بهبود خواص ژئوتكنيكي خاك رسي با استفاده از نانوذرات كائولينيت

Improvement of geotechnical properties of CL soil by kaolinite nanoparticles

در اين مطالعه به بررسي تاثير افزودن نانوذرات كائولينيت بر ويژگي‌هاي ژئوتكنيكي خاك رسي پرداخته شده است. جهت تهيه نانوكائولينيت از روش مكانيكي آسياب گلوله اي استفاده شده است و پودر اوليه كائولينيت به مدت 10 ساعت در دستگاه planetary ball mill خرد شده و به مقياس نانومتر(كوچك‌تر از 100 نانومتر) در آمده است كه تصاوير تهيه شده توسط fesem از نانوذرات مويد اين مطلب است. سپس نانوذرات به دست آمده با نسبتهاي متفاوتي از وزن خاك با خاك رسي (cl) تركيب شده و ميزان تغيير پارامترهاي ژئوتكنيكي خاك قبل و بعد از اضافه كردن نانوذرات توسط آزمايش هاي تراكم، برش مستقيم و كاساگرانده مورد تحقيق قرار گرفت و ميزان بهينه افزودن نانوذرات به دست آمد. نتايج نشان داد كه حدود رواني و خميري خاك رسي با افزايش ميزان نانوذرات به تركيب خاك افزايش مي يابد؛ ولي از آنجايي كه آهنگ افزايش حد خميري نسبت به حد رواني بيشتر است؛ شاخص خميري كاهش مي يابد كه نتيجهاي مطلوب در مهندسي ژئوتكنيك جهت اجراي پروژه هاي عمراني است. همچنين با توجه به نتايج آزمايش تراكم، وزن واحد حجم خاك رسي تا حد خاصي از افزودن نانوكائولينيت افزايش مي يابد و بعد از آن حد دچار كاهش مي شود. ميزان چسبندگي خاك رسي نيز با توجه به نتايج به دست آمده از آزمايش برش مستقيم تا افزودن حد مشخصي از نانوذرات افزايش يافته و بعد از آن حد تغيير چنداني نمي كند. نتايج آزمايش هاي xrd و xrf نشان دادند كه تركيب شيميايي نانوذرات حاصل از روش آسياب گلوله اي مشابه تركيب شيميايي پودر مادر است و تغييري نمي يابد.

In this study, the effect of nanokaolinite particles on geotechnical properties of clayey soils is investigated. The mechanical method of Planetary Ball Mill was used for production of nanoparticles. For this, initial kaolinite powders was milled in Planetary Ball Mill for 10 hours with speed of 500 Rpm of machine. Output powder was in nanometer scale that images produced from FESEM verified this. Then, nanoparticles were mixed with clayey soil (CL) in different weight ratio of dry soil and change percentage of geotechnical properties of treated soils was investigated by compaction, direct shear and cassagrande tests and optimum percentage of added nanokaolinite was determined. Results showed that LL and PL of soil increased while percentage of added nanoparticles increased but since increasing of PL is larger than LL, thus PI is decreased that it is favour for geotechnical engineering for construction. Also with attention to results of compaction tests, density of clayey soil was increased with adding of nanoparticles to an optimum quantity and after it decreased. It is determined from direct shear tests that cohesion of clayey soils increased with adding of nanoparticles to optimum quantity and after it is changeless approximately. Results of XRD and XRF tests showed that chemical integition of nanoparticles produced from planetary ball mill is similar to initial powder and not change.