Roskadásveszélyes talajok tulajdonságainak vizsgálata perlittel és metakaolinnal történő talaj-kezelés hatására
Absztrakt
A roskadásveszélyes talajok, mint például a lösz, olyan problémás talajok, amelyek természetes állapotban telítetlenek, és természetes nedvességtartalmuk mellett jó teherbíró képességűek, de telítve váratlanul összeomlanak, és veszélyt jelentenek a ráépült épületekre. A tanulmány vizsgálja a kémiai stabilizátorok, köztük a perlit és a metakaolin hatását az összeomló talajok fizikai-kémiai viselkedésére, különösen a Zéta-potenciál értékére és a talaj morfológiájára. A természetes talaj és a kezelt talaj tulajdonságai összevethetők a Zéta-potenciál mérési tesztsorozat segítségével, az eredmények validálására pedig pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálatok szolgáltak. Az eredmények szerint a perlit és a metakaolin megváltoztatta a löszös talaj tulajdonságait. Az eredmények azt mutatták, hogy a talajok abszolút Zéta-potenciálja megnőtt perlit és metakaolin hozzáadása után, ami a perlittel vagy metakaolinnal kevert talajok nagyobb diszperzitását jelzi. A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) azt mutatta, hogy a kezeletlen minták laza szerkezetűek, kiterjedt pórusokkal, míg a kezelt minták sűrű és egyenletes szerkezetűek, részecskék átrendeződésével. SEM felvételek igazolták a geopolimer gél kialakulását a talajmátrixban, amely jelentős mértékben hozzájárul a metakaolinnal stabilizált minták mechanikai tulajdonságainak javításához. A mikroszerkezeti- és termékösszetétel-elemzések szerint a metakaolin által generált szilikát-aluminát kolloid fokozta a sima talaj pelyhes egységei közötti cementációt, a metakaolin által stabilizált sima talaj talajszerkezete pedig sűrűbb volt.
Hivatkozások
Ahmed, M.D., Hamza, N.A. (2015). Effect of metakaolin on the geotechnical properties of expansive Soil. Journal of Engineering, 21(12), pp. 29-45. https://doi.org/10.31026/j.eng.2015.12.03
Al Bakri, A.M., Kamarudin, H., Bnhussain, M., Nizar, I.K., Rafiza, A.R., Zarina, Y. (2012). The processing, character-ization, and properties of fly ash-based geopolymer concrete. Rev. Adv. Mater. Sci, 30(1), pp. 90-97.
Calik, U., Sadoglu, E. (2014/a). Engineering properties of expansive clayey soil stabilized with lime and perlite. https://doi.org/10.12989/gae.2014.6.4.403
Calik, U., Sadoglu, E. (2014/b). Classification, shear strength, and durability of expansive clayey soil stabilized with lime and perlite. Natural hazards, 71(3), pp. 1289-1303. https://doi.org/10.1007/s11069-013-0950-1
Farahani, E., Emami, H., Fotovat, A., Khorassani, R. (2019). Effect of different K: Na ratios in soil on a dispersive charge, cation exchange, and Zeta potential. Eur. J. Soil Sci. 70 (2), pp. 311-320. https://doi.org/10.1111/ejss.12735
Hanegbi, N., Katra, I. (2020). A clay-based geopolymer in loess soil stabilization. Applied Sciences, 10(7), 2608. https://doi.org/10.3390/app10072608
Khodabandeh, M.A., Nokande, S., Besharatinezhad, A., Sadeghi, B., Hosseini, S.M. (2020). The effect of acidic and alkaline chemical solutions on the behavior of collapsible soils. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 64(3), pp. 939-950. https://doi.org/10.3311/PPci.15643
Khodabandeh, M.A., Nagy G. (2022). Collapse potential of loess soils contaminated by synthetic and landfill leachates. In Symposium of the Macedonian Association for Geotechnics (pp. ISRM-MAG). ISRM.
