت در خاك با 2500 ميلي گرم بر كيلوگرم آلودگي در نسبت سديم سيليكات به سديم هيدروكسيد برابر 1 بود كه عددي برابر با 19.27 مگاپاسكال در 28 روز عمل آوري از خود نشان داد. اگرچه نتايج مقاومتي تفاوت چنداني با نمونه هاي سديم هيدروكسيد به تنهايي نداشت. همچنين نمونه هاي حاوي سديم هيدروكسيد نتايج بهتري در آزمايش TCLP از خود نشان دادند. در نهايت نتايج ريزساختار بيانگر پتانسيل خاك هاي رسي در تثبيت فلز سنگين و تشكيل ژل هاي آلبيت و C-S-H در نمونه هاي حاوي خاكستر آتش فشاني و سيمان پرتلند به عنوان مكانيزم هاي اصلي تثبيت و جامدسازي فلز روي در خاك آلوده هستند.

1399/11/19

Stabilization/Solidification of fine-grained zinc-contaminted soils using VA-based geopolymer and portland cement

8/23/2020 12:00:00 AM

This study compares the viability of employing volcanic ash (VA) and Portland cement (PC) for solidification/stabilization(S/S) of zinc contaminated soil in different curing conditions and times. Also, the effect of different alkali activators (ratio of sodium silicate to sodium hydroxide) in 10% VA has been investigated. The performance of materials was determined by unconfined compressive strength (UCS) and Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP). additionally, X-ray diffraction (XRD), Infrared spectroscopy (IR) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM)-Mapping-EDS analysis are performed to elucidate the mechanisms of Zn immobilization in the soil. The compressive results show that geopolymer treatment in contaminated soils is more efficient at the dry curing (DC) while PC has an advantage in wet curing (WC). The TCLP results indicated that the immobilization for both VA and PC were more than 95% in 90 days. However, PC treated samples showed better efficiency than VA samples which were more than 99.98% in all zinc concentration. Moreover, the highest UCS result in the presence of sodium silicate in the 2500mg/Kg Zinc was achieved at the ratio of 1 which was 19.27 MPa after 28 days of curing. Although the results were not significantly different from those containing sodium hydroxide. Also, the samples containing sodium hydroxide alone has a better performance in TCLP tests. The microstructure results indicate that Clayey soil has a potential for immobilization of contamination and formation of Albite and C-S-H in VA and PC, respectively, are the primary mechanisms for the S/S of zinc in contaminated soil.