تاثیر الیاف طبیعی بازالت بر خصوصیات مکانیکی خاک رس شهر ری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، ژئوتکنیک، گروه عمران، دانشگاه قم

2 عضو هیات علمی گروه زمین شناسی مهندسی دانشگاه تهران

چکیده

یکی از روش‌های مکانیکی تثبیت خاک، استفاده از المان های مسلح کننده مانند ژئوتکستایل ها، ژئوگریدها و الیاف طبیعی یا مصنوعی می‌باشد. در سال های اخیر، استفاده از الیاف مصنوعی و یا طبیعی منفصل با توزیع تصادفی جهت بهبود خواص مکانیکی خاک متداول گردیده است. نوع جدیدی از الیاف که منشاء طبیعی داشته و تولید و کاربرد آن هیچ گونه آثار زیست محیطی ندارد، الیاف بازالت است. از مزایای برجسته این نوع الیاف، مقاومت بسیار بالا در محیط‌های اسیدی، قلیایی و نمکی و مشخصات مکانیکی قابل رقابت با سایر الیاف می‌باشد. بدین منظور در این تحقیق، علاوه بر آزمایش های شناسایی، مجموعه ای از آزمایش های تراکم اصلاح شده، مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی و آزمایش میکروسکوپ الکترونی SEM بر روی خاک رس تثبیت شده با الیاف طبیعی بازالت با توزیع تصادفی انجام شده است. تمرکز این تحقیق عمدتا بر روی تاثیر طول و درصد وزنی الیاف بر پارامترهای مقاومتی خاک بوده است. بدین منظور جهت ساخت نمونه‌ها، الیاف بازالت در درصدهای وزنی 0/25 ،0/5 ،0/75 ،1 ، 1/5 ،2 و با سه طول مختلف 6 ،12 ،25 میلیمتر با خاک مخلوط شده، سپس با درصد رطوبت بهینه متراکم گردیده است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش درصد وزنی و طول الیاف، مقاومت فشاری و کششی، ابتدا افزایش و سپس کاهش می‌یابد. اما در حالت کلی مقاومت فشاری و کششی خاک مسلح شده با الیاف بیشتر از خاک غیرمسلح می‌باشد و نمونه‌های مسلح شده، در تمامی حالت‌ها شکل‌پذیری بیشتری نسبت به نمونه‌های غیرمسلح دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of natural Basalt fibers on mechanical properties of clay Rey town

نویسندگان [English]

  • Nastaran Khorram 1
  • Ali M. Rajabi 2
1 Msc Student, Geotechnic Engineer, University of Qom
2 Faculty member, Engineering Geology, Tehran University
چکیده [English]

A mechanical method for soil stabilization is the use of reinforcing elements such as geotextiles, geogrids and natural or artificial fibers. A new type of fiber that has a natural origin and its production and application has the least environmental impact is basalt fiber. In this study, in addition to index tests, a series of experiments including modified Proctor compaction test, uniaxial compressive strength test and indirect tensile strength test and SEM electron microscopy on stabilized clay with Basalt fibers with random distribution were carried out. The focus of this research was mainly on the effect of fibers length and weight percentage on soil resistance parameters. For this purpose, basalt fibers were mixed with soil in weight percentages of 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2 and with three different lengths of 6, 12, 25 mm, then compressed with optimum moisture content.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil stabilization
  • Basalt fiber
  • uniaxial compressive strength
  • Tensile strength
  • SEM electron microscopy test

