فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

پتانسیل زیاد تغییر حجم رس‌‌های تورمی می‌‌تواند سبب مشکلات فراوانی برای سازه‌‌های مهندسی شده لذا مقابله با این خاک‌‌ها، جزء اولویت‌‌های مهم در پروژه‌‌های عمرانی بشمار می‌‌رود. از دیگر سو، با وجود گستردگی استفاده از تثبیت‌‌کننده‌‌های سنتی (مانند آهک) برای اصلاح رفتار خاک‌‌های منبسط‌‌شونده، ولی این رویکرد با چالش‌‌های متعدد فنی، اقتصادی و زیست‌‌محیطی مواجه است. بر این اساس، هدف از مطالعه حاضر ارائه یک راهبرد جدید به منظور رفع و یا کاهش محدودیت‌‌های فوق می‌‌باشد. در این راستا، عملکرد نوعی نانو ژئوپلیمر مرکب (SNZBG) مبتنی بر پسماندهای صنعتی (حاوی سرباره فولادسازی و نانو ذرات دارای سطوح فعال آلومینوسیلیکات) برای اصلاح مشخصات مهندسی یک رس با قابلیت تورم‌‌ بسیار زیاد (حدود 160%) و بهبود دوام آن مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور آهک تنها، SNZBG و ترکیب آن با الیاف، در مقادیر صفر تا 20% وزنی بطور مجزا به خاک اضافه و سپس مجموعه‌‌ای از آزمایش‌‌های مختلف بر روی نمونه‌‌ها صورت پذیرفت. نتایج بدست آمده نشان داد حضور صرفاً 12% آهک تنها، پس از 7 روز عمل‌‌آوری می‌‌تواند سبب کنترل تورم شده؛ اگرچه بهبود پارامترهای مکانیکی مصالح و رسیدن به آستانه مقاومت لازم بر اساس شاخص‌‌های بین‌‌المللی نیازمند مقادیر قابل ملاحظه (حدود 20%) افزودنی و زمان زیاد (حداقل 28 روز) نگهداری می‌‌باشد. همچنین مشخص گردید شرایط محیطی مهاجم (شامل دوره‌‌های مکرر یخ و ذوب، F-T)، سبب تخریب جامدشدگی ساختار و در نهایت زوال شدید (بعضاً تا 90%) خصوصیات مهندسی مصالح تثبیت شده با آهک خواهد شد. در مقابل، بهسازی با ژئوپلیمر پیشنهادی، ضمن کاهش 4 برابری زمان عمل‌‌آوری و آهک مورد نیاز برای اصلاح موفق خاک، سبب افزایش دوام نمونه‌‌ها تا 2 برابر می‌‌شود. با استناد به نتایج آنالیزهای ریزساختاری، دلایل ارتقاء رفتار مصالح حاوی SNZBG را می‌‌توان به قدرت بیشتر اتصال پولک‌‌های رسی به یکدیگر و کاهش تمایل آنها به جذب آب، ناشی از تشکیل نانوساختارهای مستحکم ژئوپلیمری و انسداد فیزیکی حفرات نسبت داد. از طرفی در سیستم اخیر، پاسخ تنش-کرنش همانند عملکرد آهک، عمدتاً به صورت شکست تُرد و با افت سریع مقاومت پسماند (خرابی کامل در کرنش حدود 2%) همراه است. مشاهده شد افزودن الیاف به مصالح تثبیت شده با SNZBG، نقش بسزایی در افزایش شکل‌‌پذیری ماتریکس خاک-ژئوپلیمر دارد. علت این بهبود عملکرد، هم‌‌افزایی تاثیر SNZBG و الیاف در ایجاد مسیرهای جدید انتقال تنش مابین ذرات (ساز و کار پل‌‌زدگی) و افزایش قفل و بست ساختار داخلی بواسطه تشکیل شبکه‌‌های سه بعدی درهم تنیده درون مصالح تعیین شد. بنحویکه در این سری از نمونه‌‌ها نسبت به نمونه‌‌های حاوی آهک تنها، علاوه بر رشد بیش از 2 برابری ظرفیت کششی، میزان خرابی در برابر چرخه مکرر F-T نیز تا 60% کاهش نشان داد. در مجموع بر اساس نتایج این مطالعه، می‌‌توان نتیجه گرفت اصلاح خاک‌‌های تورمی با نانو ژئوپلیمر SNZBG همراه الیاف، رویکردی نوین و بسیار اثربخش (پایا و دوست‌‌دار محیط‌‌‌‌زیست) نسبت به روش تثبیت سنتی محسوب می‌‌شود.