عمران و پروژه
اعتبار،چابکی،پاسخگویی

بهسازی خواص مکانیکی خاک‌های رسی با استفاده از نانو‌سیلیس در منطقه جلفا (استان آذرباجان شرقی)

https://doi.org/10.22034/cpj.2024.452423.1270
دوره 6، شماره 6 - شماره پیاپی 64
شهریور 1403
صفحه 41-54
عمران و پروژه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرهاد پیرمحمدی علیشاه 1
مهدی محمدرضایی 2

1 عضو هیات علمی و استادیار گروه عمران، دانشکده فنی و مهدسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شبستر، شبستر، ایران

2 استادیار، گروه عمران، واحد تسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، تسوج، ایران

چکیده
امروزه بهسازی خاک‌های مسئله‌دار به عنوان یکی از چالش‌های مهندسان ژئوتکنیک مورد توجه زیادی قرار گرفته است. از آنجا که خاک‌های مسئله‌دار، منشأ ثانویه دارند و حاصل هوازدگی شیمیایی هستند؛ معمولاً پراکندگی زیادی در سطح زمین دارند. از جمله خاک‌های مسئله‌دار، رس‌ها هستند که با توجه به خصوصیات ضعیف مقاومتی، مشکلات نشست و پتانسیل واگرایی خود، مشکلات زیادی را در بستر سازه‌ها ایجاد می‌کنند. یکی از روش‌های کنترل مسائل ناشی از خاک‌های مسئله‌دار، تثبیت شیمیایی آن‌هاست. یکی از روش های اصلاح و بهبود کیفیت خاک‌ها استفاده از مواد افزودنی است. با توجه به کاربرد وسیع مواد نانو در علوم مختلف می‌توان تاثیر این مواد را برخاک به عنوان یک افزودنی نوین مورد بررسی قرار داد. در این پژوهش به بررسی تاثیر ماده افزودنی نانوسیلیس بر مقاومت خا‌ک‌های رسی پرداخته شده است. با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی و آزمایش‌های تک‌محوری به بررسی اثر نانوسیلیس بر مقاومت فشاری محصور نشده خاک‌های رسی در منطقه جلفا پرداخته شده است. نمونه های خاک چسبنده با افزودن درصدهای مختلف نانوسیلیس مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که نانوسیلیس موجب افزایش مقاومت فشاری تک محوری خاک چسبنده شده است. نتایج نشان داد که درصد افزودنی نانوسیلیس جهت مقاومت فشاری بهینه در خاک رسی این منطقه حدود 8/0 درصد می باشد. مقایسه سه سری مقاومت فشاری خاک رسی در درصدهای مختلف افزودنی نانوسیلیس حداقل مقاومت را حدودkg/cm2 6 و حداکث مقاومت را حدودkg/cm2 9 نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

خاک چسبنده
نانو سیلیس
مقاومت فشاری
آزمایش تک محوری
بهسازی خاک
موضوعات

عنوان مقاله English

Improving the Mechanical Properties of Clay Soils Using Nanosilica in Jolfa Region(East Azarbaijan province)

نویسندگان English

farhad pirmohammadi alishah 1
mehdi Mohammadrezaei 2
1 Faculty Member and Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering and Engineering, Islamic Azad University, Shabestar Branch, Shabestar, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Tasuj Branch, Islamic Azad University, Tasuj, Iran
چکیده English

Nowadays, improving problematic soils is considered as one of the geotechnical engineering challenges. Since the problematic soils have a secondary origin that are the results of chemical weathering, they have a wide range of dispersive characteristics. One of these types of soils is clay that causes many problems in the engineering project. These problems are related to their specifications, such as week strength, settlement, and dispersivity problems. One of the treatment methods of the mentioned problems is chemical soil stabilization. One of the ways to improve soil quality is to use additives. Due to the widespread use of nanomaterials in different sciences, the impact of these materials as a novel additive can be investigated. In this study, the effect of nanosilica additive on bond strength of clay soils was investigated. In this study, we investigated the effect of nanosilica on unconfined compressive strength of clay soils in Jolfa region using in vitro and uniaxial experiments. Cohesive soil samples were tested by adding different percentages of nanosilica. The results indicate that nanosilica increased the uniaxial compressive strength of the clay soil. The results showed that the percentage of nanosilica additive for optimum compressive strength in clay soil was about 0.8%. Comparison of three series of clay compressive strengths in different percentages of nanosilica additives shows a minimum resistance of about 6 kg / cm2 and maximum resistance of about 9 kg / cm2.

