علوم آب و خاک

 

از آنجایی که از خاک رس به نحوی گسترده در اکثر پروژه‌های عمرانی، استفاده می‌شود، موضوع بهسازی خاک‌های رسی دارای اهمیت قابل توجهی است. هدف در این پژوهش بهینه‌سازی متغیرهای مؤثر بر خواص ژئوپلیمرها و بهبود خواص مکانیکی آنها با استفاده از سرباره کوره بلند اصفهان بوده است. به این منظور از روش طراحی آماری تاگوچی برای مدل کردن 3 متغیر فرایند (سرباره کوره بلند، آب و عامل قلیایی سدیم هیدروکسید) که هر یک از آنها با 4 مقدار مختلف در طرح اختلاط استفاده شده‌اند، برای بهینه‌سازی مقاومت فشاری تک‌محوره ژئوپلیمرها استفاده شد. 16 ترکیب ژئوپلیمری تعیین شده توسط نرم‌افزار مینی‌تب، آماده و مقاومت فشاری تک‌محوره آنها اندازه‌گیری شد. نتایج به‌دست‌ آمده توسط روش آنالیز واریانس مدل‌سازی شده و بعد از آن اثرات متقابل 3 متغیر ذکر شده بر مقاومت فشاری تک‌محوره ژئوپلیمرها با استفاده از نمودارهای دو بعدی بررسی شد. سپس بهینه‌سازی متغیرها صورت گرفت و مقادیر پیشنهاد شده برای نمونه بهینه در دماهای 25، 50 و 70 درجه سانتی‌گراد و زمان‌های 3، 7، 14و 28 روز عمل‌آوری مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج پیش‌بینی شده توسط مدل‌ها و نتایج حاصل از آزمایش‌ها، اعتبار مدل‌ها را تأیید کرد. همچنین در عکس‌های گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شاهد کاهش تخلخل از زمان 7 تا 28 روزه خواهد بود که نشان می‌دهد استفاده از روش ژئوپلیمیریزاسیون نقش زیادی در تثبیت خاک‌های ضعیف رسی با پلاستیسیته پایین را دارد. همچنین تأثیر الیاف همراه با ژئوپلیمر را برای مسلح کردن آن نیز مورد بررسی داده شد و در ادامه برای ارزیابی بهتر، مقایسه آن با تثبیت خاک با سیمان پرتلند صورت گرفت. نتایج حاکی از آن است که در بهینه‌‌ترین ترکیب ژئوپلیمر مقاومت باربری خاک رس بیش از 3400 درصد افزایش داشته است. این در حالی است که الیاف نیز همراه ژئوپلیمر با درصد و طول بهینه (0/1 درصد وزنی ترکیب ژئوپلیمر و طول 12 میلی‌متر) توانسته مقاومت فشاری تک‌محوره خاک رس را نزدیک به 4000 درصد افزایش دهد که نشان‌دهنده تأثیر بسیار خوب استفاده از الیاف همراه با ژئوپلیمر در این پژوهش بوده است.