زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی تأثیر افزودنی‌های زئولیت و سپیولیت بر تغییرات مدول الاستیسیته و هدایت هیدرولیکی خاک‌های رس‌‌دار با تأکید بر ریزساختار خاک

نویسندگان
1 دانشگاه تهران، گروه زمین‌شناسی مهندسی
2 دانشگاه قم، گروه مهندسی عمران
چکیده
تثبیت و به‌سازی خاک یکی از روش‌های مؤثر در بهبود رفتار خاک در مهندسی ژئوتکنیک است. امروزه علاوه بر تثبیت‌کننده‌های متعارف سیمانی و آهکی، از مواد شیمیایی طبیعی معدنی نیز برای اصلاح خواص نامطلوب خاک استفاده می‌شود. در این پژوهش از زئولیت و سپیولیت به‌عنوان دو ماده افزودنی برای تثبیت خاک‌های ماسه رسی و رس ماسه‌دار و تأثیر آن بر مدول الاستیسیته و هدایت هیدرولیکی خاک استفاده شده است. به این منظور آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری روی خاک‌‌های تثبیت نشده و تثبیت شده با افزودنی­های مذکور در درصدهای 5، 10، 15، 20 و 25 و زمان‌های آنی (بلافاصله پس از اختلاط)، 7، 14 و 28 روز انجام شده و مدول الاستیسیته در شرایط مختلف آزمایش تعیین شده است. آزمایش نفوذپذیری نیز به‌دلیل بررسی اثر این دو افزودنی در درصدهای مختلف و زمان آنی انجام شده است. هم‌چنین به‌دلیل بررسی نحوۀ تأثیر مواد افزودنی بر ریزساختار خاک، عکس‌برداری SEM برای خاک تثبیت نشده و تثبیت شده با هر دو افزودنی در زمان عمل آوری‌ 28 روز انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد میزان افزایش مدول الاستیسیته در تثبیت با سپیولیت نسبت به زئولیت بیش‌تر است. به‌علاوه در هر دو افزودنی بیش‌ترین میزان افزایش مدول الاستیسیته مربوط به 25 درصد افزودنی و زمان 28 روز است. هم‌چنین میزان نفوذپذیری با افزایش هر دو افزونی کاهش می‌یابد به‌طوری‌که این میزان کاهش در سپیولیت بیش‌تر از زئولیت است. بررسی تصاویر SEM معرف تغییر در ریزساختار خاک در نتیجه افزودنی‌های مذکور است. نتیجه این‌که تغییرات مدول الاستیسیته و هدایت هیدرولیکی خاک را می‌توان به‌وقوع واکنش‌های شیمیایی در کنار تغییرات فیزیکی نسبت داد.
کلیدواژه‌ها

1. Colella C., "Natural zeolites for environmentally friendly processes and applications", In: Kiricsi I, Pl-Borbély G, Nagy JB, Karge HG, editors. Porous materials in environmental friendly processes (studies in surface science and catalysis 125). Amsterdam: Elsevier (1999) 641-55.## 2. Caputo D., Liguori B., Colella C., "Some advances in understanding the pozzolanic activity of zeolites: the effect of zeolite structure", Cem Con Comp 30 (2008) 455-62. ## 3. Liguori B., Iucolano F., Caputo D., Colella C., "LTA zeolite as pozzolanic addition for hydraulic mortars: an effective, promising use", Adv Porous Mater, 1 (2013) 129-35. ## 4. Liguori B., Caputo D., Iucolano F., "Fiber-reinforced lime-based mortars: Effect of zeolite addition", Construction and Building Materials (2014) 455-460. ## 5. Vagelis G. P., "Effect of fly ash on Portland cement systems part II", High-calcium fly ash. Cem Concr Res, 30 (2000) 1647-54. ## 6. Targana S., Olgunb A., Erdoganb Y., Sevinc V., "Effects of supplementary cementing materials on the properties of cement and concrete", Cem Concr Res, 32 (2002) 1551-8. ## 7. Toutanji H., Delatte N., Aggoun S., Duval R., Danson A., "Effect of supplementary cementatious materials on the compressive strength and durability of shortterm cured concrete", Cem Concr Res, 34 (2004) 311-9. ## 8. Poon C. S., Lam L., Kou S. C., Lin Z. S., "A study on the hydration rate of natural zeolite blended cement pastes", Constr Build Mater, 13 (1999) 427-32. ## 9. Canpolat F., Yilmaz K., Mkose M., Sumer M., Yurdusev M. A., "Use of zeolite, coal bottom ash and fly ash as replacement materials in cement production", Cem Concr Res, 34 (2004) 731-5. ## 10. Quanlin N., Naiqian F., "Effect of modified zeolite on the expansion of alkaline silica reaction", Cem Concr Res, 37 (2005) 1784-8. ## 11. Martinez-Ramrez S., Puertas F., Blanco Varela M. T., "Carbonation process and properties of a new lime mortar with added sepiolite", Cem Concr Res, 25 (1995) 39-50. ## 12. Sepulcre Aguilar A., Pinilla Melo J., Hernandez Olivares F., "Microstructural analysis of aerated cement pastes with fly ash, metakaolin and sepiolite additions", Constr Build Mater, 47 (2013) 282-92. ## 13. Melo J., Aguilar A., Olivares F., "Rheological properties of aerated cement pastes with fly ash, metakaolin and sepiolite additions", Constr Build Mater, 65 (2014) 566-73. ## 14. Feng N., Li G., Zang X., "High strength and flowing concrete with a zeolite mineral admixture", Cement, Concrete and Aggregate (1991). ## 15. Abbaslou H., Ghanizadeh A. R., Amlashi A. T., "The compatibility of bentonite/sepiolite plastic concrete cut-off wall material", Construction and Building Materials, Vol. 124, (2016) 1165-1173. ## 16. Markiv T., Sobol K., Franus M., Franus W., "Mechanical and durability properties of concretes incorporating natural zeolite", Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol, 16, Issue, 4 (2016) 554-562. ## 17. Samimi K., Kamali-Bernard S., Akbar Maghsoudi A., Maghsoudi M., Siad H., "Influence of pumice and zeolite on compressive strength, transport properties and resistance to chloride penetration of high strength self-compacting concretes", Construction and Building Materials, Vol.151 (2017) 292-311## 18. Woszuk A., Franus W., "Properties of the Warm Mix Asphalt involving clinoptilolite and Na-P1 zeolite additives", Construction and Building Materials, Vol.114 (2016) 556-563. ## 19. Osinubi K. J., Nwaiwu C. M., "Compaction Delay Effects of properties of Lime-Treated Soil", Journal of Materials in Civil Engineering, 18 (2) (2006) 250-258. ## 20. Zhu Z. D., Liu S.Y., "Utilization of a new Soil Stabilization for Silt Subgrade", Engineering Geology, 97 (2008) 192-198. ## 21. بارزی ش.، "تثبیت خاک ماسه بادی با پلیمرهای مایع"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکدۀ مهندسی عمران، اصفهان (1389). ## 22. قنبری ع.، "مطالعه مدول الاستیسیته خاک در آبرفت جنوب تهران"، نشریۀ علوم زمین. بهار، سال هجدهم، شمارۀ 71، (1388) 8-3. ##