25753

تثبيت خاك ريزدانه با استفاده از خاكستر لجن فاضلاب

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - گرايش ژئوتكنيك

1396

1399/08/27

دكتر نادر شريعتمداري - دكتر علي اكبر حشمتي

مهندسي عمران

از ديرباز تاكنون ساخت و ساز روي خاك نرم به عنوان يك چالش بزرگ در مهندسي عمران شناخته شده است. بسياري از مشكلاتي كه در ارتباط با اين خاك ها روي داده است به علت ويژگي هايي همچون مقاومت برشي و ظرفيت باربري پايين، نفوذ پذيري پايين اين نوع خاك ها ، تراكم پذيري بالا و در نتيجه نشست بسيار زياد در حين عمليات ساخت و ساز يا بعد از اتمام آن مي باشد . بنابراين تثبيت و بهبود وضعيت اين نوع خاك ها حائز اهميت است. يكي از مهمترين روش هاي تثبيت خاك استفاده از تثبيت كننده هاي شيميايي است كه باعث افزايش مقاومت ، سختي و دوام خاك شده و با بهبود پارامترهاي مهندسي خاك نقش مهمي را در بهبود و بهسازي خاك ها ايفا مي كنند. از مهمترين اين تثبيت كننده ها كه در دهه هاي اخير كاربرد هاي فراواني داشته اند مي توان به سيمان پرتلند و آهك اشاره كرد كه با استفاده از واكنش هاي پوزولاني و عمليات هيدراتاسيون سبب اتصال ذرات خاك به هم شده و با چسباندن ذرات به هم سبب افزايش مقاومت آن ها مي شوند. هم چنين لجن فاضلاب محصول جانبي تصفيه خانه شهري است كه با توجه به آلودگي فلزات سنگين و عوامل بيماري زا كه دارد از جمله معضلات موجود در دنيا هم از نقطه نظر زيست محيطي و هم براي سلامتي انسان ها مي باشد. با توجه به اينكه توليد سالانه فاضلاب دركشور ما، ايران، به بيش از 3.9 ميليارد مترمكعب فاضلاب مي رسد و تنها حدود 9 درصد آن تصفيه مي شود بنابراين ايران نيز به سمت احداث تصفيه خانه هاي بيشتري پيش مي رود. با افزايش تعداد تصفيه خانه ها ايران نيز مانند ساير كشورهاي دنيا با معضل مديريت لجن مواجه خواهد شد. يكي از راه حل هاي مناسبي كه اخيرا براي دفن لجن مورد توجه كشورهاي اروپايي و آسيايي قرار گرفته است سوزاندن لجن است كه علاوه بر كاهش حجم 90 درصدي لجن، منجر به از بين رفتن مواد سمي، فلزات سنگين، از بين رفتن بو و در نهايت توليد خاكستري معدني، بي خطر و عاري از پاتوژن ها مي شود. در سال هاي اخير، از خاكستر لجن فاضلاب به عنوان ماده اي براي جايگزيني سيمان و يا جايگزين ريزدانه در ساخت بتن استفاده شده است. با اين كار علاوه بر كاهش هزينه هاي اقتصادي، كاهش كربن دي اكسيد و گازهاي گلخانه اي توليد ، كاهش انرژي مصرفي در پروژه هاي عمراني (به دليل مصرف كمتر سيمان در هر مترمكعب بتن ريزي ) باعث كاهش هزينه هاي تثبيت و دفع اين مواد مازاد خواهد شد.

1400/09/23

Experimental study of fine grain soil stabilization using incinerated sewage sludge ash

11/18/2021 12:00:00 AM

Wastewater, a byproduct of wastewater treatment plant, owing to containing heavy metals and pathogens brings about several adverse impacts in terms of environment and human health. Given that the annual production of wastewater in our country, Iran, has reached more than 3.9 billion cubic meters and only about 9% of it is treated, Iran is planning to construct more treatment plants. With the increase in the number of treatment plants, Iran, like other countries in the world, will be encountered with the problem of sludge management. One of the proper approaches which has recently been utilized by European and Asian countries for sludge burial is sludge incineration, which not only does reduce the volume of sludge by 90%, but also leads to the elimination of toxic substances, heavy metals, odour decimation and subsequently generates a harmless and pathogen-free mineral gray. In recent years, sewage sludge ash has been used as a substitution for cement and fine-grained concrete. By doing so, in addition to the reduction of economic costs, diminishing carbon dioxide and greenhouse gases emission, decreasing energy consumption in construction projects (due to lower consumption of cement per cubic meter of concreting) will bring about a reduction in the costs of stabilization and disposal of this material. In this study, fine-grained soil stabilization has been performed using sewage sludge ash. Compressive strength tests, TCLP, FESEM, EDS and Mapping were used to study the mechanical and microstructural performance of the samples. The results indicate that although the compressive strength decreased by increasing the percentage of sewage sludge ash, which is due to the effect of interference between the phases of sewage sludge ash and volcanic ash, the amount of heavy metal leakage from the samples was very low, Moreover anorthite and N-A-S-H gels were observed in microstructure analysis.

تثبيت خاك , خاكستر لجن فاضلاب , ژئوپليمر

Soil stabilization , Sewage sludge ash , geopolymer