پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 433 |
| تعداد مقالات | 5,622 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,377,829 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,182,433 |
کاربرد روش ژئوپلیمریزاسیون برای اصلاح خاک مارن زرد تبریز | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 4، دوره 56، شماره 4، 1403، صفحه 457-476 اصل مقاله (1.41 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2024.21897.7844 | ||
| نویسندگان | ||
| افشین دیبامهر1؛ فریبا بهروز سرند* 2؛ رامین وفائی پور سرخابی2 | ||
| 1گروه عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز ،ایران | ||
| 2گروه عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاداسلامی، تبریز، ایران. | ||
| چکیده | ||
| ژئوپلیمرها که از واکنش بین پودر جامد آلومینوسیلیکاتی با یک محلول فلزی بازی تولید میشوند بعنوان نسل سوم پیوند دهنده‌ها بعد از آهک و سیمان پرتلند جهت بهسازی خاکهای مساله دار مطرح شده اند. در پژوهش حاضر کاربرد روش فوق برای اصلاح رفتار خاک مارن زرد بستر تبریز به کمک آزمایشات تک محوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور از زئولیت و متارس بعنوان منابع آلومینا سیلیکات و از محلول هیدروکسید سدیم بعنوان فعال کننده بازی استفاده شده است. نتایج آزمایشات حاکی از تاثیر بسیار مناسب مکانیسم ژئوپلیمریزاسیون در اصلاح مشخصات مقاومتی خاک رسی کربناته بوده در ضمن نمونه های ژئوپلیمری زئولیتی نسبت به نمونه های ژئوپلیمری متارسی در تمامی ترکیبها و زمانهای عمل آوری کسب مقاومت بالاتری دارند. اثر غلظت محلول بازی بر مقاومت نمونه های ژئوپلیمری زئولیتی و متارسی یکسان نبوده بطوریکه در نمونه های متارسی افزایش غلظت محلول اثر منفی بر نتایج گذاشته است. همچنین نتایج نشان میدهد که نرخ تغییرات مقاومت نسبت به زمان، به غلظت محلول بازی بستگی داشته و با افزایش غلظت اثر عمل آوری کاهش می یابد. در نمونه بهینه ژئوپلیمری زئولیتی (15%زئولیت ، غلظت 12 مولار محلول بازی) مقاومت تک محوری در حدودkg/cm2 90/2 بدست آمده که حدود 26 برابر مقاومت نمونه مارن زرد خالص است این در حالیست که نمونه بهینه ژئوپلیمری متارسی (15 % متارس ، غلظت 4 مولار محلول بازی) مقاومت تک محوری در حدودkg/cm2 17/86 کسب کرده است. همچنین در نمونه های ژئوپلیمری کرنش گسیختگی نسبت به نمونه مارن زرد خالص تا 50 درصد کاهش یافته است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مارن زرد؛ ژئوپلیمریزاسیون؛ زئولیت؛ متارس؛ آزمایش تک محوری | ||
| موضوعات | ||
| بهسازی خاک ها | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The application of geopolymerization method to modify the yellow marl soil of Tabriz | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Afshin Dibamehr1؛ Fariba Behrouz Sarand2؛ Ramin Vafaiepour Sorkhabi2 | ||
| 1Department, of civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz , Iran | ||
| 2Department, of civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz , Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Geopolymers produced by the reaction between solid aluminosilicate and an alkaline metal solution have been classified as the third-generation binders after lime and Portland cement. In the present study, the application of the above method to modify the behavior of the yellow marl soil of Tabriz has been evaluated by unconfined compression tests. For this purpose, zeolite and metaclay have been used as sources of silica-alumina, and sodium hydroxide solution have been used as an alkaline activator. The most important variables studied in this research include the weight percentages of main materials containing alumina silicate (zeolite and metaclay), the molarity of alkaline solution (NaOH), and the curing time. The results of the tests have shown the very appropriate effect of the geopolymerization mechanism in the treatment of the resistance structure of carbonated clay soil. Meanwhile, the zeolite geopolymer samples have higher resistance than the metaclay ones in all combinations and curing times. The effect of alkaline solution concentration on the strength of zeolite and metaclay geopolymer samples