Khodabandeh, M.A., Nagy G., Török Á. (2023a). Stabilization of collapsible soils with nanomaterials, fibers, poly-mers, industrial waste, and microbes: Current trends. Construction and Building Materials, 368, 130463. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130463
Khodabandeh, M.A., Kopecskó K., Nagy G. (2023b). Strength properties of collapsible soils stabilized by innovative materials, Proceedings of the 17th Danube European Conference on Geotechnical Engineering (17DECGE), Bucha-rest, Romania.
Li, S., Li, Y., Huang, X., Hu, F., Liu, X., Li, H. (2018). Phosphate fertilizer enhancing soil erosion: effects and mech-anisms in a variably charged soil. Journal of Soils and Sediments, 18(3), pp. 863-873. https://doi.org/10.1007/s11368-017-1794-1
Mehta, A, Siddique, R. (2017). Sulfuric acid resistance of fly ash-based geopolymer concrete. Constr Build Mater 2017, 146, pp. 136-43. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2017.04.077
Muhammad, A., Yusuf, A., Umar, M. (2020). Assessment of lateritic soil stabilized using metakaolin. Journal of Ge-otechnical Studies, 5(1), pp. 15-26. http://doi.org/10.5281/zenodo.3676443
Nokande, S., Khodabandeh, M.A., Hosseini, S.S., Hosseini, S.M. (2020). Collapse Potential of Oil-Contaminated Loessial Soil (Case Study: Golestan, Iran). Geotechnical and Geological Engineering, 38(1), pp. 255-264. https://doi.org/10.1007/s10706-019-01014-9
Nokande, S., Khodabandeh, M. A., Besharatinezhad, A., Nagy, G., Török, Á. (2022). Effect of Oil Contamination on the Behavior of Collapsible Soil. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 66(3), pp. 775-784. https://doi.org/10.3311/PPci.19636
Parameswaran, T.G. (2017). Factors Controlling the Dispersivity of Soils and the Role of Zeta Potential (Doctoral dissertation).
Ogila, W.A.M., Eldamarawy, M.E. (2022). Use of Cement Kiln Dust for Improving the Geotechnical Properties of Collapsible Soils. Indian Geotechnical Journal, 52(1), pp.70-85.
Siddiqua, S., Bigdeli, A. (2022). Utilization of MgCl2 solution to control collapse potential of soil. Transportation Geotechnics, 33, p.100731. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2022.100731
Tabarsa, A., Latifi, N., Meehan, C. L., & Manahiloh, K. N. (2018). Laboratory investigation and field evaluation of loess improvement using nano clay–A sustainable material for construction. Construction and Building Materials, 158, 454-463.
Xu, P., Zhang, Q., Qian, H., Yang, F., Zheng, L. (2021). Investigating the mechanism of pH effect on saturated permeability of remolded loess. Engineering Geology, 284, 105978. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2020.105978
Zamani, M., Badv, K. (2019). Assessment of the geotechnical behavior of collapsible soils: a case study of the Mo-hammad-Abad railway station soil in Semnan. Geotechnical and Geological Engineering, 37(4), pp. 2847-2860. https://doi.org/10.1007/s10706-018-00800-1
Zhang, HY., Kodur, V., Wua, B., Cao, L., Wang, F. (2016). Thermal behavior and mechanical properties of geopol-ymer mortar after exposure to elevated temperatures. Constr Build Mater; 109. pp. 17-24. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.01.043
Zhang, M., Zhao, M., Zhang, G., Nowak, P., Coen, A., Tao, M. (2015). Calcium-free geopolymer as a stabilizer for sulfate-rich soils. Applied Clay Science, 108, pp. pp. 199-207. https://doi.org/10.1016/j.clay.2015.02.029
Copyright (c) 2024 Mohammad Ali Khodabandeh, Katalin Kopecskó, Gábor Nagy
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.