افزایش متغیرهای مقاومتی خاک‌های رس شرق اصفهان توسط فرایند ژئوپلیمر ومسلح شده با الیاف پلی‌پروپیلن و مقایسه آن با تثبیت خاک همراه سیمان

از آنجایی که از خاک رس به نحوی گسترده در اکثر پروژه‌های عمرانی، استفاده می‌شود، موضوع بهسازی خاک‌های رسی دارای اهمیت قابل توجهی است. هدف در این پژوهش بهینه‌سازی متغیرهای موثر بر خواص ژئوپلیمرها و بهبود خواص مکانیکی آنها با استفاده از سرباره کوره بلند اصفهان بوده است. به این منظور از روش طراحی آماری تاگوچی برای مدل کردن 3 متغیر فرایند (سرباره کوره بلند، آب و عامل قلیایی سدیم هیدروکسید) که هر یک از آنها با 4 مقدار مختلف در طرح اختلاط استفاده شده‌اند، برای بهینه‌سازی مقاومت فشاری تک‌محوره ژئوپلیمرها استفاده شد. 16 ترکیب ژئوپلیمری تعیین شده توسط نرم‌افزار مینی‌تب، آماده و مقاومت فشاری تک‌محوره آنها اندازه‌گیری شد. نتایج به‌دست‌ آمده توسط روش آنالیز واریانس مدل‌سازی شده و بعد از آن اثرات متقابل 3 متغیر ذکر شده بر مقاومت فشاری تک‌محوره ژئوپلیمرها با استفاده از نمودارهای دو بعدی بررسی شد. سپس بهینه‌سازی متغیرها صورت گرفت و مقادیر پیشنهاد شده برای نمونه بهینه در دماهای 25، 50 و 70 درجه سانتی‌گراد و زمان‌های 3، 7، 14و 28 روز عمل‌آوری مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج پیش‌بینی شده توسط مدل‌ها و نتایج حاصل از آزمایش‌ها، اعتبار مدل‌ها را تایید کرد. همچنین در عکس‌های گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) شاهد کاهش تخلخل از زمان 7 تا 28 روزه خواهد بود که نشان می‌دهد استفاده از روش ژئوپلیمیریزاسیون نقش زیادی در تثبیت خاک‌های ضعیف رسی با پلاستیسیته پایین را دارد. همچنین تاثیر الیاف همراه با ژئوپلیمر را برای مسلح کردن آن نیز مورد بررسی داده شد و در ادامه برای ارزیابی بهتر، مقایسه آن با تثبیت خاک با سیمان پرتلند صورت گرفت. نتایج حاکی از آن است که در بهینه‌‌ترین ترکیب ژئوپلیمر مقاومت باربری خاک رس بیش از 3400 درصد افزایش داشته است. این در حالی است که الیاف نیز همراه ژئوپلیمر با درصد و طول بهینه (0/1 درصد وزنی ترکیب ژئوپلیمر و طول 12 میلی‌متر) توانسته مقاومت فشاری تک‌محوره خاک رس را نزدیک به 4000 درصد افزایش دهد که نشان‌دهنده تاثیر بسیار خوب استفاده از الیاف همراه با ژئوپلیمر در این پژوهش بوده است.

increase of resistance parameters of clay soils in east isfahan by geopolymer process and reinforced with polypropylene fibers and comparison with soil stabilization with cement

since clay is widely used in most construction projects, the issue of improving clay soils has considerable importance. this study aimed to optimize the variables affecting the properties of geopolymer and improve their mechanical properties using isfahan blast furnace slag. taguchi’s statistical design method was used to model three process variables (blast furnace slag, water, and alkali sodium hydroxide agent) with four different values in the mixing design. geopolymer was used to optimize the uniaxial compressive strength. sixteen geopolymer compositions determined by mini tab software were prepared and their uniaxial compressive strength was measured. the obtained results were modeled by analysis of variance, and then the interactions of the three variables on the uniaxial compressive strength of geopolymer were investigated using two and 3d diagrams. then, the variables were optimized and the proposed values for the optimal sample were examined at temperatures of 25, 50, and 70°c and at times of 3, 7, 14, and 28 days of operation. a comparison of the results predicted by the models and the results of the experiments confirmed the validity of the models. also, the scanning electron microscopy (sem) images showed that the porosity will reduce from 7 to 28 days. it indicated that the use of the geopolymerization method has a significant role in stabilizing weak clay soils with low plasticity. the effect of fibers and geopolymer to reinforce was also investigated and for better evaluation, it was compared with soil stabilization with portland cement. the results showed that in the most optimal geopolymer composition, the bearing resistance of clay has increased by more than 3400%. meanwhile, fibers along with geopolymer with optimal percentage and length (0.1% by weight of geopolymer composition and length of 12 mm) were able to increase the uniaxial compressive strength of clay by nearly 4000%, which shows the excellent effect of using cellular fibers parameter whit the geopolymer in this research.