فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

چکیدهسابقه و هدف: افزایش بهره‌برداری از منابع خاک و گسترش فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی معمولاً منجر به تخریب ساختاری و کاهش کیفیت فیزیکی و مکانیکی خاک می‌شود. اما کاهش استفاده از خاک به دلیل محدودیت منابع آب، می‌تواند فشار وارد بر خاک را کاهش داده و در نتیجه، روند تخریب ساختاری آن را کندتر نماید. این مسئله به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک که با محدودیت منابع آب و خاک مواجه هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. یکی از راهکارهای نوین برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی خاک، استفاده از مواد افزودنی طبیعی و سازگار با محیط زیست است. در این راستا، کامپوزیت‌های هیبریدی با قابلیت اصلاح ساختمان خاک و افزایش پایداری آن، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده‌اند. بنتونیت به دلیل خاصیت تورمی و جذب بالای آب، آلژینات به‌عنوان یک پلیمر زیستی و نانوسلولز به‌دلیل خواص مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری برجسته، از جمله مواد مؤثر در بهبود ویژگی‌های مکانیکی خاک محسوب می‌شوند. هدف از این پژوهش، بررسی اثر کامپوزیت هیبریدی متشکل از بنتونیت، آلژینات و نانوسلولز بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و حدود اتربرگ یک خاک لسی در استان گلستان است. این مطالعه به‌منظور بهبود پایداری ساختاری و افزایش مقاومت خاک در برابر تنش‌های مکانیکی و فرسایش انجام شده است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، کامپوزیت‌های هیبریدی مختلف شامل 50 درصد بنتونیت/ 30 درصد آلژینات سدیم/ 20 درصد نانوسلولز (B50/A30/N20)، 70 درصد بنتونیت/ 20 درصد آلژینات سدیم/ 10 درصد نانوسلولز (B70/A20/N10) و 80 درصد بنتونیت/ 15 درصد آلژینات سدیم/ 5 درصد نانوسلولز (B80/A15/N05) به کار گرفته شد. پس از آماده‌سازی نمونه‌ها، آزمون‌های رطوبت خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD) و حدود اتربرگ شامل حد روانی، حد خمیری، شاخص خمیری و ضریب انبساط و انقباض (COLE) به‌منظور ارزیابی تأثیر این کامپوزیت‌ها انجام شد. نمونه‌ها در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی آماده‌سازی و مورد بررسی قرار گرفتند. داده‌های به‌دست‌آمده از آزمون‌ها با استفاده از روش‌های آماری تحلیل شدند تا میزان بهبود ویژگی‌های مکانیکی خاک در پاسخ به درصدهای مختلف افزودنی‌ها ارزیابی شود.یافته‌ها: یافته‌های این مطالعه نشان داد که کامپوزیت بنتونیت/ آلژینات سدیم/ نانوسلولز اثرات قابل‌توجهی بر خصوصیات مکانیکی و فیزیکی خاک دارد. نتایج بررسی‌ها نشان داد که ترکیب B80/A15/N05 منجر به افزایش حد روانی و خمیری خاک شد که به خاصیت جذب آب بالاتر و بهبود انسجام ساختاری نسبت داده شد. شاخص خمیری نیز با افزایش سهم بنتونیت و نانوسلولز در فرمولاسیون کامپوزیت‌ها افزایش یافت و بیشترین مقدار (81/15 گرم بر گرم) با کاربرد 3 درصد کامپوزیت B80/A15/N05 مشاهده شد. از سوی دیگر، کاربرد 3 درصد از کامپوزیت B50/A30/N20 کمترین مقدار را در ضریب انبساط و انقباض (COLE) با مقدار 02/0 داشت. همچنین، این ترکیب باعث افزایش رطوبت خاک و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD) گردید که حاکی از بهبود پایداری ساختار خاک و ظرفیت نگهداری آب بود. نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که این کامپوزیت‌ها به‌عنوان اصلاح‌کننده‌های مؤثر می‌توانند برای بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاک مورد استفاده قرار گیرند. بسته به نیازهای عملکردی، انتخاب درصدهای بهینه ترکیبات می‌تواند منجر به بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاک شود و کارایی آن را در شرایط مختلف محیطی افزایش دهد. این امر می‌تواند در کاربردهای مختلفی در کشاورزی، محیط‌زیست و مدیریت منابع طبیعی مفید واقع شود. علاوه بر این، استفاده از این کامپوزیت‌ها در اصلاح خاک‌های ضعیف (بهبود عناصر غذایی و ظرفیت نگهداری آب) و افزایش بهره‌وری کشاورزی، می‌تواند به‌عنوان یک روش پایدار در راستای تحقق اهداف کشاورزی مدرن و توسعه پایدار مورد توجه قرار گیرد. در آینده، تحقیقات بیشتر در خصوص بهینه‌سازی ترکیب و مقادیر دقیق این مواد، همچنین بررسی اثرات طولانی‌مدت آنها بر محیط‌زیست و اکوسیستم‌های مختلف، می‌تواند به درک بهتر از پتانسیل‌های کاربردی این کامپوزیت‌ها و گسترش استفاده از آنها در حوزه‌های مختلف کمک کند.