کلیدواژه‌ها English

  • Clay soils
  • Nano silica
  • Compressive strength
  • Uniaxial test
  • Soil improvement
[1] Pirmohammadi Alishah, F. Investigation of nano-silica effects on Coarse-grained soil’s compressive strength: A case study for Aras Free Trade Zone (AFTZ). Geotechnical Geology, 2021; 17(2): 521-526. doi: 10.30495/geotech.2021.686398.
[2] pirmohammadi alishah, F., Mohammad Rezaei, M. Investigation of the effect of diameter, distance and angle of micropiles on the stability of slopes under Steady State Seepage. Scientific Quarterly Journal of Iranian Association of Engineering Geology, 2022; 15(1): 9-28.
[3] Li, G, Properties of high volume Fly ask concrete incorporating nano-sio2, Cement and Concrete Research, 34(6), pp. 1043-1049,2004.
[4] Kalkan, E. and Akbulut, S ,The positive effects of silica fumeonthe permeability ,swelling pressure and
compressive strength of natural clay liners, Engineering Geology, 73(1), pp. 145-156, 2004.
[5] Gallagher, P.M. and Lin, Y, Column testing to determinecolloidsilicatransportmechanisms,Geo-Frontiers Congress. Austin, Texas, United States,2005.
[6] Gallagher, P.M., Conlee, C.T. and Rollins, K.M, Full scale field testing of colloidal silica grouting for mitigation of liquefaction risk, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(2), pp. 186-196, 2007.
[7] Karimi, M., Ghorbani, A., Daghigh, Y. and et al, Stabilization of silty sand soils with lime and microsilica admixture in presence of sulfates", 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Toronto, Canada, 2011.
[8] Moayed, R.Z., Izadi, E. and Heidari, S, Stabilization of saline silty sand using lime and micro silica, Journal of Central South University, 19(10), pp. 3006-3011,2012.
[9] Bahmani, S., Huat, B.B.K., Asadi, A. and et al, Stabilization of residual soil using Sio2 nanoparticles and cement, Construction and Building Materials, 64(14), pp. 350-359,2014.
[10] Pham, H. and Nguyen, Q.P, Effects of silica nanoparticles on clay swelling and aqueous stability of nanoparticle dispersion, Journal of Nanoparticle Research, 16(2137),2014.
[11] Khalid, N., Arshad, M.F., Mukri, M. and et al, Influence ofnano-soilparticlesinsoftsoilstabilization, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 20(2), pp. 731-738,2015.
[12] Modarresi, A. and Nosoudy, Y,Clay stabilization using coal waste and lime-Technical and environmental impacts, Applied Clay Science, 116-117, pp. 281-288,2015.
[13] Ghasabkolaei, N., Janalizadeh, A., Jahanshahi, M. and et al,Physical and geotechnical properties cement treated clayey soil using silica nanoparticles: An experimental study, The European Physical Journal Plus, 131(5), pp. 1-11,2016.
[14] Ghasemi Panah, A, Moayed, RZ, and Nirmood, H,The Effect of Nanosilica Addition on Geotechnical Properties of Kerman Fine Soil, Third National Geotechnical Engineering Conference, Tehran, Iran Geotechnical Society, 2018.
[15] Rajabi, AM, and Heidary, AR,Experimental Investigation of the Effect of Nanosilica on Resistance and Strengthening Parameters of Clay Soils of Karaj, Civil Engineering Journal, Sharif University, 35(2), pp.65-72, 2019.
[16] ASTMD1556-82., 1982, Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by Sand-Cons Method, (E1) edition.
[17] ASTM D422-63, Standard test method for particlesize analysis of soil, ASTM International, West Conshohocken, PA., 2007.
[18] ASTM D4318., Standard test Methods for Liquid Limit. Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils, (1998 Edition),1998.
[19] ASTM D698., Standard Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort, Book of Standards Volume: 04.08,2007.
Civil and Project Journal, 2024, 6(6), 41-54
https://doi.org/10.22034/cpj.2024.452423.1270
54
[20] ASTM D2166-85, Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil, (1985 Edition),1998.
[21] Landman, J., Paineau, E., Davidson, P. and et al, Effects of added silica nanoparticles on the nematic liquid crystal phase formation in beidellite suspensions, J. Phys. Chem. B., 118(18), pp. 4913-4919, 2014.
[22] Changizi,F, and Haddad A, A.Efect of nano-SiO2 onthe geotechnical properties of cohesive soil, Geotech. Geol. Eng., 34(2), pp. 725-733, 2016.
[23] Mitchell, J.K., Soga, K, Fundamentals of soil behavior, 3th end, John Wiley and Sons, New York,2005.
  • تاریخ دریافت 26 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 05 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 17 اردیبهشت 1403
  • تاریخ اولین انتشار 17 اردیبهشت 1403
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1403

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما

مقالات در نوبت انتشار