دفاعیه ارشد: تأثیر مونت موریلونیت بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملات تزریق تراکمی

تأثیر مونت موریلونیت بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملات تزریق تراکمی روز یکشنبه، 13 بهمن، 1398 توسط موسسه آموزش عالی عمران و توسعه در شهر همدان استان همدان برگزار می شود.

روش تزریق تراکمی یکی از روش‌های بهسازی خاک است. در این روش، تزریق یک ملات با عدد اسلامپ کمتر از 50 میلی‌متر به زمین صورت می‌گیرد و ملات با ایجاد توده‌های کروی شکل در زمین (بدون نفوذ در حفرات بین ذرات خاک)، ذرات خاک را به اطراف حرکت می‌دهد. به علت استفاده از ملات ماسه سیمان در عملیات تزریق تراکمی و پیشرفت فرآیند گیرش در ملات، کارایی برای انجام عملیات تزریق با مشکلاتی مواجه شده است. از این ‌رو ضروری است تا به منظور سهولت در عملیات اجرایی (ایجاد یک زمان انتظار از لحظه اختلاط تا هنگام تزریق ملات)، توجه ویژه‌ای به بهبود کارایی و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملات تزریق تراکمی صورت گیرد. اگرچه افزایش مقدار آب، کارایی ملات را افزایش می‌دهد اما سبب بروز مشکلاتی از جمله ایجاد روزدگی آب در ملات و همچنین کاهش انسجام و پایداری آن می‌شود. حضور رس به‌عنوان یک افزودنی، می‌تواند باعث بهبود برخی از خواص فیزیکی ملات تزریق تراکمی در نسبت‌های آب به سیمان زیاد شود. همچنین تحقیقات گذشته نشان داده است که مطالعات اندکی در خصوص تأثیر درصدهای کانی مونت‌موریلونیت بر بهبود خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملات تزریق تراکمی صورت گرفته است. از این ‌رو هدف از انجام این پژوهش به تعیین تأثیر حضور مونت‌موریلونیت بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملات تزریق تراکمی و همچنین ارائه¬ی ترکیب‌های بهینه در این ملات متناسب با شرایط اجرایی معطوف شده است.در این تحقیق از سیمان پرتلند تیپ 2، ماسه و سدیم بنتونیت به دلیل نقش مؤثر آن در افزایش انسجام ملات و بهبود عملیات پمپاژ آن به داخل زمین استفاده شده است. در ادامه به منظور ساخت ملات، از 2، 5، 10 و 15 درصد وزن ملات سدیم بنتونیت در 4 نسبت آب به سیمان 0.8، 0.9، 1 و 1.2 و 5 مقدار سیمان 15، 17، 20، 25 و 30 درصد استفاده شده است. پس از آماده‌سازی ملات در این نسبت‌ها، از آزمایش سوزن ویکات به منظور تعیین زمان گیرش، از آزمایش اسلامپ به منظور تعیین کارایی ملات در طول زمان گیرش، از آزمایش روزدگی آب به منظور تعیین درصد آب انداختگی ملات، از آزمایش نفوذ مخروط به منظور ارزیابی رفتار خمیری ملات، از آزمایش روانی به منظور بررسی ثبات و پایداری ملات، از آزمایش مقاومت فشاری به منظور سنجش میزان مقاومت فشاری لازم در ملات تزریق تراکمی و از آزمایش های XRD و SEM نیز به منظور سنجش رفتار ملات در مقیاس ریزساختار آن استفاده شده است.نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که در تمامی نسبت‌های آب به سیمان و درصدهای سدیم بنتونیت، ضمن حفظ مقادیر اسلامپ در محدوده مناسب برای تزریق تراکمی (اسلامپ کمتر از 50 یا 25 میلی‌متر)، کارایی ملات نیز افزایش یافته است. به این ترتیب که علاوه بر افزایش زمان گیرش، حداکثر 80 دقیقه (اسلامپ هدف: 50 میلی‌متر) و 180 دقیقه (اسلامپ هدف: 25 میلی‌متر) زمان انتظار از لحظه اختلاط تا هنگام تزریق برای ملات فراهم شده است. از سوی دیگر تمامی درصدهای سدیم بنتونیت ایجاد روزدگی آب در ملات (پدیده‌ای مضر در ملات تزریق تراکمی) را کنترل کرده‌اند. از سوی دیگر نتایج مجموعه آزمایش‌های سوزن ویکات، اسلامپ و روزدگی آب نشان داده است که با وجود افزایش کارایی، مقدار روزدگی آب تا میزان 1 درصد محدود می شود. بر این اساس اگر امکان زهکشی آب قرار گرفته در اطراف ملات فراهم شود، به نظر می‌رسد که وجود روزدگی آب تا 1 درصد در ملات تزریق تراکمی جایز باشد. همچنین بر اساس نتایج آزمایشات درشت‌ساختاری و ریزساختاری اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترونی، سدیم بنتونیت باعث افزایش ثبات و پایداری توده‌های ملات تزریق تراکمی شده است. با این حال به دلیل افزایش چسبندگی ملات توسط این رس، استفاده از مقادیر 10 و 15 درصد سدیم بنتونیت در پروژه‌هایی با عمق تزریق زیاد، مناسب به نظر نمی‌رسد.
واژه های کلیدی: تزریق تراکمی، ملات، سدیم بنتونیت، نسبت آب به سیمان، عیار سیمان، کارایی.

---

ارائه دهنده: آقای مهندس علیرضا کاتبی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش راه و ترابری
استاد راهنما: آقای دکتر وحیدرضا اوحدی، استاد رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک
استاد ممتحن: آقای دکتر محمد ملکی، دانشیار رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک
استاد ممتحن: آقای دکتر صلاح الدین حمیدی، استادیار رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک