ساخت مالچ سیمانیسرباره‌ای با استفاده از روش طراحی آزمایش مخلوط برای تثبیت ماسه‌های روان

یکی از روش‌های معمول برای کنترل حرکت ماسه های روان و کنترل گرد و غبار های حاصله، مالچ پاشی بر سطح آن‌ها است. با وجود استفاده های مکرر از مالچ های نفتی، به دلیل هزینه های بسیار سنگین و مشکلات زیست‌محیطی، پژوهش ها و تلاش ها برای تولید مالچ های جدید سازگار با محیط زیست رو به افزایش است. در این تحقیق، از نسبت های مختلف سیمان، آهک، ماسه بادی و سرباره فولاد به‌عنوان مالچ سیمانیسرباره ای برای تثبیت نمونه های ماسه زارهای منطقه رباط کریم استفاده شده است. استفاده از سرباره فولاد به دلیل مزیت های زیست‌محیطی حذف پسماند و خاصیت پوزلانی آن برای جایگزینی به جای قسمتی از سیمان می باشد. برای یافتن اختلاط بهینه و کاهش نمونه های آزمایشگاهی از روش طراحی آزمایش مخلوط استفاده شد و تاثیر درصد مختلف مواد تشکیل دهنده بر مقاومت برشی، فشاری، ضربه ای و درصد رطوبت تیمارهای مالچ سیمانیسرباره ای بررسی شد. نتایج نشان می دهد که افزودن سرباره باعث افزایش مقاومت فشاری و برشی و همچنین قابلیت نگهداری رطوبت در مالچ ترکیبی جدید می شود. درنهایت با توسعه مدل ریاضی نتایج آزمایش ها، شش حالت مختلف برای بهینه سازی ترکیب مالچ سیمانیسرباره ای در نظر گرفته شد، که تیمار 731/68%  ماسه، 27% سیمان، 979/2% سرباره فولاد و 3/1% آهک، بهترین ترکیب با در نظر گرفتن تمامی شاخص ها به دست آمد. برای اعتبارسنجی نتایج بدست آمده از مدل ریاضی شش ترکیب بهینه مجدداً ساخته شده و آزمایش ها مجدداً بر روی آن ها صورت گرفته که نتایج بدست آمده حاکی از هم خوانی قابل قبول بین مقادیر پیش بینی شده و آزمایش شده می باشد.

construction of cementslag mulch using mixture experiments design for fixation of sand dunes

mulching on the ground surface is one of the common approaches for fixing the sandy dunes and controlling dust. despite the frequent use of oil mulch, due to its heavy costs and environmental problems, researches are focused on producing new environmentally friendly mulches. in this research, different treatments of cement, lime, wind sands and steelslag, as cementslag mulch, have been used to fix the sand dunes samples prepared from robatkarim region. steelslag is added to the mulch composition because of the benefits of waste reduction from environment and replacement of a part of the cement in the mulch composition because of steelslag pozzolanic property. to reduce the number of tests and find the optimal composition of the mulch, statistical mixture design approach was used. furthermore, the effect of different percentages of the ingredients on shear, compression and impact strength and moisture content of cementslag treatments were investigated. results show that the addition of steelslag increases the compressive and shear strength as well as the ability to maintain soil moisture in the proposed mulch. finally, developing the mathematical model of the experiments, six different objective functions were considered for optimizing the composition of the proposed cementslage mulch. as a result combination of 68.731% sand, 27% cement, 2.979% steelslag and 1.3% lime were the best mulch considering all the objective functions. to validate the results of the optimization, six optimal compositions were reconstructed and the tested again. obtained results showed an acceptable consistency between the predicted and tested values.