مطالعه آزمایشگاهی تثبیت خاک طبیعی با ژئوپلیمر مبتنی بر پودر شیشه و کاربید کلسیم

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

3 دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

doi
10.22060/ceej.2022.21630.7781
چکیده

مسائل زیست محیطی، اقتصادی، فنی و محدودیت منابع انرژی و مواد اولیه در فرآیند تولید سیمان، ضرورت استفاده جایگزین سیمان را ایجاد می‌کند، بدین منظور سه سری خاک، به نام‌های ماسه با نسبت‌های مختلف لای یا خاک طبیعی (Sx)، خاک تثبیت شده با سیمان (CSS)، و خاک تثبیت شده با ژئوپلیمر بر پایه پودر شیشه و کاربید کلسیم (GSS) از نظر مکانیکی و دینامیکی مطالعه شده است. استحکام، مدول برشی و میرایی نمونه‌ها تحت آزمایش‌های مقاومت فشاری (UCS( و سه محوری سیکلی تحت فشارهای همه جانبه و کرنش‌های برشی مختلف و نسبت‌های لای 10%، 25% و 50% مورد مطالعه قرار گرفت. طرح اختلاط مختلفی از مواد ژئوپلیمری برای آزمایش UCS تهیه و نسبت بهینه طرح اختلاط که در آن ژئوپلیمر حاصل شامل بالاترین مقاومت فشاری خاک باشد، به عنوان ژئوپلیمر بهینه مشخص گردید. نتایج بیانگر مؤثر بودن ژئوپلیمر حاصل برای تثبیت خاک است. نسبت‌های ترکیبی ژئوپلیمر بهینه از نظر حداکثر مقاومت، متشکل از 15% پودر شیشه، 7% کاربید کلسیم و 25% لای، به دست آمد که غلظت‌های بیشتر/کمتر از مقدار بهینه، مقاومت فشاری را کاهش می‌دهد. مقاومت فشاری خاک-ژئوپلیمر بهینه حدود 16% بیشتر از خاک تثبیت شده با سیمان 4% بود. افزایش تنش محصور کننده، مدول برشی را در کرنش‌های کوچک بهبود می‌بخشد، در حالی که تأثیر ناچیزی بر نسبت میرایی دارد. مقاومت فشاری، سختی و مدول برشی خاک ژئوپلیمری برعکس میرایی، بیشتر از خاک سیمانی بود. مقاومت برشی و میرایی خاک‌ها با نسبت‌های مختلف ریزدانه تا حد معینی از ریزدانه آستانه (50% لای)، افزایش می‌یابد.