فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

یخبندان در خاک در مناطق سردسیر، مهم‌ترین عامل خرابی و کاهش کارایی روسازی راه‌ها و سایر سازه‌های خاکی می‌باشد. هدف از این تحقیق، معرفی روشی جدید برای کاهش اثرات نامطلوب یخبندان در خاک است. در این روش، یک عایق حرارتی سازگار با رطوبت برای ممانعت از نفوذ هوای سرد در خاک بستر تهیه شد. برای تهیه‌ این عایق، از مخلوط خاک و سیلیکا آیروژل که یک نانومواد با هدایت حرارتی بسیار کم و آبگریزی فوق­العاده زیاد می‌باشد استفاده گردید. سیلیکا آیروژل با نسبت‌های 5/0، 1 و 2 درصد وزنی با خاک مخلوط شد و هدایت حرارتی، آبگریزی، نفوذپذیری، درصد رطوبت در حالت اشباع و دوام در برابر چرخه‌های انجماد- ذوب این مخلوط­ها مطالعه شد. در این مطالعه، مشاهده شد که به دلیل آبگریز بودن سیلیکا آیروژل، مخلوط‌های خاک- آیروژل نیز به طور چشم‌گیری آبگریز می‌شوند و جذب آب در آنها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. به طوری‌ که میزان رطوبت در حالت اشباع در خاک بدون سیلیکا آیروژل حدود چهار برابر میزان رطوبت در مخلوط خاک- آیروژل می‌باشد. به همین جهت، مرطوب شدن مخلوط‌های خاک- آیروژل تأثیر چندانی در افزایش هدایت حرارتی آنها ندارد. از سوی دیگر، مشاهده شد که نفوذپذیری خاک بدون سیلیکا آیروژل حدود 21 برابر نفوذپذیری مخلوط خاک- آیروژل است، که نشان­دهنده کاهش چشم‌گیر نفوذپذیری مخلوط‌های خاک- آیروژل می‌باشد. به­علاوه، چرخه‌های اشباع شدن- خشک شدن و انجماد- ذوب و همچنین قرار گرفتن در معرض جریان‌های سیلابی، هیچ تأثیری بر هدایت حرارتی مخلوط‌های خاک- آیروژل نداشت. با توجه به ویژگی‌های حرارتی و هیدرولیکی مخلوط‌های خاک- آیروژل، می‌توان آنها را به عنوان عایق حرارتی سازگار با رطوبت، برای مقابله با اثرات نامطلوب یخبندان در خاک، مناسب دانست و معرفی کرد.