فروش‌ویژه!
بررسی تأثیر اندازه رس (میکرومتر تا نانومتر) در بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی
,

بررسی تأثیر اندازه رس (میکرومتر تا نانومتر) در بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی

قیمت اصلی: 45,000 تومان بود.قیمت فعلی: 21,000 تومان.

زمین شناسی مهندسی

تعداد 116 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

بررسی تأثیر اندازه رس (میکرومتر تا نانومتر) در بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی

 

 

چكيده

ماسه کوارتزی معمولاً به عنوان خاک­هاي مشکل آفرین در حین اجراي طرح­های مهندسی شناخته می­شوند. خصوصيات مهم اين نوع خاك­ها تخلخل زياد، وزن مخصوص كم و چسبندگي صفر و يا ناچيز مي­باشد. كشور ايران در زمره كشورهايي قرار گرفته كه داراي این نوع خاک­ها مي­باشد اینگونه خاک­ها گسترش زیادی در مناطق کویری و حاشیه آن، نوار ساحلی دریای خزر، خلیج فارس و دریای عمان و پیرامون دریاچه­­ها و باطلاق ها دارند. پراکندگی و رخنمون ماسه­های کوارتزی در بخش­های وسیعی از کشور ضرورت بهسازی آن­ها در محل اجرای طرح­های توسعه­ای مانند راه­ سازی، شبکه­های مواصلاتی، احداث و توسعه مناطق مسکونی و غیره را ایجاب می­کند.

در این پژوهش مجموعه­ای از آزمایش­های تراکم استاندارد، برش مستقیم، مقاومت فشاری و رمبندگی بر روی خاک موردنظر و مخلوط­های آن با 4 درصد مختلف میکروکائولینیت و نانوکائولینیت(100، 50 و 25 نانومتر)، جهت بررسی میزان تغییرات به وجود آمده در خواص خاک با افزایش درصد نانوکائولینیت و میکروکائولینیت انجام شده است. به منظور خرد کردن ذرات کانی رسی کائولینیت و رساندن آن به ابعاد نانو از دستگاه آسیاب گلوله­ای سیاره­ای استفاده شد سپس به­منظور پراکنده سازی نانوذرات از دستگاه حمام مافوق صوت و برای بدست آوردن ترکیبی یکنواخت از نانو و میکروذرات کائولینیت با ماسه کوارتزی از دستگاه همگن ساز استفاده گردید. نتایج نشان دهنده افزایش تراکم پذیری و مقاومت فشاری و برشی تا مقدار 5/0 درصد وزنی میکروکائولینیت می­باشد که در درصدهای بیشتر سبب کاهش خواص مهندسی ماسه کوارتزی می­باشد اما در مقیاس نانومتر با افزایش درصد نانوکائولینیت تا 4 درصد وزنی تراکم پذیری و مقاومت فشاری ماسه کوارتزی افزایش می­یابد همچنین در آزمایش برش مستقیم با افزایش درصد نانوکائولینیت هم چسبندگی و هم زاویه اصطکاک داخلی خاک افزایش می­یابد به طوریکه در ماسه کوارتزی شامل 4درصد نانوکائولینیت، بیشترین مقاومت برشی را دارا می­باشد. در نهایت به دلیل روند صعودی افزایش مقاومت تا 4درصد با افزایش نانوکائولینیت، برای مشخص کردن پیک آن در مقیاس 25نانومتر آزمایش­ها با درصدهای 6، 8، 10، 12و 14 ادامه داده شد که در مقدار 10درصد حداکثر مقاومت بدست آمد و در درصدهای 12و 14 مقاومت خاک کاهش یافت. اطلاعات بدست آمده از مطالعه روشن می­گردد که نانوکائولینیت نسبت به میکروکائولینیت اثر بهتری بر خواص مهندسی ماسه کوارتزی دارد بنابراین نانوکائولینیت می­تواند کاندیدای مناسبی جهت بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی باشد.

