بررسي تاثير سيمان پرتلند و نانو رس بر پتانسيل فروريزش و شاخص هاي تحكيم خاك فروريزشي

Investigating the effect of Portland cement and Nano-clay on the collapse potential and consolidation Indexes of the collapsible soil

فروريزش، كاهش حجم ناگهاني خاك با افزايش رطوبت است كه در اثر از بين رفتن مقاومت عوامل پيونددهنده ذرات رخ مي دهد. خاك هاي فروريزشي در مناطق وسيعي از جهان و در نواحي گرمسيري ايران، يافت مي شوند. وقوع فروريزش مي تواند خسارتهاي زيادي به تاسيسات و سازههاي مجاور خاك تحميل كند. بنابراين مطالعه رفتار خاك هاي فروريزشي از اهميت ويژه اي برخوردار است. در اين تحقيق تثبيت خاك فروريزشي منطقه سركوير سمنان كه از نوع لاي با پيوندهاي ضعيف رسي است، توسط سيمان پرتلند و نانو رس مورد مطالعه قرار گرفت. سيمان به مقدار 1 ،0/5 و 2/5 و نانو رس به مقدار 01 ،0/05/ و 0/25 درصد وزني خاك خشك، به خاك فروريزشي اضافه شدند. نمونه ها با دانسيته نسبي 14 كيلونيوتون بر متر مكعب و درصد رطوبت 5%، آماده شدند. با انجام آزمايش تحكيم بر روي نمونه هاي بهسازي شده پس از 14 ،7 و 28 روز، شاخص فروريزش مطابق با استاندارد ASTM D 5333 تعيين شد. نتايج نشان داد كه هر دو ماده سيمان و نانو رس مي توانند پتانسيل فروريزش را كاهش دهند. عملكرد بهسازي به طور قابل توجهي به مقدار ماده افزودني و نيز زمان عمل آوري وابسته بود. بهترين عملكرد بهسازي در مقادير پائين نانو رس مشاهده شد و با افزايش مقدار نانو رس، بازده بهسازي كاهش يافت. برخلاف سيمان، فرآيند تثبيت با نانو رس نسبتاً سريع بود و با تبخير آب درون خاك، تكميل شد. علاوه بر اين، در اين تحقيق با عكس برداري ميكروسكوپي از نمونه هاي بهسازي شده و بهسازي نشده، رفتار خاك از ديدگاه ميكرومكانيك نيز مورد ارزيابي قرار گرفت.

Collapse refers to sudden decrease in the soil volume upon wetting which is attributed to loss in the strength of the inter-particle bonds. Collapsible soils can be founded at vast areas around the word and subtropical areas of Iran. Collapse characteristics contribute to various problems to infrastructures that are constructed on loess soils. For this reason, collapse behavior of loess soils has been subject of interest. In this study, stabilization of Semnan loess which is composed of fine sand and silt bonded by weak clay bonds has been investigated. The loess was mixed with Portland cement in the order of 0.5%, 1%, and 2.5% for and with nano-clay in order of 0.05%, 0.1%, and 0.25%. The specimens were prepared to achieve dry density of 14 kN/m3 and water content of 5%. Oedeometer tests were performed to determine the collapse potential according to ASTM D5333 after 7, 14, and 28 days. Results showed that both Portland cement and nano-clay can reduce collapse potential. Improvement performance was significantly dependent on the binder content and curing time. The best improvement performance was observed at low nano-clay content and it was reduced by increasing nano-clay content. Unlike the cement stabilization, treatment process with nano-clay was relatively fast that terminated when soil moisture content was evaporated. In addition, in this study micromechanical soil behaviors were investigated by scanning electron microscopy (SEM) image of the treated and untreated specimens.