زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی تجربی رفتار مکانیکی ماسه تزریق شده با دوغاب سیمان در حضور متاکائولین

نویسندگان
دانشگاه بوعلی سینا، گروه عمران
چکیده
به‌تازگی به نوع خاصی از رس کائولینیت بنام متاکائولین در بتن توجه شده که نتایج جالب توجهی به دنبال داشته است. هر چندکه، در بارۀ کاربرد این مصالح در شاخه تزریق و بهسازی زمین پژوهش چندانی انجام نشده است و اثرات این ماده بر رفتار مکانیکی خاک بستر به‌خوبی مشخص نیست. هدف اصلی این تحقیق بررسی پارامتر­های مکانیکی ماسه تزریق‌شده با دوغاب حاصل از ترکیب سیمان و متاکائولین، در درصد­های مختلف با رویکرد بهبود در عملکرد آن و به‌دست آوردن نسبت بهینه استفاده از متاکائولین است. برای بررسی رفتار خاک تزریق شده با دوغاب­های سیمان-متاکائولین یک مدل آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. نمونه­ها بعد از عمل­آوری به‌مدت 14 و 28 روز تحت آزمایش­های سه­محوری با شرایط مختلف قرار گرفتند. به‌طورکلی نتایج نشان داد که متاکائولین می­تواند در پایدارسازی هر چه بیش‌تر دوغاب سیمان تزریقی در مقابل پدیده آب اندازی نقش مثبت ایفا کند. هم‌چنین با توجه به نتایج حاصل از آزمایش­ سه­محوری روی خاک ماسه­ای تزریق شده با دوغاب­های سیمان-متاکائولین مشاهده شد، جای‌گزینی درصدی از سیمان مصرفی با متاکائولین سبب همگن­تر شدن، بهبود در شکل­پذیری و نرم تر شدن رفتار پس از گسیختگی می­شود اما پارامتر چسبندگی ناحیۀ تزریق شده را در مقایسه با استفاده از سیمان خالص در دوغاب مقداری کاهش می­دهد. هم‌چنین با توجه به نتایج تحقیق حاضر و نتایج حاصل از تحقیق­های محققان پیشین مشاهده می­شود مقدار استفاده بهینه از متاکائولین در دوغاب با توجه غلظت دوغاب و شرایط محیط از قبیل تنش ­همه­جانبه تعیین می­شود و در حالت­های مختلف باید این مقدار را با روش سعی و خطا به‌دست آورد. به‌طورکلی می­توان گفت با جای‌گزین کردن درصدی از سیمان دوغاب با متاکائولین می­توان با حفظ تقریبی مقاومت فشاریِ خاک تزریق شده، شکل­پذیری (افزایش کرنش نظیر مقاومت حداکثر) را افزایش و مدول نرم‌شوندگی را کاهش می‌دهد.


کلیدواژه‌ها

1. Abraham A., "Effect of Initial Moisture State on the Engineering Properties of Micro-fine Cement Grouted Sands: A Thesis (Doctoral dissertation", University of Alabama in Huntsville) (2006).## 2. Dano C., Hicher P. Y., Tailliez S., "Engineering properties of grouted sands", Journal of Geotechnical and Geo-environmental engineering, 130 (3) (2004) 328-338## 3. Pantazopoulos I. A., Markou I. N., Atmatzidis D. K., Droudakis A. I., "Triaxial Compression Testing of Micro-fine Cement Grouted Sands", In Grouting and Deep Mixing 2012, ASCE (2012) 1721-1730. ## 4. Schwarz L. G., Chirumalla M., "Effect of injection pressure on permeability and strength of micro-fine cement grouted sand", Proceedings of geo-denver (2007). ## 5. Ribay E., Djeran-Maigre I., Cabrillac R., Gouvenot D., "Factors affecting the creep behavior of grouted sand", Journal of geotechnical and geo-environmental engineering, 132 (4) (2006) 488-500. ## 6. Kirzek R. J., Benltayf M. A., Atmatzidis D. K., "Effective stress-strain-strength behavior of silicate-grouted sand", In Grouting in Geotechnical Engineering. ASCE (1982) 482-497. ## 7. Ozgurel H. G., Vipulanandan C., "Effect of grain size and distribution on permeability and mechanical behavior of acrylamide grouted sand", Journal of geotechnical and geo-environmental engineering, 131 (12) (2005) 1457-1465. ## 8. Siddique R., Klaus J., "Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete: A review", Applied Clay Science, 43 (3) (2009) 392-400. ## 9. Vipulanandan C., Sunder S., "Effects of Meta-Kaolin Clay on the Working and Strength Properties of Cement Grouts", In Grouting and Deep Mixing 2012, ASCE (2012) 1739-1747. ## 10. Han J., Shui Z., Wang G., "Research on the reactivity of metakaolin with different grade", Bridges, 10 (9780784412671.0015) (2014) 365. ## 11. Kolovos K. G., Asteris P. G., Cotsovos D. M., Badogiannis E., Tsivilis S., "Mechanical properties of soilcrete mixtures modified with metakaolin", Construction and Building Materials, 47 (2013) 1026-1036. ## 12. Sonebi M., Lachemi M., Hossain K. M. A., "Optimization of rheological parameters and mechanical properties of superplasticizer cement grouts containing metakaolin and viscositymodifying admixture", Construction and Building Materials, 38 (2013) 126-138. ## 13. Vavricuk A., Bokan-Bosiljkov V., Kramar S., "The influence of metakaolin on the properties of natural hydraulic lime-based grouts for historic masonry repair", Construction and Building Materials, 172, (2018) 706-716. ## 14. Kolovos K. G., Asteris P. G., Tsivilis S., "Properties of sandcrete mixtures modified with metakaolin", European Journal of Environmental and Civil Engineering, Publishedonline, http://dx.doi.org/10.1080/19648189.2016.1246690 (2016). ## 15. Asteris P. G., Kolovos K. G., Athanasopoulous A., Plevris V., Konstantakatos G., "Investigation of the mechanical behavior of metakaolin-based sandcrete mixtures", European Journal of Environmental and Civil Engineering, Published online, http://dx.doi.org/10.1080/19648189.2016.1277373 (2017). ## 16. Ata A., Vipulanandan C., "Factors affecting mechanical and creep properties of silicate-grouted sands", Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 125 (10) (1999) 868-876. ## 17. Gonzalez H. A., Vipulanandan C., "Behavior of a sodium silicate grouted sand", Grouting for Ground Improvement, 168 (2007) 1-10. ##