كليد واژه‌ها: ماسه ­کوارتزی­، خصوصیات مهندسی، کانی رسی کائولینیت، میکرومتر، نانومتر

دسته: , برچسب: , , , ,

فهرست مطالب

عنوان :  بررسی تأثیر اندازه رس (میکرومتر تا نانومتر) در بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی

صفحه

 

فصل 1.. 1

مقدمه و کلیات… 1

1-1 تعریف مسأله: 2

1-2 اهمیت موضوع: 3

1-3 اهداف تحقیق: 7

1-4 سوالات اصلی تحقیق: 8

1-5 فرضيه ها/ پيش فرض ها: 8

1-6 روش تحقیق: 8

1-7 محدوده تحقیق: 9

1-8 جنبه جديد بودن و نوآوري: 9

1-9 ساختار پایان نامه. 10

فصل 2.. 11

مروری بر تحقیقات پیشین.. 11

2-1 مقدمه: 12

2-2 پیشینه تحقیق: 13

2-3 نانومواد و روش­های تولید آن.. 17

2-3-1 سایش از طریق آسیاب گلوله­ای.. 20

2-4 شرحی بر ساختار و خصوصیات انواع رس­ها و نانورس­ها: 20

2-4-1 تقسیم بندی ساختمانی رس­ها: 22

2-4-1-1 گروه کاندیت.. 22

2-4-1-2 گروه اسمکتیت.. 22

2-4-2 نانوکائولینیت… 24

2-4-3 علل انتخاب کانی رسی کائولینیت برای ساخت نانوذرات در این تحقیق: 26

2-5 مطالعه ارتباط نانوفناری و زمین­شناسی مهندسی.. 27

2-5-1 نانوذرات در زمین­شناسی مهندسی: 28

2-5-2 تأثیر نانوذرات بر خصوصیات فیزیکی و مهندسی خاک­ها 30

2-5-2-1 تأثیر نانوذرات برحدود اتربرگ: 32

2-5-2-2 تأثیر نانوذرات بر تراکم­پذیری: 34

2-5-2-3 تأثیر نانو ذرات بر روي خصوصیات تحکیم خاك.. 35

2-5-2-4 تأثیر نانو ذرات بر روي مقاومت خاك.. 36

2-6 جمع­بندی: 39

فصل 3.. 41

3-1 مقدمه: 42

3-2 معرفی مصالح مصرفی.. 42

3-2-1 ماسه. 42

3-2-2 رس…. 45

3-3 نحوه ساخت نانوذرات کائولینیت با استفاده از دستگاه آسیاب گلوله­ای سیاره­ای.. 47

3-4 پراکنده سازی نانوذرات کائولینیت و جلوگیری از آگلومره شدن آن.. 52

3-4-1 استفاده از حمام مافوق صوت برای پراکندن نانوذرات… 53

3-5 اختلاط همگن نانوذرات با ماسه کوارتزی.. 54

3-5-1 اختلاط با استفاده از آسیاب گلوله­ای.. 54

3-5-2 اختلاط با استفاده از دستگاه همگن ساز. 55

3-6 برنامه­ی آزمایشگاهی و نحوه­ی آماده­سازی نمونه­ها 57

3-6-1 تراکم استاندارد. 60

3-6-2 برش مستقیم.. 62

3-6-2-1 اجزای دستگاه: 63

3-6-2-2 جزئیاتی در انجام آزمایش برش مستقیم: 63

3-6-3 آزمایش رمبندگی.. 67

3-6-4 تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 72

فصل 4.. 74

نتایج و تفسیر داده­های آزمایشگاهی.. 74

4-1 مقدمه: 75

4-2 نتایج: 75

4-2-1 نتایج آزمایش تراکم استاندارد. 76

4-2-2 نتایج آزمایش برش مستقیم.. 78

4-2-3 آزمایش مقاومت فشاری.. 81

4-2-4 آزمایش رمبندگی.. 83

فصل 5.. 86

5-1 مقدمه. 87

5-2 نتایج.. 87

5-3 پیشنهادها برای پژوهش­های آتی: 90

5-4 منابع.. 91

 

فهرست شكل‌ها

عنوان:  بررسی تأثیر اندازه رس (میکرومتر تا نانومتر) در بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی

صفحه

 