مراجع

[1] B.a. Roshandel. (1378). “Investigating different methods of soil stabilization and stone materials pavement ”. Geotechnic and Materials Strength, No. 83(in Parsian).
[2] P.K. Pradhan, R.K. Kar, A. Naik. (2012). “Effect of random inclusion of polypropylene fibers on strength characteristics of cohesive soil”. Geotechnical and Geological Engineering, 30(1) 15-25.
[3] H. Ghiassian, D. Holtz. (2005). “Geosynthetic cellular systems (GCS) in coastal application”. Report University of Washington, Deptartment of Civil & Environment Engineering.
[4] X.-p. ZHANG, B. SHI. (2008). “Experimental Study on Reinforced Fiber Expansive Soil ”. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 4  60-62.
[5] D. Wang, L. Wang, X. Gu, G. Zhou. (2013). “Effect of basalt fiber on the asphalt binder and mastic at low temperature”. Journal of materials in civil engineering, 25(3) 355-364.
[6] X.S. Zhuang, X.Y. Yu. (2015). “Experimental Study on Strength Characteristics of Lime-basalt Fiber Reinforced Expansive Soil”. in:  Applied Mechanics and Materials, Trans Tech Publ, pp. 495-498.
[7] L. Gao, G. Hu, N. Xu, J. Fu, C. Xiang, C. Yang. (2015). “Experimental study on unconfined compressive strength of basalt fiber reinforced clay soil”. Advances in Materials Science and Engineering.
[8] R. SHahreza Gamasayi, H. SHahreza Gamasayi .(1395). “Investigating the effect of using basalt and polypropylene fibers on concrete performance characteristics”. International Congress on Civil,Architecture and Urban contemporary world (in Persian).
[9] A.a. Hajati modarayi, M. sheykhi. (1395). “Investigating the effect of basalt fiber on the mechanical properties of light weight  concrete”. Third International Conference on Civil Engineering, Architecture and Urban Development(in Parsian).
[10] B. Tahmuresi, M.s. Tahmuresi, A. Sadr momtazi, J. Baran doost. (1395). “Investigating the effect of different amounts of silica  and chopped basalt fiber on the physical and mechanical properties of fiber reinforced cement composites”. The National Seminar on Environmentally-Friendly Concretes (in Parsian).
[11] C. Ndepete, S. Sert. (2016). “Use of basalt fibers for soil improvement”. Acta Physica Polonica A, 130(1) 355-356.
[12] M.E. Orakoglu, J. Liu. (2017). “Effect of freeze-thaw cycles on triaxial strength properties of fiber-reinforced clayey soil”. KSCE Journal of Civil Engineering, 21(6) 2128-2140.
[13] R. Ayothiraman, A. Singh. (2017). “Improvement of soil properties by basalt fibre reinforcement”. in:  Proc., DFI-PFSF Joint Conf. on Piled Foundations & Ground Improvement Technology for the Modern Building and Infrastructure Sector, pp. 403-412.
[14] E. Kravchenko, J. Liu, W. Niu, S. Zhang.(2018). “Performance of clay soil reinforced with fibers subjected to freeze-thaw cycles”. Cold Regions Science and Technology, 153 18-24.
[15] D. Wang, Y. Ju, H. Shen, L. Xu .(2019). “Mechanical properties of high performance concrete reinforced with basalt fiber and polypropylene fiber”. Construction and Building Materials, 197 464-473.
[16] A. Diambra, E. Ibraim, D.M. Wood, A. Russell. (2010). “Fibre reinforced sands: experiments and modelling”. Journal of Geotextiles and geomembranes, 28(3) 238-250.
[17] N. Cristelo, V.M. Cunha, A.T. Gomes, N. Araújo, T. Miranda, M. de Lurdes Lopes. (2017). “Influence of fibre reinforcement on the post-cracking behaviour of a cement-stabilised sandy-clay subjected to indirect tensile stress”. Construction and Building Materials, 138 163-173.
[18] Y. Yilmaz.(2009) “Experimental investigation of the strength properties of sand–clay mixtures reinforced with randomly distributed discrete polypropylene fibers”. Geosynthetics International, 16(5) 354-363.
[19] B. Darvell. (1990). “Uniaxial compression tests and the validity of indirect tensile strength”. Journal of Materials Science, 25(2) 757-780.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 52، شماره 10
دی 1399
صفحه 2471-2486

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار