بررسی مقاومت و ساختار خاک‌های مارنی تثبیت شده با سیمان و نانوسیلیس

Abstract

فرسایش‌پذیری شدید در مجاورت هوا و آب و تورم­پذیری زیاد از مشکلات اصلی خاک­های مارنی است که موجب ناپایداری در بستر پروژه­های عمرانی می‌شود. اصلاح شیمیایی خاک با سیمان در بسیاری از پژوهش­ها بررسی شده است، اما تغییرات ریزساختاری و بافت خاک­ها در فرایند تثبیت و هم‌چنین نقش نانوذرات سیلیس به‌صورت جامع بررسی نشده است. بر این اساس هدف پژوهش حاضر ارزیابی ریزساختاری بهبود خصوصیات مهندسی خاک­های مارنی با سیمان در حضور نانوسیلیس و تشکیل ترکیبات جدید ناشی از فرآیند تثبیت است. در این راستا پس از تعیین خصوصیات ژئوتکنیکی خاک مارن، بهبود ویژگی­های مهندسی نمونه­های تثبیت شده با درصدهای مختلف سیمان و نانوسیلیس بعد از پایان دوره عمل­آوری از طریق انجام آزمایش بزرگ ساختاری مقاومت فشاری محدود نشده (UCS) و ریزساختاری (pH، پراش اشعۀ ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و طیف­سنجی پاشندگی انرژی (EDX)) تجزیه و تحلیل شد. بر اساس نتایج پژوهش حاضر حضور نانوسیلیس در فرایند تثبیت خاک مارنی به‌وسیلۀ سیمان، منجر به افزایش فعالیت­های پوزولانی و رشد نانوساختارهای هیدرات سیلیکات کلسیم (C-S-H) و توزیع یکنواخت این نانوساختارها می­شود. بر اساس نتایج پژوهش حاضر افزایش مقدار نانوسیلیس تا 1% از لحاظ ریزساختاری و درشت ساختاری مؤثر است و خصوصیات مهندسی خاک­های مارنی در نمونۀ اصلاح شده با 4% سیمان و 1% نانوسیلیس میزان مقاومت فشاری را در طی 28 روز به kg/cm2 5/30 افزایش داده و نسبت به نمونه مرجع مقاومت فشاری حدود 30 برابر افزایش یافته است.