فصل 1.. 1

فصل 2.. 11

شکل 2-1) تأثیر نانوذرات سلیس بر مقاومت فشاری رس سست 13

شکل 2-2) نحوه گسیختگی نمونه­ها رس سست الف) بعد از افزودن نانوسلیس ب) قبل از افزودن نانوسلیس…. 14

شکل 2-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی کائولینیت مورد مطالعه در این تحقیق.. 25

شکل2-4 الف) ساختار اتمی مونتموریلونیت به صورت شماتیک. ب) تصویر از مونتموریلونیت. 30

شکل 2-5) تأثیر درصد نانو مواد مختلف و میزان رطوبت بر روي خصوصیات مهندسی خاك  نقل از. 33

شکل 2-6) تأثیر درصدهاي متفاوت نانو مواد بر روي (الف)وزن واحد حجم بیشینه خاک (ب) میزان رطوبت بهینه نقل از   34

شکل 2-7) کاهش شدید در میزان ضریب تحکیم به علت بارگذاری تخریبی برای دو نوع خاک (الف):آبرفت قدیمی هوازده  و (ب):رس­های آلوفان. (IND):خاک اندونزی، (NZ):خاک نیوزلند، (R): خاک تغییر ساختار یافته. 35

شکل 2-8) تأثیر درصد نانومواد مختلف بر روي مقاومت فشاري تک محوره خاك… 37

شکل 2-9) نانومواد مورد استفاده در تحقیق  نقل از  38

فصل 3.. 41

شکل 3-1) منحنی دانه­بندی ماسه کوارتزی.. 44

شکل3-2) نمودار تراکم ماسه کوارتزی.. 44

شکل3-3) نمودار دانه­بندی کائولینیت… 46

شکل 3-4) منحنی جریان کائولینیت… 47

شکل 3-5 الف) دستگاه آسیاب گلوله ای مورد استفاده در این تحقیق ب) شماتیک عملکرد و نحوه حرکت اجزای آسیاب… 48

شکل 3-6 الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی صفر ساعت کائولینیت… 49

شکل 3-6 ب) تصویر میکروسکوپ الکترونی 2 ساعت کائولینیت… 50

شکل 3-6 پ) تصویر میکروسکوپ الکترونی4 ساعت کائولینیت… 50

شکل 3-6 ت) تصویر میکروسکوپ الکترونی6 ساعت کائولینیت… 51

شکل 3-6 ث) تصویر میکروسکوپ الکترونی8 ساعت کائولینیت… 51

شکل 3-6 ج)  تصویر میکروسکوپ الکترونی10 ساعت کائولینیت… 52

شکل 3-7) دستگاه حمام مافوق صوت… 53

شکل 3-8) دستگاه آسیاب گلوله­ای مورد استفاده در این تحقیق.. 54

شکل 3-9) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه خاک مختلط شده با استفاده از آسیاب گلوله­ای.. 55

شکل 3-10) دستگاه همگن ساز مورد استفاده در این تحقیق.. 56

شکل 3-11) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه خاک مختلط شده با استفاده از دستگاه همگن ساز. 56

شکل 3-12)  وسایل مورد نیاز برای آزمایش تراکم.. 60

شکل 3-13) دستگاه برش مستقیم مورد استفاده در آزمایش­ها 63

شکل 3-14) تصویری از نمونه برش یافته. 64

شکل 3-15) دستگاه نفوذسنج مورد استفاده در این تحقیق.. 66

شکل 3-16) دستگاه پوشش گذاری طلا در آزمایشگاه بنیاد علوم کاربردی رازی.. 73

شکل 3-17) دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی در آزمایشگاه بنیاد علوم کاربردی رازی.. 73

فصل 4.. 74

نتایج و تفسیر داده­های آزمایشگاهی.. 74

شکل 4-1) نتایج آزمایش تراکم ماسه با افزودن کائولینیت (میکرومتر). 76

شکل 4-2) نتایج آزمایش تراکم ماسه با افزودن کائولینیت (100نانومتر) 76

شکل 4-3) نتایج آزمایش تراکم ماسه با افزودن کائولینیت (50 نانومتر). 77

شکل 4-4) نتایج آزمایش تراکم ماسه با افزودن کائولینیت (25 نانومتر). 77

شکل 4-5) نتایج تأثیر اندازه کائولینیت بر تراکم پذیری ماسه کوارتزی.. 77

شکل 4-6) نتایج تأثیر کائولینیت 25 نانومتر با درصدهای بیشتر بر تراکمپذیری ماسه کوارتزی.. 78