was not the same so that in the metaclay samples, increasing the molarity of alkali had a negative effect on the results. Also, the results show that the rate of change of resistance with respect to time depends on the concentration of alkaline solution so that the treatment effect reduces with the inhancement of alkali content. In the optimal sample of zeolite geopolymer (15% zeolite, 12 M alkaline), the uniaxial resistance is about 90.2 kg/cm2, which is about 26 times yellow marl one whereas the optimal metaclay geopolymeric matrix (15% metaclay, 4 M alkaline solution) has obtained an unconfined compression strength of about 17.86 kg/cm2. Also in the geopolymer samples, the failure strain has declined by 50% compared to the pure soil. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Stabilization, yellow marl, geopolymerization, zeolite, metaclay | ||
| مراجع | ||
|
[1] A. Seco, F. Ramírez, L. Miqueleiz, B. García, E. Prieto, The use of non-conventional additives in Marls stabilization, Applied Clay Science, 51 (2011) 419–423. [2] D. F. Lin, K. L. Lin, M. J. Hung, H. L. Luo, Sludge ash/hydrated lime on the geotechnical properties of soft soil, Journal of Hazardous Materials 145 (2007) 58–64. [3] N. Degirmenci, A. Okucu, A. Turabi, Application of phosphogypsum in soil stabilization, Building and Environment ,42 (2007) 3393–3398. [4] N. Yarbasi, E. Kalkan, S. Akbulut, Modification of the geotechnical properties, as influenced by freeze-thaw, of granular soils with waste additives. Cold Regions Science and Technology 48 (2007), 44–54. [5] H. Bahadori, A. Hasheminezhad, F. Taghizadeh, Experimental study on marl soil stabilization using natural pozzolans, Journal of Materials in Civil Engineering, 31 (2019), 04018363. [6] M.A. García, J.M. Chimenos, A.I. Fernandez, L. Miralles, M. Segarra, F. Espiell, Low-grade MgO used to stabilize heavy metals in highly contaminated soils, Chemosphere 56 (2004), 481–491. [7] L. Behak, N. Perez, Characterization of a material comprised of sandy soil, rice husk ash and potentially useful lime in pavements, Journal Ingeniería de construcción 23 (2008), 34–41. [8] R. Alipour, A. Heshmati, J. Karimiazar, N. Esazadefar, E. Asghari, Resistance and swelling of Tabriz marl soils stabilised using nano-silica and nano-alumina, ICE Proceedings Geotechnical Engineering, 2022. [9] C. L. Henghu Sun, L. Li, A review: The comparison between alkali-activated slag (Si+Ca) and metakaolin (Si+Al) cements, Cement and Concrete Research, 40(2010) 1341–1349. [10] J. Davidovits, Geopolymers: inorganic polymeric new materials, J Therm Anal, 37(1991) 1633–56. [11] P. Duxson, A. Ferna´ndez-Jime´nez, J. L. Provis, G. C. Lukey, A. Palomo, J. S. J. van Deventer, Geopolymer technology: the current state of the art, J Mater Sci, 42(2007) 2917–2933. [12] M. Zhang, H. Guo, T. El-Korchi, G. Zhang, M. Tao, Experimental feasibility study of geopolymer as the next-generation soil stabilizer. Constr. Build. Mater. 47(2013), 1468–1478. [13] D.Khale, R.Chaudhary, Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development: a review, 42 (2007) 729–746. [14] E. Hermann, C. Kunze, R. Gatzweiler, G. Kiebig, J. Davitovits, Proceedings of Geopolymers, (1999) 211. [15] J. Davidovits, Geopolymer Chemistry and Applications, 2nd ed., Institut Géopolymère: Saint-Quentin, France, (2008) 1–585. [16] C. Phetchuay, S. Horpibulsuk, A. Arulrajah, C. Suksiripattanapong, A.Udomchai, Strength development in soft marine clay stabilized by fly ash and calcium carbide residue based geopolymer, Appl. Clay Sci. 127–128 (2016) 134–142. [17] N. Cristelo, A. Teixeira Pinto, A. Glendinning, Deep soft soil improvement by alkaline activation. Proc. Inst. Civ. Eng. – Ground Improv. 