| فنی،مدیریتی،حقوقی| اعتبار،چابکی،پاسخگویی|

بررسی آزمایشگاهی تاثیر استفاده از سیمان و نانوسیلیس در بهبود پتانسیل واگرایی خاک‎های رسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات مواد و انرژی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی،دزفول،ایران

2 استادیار گروه مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی خوزستان، اهواز، ایران.

3 کارشناس ارشد عمران ژئوتکنیک، جهاد دانشگاهی خوزستان، اهواز، ایران.

چکیده
این پژوهش، به بررسی قابلیت کنترل و کاهش واگرایی در خاک‌های رسی واگرا با استفاده از ترکیب مواد افزودنی سیمان و نانوسیلیس می‌پردازد. ضرورت این مطالعه از آن‌جاست که واگرایی خاک‌های رسی می‌تواند پایداری پروژه‌های عمرانی را به‌شدت تهدید کند و یافتن ترکیبی بهینه برای بهسازی این نوع خاک‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. برای تحقق اهداف پژوهش، آزمایش‌های آزمایشگاهی شامل آزمایش فشاری تک‌محوری، برش مستقیم، هیدرومتری مضاعف انجام گرفت. در این راستا، خاک رسی واگرای پایه با سه سطح سیمان (۵، ۱۰ و ۱۵ درصد نسبت به وزن خشک) و سه سطح نانوسیلیس (۰.۴، ۰.۸ و ۱.۲ درصد) ترکیب شد و ۹ سناریوی بهسازی به همراه یک سناریوی شاهد (بدون افزودنی) طراحی گردید. نتایج نشان دادند که افزودن حتی ۵٪ سیمان همراه با ۱.۲٪ نانوسیلیس نیز قادر به مهار رفتار واگرای خاک می‌باشد. با این حال، ترکیب بهینه شامل ۱۰٪ سیمان و ۰.۸٪ نانوسیلیس (سناریوی S22) است که حداکثر مقاومت فشاری و برشی، رفتار یکنواخت، و عدم واگرایی را ارائه می‌دهد. نتایج برش مستقیم حاکی از افزایش ۳ تا ۷ برابری مقاومت برشی نسبت به خاک پایه و همچنین پایداری رفتاری در برابر افزایش تنش قائم بود. همچنین، نانوسیلیس نقش کلیدی در کاهش پراکندگی نتایج و افزایش تکرارپذیری ایفا نمود. استفاده از ترکیب سیمان و نانوسیلیس می‌تواند راهکاری مؤثر، و قابل اتکا برای تثبیت خاک‌های رسی واگرا باشد. ترکیب بهینه‌ی پیشنهادی نه‌تنها مقاومت مکانیکی را به‌شدت افزایش داده بلکه از نظر پایداری رفتاری و عدم واگرایی نیز عملکرد برتری نسبت به سایر ترکیب‌ها نشان داده است. نقش نانوسیلیس به‌ویژه در بهبود یکنواختی و کنترل پراکندگی رفتاری خاک از مزیت‌های بارز این روش محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental investigation of the effect of using cement and nanosilica in improving the dispersive potential of clay soils

نویسندگان English

ebrahim nohani 1
hamidreza Holakoei 2
Elnaz Baghaliyan Zadeh 3
1 Material and Energy Research Center, Islamic Azad University, Dezful, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, ACECR Khouzestan Institute of Higher Education, Ahvaz, Iran.
3 M.Sc. in Civil Engineering – Geotechnical Engineerin, Jahad University Khuzestan, Ahvaz, Iran
چکیده English

This study investigates the potential for controlling and reducing dispersivity in dispersive clay soils through the use of additive combinations of cement and nanosilica. The necessity of this research arises from the fact that soil dispersivity poses a serious threat to the stability of civil engineering projects, making the identification of an optimal stabilization blend crucial. To achieve the objectives of the study, laboratory tests including unconfined compressive strength (UCS), direct shear, and double hydrometer tests were conducted. The base dispersive clay was treated with three levels of cement (5%, 10%, and 15% by dry weight of soil) and three levels of nanosilica (0.4%, 0.8%, and 1.2%), resulting in nine stabilization scenarios along with a control scenario (no additive). The results indicated that even the combination of 5% cement with 1.2% nanosilica was effective in mitigating soil dispersivity. However, the optimal mix was identified as 10% cement with 0.8% nanosilica (Scenario S22), which exhibited the highest compressive and shear strength, uniform behavior, and complete non-dispersivity. Direct shear results showed a 3 to 7-fold increase in shear strength compared to the untreated soil, along with behavioral stability under increasing confining stresses. Nanosilica played a key role in reducing result variability and improving repeatability. The combined use of cement and nanosilica offers an effective, , and reliable method for stabilizing dispersive clay soils. The proposed optimal combination not only significantly improves mechanical strength but also outperforms other mixtures in terms of behavioral stability and dispersivity control. The ability of nanosilica to enhance uniformity and reduce variability is a distinct advantage of this approach.

کلیدواژه‌ها English

  • Dispersivity
  • cement
  • nanosilica
  • optimum blend
  • تاریخ دریافت 26 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 30 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 05 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 05 مهر 1404
  • تاریخ انتشار 01 دی 1404