شکل 4-7) تأثیر میکروکائولینیت بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 79

شکل 4-8) تأثیر کائولینیت 100 نانومتر بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 79

شکل 4-9) تأثیر کائولینیت 50 نانومتر بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 79

شکل 4-10) تأثیر کائولینیت 25 نانومتر بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 80

شکل 4-11) نتایج تأثیر اندازه کائولینیت بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 80

شکل 4-12) نتایج تأثیر کائولینیت 25 نانومتر با درصدهای بیشتر بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 81

شکل 4-13) تأثیر میکروکائولینیت بر مقاومت فشاری ماسه کوارتزی.. 82

شکل 4-14) تأثیر کائولینیت 100 نانومتر بر مقاومت فشاری ماسه کوارتزی.. 82

شکل 4-15) تأثیر کائولینیت 50 نانومتر بر مقاومت فشاری ماسه کوارتزی.. 82

شکل 4-16) تأثیر کائولینیت 25 نانومتر بر مقاومت فشاری ماسه کوارتزی.. 83

شکل 4-13) نمودار تغییرات آزمایش رمبندگی ماسه و با افزودن میکروذرات و نانوذرات کائولینیت… 85

فصل 5.. 86

فهرست جداول

عنوان  بررسی تأثیر اندازه رس (میکرومتر تا نانومتر) در بهسازی خصوصیات مهندسی ماسه کوارتزی

صفحه

جدول 2-1) خصوصیات اساسی کانی های رسی.. 23

جدول2-2) طیف اندازه طبقات مختلف ذرات خاک 28

جدول 2-3) خلاصهاي از درصد رطوبت طبیعی و حدود اتربرگ نانوذرات خاك نقل از. 32

جدول 3-1) مشخصات ماسه کوارتزی.. 43

جدول 3-2) ترکیب شیمیایی ماسه کوارتزی.. 43

جدول 3-3) آنالیز شیمیایی کائولینیت… 45

جدول 3-4) آنالیز کانی­شناسی کائولینیت… 45

جدول 3-5) توزیع دانه بندی کائولینیت… 45

جدول3-6) نتایج آزمایش حدروانی کائولینیت… 46

جدول 3-7) نتایج حدخمیری کائولینیت… 47

جدول3-8) آزمایش­ها و ترکیب مصالح مختلف مورد مطالعه در این تحقیق.. 59

جدول 3-9) نتایج کل آزمایش تراکم استاندارد. 61

جدول 3-10) نتایج تأثیر اندازه کائولینیت بر مقاومت برشی ماسه کوارتزی.. 64

جدول3-11) نتایج آزمایش نفوذسنج جیبی.. 66

جدول 3-12) رده بندی شاخص رمبندگی براساس استاندارد ASTM D 5333-92. 67

جدول 3-13) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه با افزودن میکروکائولینیت… 68

جدول 3-14) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه با افزودن میکروکائولینیت… 69

جدول 3-15) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه با افزودن کائولینیت 100نانومتر. 70

جدول3-16) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه با افزودن کائولینیت 50 نانومتر. 71

جدول3-17) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه با افزودن کائولینیت 25 نانومتر. 72

جدول 4-1) نتایج کالیبره کردن دستگاه آسیاب گلوله ای سیاره­ای برای کائولینیت… 75

جدول 4-2) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه کوارتزی.. 84

جدول4-3) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه کوارتزی با افزودن میکروکائولینیت… 84

جدول 4-4) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه کوارتزی با افزودن کائولینیت 100نانومتر. 84

جدول 5-6) نتایج آزمایش رمبندگی ماسه کوارتزی با افزودن کائولینیت 25 نانومتر. 85

محصولات مشابه

enemad-logo
پیمایش به بالا