بررسی تاثیر نانوسیلیس‌ در تثبیت خاک رس و اصلاح مشخصات مکانیکی و حجمی آن در بستر راه

در سال‌های اخیر فناوری نانو سبب تحولات بسیاری در دانش شده و محققین در زمینه‌های مختلف از آن بهره گرفته‌اند. نانو ذرات به دلیل ویژگی‌های خاص فیزیکی و شیمیایی در بسیاری از علوم برای ساخت مواد جدید و با قابلیت‌های منحصر به فرد به کار می‌روند. در این تحقیق تاثیر نانوسیلیس بعنوان یکی از محصولات فناوری نانو، با نقش پوزولان مصنوعی و بسیار فعال با سیمان مورد بررسی قرار گرفته است. در ارتباط با کاربرد نانوسیلیس در اصلاح و بهسازی مشخصات خاک‌های مختلف، مطالعات محدودی صورت گرفته است که در این مطالعه آزمایشگاهی، به بررسی خواص فیزیکی، حجمی و مکانیکی خاکهای ضعیف تثبیت شده با سیمان حاوی نانو سیلیس از طریق آزمایش‌های متفاوت حدود اتربرگ، مقاومت فشاری تک محوری، باربری کالیفرنیا و تورم پرداخته شده است. به علاوه، جهت مطالعه ریزساختار خمیر سیمان حاوی نانو سیلیس از آزمایش‌های طیف‌سنجی تفرق اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان دهنده افزایش قابل توجه مشخصات مکانیکی نظیر مقاومت فشاری تک محوری و باربری کالیفرنیا با افزایش نانوسیلیس در کوتاه مدت می‌باشد بطوریکه با اصلاح سیمان با افزودن 10 درصد نانو سیلیس (بر حسب وزن سیمان)، مقاومت فشاری تک محوری 25 درصد و باربری کالیفرنیا  45 درصد در طی 7 روز افزایش یافت. این روند در نمونه های 28 روزه تا 65 درصد خواهد بود. این نتایج همچنین حاکی از کاهش قابل توجه پتانسیل تورم خاک دارد. در نهایت یک طرح بهینه برای تثبیت بسترهای حاوی رس ضعیف با استفاده از سیمان اصلاح‌شده با نانوسیلیس جهت کاربردهای کوتاه مدت و دراز مدت ارائه می‌شود که در مقاصد عملی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

Investigation the Effect of NanoSilica in Stabilization of Clay Soil and Improve the Mechanical and Volumetric Properties of Subgrade

The process of soil stabilization refers to changing the physical properties of soil in order to improve its strength, durability, or other qualities. Typically, this is important for road construction, and other concerns related to the building and maintenance of infrastructure.  Soil that has been stabilized will have a vastly improved weight bearing capability, and will also be significantly more resistant to being damaged by water, frost, or inclement conditions.Soil stabilization a general term for any physical, chemical, biological, or combined method of changing a natural soil to meet an engineering purpose. Improvements include increasing the weight bearing capabilities, tensile strength, and overall performance of insitu subsoil's, sands, and other waste materials in order to strengthen road surfaces. In this research the physical and mechanical tests such as Atterberg Limits, Proctor compaction test, unconfined compressive strength and California bearing ratio was investigated with different cement and nanoparticle content and optimum  nanoparticles was obtained. The results showed that liquid limit and plasticity limit of the soil stabilized with cement and nanoparticles were increased, thus leading to increased plasticity index. Furthermore, the Proctor compaction test results showed that an increase in the nanoparticles resulted decrease in the optimum moisture content and an increase in the maximum drying density. The results of unconfined compressive strength and CBR tests showed that adding nanoparticles even slightly improved mechanical properties combined soilcement the desired results in geotechnical engineering for the implementation of development projects. The results of this research also show that failure strain of specimens by adding cement and CementNano have been reduced however strain failure can increase with time of production. Using the information obtained from this research is clear that nanoparticles can be the perfect choice to remediation of problematic sugared soil.