عنوان

اثر الیاف مختلف و نانوذرات سیلیسی بررفتار مکانیکی مصالح خاک-سیمان

‭۱۷۷۶۷پ‬

per

اثر الیاف مختلف و نانوذرات سیلیسی بررفتار مکانیکی مصالح خاک-سیمان

/میلاد تاج دینی

: عمران

، ‮‭۱۳۹۵‬

، افشاری

چاپی

دکتری

عمران- مکانیک خاک و پی

‮‭۱۳۹۵/۱۱/۱۵‬

تبریز

طبق تعریف خاک سیمان مخلوطی از سیمان پرتلند، خاک و آب است که بواسطه هیدراتاسیون سیمان و تراکم ماشین آلات، اجزای آن بهم چسبیده و ترکیبی متراکم، با دوام و مقاوم در برابر سایش ایجاد می شود .با توجه به اینکه مصالح خاک- سیمان دو کاربرد اصلی دارد که یکی از آنها به عنوان لایه اساس در روسازی و دیگری به عنوان المان آب بند در سدهای خاکی و بتنی می باشد، تمرکز اصلی در این تحقیق برروی افزودن مصالح الیافی و نانومواد به مصالح خاک-سیمان و تاثیر آنها برروی پارامترهای رفتاری و مکانیکی مصالح ترکیبی می باشد .در وهله اول افزودن الیاف به مصالح خاک سیمان مورد بحث و بررسی قرار گرفت، بدین صورت که در سه دانه بندی متفاوت- که البته بخش ریزدانه آنها متفاوت بود و از سه نوع خاک سیلت، کائولینیت و بنتونیت در آن استفاده شده بود- الیاف های فولاد، کنف و پلی پروپیلن به میزان‮‭۱‬ ، ‮‭۲‬و ‮‭۳‬ وزنی نسبت به خاک خشک به مخلوط اضافه گردید و آزمایش های تراکم، مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی برروی آنها صورت پذیرفت و پارامترهای مورد آزمایش نیز شامل اثر نوع ریزدانه، نوع و مقدار الیاف بودند .نتایج آزمایش ها حاکی از آن بود که افزودن الیاف سبب بهبود رفتار مقاومت-تغییرمکان مصالح خاک-سیمان-الیاف گردید که این رفتار بویژه در آزمایش های مقاومت کششی و خمشی مشهودتر بود .در مرحله بعد نیز از سه نوع محصول سیلیسی شامل میکروسیلیس) با سطح ویژه ‮‭m۲/g ۲۱)‬ و دو نوع نانوسیلیس) با سطح ویژه های‮‭m۲/g ۲۰۰‬ و ‮‭m۲/g ۳۸۰)‬ در با نسبت جایگزینی‮‭۲۵/۰‬ ، ‮‭۵/۰‬ و ‮‭۷۵/۰‬ جایگزینی با سیمان در طرح اختلاط استفاده گردید .پارامترهای اندازه گیری شده در این آزمایش ها شامل پارامترهای تراکم، مقاومت فشاری و ضریب نفوذپذیری بودند که بر روی طرح های اختلاط مختلف مورد آزمایش قرار گرفتند .نتایج آزمایشات حاکی از آن بود که افزودن نانومواد سیلیسی بویژه در زمان های عمل آوری کوتاه مدت موجب بهبود مقاومت و نفوذپذیری ماتریس خاک-سیمان-نانوسیلیس گردید .نهایتا با انجام آزمایش سه محوری زهکشی شده، چندین معیار گسیختگی در رابطه با خاک های سیمانته نظیر تئوری گریفیث، گریفیث اصلاح شده، چارلز-واتز و موهر-کلمب برای ماتریس خاک-سیمان-نانوسیلیس توصیه شده است که مطابق نتایج این تحقیق پوش گسیختگی مصالح بصورت غیرخطی بود که برای تعیین رفتار مصالح معیارهایی مانند گریفیث اصلاح شده و چارلز-واتز از معیارهای گریفیث و موهر-کولمب دقت بهتری را ارائه می دادند .

Soil cement is a mixture of Portland cement, soil and water, which due to the hydration of cement and compaction their constituents bond together and makes a dense and durable composition abrasion resistant. Due to the fact that soil-cement has two major application which are as base layer in pavement engineering and waterproofing in embankments and concrete dams, the main focous in this research is the application of two additives that are fibres and nanomaterials in order to find the effect of them on the mechanical and behavioural parameters of the mix design. First of all, it was investigated the addition of fibres to soil-cement. In this step, three different gradation-the fine materials were silt, kaolinit and bentonite- and three different fibers steel, jute and polypropylene with three content of 1,2 and 3 of dry soil weight mixed together and the compaction, unconfined compressive strength, indirect tensile strength and flexural test have been done. The results show that addition of fibres improved the force-displacment behavior of soil-cement-fiber materials, which especially in tension and flexural tests the mix desiagn showed suitable results. In next step, using three kind of silica based materials such as micro-silica (with specific surface area 21 m2/g) and two different nano-silica (with specific surface areas 200 and 380 m2/g) was investigated in mix design with three different content of 0.25,0.5 and 0.75 substitution with Portland cement. The parameters in these tests were compaction, compaction and permeability. The results show that addition of nano-silica would improve parameters especially in first days of curing times. Finally, triaxial tests in consolidated drained condition in order to find a criteria for envelope carried out. Four criterion were proposed Griffith theory, modified Griffith theory, Charles-watts and mohr-coulomb. Eventually, it is found that the failure envelope trend of samples is non-linear which some failure criteria such as the Charles-watts theory and modified Griffith theory can describe the soil-cement-nanosilica materials behavior rather than mohr-columb and original Griffith theory. :

تاج دینی، میلاد

حاجی علیلوی بناب، مسعود، استاد راهنما

کاتبی، ههوشنگ، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی