مطالعه آزمایشگاهی تثبیت خاک طبیعی با ژئوپلیمر مبتنی بر پودر شیشه و کاربید کلسیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

چکیده

مسائل زیست محیطی، اقتصادی، فنی و محدودیت منابع انرژی و مواد اولیه در فرآیند تولید سیمان، ضرورت استفاده جایگزین سیمان را ایجاد می کند، بدین منظور سه سری خاک، به نام های ماسه با نسبتهای مختلف لای یا خاک طبیعی (Sx)، خاک تثبیت شده با سیمان (CSS)، و خاک تثبیت شده با ژئوپلیمر بر پایه پودر شیشه و کاربید کلسیم (GSS) از نظر مکانیکی و دینامیکی مطالعه شده است. استحکام، مدول برشی و میرایی نمونه‌ها تحت آزمایشهای مقاومت فشاری (UCS) و سه محوری سیکلی تحت فشارهای همه جانبه و کرنش‌های برشی مختلف و نسبت‌های لای 10%، 25% و 50% مورد مطالعه قرار گرفت. طرح اختلاط مختلفی از مواد ژئوپلیمری برای آزمایش UCS تهیه و نسبت بهینه طرح اختلاط که در آن ژئوپلیمر حاصل شامل بالاترین مقاومت فشاری خاک باشد، به عنوان ژئوپلیمر بهینه مشخص گردید. نتایج بیانگر مؤثر بودن ژئوپلیمر حاصل برای تثبیت خاک است. نسبت های ترکیبی ژئوپلیمر بهینه از نظر حداکثر مقاومت، متشکل از 15% پودر شیشه، 7% کاربید کلسیم و 25% لای، به دست آمد که غلظت های بیشتر/کمتر از مقدار بهینه، مقاومت فشاری را کاهش می دهد. مقاومت فشاری خاک-ژئوپلیمر بهینه حدود 16% بیشتر از خاک تثبیت شده با سیمان 4% بود. افزایش تنش محصورکننده، مدول برشی را در کرنش‌های کوچک بهبود می‌بخشد، در حالی که تأثیر ناچیزی بر نسبت میرایی دارد. مقاومت فشاری، سختی و مدول برشی خاک ژئوپلیمری برعکس میرایی، بیشتر از خاک سیمانی بود. مقاومت برشی و میرایی خاک‌ها با نسبت‌های مختلف ریزدانه تا حد معینی از ریزدانه آستانه (50% لای)، افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of natural soil stabilization with geopolymer based on glass powder and carbide calcium

نویسندگان [English]

  • Seyyed Erfan Hosseini 1
  • Alireza Tabarsa 2
  • Amin Bahmanpour 1
1 Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Golestan University, Golestan, Iran
چکیده [English]

Environmental, economic, technical issues and the limitation of energy resources and raw materials in the cement production process create the necessity of using cement substitutes, for this purpose three types of soil, namely sand with different ratios of silt or natural soil (Sx), soil cement stabilized (CSS), and geopolymer stabilized soil based on glass powder and calcium carbide (GSS) have been studied mechanically and dynamically. The strength, shear modulus and damping of the samples were studied under unconfined compressive strength (UCS) and cyclic triaxial tests under all-sided pressures and different shear strains and silt ratios of 10%, 25% and 50%. Different mixing plan of geopolymer materials for UCS test was prepared and the optimal proportion of mixing plan in which the resulting geopolymer includes the highest compressive strength of the soil was determined as the optimal geopolymer. Optimum geopolymer composite proportions in terms of maximum strength were obtained, consisting of 15% glass powder, 7% calcium carbide and 25% silt, which concentrations more/less than the optimum value reduce the compressive strength. The optimal compressive strength of soil-geopolymer was about 16% higher than that of cement-stabilized soil of 4%. Increasing the confining stress improves the shear modulus at small strains, while having little effect on the damping ratio. The compressive strength, hardness and shear modulus of geopolymeric soil was higher than that of cement soil. Shear resistance and damping of soils with different ratios of fine grain increases up to a certain level of threshold fine grain (50% silt).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cyclic triaxial test
  • UCS test
  • geopolymer
  • soil dynamic properties
  • shear modulus