زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تأثیر پومیس در خصوصیات ژئوتکنیکی خاک لای‌دار شور سدیمی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران
2 گروه علوم خاک، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران
چکیده
خاک‌های لای دار شور که دارای سدیم هستند یک نوع دیگر از خاک‌های مسئله‌دار می‌باشند. زمانی که این نوع خاک تحت تأثیر آب قرار بگیرد می‌تواند دچار تورم و واگرایی شده و در نتیجه آن نشست و تغییر شکل به وقوع بپیوندد. با توجه به اینکه بخش وسیعی از حوضه آبریز دریاچه ارومیه و دشت تبریز را خاک‌های ریزدانه شور سدیمی فراگرفته است. بنابراین، بررسی و تثبیت خاک مسئله‌دار شور سدیمی موجود در منطقه با کمک فرآیند ژئوپلیمریزاسیون از اهداف اصلی تحقیق حاضر می‌باشد. بدین منظور، از ماده پومیس که دارای خاصیت پوزولانی است با درصدهای وزنی 3، 5 و 7 به ‌طور جداگانه به همراه محلول هیدروکسید کلسیم به ‌عنوان کاتالیزور با درصد 2، 5 و 7 با خاک مورد مطالعه مخلوط گردیدند. سپس نمونه­‌های ساخته شده به مدت یک روز عمل­آوری شدند. جهت ارزیابی رفتار ژئوتکنیکی خاک تثبیت شده آزمون‌­های آزمایشگاهی تراکم استاندارد، مقاومت فشاری تک محوری، برش مستقیم و تحکیم انجام گرفته است. نتایج بدست آمده از تحقیق حاضر نشان می­‌دهد، ترکیب 3 % پومیس به همراه 2 % هیدروکسید کلسیم پس از یک روز عمل­آوری مقاومت فشاری تک محوری را در لحظه گسیختگی نمونه تثبیت شده را به میزان 32/1 برابر افزایش داده است. همچنین ترکیب 7 % پومیس به همراه 2 % هیدروکسید کلسیم مقدار زاویه اصطکاک داخلی 20 برابر بهبود داده است. در انتها، ترکیب 7 درصد پومیس به همراه 2 درصد هیدروکسید کلسیم مقدار تورم آزاد را به مقدار 86 درصد کاسته است.
کلیدواژه‌ها

Albayrak, Z. N. K., and Gencer, G., 2021, The Usability of Clay/Pumice Mixtures Modified with Biopolymer as an Impermeable Liner. KSCE Journal of Civil Engineering, 25, 28-36.
Ambroise, J., Murat, M. and Pera, J 1985. Hydration reaction and hardening of calcined clays and related minerals: V. Extension of the research and general conclusions. Cement and Concrete Research, 15, 261–268.
ASTM D421, 1985. Dry Preparation of Soil Samples for Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants. Annual book of ASTM standards.
ASTM D422, 1963. Standard Test Method for article-Size Analysis of Soils. Annual book of ASTM standards.
ASTM D4318, 1995. Standard test method for liquid limit, plastic limit and plasticity index for soils. Annual book of ASTM standards.
ASTM D854, 2002. Standard test method for specific gravity of soil solids by water pycnometer. Annual book of ASTM standards.
ASTM C618, 2001. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolana for Use as Mineral Admixture. Annual book of ASTM standards.
ASTM C305, 2016. Standard Practice for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency. Annual book of ASTM standards.
ASTM D698, 2000. Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12,400 ft-lbf/ft3 (600 kN-m/m3)). Annual book of ASTM standards.
ASTM D2166, 2016. Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil. Annual book of ASTM standards.
ASTM-D 3080, 1998. Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained condition, Annual book of ASTM standards.
ASTM D2435, 2011. Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils Using Incremental Loading. Annual book of ASTM standards
Binici, H., 2013. Engineering properties of geopolymer incorporating slag, fly ash, silica sand and pumice. ACEE, 1(3), 108-123.
Cadir Cuma, C., and Vekli, M., 2022, Usage of waste marble powder and pumice powder to improve the engineering properties of soft clays. International Journal of Environmental Science and Technology. 19, 6481-6490.
Caldaron, A. A. and Burg, R. G., 1994. High-reactivity metakaolin: a new generation mineral. Concrete International journal. 16(11), 37–40.
Cimen, O., Saltan, M., and Keskin, N., 2015, Stabilization of clayey subgrade with waste pumice for road infrastructure. ournal Science and Engineering of Composite Materials, 22(5), 583-590.
Davidovits, J., 1991. Geopolymers, Inorganic polymeric new materials. Journal of Thermal Analysis, 37(8), 1633-1656.
Davidovits, J., 1999. Chemistry of geopolymeric systems, terminology. Proceeding of Geopolymer, International Conference on Geopolymer, Paris, France, 9–40.
Duxson, P., and Provis, J. L., 2008. Designing precursors for geopolymer cements. Journal of American Ceramic Society, 91(12), 3864–3869.
Li, C., Sun, H. and Li, L 2010. A review: The comparison between alkali-activated slag (Si+Ca) and metakaolin (Si+Al) cements. Cement and Concrete Research, 40, 1341–1349.
Lee, S. K. and Stebbins, J. F., 2006. Disorder and the extent of polymerization in calcium silicate and aluminosilicate glasses: O-17 NMR results and quantum chemical molecular orbital calculations. Geochimica Cosmochimica Acta, 70, 4275–4286.
Miao, Sh., Shen, Z., Wang, X., Luo, F., Huang, X., and Wei, C., 2017. Stabilization of Highly Expansive Black Cotton Soils by Means of Geopolymerization. Journal of material in civil engineering, 29(10), 04017170.
Phetchuay, C., Horpibulsuk, S., Arulrajah, A., Suksiripattanapong, C. and Udomchai, A., 2016. Strength development in soft marine clay stabilized by fly ash and calcium carbide residue based geopolymer. Applied Clay Science, 134–142.
Provis, J. L., Deventer, J. S. J., and Van, D., 2009. Geopolymers: structures, processing, properties and industrial applications. 1st edition, Elsevier publication.
Qin Yin, H., Liu Fu, H., and Zhou, Q., 2008. Influencing factors of compressive strength of solidified inshore saline soil using SH lime-ash. Journal of Central South University and Technology, 15(s1), 386−390.
Tutunchi, S., Dabiri, R. and Dilmeghani, S., 2021. Experimental Studies in Ultrasonic Pulse Velocity of Roller Compacted Concrete Containing Ground Granulated Blast Furnace Slag in Cold Region, International journal of civil engineering, 19(8): DOI:10.1007/s40999-021-00637-5.
Wan, H., Shui, Z. and Lin, Z., 2004. Analysis of geometric characteristics of GGBS particles and their influences on cement properties. Cement and Concrete Research, 34, 133–137.
Yung-Ming, L., Cheng-Yong, H., Al Bakri, M., and Hussin, K., 2016. Structure and properties of clay-based geopolymer cements: a review. Progress in Materials Science, 83, 595–629.
Zhang Z, Wang H, Zhu Y, Reid A, Provis J L, and Bullen, F., 2014. Using fly ash to partially substitute metakaolin in geopolymer synthesis. Applied Clay Science, 88: 194-201.