بهبود خواص ژئوتکنیکی خاک رسی با استفاده از نانوذرات کائولینیت

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه زمین شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استاد، گروه زمین شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 دانشیار، گروه زمین شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

doi
10.22071/gsj.2018.80139
چکیده

در این مطالعه به بررسی تأثیر افزودن نانوذرات کائولینیت بر ویژگی‌های ژئوتکنیکی خاک رسی پرداخته شده است. جهت تهیه نانوکائولینیت از روش مکانیکی آسیاب گلوله­ای استفاده شده است و پودر اولیه کائولینیت به مدت 10 ساعت در دستگاه Planetary Ball Mill خرد شده و به مقیاس نانومتر(کوچک‌تر از 100 نانومتر) در آمده است که تصاویر تهیه شده توسط FESEM از نانوذرات مؤید این مطلب است. سپس نانوذرات به دست آمده با نسبت‎های متفاوتی از وزن خاک با خاک رسی (CL) ترکیب شده و میزان تغییر پارامترهای ژئوتکنیکی خاک قبل و بعد از اضافه کردن نانوذرات توسط آزمایش­های تراکم، برش مستقیم و کاساگرانده مورد تحقیق قرار گرفت و میزان بهینه افزودن نانوذرات به دست آمد. نتایج نشان داد که حدود روانی و خمیری خاک رسی با افزایش میزان نانوذرات به ترکیب خاک افزایش می­یابد؛ ولی از آنجایی که آهنگ افزایش حد خمیری نسبت به حد روانی بیشتر است؛ شاخص خمیری کاهش می­یابد که نتیجه‎ای مطلوب در مهندسی ژئوتکنیک جهت اجرای پروژه­های عمرانی است. همچنین با توجه به نتایج آزمایش تراکم، وزن واحد حجم خاک رسی تا حد خاصی از افزودن نانوکائولینیت افزایش می­یابد و بعد از آن حد دچار کاهش می­شود. میزان چسبندگی خاک رسی نیز با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش برش مستقیم تا افزودن حد مشخصی از نانوذرات افزایش یافته و بعد از آن حد تغییر چندانی نمی­کند. نتایج آزمایش­های XRD و XRF نشان دادند که ترکیب شیمیایی نانوذرات حاصل از روش آسیاب گلوله­ای مشابه ترکیب شیمیایی پودر مادر است و تغییری نمی­یابد.