بررسی اثر کلسیم موجود در ماده معدنی صدف کوهی به کار رفته در تثبیت خاک رس به روش ژئوپلیمر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 دانشکدة مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی بینالود، طرقبه، ایران

چکیده

در این مطالعه از ژئوپلیمر با ماده معدنی صدف کوهی برای تثبیت خاک رس استفاده شده است. همچنین تلاش شده است نقش خواص شیمیایی کلسیم اکساید (CaO) موجود در این ماده معدنی برای تثبیت خاک به روش ژئوپلیمر بررسی گردد. در این راستا، از ترکیب سدیم هیدروکسید و چسب سیلیکات به عنوان فعال کننده بازی استفاده شده است. آزمایش مقاومت فشاری تک محوری معیار اصلی مقایسه نمونه های تثبیت شده ژئوپلیمری بوده است و همچنین از آزمایش برش مستقیم برای بررسی چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی نمونه های تثبیت شده استفاده شده است. تحلیل شیمیایی واکنش ها و تغییرات نسب عناصر از طریق عکس برداری الکترونی (SEM) بر روی نمونه ژئوپلیمری انجام پذیرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش مواد معدنی مقاومت فشاری تک محوری افزایش مییابد. نتایج تحلیل ریزساختاری نشان دهنده واکنش ماده معدنی صدف کوهی با خاک و تشکیل ژل آلومینوسیلیکاتی در نمونه های ژئوپلیمری است. بر اساس نتایج به دست آمده در این تحقیقو به منظور حذف کامل سیمان و آهک از چرخه تثبیت خاک، استفاده از مواد معدنی با داشتن المان CaO بالا در ساختار خود می تواند سبب افزایش چشمگیر در مقاومت خاک تثبیت شده به روش ژئوپلیمر گردد.استفاده از ماده معدنی صدف کوهی ۱۰ درصد در روش ژئوپلیمر سبب افزایش مقاومت UCS، kPa۶۷۱ و  MPa 2/04 به ترتیب در دوره عمل آوری ۷ و ۴۵ روز می گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of calcium presence in limepet for clayey soil stabilization using the geopolymer method

نویسندگان [English]

  • Negin Bahrami 1
  • DANIAL MOAZAMI 1
  • Shahram Pourakbar 2
1 Department of Civil Engineering, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran
2 Department of Civil Engineering,,Faculty of Engineering , Binaloud University
چکیده [English]

In geotechnical engineering, clay is known as problematic soil, including low compressive strength, low bearing capacity, and high swelling potential. Chemical stabilization of soil with different additives is one of the possible methods for soil improvement. Portland cement is commonly used for the soil stabilization process. Climate change and global warming a life-threatening challenges, and governments have enacted laws restricting carbon dioxide emissions. Therefore, the use of environmentally friendly additives, cheap and available in the soil stabilization process is essential. In this regard, in recent years, geopolymerization processes have been introduced as the most serious alternatives to cement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clay
  • soil stabilization
  • geopolymer
  • uniaxial compressive strength
  • direct shear test

مراجع

[1] T.B. Edil, C.H. Benson, M. Bin-Shafique, B.F. Tanyu, W.-H. Kim, A. Senol, Field evaluation of construction alternatives for roadways over soft subgrade, Transportation Research Record, 1786(1) (2002) 36-48.
[2] D.H. Moon, D.G. Grubb, T.L. Reilly, Stabilization/solidification of selenium-impacted soils using Portland cement and cement kiln dust, Journal of hazardous materials, 168(2-3) (2009) 944-951.
[3] H. Kukko, Stabilization of clay with inorganic by-products, Journal of Materials in Civil Engineering, 12(4) (2000) 307-309.
[4] R. Feiz, J. Ammenberg, L. Baas, M. Eklund, A. Helgstrand, R. Marshall, Improving the CO2 performance of cement, part I: utilizing life-cycle assessment and key performance indicators to assess development within the cement industry, Journal of Cleaner Production, 98 (2015) 272-281.
[5] A.M. Rashad, An exploratory study on high-volume fly ash concrete incorporating silica fume subjected to thermal loads, Journal of Cleaner Production, 87 (2015) 735-744.
[6] J. Davidovits, Geopolymers and geopolymeric materials, Journal of thermal analysis, 35(2) (1989) 429-441.
[7] B.H. Ahmed Hisseini, A. Bennabi, R. Hamzaoui, L. Makki, G. Blanck, Treatment and Recovery of Clay Soils Using Geopolymerization Method, International Journal of Geomechanics, 21(11) (2021) 04021206.
[8] S. Luhar, S. Chaudhary, I. Luhar, Development of rubberized geopolymer concrete: Strength and durability studies, Construction and Building Materials, 204 (2019) 740-753.
[9] J.L. Provis, S.A. Bernal, Geopolymers and related alkali-activated materials, Annual Review of Materials Research, 44 (2014) 299-327.
[10] M. Zhang, N.A. Deskins, G. Zhang, R.T. Cygan, M. Tao, Modeling the polymerization process for geopolymer synthesis through reactive molecular dynamics simulations, The Journal of Physical Chemistry C, 122(12) (2018) 6760-6773.
[11] H.H. Abdullah, M.A. Shahin, M.L. Walske, A. Karrech, Systematic approach to assessing the applicability of fly-ash-based geopolymer for clay stabilization, Canadian Geotechnical Journal, 57(9) (2020) 1356-1368.
[12] J. Davidovits, Soft mineralogy and geopolymers, in:  Proceedings of the geopolymer 88 international conference, the Universite de Technologie Compiengne, France, 1988.
[13] I. Bashir, K. Kapoor, H. Sood, An Experimental Investigation on the Mechanical Properties of Geopolymer Concrete, International Journal of Latest Research in Science and Technology, 6(3) (2017) 33-36.
[14] S. Wang, Q. Xue, Y. Zhu, G. Li, Z. Wu, K. Zhao, Experimental study on material ratio and strength performance of geopolymer-improved soil, Construction and Building Materials, 267 (2021) 120469.
[15] A. Purdon, The action of alkalis on blast-furnace slag, Journal of the Society of Chemical Industry, 59(9) (1940) 191-202.
[16] V. Glukhovsky, Soil silicates. Kiev, USSR: Gostroiizdat Publish,  (1959).
[17] N. Cristelo, S. Glendinning, A. Teixeira Pinto, Deep soft soil improvement by alkaline activation, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, 164(2) (2011) 73-82.
[18] N. Cristelo, S. Glendinning, L. Fernandes, A.T. Pinto, Effect of calcium content on soil stabilisation with alkaline activation, Construction and Building Materials, 29 (2012) 167-174.
[19] S. Pourakbar, A. Asadi, B.B. Huat, M.H. Fasihnikoutalab, Soil stabilisation with alkali-activated agro-waste, Environmental Geotechnics, 2(6) (2015) 359-370.
[20] V. Toufigh, M. Barzegari Dehaji, K. Jafari, Experimental investigation of stabilisation of soils with Taftan pozzolan, European Journal of Environmental and Civil Engineering, 24(9) (2020) 1339-1362.
[21] A.C.D.-o. Soil, Rock, Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils, ASTM international, 2010.
[22] S. Ahmari, K. Parameswaran, L. Zhang, Alkali activation of copper minetailings and low-calcium flash-furnace copper smelter slag, Journal of materials in civil engineering, 27(6) (2015) 04014193.
[23] A. International, ASTM D2166/D2166M-16 standard test method for unconfined compressive strength of cohesive soil, Annual Book of ASTM Standards 2016,  (2016).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 11
بهمن 1402
صفحه 2179-2194

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار