مطالعه آزمايشگاهي تأثير نانوذرات رُس و سيليكا بر روي رفتار خاكهاي سيلتي- رُسي شهر مشهد

Laboratory Study of the Effect of Clay and Silica Nanoparticles on the Behavior of Silty-Clay Soils in Mashhad

در مناطق شهري به ويژه كلان‌شهر مشهد با توجه به قرارگيري محدوده‌هاي وسيعي بر روي رسوبات ريزدانه و خاك‌هاي دستي و مسأله‌دار، ارائه فناوري‌هاي نوين به منظور جلوگيري از بروز نشست‌هاي نامتقارن از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد. در اين راستا با توجه به ضرورت ساخت سازه‌هاي بلندمرتبه و همچنين مشكلات زيست‌محيطي، بكارگيري فناوري نانو در بهسازي خاك جايگزين مناسبي براي روش‌هاي سنتي نظير اجراي ستون‌هاي سنگي، تزريق تحت فشار سيمان و يا آهك، اجراي شمع و ريزشمع و غيره مي‌باشد. فناوري نانو به دليل افزايش قابل توجه سطح ذرات، با تأثير چشم‌گيري در بهبود پارامترهاي مقاومتي و مكانيكي خاك همراه مي‌باشد. در اين پژوهش تأثير افزودن نانورُس از نوع مونت‌موريلونيت و نانوسيليكا از نوع S بر پارامترهاي مقاومتي و مكانيكي خاك ريزدانه اطراف حرم مطهر رضوي در شهر مشهد در نسبت‌هاي وزني 0/1، 0/5، 1، 2/5 و 5 از نانورُس و 0/15، 0/25، 0/5، 0/75 و 1 از نانوسيليكا با استفاده از مطالعات آزمايشگاهي بررسي و ارزيابي گرديد. نتايج حاكي از افزايش قابل توجه پارامترهاي مقاومت برشي و فشاري و همچنين كاهش نشست‌پذيري خاك در نمونه‌هاي بهسازي شده با نانوسيليكا نسبت به نمونه‌هاي بهسازي شده با نانورُس مي‌باشد، به طوري كه افزودن 1 درصد نانوسيليكا و 2/5 درصد نانورُس به ترتيب موجب افزايش 620 و 134 درصدي ظرفيت باربري خاك سيلتي- رُسي مورد مطالعه شده است. لازم به ذكر است با توجه به پائين بودن شاخص تورم اين خاك، افزودن اين نانوذرات همراه با تغييري در درجه تورم‌پذيري خاك محدوده مورد مطالعه نمي‌باشد.

According to the expansion of cities, the necessity of high-rise buildings construction and the need to retrofitting the old buildings is inevitable, particularly in metropolises such as Mashhad with expanded urban areas and neighbor areas of Imam Reza shrine built on the fine-grained deposits, the necessity of improvement and reinforcement of soil is evident. Nanotechnology can be significantly efficient as one of the most useful modern technologies in the recent century to meet the needs of the construction industry. The technology has a significant effect on the improvement of strength and mechanical parameters of soil because of a considerable increase in particle surface. In this regard, this study has investigated the effect of adding clay nanoparticles of type Montmorillonite and Silica of type "S" on the strength and mechanical parameters of silty-clay soils adjacent to Imam Reza's Shrine using laboratory studies. The results showed a significant increase in shear and compressive strength parameters and a decrease in settlement of soil in the Nanosilica-improved samples compared to nanoclay-improved ones. In this way, adding 1% nanosilica and 2.5% nanoclay could cause a 620 and 134% increase in bearing capacity of silty-clay soil, respectively.