پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 9 |
| تعداد شمارهها | 452 |
| تعداد مقالات | 5,748 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,234,484 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,752,155 |
بررسی آزمایشگاهی تثبیت زیستی و شیمیایی بر روی خاک ماسهای در حضور خاک ریزدانه | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 6، دوره 57، شماره 9، آذر 1404، صفحه 1643-1666 اصل مقاله (2 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2026.23805.8224 | ||
| نویسندگان | ||
| حلیمه نامداری1؛ محسن کرامتی* 1؛ فهیمه رفیعی2 | ||
| 1دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنان، ایران | ||
| 2دانشکده فنی و مهندسی دامغان، دامغان، سمنان، ایران. | ||
| چکیده | ||
| تثبیت شیمیایی خاک یکی از روشهای متداول برای بهبود خواص ژئوتکنیکی خاکهای مسئلهدار، از جمله افزایش ظرفیت باربری و کاهش نفوذپذیری، می باشد. اخیرا، نگرانیهای زیستمحیطی مرتبط بااین روش، موجب استفاده پژوهشگران از روشهای سازگارتر با محیط زیست شده است. در این پژوهش، عملکرد بیوپلیمرهای گوارگام و زانتانگام بهعنوان روشهای تثبیت زیستی، در مقایسه با تثبیت شیمیایی با سیمان و آهک، بررسی شد. آزمایش تکمحوری برای تعیین مقاومت فشاری محصور نشده نمونههای ماسه مخلوط با درصدهای وزنی مختلف خاک رس کائولن (0، 10، 15، 20 و 25 درصد) انجام شد. نمونهها با غلظتهای مختلف گوارگام و زانتانگام (5/0، 1، 5/1 و 2 درصد وزنی) و همچنین سیمان (5، 10 و 15 درصد وزنی) و آهک (4، 6، 8 و 10 درصد وزنی) تثبیت شدند. تاثیر زمان عملآوری (7، 14 و 28 روز) نیز بر مقاومت فشاری نمونهها بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت سیمان، گوارگام و زانتانگام، مقاومت فشاری بهبود مییابد، درحالیکه در تثبیت با آهک، حداکثر مقاومت فشاری در غلظت 8 درصد مشاهده شد. همچنین، در نمونههای تثبیتشده با گوارگام و زانتانگام، افزایش غلظت و زمان عملآوری منجر به افزایش مقاومت فشاری شد، بهطوریکه گوارگام عملکرد بهتری نسبت به زانتانگام داشت. بهکارگیری بیوپلیمرهای گوارگام و زانتانگام بهطور مؤثری موجب افزایش مقاومت فشاری محصور نشده خاک شده و میتواند جایگزین مناسبی برای مواد شیمیایی باشد. با این حال، نتایج نشان داد که در روش تثبیت زیستی، هرچند افزایش میزان رس و غلظت افزودنی موجب افزایش مقاومت میشود، اما نرخ رشد مقاومت با افزایش درصد رس کاهش مییابد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تثبیت خاک؛ ماسه رسدار؛ گوارگام؛ زانتان گام؛ مقاومت فشاری محصور نشده | ||
| موضوعات | ||
| بهسازی خاک ها؛ تست های آزمایشگاهی؛ ژئو تکنیک زیست محیطی؛ مکانیک خاک و پی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Laboratory Investigation of Biological and Chemical Stabilization of Sandy Soil in the Presence of Fine-Grained Soil | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Halimeh Namdari1؛ Mohsen Keramati1؛ Fahimeh Rafiee2 | ||
| 1Shahrood University of Technology/ Faculty of Civil Engineering | ||
| 2Damghan University/ Faculty of Technology and Engineering | ||
| چکیده [English] | ||
| Chemical stabilization of soil is a widely used method for improving the geotechnical properties of problematic soils, such as increasing bearing capacity and reducing permeability. Recently, environmental concerns related to this method have led researchers to use more environmentally friendly methods. In this study, the performance of biopolymers, guargum and xanthangum, as biological stabilizers was compared to chemical stabilization using cement and lime. Unconfined compressive strength(UCS)tests were conducted on sand samples mixed with varying percentages of kaolin clay(0, 10, 15, 20, and 25% by weight). The samples were stabilized using different concentrations of guar gum and xanthan gum(0.5%, 1%, 1.5%, and 2% by weight), as well as cement(5%, 10%, and 15% by weight) and lime (4%, 6%, 8%, and 10% by weight). The effect of curing time(7, 14, and 28 days) on the compressive strength of the stabilized samples was also evaluated. The results revealed that increasing the concentration of cement, guargum, and xanthangum improved the compressive strength, whereas for limestabilization, the maximum strength was observed at an 8% lime content. Additionally in samples stabilized with guargum and xanthangum, increasing the concentration and curing time led to an increase in compressive strength, such that guargum performed better than xanthangum. The use of biopolymers significantly enhanced the unconfined compressive strength of the soil and could serve as a viable alternative to chemical stabilizers. However the results indicated that in biologicalstabilization, while increasing clay content and additive concentration enhanced the strength, the rate of strength improvement decreased as the clay percentage increased | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Soil Stabilization, Clayey Sand, Guar Gum, Xanthan Gum, Unconfined Compressive Strength | ||
| مراجع | ||
|
