مطالعه آزمایشگاهی تاثیر الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس بر پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک ماسه‌ای لای‌دار

در این تحقیق، اثر استفاده از الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس بر ویژگی‌های مکانیکی خاک ماسه‌ای لای‌دار، نظیر ضریب باربری کالیفرنیا (cbr) و مقاومت برشی، بررسی شد. بدین منظور، نمونه‌های مختلف آزمایشگاهی با 1، 2 و 3 درصد نانوسیلیس در حضور الیاف پلی‌پروپیلن به طول‌های 6 و 12 میلی‏متر تهیه شدند. الیاف با مقادیر وزنی 0.1، 0.5 و 1 درصد با خاک مخلوط گردیدند. از طرفی، ویژگی‌های میکروسکوپی خاک‌ با استفاده از sem مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزودن الیاف پلی‌پروپیلن موجب افزایش معنادار در مقدار cbr نمونه‌ها می‌شود. استفاده از الیاف به مقدار یک درصد، قفل و بست ذرات خاک را در بین الیاف افزایش داده و بافت یکپارچه‌ای از خاک ایجاد می‌کند. از طرفی، تغییر طول الیاف پلی‌پروپیلن از 6 به 12 میلی‏متر موجب افزایش مقدار ضریب باربری کالیفرنیا می‌شود. نانوسیلیس با مقدار 1، 2 و 3 درصد، نسبت باربری کالیفرنیای نمونه‌ها را به ترتیب 2.2، 3.3 و 4.2 برابر افزایش می‌دهد. بیشترین نسبت باربری و مقاومت برشی مربوط به استفاده از 1 درصد الیاف پلی‌پروپیلن با 3 درصد نانو‌سیلیس است. آزمایش مقاومت برشی نشان داد که چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی به ازای درصدهای مختلف اختلاط، تغییر می‌یابند. الیاف پلی‌پروپیلن، چسبندگی خاک را تغییر ندادند، ولی توانستند زاویه اصطکاک داخلی را افزایش دهند. در نقطه مقابل، نانوسیلیس، چسبندگی خاک را بهبود داد، لیکن نتوانست زاویه اصطکاک داخلی خاک را تغییر دهد. ترکیب این دو ماده، مقاومت برشی خاک مورد مطالعه را به صورت قابل توجهی افزایش داد.

experimental study of the effect of polypropylene fiber and nano-silica on the physical and mechanical properties of silty sand soil

this research investigated the effect of using polypropylene fibers and nano-silica on the mechanical properties (such as california bearing ratio (cbr) and shear strength) of silty sandy soil. different laboratory samples were prepared with varying percentages of nano-silica (1%, 2%, and 3%) and polypropylene fibers of different lengths (6 mm and 12 mm). the fibers were mixed with 0.1%, 0.5%, and 1% of soil weight. the microscopic characteristics of soils were examined using sem. results showed that addition of polypropylene fibers significantly increased the cbr value, and using 1% of fibers improved the interlocking and bonding of soil particles, creating a more unified soil texture. increasing the length of polypropylene fibers from 6mm to 12 mm also increased the cbr. addition of 1%, 2%, and 3% nano-silica increased the cbr value by 2.2, 3.3, and 4.2 times, respectively. the highest load-bearing and shear strength was observed with the use of 1% polypropylene fibers and 3% nano-silica. the shear strength test revealed that polypropylene fibers did not change the soil cohesion, but increased the angle of internal friction, while nano-silica improved the soil cohesion, but did not affect the internal friction angle. the combination of these two materials significantly increased the shear strength of the studied soil.