164 (2011) 73–82. [18] A. Allahverdi, E.N. Khani, Construction wastes as raw materials for geopolymer binders, Int. J. Civ. Eng. (2009) 154–160. [19] D. Hardjito, S.E. Wallah, D.M.J. Sumajouw, B.V. Rangan , On the development of fly ash-based geopolymer concrete, ACI Mater. J. 106(2004) 467–472. [20] H. Yunfen, W. Dongmin, Z. Wenjuan, L. Hongbo, W. Lin, Effect of activator and curing mode on fly ash-based geopolymer, J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed. 24 (5) (2009) 711–715. [21] X. Guo, H. Shi, W.A. Dick, Compressive strength and microstructural characteristics of class C fly ash geopolymer, Cem. Concr. Compos. 32(2010) 142–147. [22] E. Coudert, M. Paris, D. Deneele, G. Russo, A. Tarantino, Use of alkali activated high-calcium fly ash binder for kaolin clay soil stabilisation: Physicochemical evolution, Construction and Building Materials 201 (2019) 539–552. [23] S. Rios, C. Ramos, A. Viana da Fonseca, N. Cruz, and C. Rodrigues, Colombian Soil Stabilized with Geopolymers for Low Cost Roads, Procedia Engineering, 143 (2016)1392–1400. [24] B. Singhi, A. Islam Laskar, M.A. Ahmed, Investigation on Soil–Geopolymer with Slag, Fly Ash and Their Blending, Arab J Sci Eng 41(2016)393–400. [25] M. Khan, J. Wang, D. Sarker, Stabilization of Highly Expansive Moreland Clay Using Class-C Fly Ash Geopolymer (CFAG). (2018). Conference Paper in Geotechnical Special Publication © ASCE. [26] P. Ghadir, N. Ranjbar, Clayey soil stabilization using geopolymer and Portland cement, Construction and Building Materials 188(2018)361–371. [27] Sh. Wang, J. Su, Zh. Wu, W. Ma, Y. Li, H.Hui, Silty Clay Stabilization Using Metakaolin-Based Geopolymer Binder, Frontiers in Physics, 9(2021) 769786. [28] P. Luo, J. Meng, D. Wang, L. Jiao, G. Xue, Experimental study on mechanical properties and microstructure of metakaolin based geopolymer stabilized silty clay, Construction and Building Materials, 316( 2022)125662. [29] J. Pera, Metakaolin and calcined clays, Cem. Concr. Compos 23(6) (2001) 441-454. [30] M.S. Morsy, S.H. Alsayed, Y.A. Salloum, T.Almusallam, Effect of sodium silicate to sodium hydroxide ratios on strength and microstructure of fly ash geopolymer binder, Arabian J. Sci. Eng. 39(2014) 4333–4339. [31] Y.S. Zhang, Research on structure formation mechanism and properties of high-performance geopolymer concrete, PhD Thesis, Southeast University, Nanjing (2003). [32] I. Phummiphan, S. Horpibulsuk, P. Sukmak, A. Chinkulkijniwat, A. Arulrajah, S. Shen, Stabilisation of marginal lateritic soil using high calcium fly ash-based geopolymer, Road Mater. Pavement Des 17(2016) 877–891. [33] Z. Liu, C. Cai, F. Liu, F. Fan, Feasibility Study of Loess Stabilization with Fly Ash–Based Geopolymer, J. Mater. Civ. Eng. 28(2016) 04016003. [34] H.H. Abdullah, M.A. Shahin, M.L. Walske, Geo-mechanical behavior of clay soils stabilized at ambient temperature with fly-ash geopolymer-incorporated granulated slag. Soils Found. 59(2019)1906–1920. [35] H.H. Abdullah, M.A. Shahin, M.L. Walske, Review of Fly-Ash-Based Geopolymers for Soil Stabilisation with Special Reference to Clay, Geosciences, 10(2020) 249; doi:10.3390/geosciences10070249. [36] M. H. Ghobadi, R. Babazadeh, Y. Abdilor, Utilization of lime for Stabilizing Marly Soils and Investigating the Effect of pH Variations on shear Strength Parameters, Journal of Engineering Geology, 8(2014)1939-1962. [37] Rethinking Cement. Available online: https://bze.org.au/research/manufacturing-industrial-processes/ rethinking-cement/ (accessed on 29 May 2020). [38] H. Xu, J. Van Deventer, The geopolymerisation of alumino-silicate minerals. Int. J. Miner. Process. 59(2000) 247–266. [39] S. Pourakbar, B. K. Huat, A review of alternatives traditional cementitious binders for engineering improvement of soils, International Journal of Geotechnical Engineering, 11(2017) 206-16. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 677 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 757 |
||