نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

ارزیابی خواص مکانیکی و دوام خاک ماسه‌بادی تثبیت‌شده با کوپلیمرهای امولسیونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3 استادیار پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران
چکیده
تثبیت خاک یک فرآیند حیاتی در مهندسی عمران است که با بهبود خواص مکانیکی خاک، بستر پایدارتری برای سازه‌ها ایجاد می‌کند. یکی از روش‌های نوظهور سازگاربامحیط‌زیست تثبیت خاک، تثبیت با پلیمرهای دوستدار محیط‌زیست است. ازاین‌رو در این پژوهش خواص خاک ماسه‌بادی تثبیت‌شده با دو کوپلیمر امولسیونی دوستدار محیط‌زیست با نام‌های کوپلیمر استایرن آکریلات و کوپلیمر استایرن بوتادین با سه غلظت متفاوت موردبررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا با انجام آزمایش تراکم مقدار پلیمر امولسیونی برای غلظت‌ها مختلف برای رسیدن به حداکثر وزن مخصوص تعیین شد. سپس نمونه‌های خاک تثبیت‌شده با انجام آزمایش‌های مقاومت تک‌محوری، مقاومت برشی، مقاومت کششی غیرمستقیم و دوام مورد ارزیابی قرار گرفتند. مطابق نتایج این پژوهش با افزایش مقدار پلیمر، مقاومت تک‌محوری، مقاومت برشی و کششی غیرمستقیم ابتدا افزایش و سپس کاهش می‌یابد؛ به‌طوری‌که مقدار بهینه پلیمر خالص A70 برابر با ۰۳/۶٪ و مقدار بهینه پلیمر خالص B70 برابر ۰۲/۴٪ است. همچنین نتایج بیانگر آن است که با افزایش درصد پلیمر میزان افت وزنی ناشی از چرخه ذوب و یخ و تر و خشک کاهش می‌یابد. علاوه‌براین با روابط ارائه‌شده در حاصل از تحلیل آماری با نرم‌افزار Design–Expert می‌توان عملکرد خاک تثبیت‌شده با این دو پلیمر را با دقت خوبی پیش‌بینی کرد. نتایج آزمون T با استفاده از نرم‌افزار SPSS در خصوص مقایسه عملکرد خاک تثبیت‌شده با این دو پلیمر نشان می‌دهد که اختلاف معناداری بین مقاومت فشاری، کششی و خواص دوام خاک تثبیت‌شده با دو پلیمر وجود دارد؛ این در حالی است که اختلاف پارامترهای مقاومت برشی خاک تثبیت‌شده با این دو پلیمر معنادار نیست.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Assessment of Mechanical Properties and Durability of Wind-Blown Sand Stabilized with Emulsion Copolymers

نویسندگان English

zohreh ghafori fard 1
maryam mokhtari 2
Mohammad Mahdi Khabiri 2
Mehrdad Jalilian 3
1 PhD student, Faculty of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran,
3 Assistant Professor, Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran
چکیده English

Soil stabilization is a vital process in civil engineering that enhances the mechanical properties of soil to create a more stable foundation for structures. One emerging environmentally friendly method of soil stabilization is the use of eco-friendly polymers. Accordingly, this study investigates the properties of wind-blown sand stabilized with two environmentally friendly emulsion copolymers, namely styrene-acrylate copolymer and styrene-butadiene copolymer, at three different concentrations. First, compaction tests were conducted to determine the optimal amount of emulsion polymer required to achieve maximum dry density at different concentrations. Then, the stabilized soil samples were evaluated through unconfined compressive strength, shear strength, indirect tensile strength, and durability tests. According to the results, increasing the polymer content initially increases and then decreases the unconfined compressive, shear, and indirect tensile strengths. The optimal content for pure polymer A70 was 6.03%, and for pure polymer B70 it was 4.02%. Furthermore, results showed that increasing the polymer percentage reduces the weight loss caused by freeze-thaw and wet-dry cycles. In addition, the performance of soil stabilized with these two polymers can be accurately predicted using regression models provided by statistical analysis via the Design–Expert software. T-test results using SPSS software for comparing the performance of the soils stabilized with the two polymers indicate a significant difference in compressive strength, tensile strength, and durability properties, while the difference in shear strength parameters is not statistically significant.

کلیدواژه‌ها English

Soil stabilization
environmentally friendly polymer
styrene-acrylate copolymer
styrene-butadiene copolymer
wind-blown sand