[1] R.H. Karol, Chemical grouting and soil stabilization, revised and expanded, Crc Press, 2003. [2] P. Bagheri, I. Gratchev, M. Rybachuk, Effects of xanthan gum biopolymer on soil mechanical properties, Applied Sciences, 13(2) (2023) 887. [3] I. Chang, M. Lee, G.-C. Cho, Global CO2 emission-related geotechnical engineering hazards and the mission for sustainable geotechnical engineering, Energies, 12(13) (2019) 2567. [4] R. Etim, A.O. Eberemu, K. Osinubi, Stabilization of black cotton soil with lime and iron ore tailings admixture, Transportation Geotechnics, 10 (2017) 85-95. [5] J.R. Van der Maarel, Introduction to biopolymer physics, World Scientific Publishing Company, 2007. [6] N.C. Consoli, P.D.M. Prietto, L. da Silva Lopes Jr, D. Winter, Control factors for the long term compressive strength of lime treated sandy clay soil, Transportation Geotechnics, 1(3) (2014) 129-136. [7] C. Jung, A. Bobet, Post-construction evaluation of lime-treated soils, Joint Transportation Research Program, (2008) 319. [8] I. Yilmaz, B. Civelekoglu, Gypsum: an additive for stabilization of swelling clay soils, Applied clay science, 44(1-2) (2009) 166-172. [9] I. Shooshpasha, R.A. Shirvani, Effect of cement stabilization on geotechnical properties of sandy soils, Geomech Eng, 8(1) (2015) 17-31. [10] S.-W. Moon, G. Vinoth, S. Subramanian, J. Kim, T. Ku, Effect of fine particles on strength and stiffness of cement treated sand, Granular Matter, 22(1) (2020) 9. [11] E. Worrell, L. Price, N. Martin, C. Hendriks, L.O. Meida, Carbon dioxide emissions from the global cement industry, Annual review of energy and the environment, 26(1) (2001) 303-329. [12] M. Ayeldeen, A. Negm, M. El-Sawwaf, M. Kitazume, Enhancing mechanical behaviors of collapsible soil using two biopolymers, Journal of rock mechanics and geotechnical engineering, 9(2) (2017) 329-339. [13] A. Becker, F. Katzen, A. Pühler, L. Ielpi, Xanthan gum biosynthesis and application: a biochemical/genetic perspective, Applied microbiology and biotechnology, 50 (1998) 145-152. [14] M.K. Ayeldeen, A.M. Negm, M.A. El Sawwaf, Evaluating the physical characteristics of biopolymer/soil mixtures, Arabian Journal of Geosciences, 9 (2016) 1-13. [15] I. Chang, Y.-M. Kwon, J. Im, G.-C. Cho, Soil consistency and interparticle characteristics of xanthan gum biopolymer–containing soils with pore-fluid variation, Canadian Geotechnical Journal, 56(8) (2019) 1206-1213. [16] I. Chang, J. Im, A.K. Prasidhi, G.-C. Cho, Effects of Xanthan gum biopolymer on soil strengthening, Construction and Building Materials, 74 (2015) 65-72. [17] N. Latifi, S. Horpibulsuk, C.L. Meehan, M.Z. Abd Majid, M.M. Tahir, E.T. Mohamad, Improvement of problematic soils with biopolymer—an environmentally friendly soil stabilizer, Journal of Materials in Civil Engineering, 29(2) (2017) 04016204. [18] I. Bozyigit, A. Javadi, S. Altun, Strength properties of xanthan gum and guar gum treated kaolin at different water contents, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 13(5) (2021) 1160-1172. [19] H. Sulaiman, M.R. Taha, N. Abd Rahman, A.M. Taib, Performance of soil stabilized with biopolymer materials–xanthan gum and guar gum, Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 128 (2022) 103276. [20] P.J. Venda Oliveira, D.J. Cabral, Behaviour of sand stabilised with xanthan gum under unconfined and confined conditions, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, 176(1) (2023) 3-13. [21] X. Rong, S. Deng, B. Liang, J. Zhuang, Y. Yu, Z. Wu, Mechanical behavior and strengthening mechanism of loess stabilized with xanthan gum and guar gum biopolymers, Materials Research Express, 11(10) (2024) 105305. [22] J. Wan, F. Ouyang, H. Xiao, L. Wang, G. Tao, Experimental study on the physical and mechanical properties of modified clay using xanthan gum and guar gum composite materials, Sustainability, 16(13) (2024) 5432. [23] Q. Ma, J. Wu, Y. Bai, H. Xiao, Effect of Xanthan Gum on the mechanical properties of fiber-reinforced sandy soil, Bulletin of engineering geology and the environment, 83(5) (2024) 177. [24] A. Al-Jabobi, H. Bilsel, The Effects of Xanthan Gum and Guar Gum on the Mechanical Properties of Sand–Bentonite Mixtures, Sustainability (2071-1050), 17(12) (2025). [25] F. Yang, Z. Zhao, Z. Jia, W. Niu, Y. Liu, F. Song, H. Dong, H. Deng, Study on the mechanical properties and microscopic mechanism of xanthan gum improved red clay, Scientific Reports, 15(1) (2025) 31842. [26] J.d.J.A. Baldovino, Y.E.N. de la Rosa, O.P. Calabokis, J.A.A. Vergara, L.C.S. López, Geotechnical Behavior of Xanthan Gum-Stabilized Clay Reinforced with Polypropylene Fibers, Polymers, 17(3) (2025) 363. [27] A.A. Shaker, M. Dafalla, Introducing Cement-Enhanced Clay-Sand Columns under Footings Placed on Expansive Soils, Applied Sciences, 14(18) (2024) 8152. [28] Z.-y. Weng, J. Yu, Y.-f. Deng, Y.-y. Cai, L.-n. Wang, Mechanical behavior and strengthening mechanism of red clay solidified by xanthan gum biopolymer, Journal of Central South University, 30(6) (2023) 1948-1963. [29] S. Jahandari, M. Saberian, F. Zivari, J. Li, M. Ghasemi, R. Vali, Experimental study of the effects of curing time on geotechnical properties of stabilized clay with lime and geogrid, International Journal of Geotechnical Engineering, 13(2) (2019) 172-183. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 130 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 154 |
||