بررسی تاثیر نانو‌کربنات کلسیم بر مقاومت فشاری ماسه رس ‌دار با درصدهای مختلف رس

امروزه استفاده از نانو ذرات در بهسازی خاک‌ها، یکی از روش‌های مورد توجه محققین در حوزه ژئوتکنیک می‌باشد. در این مقاله اثر نانوکربنات کلسیم بر خصوصیات ژئوتکنیکی خاک ماسه رس‌دار با درصد‌های مختلف رس مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور سه نوع خاک ماسه رس‌دار به ترتیب با 10، 20 و 30 درصد رس در چهار درصد مختلف نانو شامل 0/3، 0/7، 1/1 و 1/5 و در سه زمان مختلف عمل‌آوری 7، 14 و 28 روز، تحت آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری قرار گرفته‌اند. همچنین در این مطالعه با استفاده از الگوریتم مدیریت داده‌ها به روش گروهی (gmdh)، به ارائه رابطه­ای جهت پیش‌بینی مقاومت تک‌محوری خاک پرداخته شده است. در ادامه به منظور بررسی ریز‌ساختاری نمونه‌های بهسازی شده با نانوcaco3، نمونه­ها با استفاده از آزمایش xrd و sem تحت آنالیز قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که افزودن نانو‌کربنات کلسیم به نمونه‌های مورد آزمایش، باعث افزایش بیشتر مقاومت فشاری تک محوری و مدول سکانت می‌گردد که این افزایش با افزایش زمان عمل­آوری ادامه می­یابد. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده در خاک‌های با 10 و 20 درصد رس، 0/7 درصد نانوکربنات کلسیم و در خاک با 30 درصد رس، 1/1 درصد نانوکربنات کلسیم به عنوان درصد بهینه شناخته شده­اند. بررسی‌های ریزساختاری انجام شده با انجام آنالیز xrd وsem  نشان‌دهنده پرشدگی بهتر در بین نمونه‌ها پس از افزودن نانوکربنات کلسیم بوده و علاوه بر آن تشکیل بافت‌های کریستالی کلسیم سیلیکات هیدرات در سطح نمونه‌ها پس از افزودن نانوکربنات کلسیم مشاهده می‌شود. از سوی دیگر تحلیل انجام شده بر روی نتایج آزمایشگاهی، منجر به ارائه رابطه‌ای به منظور پیش­بینی مقاومت تک‌محوری خاک ماسه رس‌دار بهسازی شده با نانوکربنات کلسیم با خطای نسبی کمتر از 5 درصد گردیده است.

evaluation of the effect of nano caco3 on the compressive strength of sandy clay soil with different percentage of clay

nanoparticles and nano-reinforcement are extensively used in geotechnical engineering and there are various reports on the effect of nanomaterials on the improvement of the engineering properties of various soil types. the effect of nano calcium carbonate (nano caco3) on the geotechnical properties of sandy clay (sc) soil containing different levels of clay was investigated. to this end, three types of sc soil containing 10, 20, and 30% clay and 0.3, 0.7, 1.1, and 1.5% nanoparticles were cured for 7, 14, and 28 days and then placed under uniaxial compression test. also, the experimental results were numerically analyzed by group method of data handling (gmdh) using an artificial neural network. the samples were analyzed using x-ray diffraction (xrd) and scanning electron microscopy (sem) tests. according to the results, adding nano caco3 to sc soils, caused an increase in the uniaxial compressive strength and secant modulus. moreover, the compressive strength obviously increased over time. an optimum nanoparticle level of 0.7% was obtained for the soils containing 20% and 10% clay. the corresponding nano caco3 level for the soil containing 30% clay was 1.1%. the effect of nano caco3 as an effective additive on the ultimate compressive strength of the soil was investigated by xrd and sem evaluations. the results indicated an increase in the crystallinity of particles after adding caco3 nanoparticles. finally, based on numerical analysis of the experimental result, a correlation was obtained to predict the uniaxial compressive strength of the improved sc soil with a mean error of 4%.