مطالعه آزمایشگاهی تأثیر الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس بر روی پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک ماسه‌ای لای‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

4 دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این تحقیق، اثر استفاده از الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس بر ویژگی‌های مکانیکی خاک ماسه‌ای لای‌دار نظیر ضریب باربری کالیفرنیا و مقاومت برشی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه‌های مختلف آزمایشگاهی با 1، 2 و 3 درصد نانوسیلیس در حضور الیاف پلی‌پروپیلن به طول‌های 6 و 12 میلی‌متری تهیه شدند. الیاف با مقادیر وزنی 1/0، 5/0 و 1 درصد با خاک مخلوط گردیدند. از طرفی ویژگی‌های میکروسکوپی خاک‌ با استفاده از SEM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزودن الیاف پلی‌پروپیلن موجب افزایش معنادار در مقدار CBR نمونه‌ها می‌شود. استفاده از الیاف به مقدار یک درصد، قفل و بست ذرات خاک را در بین الیاف افزایش داده و بافت یکپارچه‌ای از خاک ایجاد می‌کند. از طرفی، تغییر طول الیاف پلی‌پروپیلن از 6 به 12 میلی‌متر موجب افزایش در مقدار ضریب باربری کالیفرنیا می‌شود. نانوسیلیس با مقدار 1، 2 و 3 درصد، نسبت باربری کالیفرنیا نمونه‌ها را به ترتیب 2/2، 3/3 و 2/4 برابر افزایش می‌دهد. بیشترین نسبت باربری و مقاومت برشی مربوط به استفاده از 1 درصد الیاف پلی‌پروپیلن با 3 درصد نانو‌سیلیس است. آزمایش مقاومت برشی نشان داد که چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی به ازای درصدهای مختلف اختلاط، تغییر می‌یابند. الیاف پلی‌پروپیلن چسبندگی خاک را تغییر ندادند، ولی توانستند زاویه اصطکاک داخلی را افزایش دهند. در نقطه مقابل نانوسیلیس، چسبندگی خاک را بهبود داد، لیکن نتوانست زاویه اصطکاک داخلی خاک را تغییر دهد. ترکیب این دو ماده مقاومت برشی خاک مورد مطالعه را به صورت قابل توجهی افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of polypropylene fiber and nano-silica on the physical and mechanical properties of silty sand soil

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Malakouti Oloun Abadi 1
  • Khosro Salehi 2
  • Abdoreza Fazeli 1
  • Babak Golchin 3
  • Ramin Meshkabadi 4
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
2 MSc, Department of Civil Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
4 Department of Advenced Technologies, University of Mohaghegh Ardabili
چکیده [English]

This research investigated the effect of using polypropylene fibers and nano-silica on the mechanical properties of silty sandy soil, such as the California bearing ratio (CBR) and shear strength tests. Different laboratory samples were prepared with varying percentages of nano-silica (1, 2, and 3%) and polypropylene fibers of different lengths (6 and 12 mm). The fibers were mixed with soil at weight percentages of 0.1, 0.5, and 1%. The microscopic characteristics of soils were examined using SEM. The results showed that the addition of polypropylene fibers significantly increased the CBR value, and the use of 1% fibers by weight of the soil improved the interlocking and bonding of soil particles, creating a more unified soil texture. Increasing the length of polypropylene fibers from 6 to 12 mm also increased the CBR. Nano-silica, at 1, 2, and 3%, increased the CBR value by 2.2, 3.3, and 4.2, respectively. The highest load-bearing and shear strength were observed with the use of 1% polypropylene fibers and 3% nano-silica. The shear strength test revealed that polypropylene fibers did not change the soil cohesion but increased the angle of internal friction, while nano-silica improved the soil cohesion but did not affect the internal friction angle. The combination of these two materials significantly increased the shear strength of the studied soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silty sand؛ Nano-silica
  • ؛ Polypropylene fibers؛ California bearing ratio؛ Shear strength