تأثیر کلسیت و کاتیون لایه‌دوگانه اسمکتیت بر فرآیند جامدسازی پایه سیمانی فلز سنگین

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: تأثیر کلسیت و کاتیون لایه‌دوگانه اسمکتیت بر فرآیند جامدسازی پایه سیمانی فلز سنگین

ارائه دهنده: Provider: ریحانه صفادوست - رشته مهندسی عمران

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر وحیدرضا اوحدی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محمد ملکی و دکتر عباس قدیمی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 9 بهمن ساعت 10

مکان ارائه: Place of presentation: سمینار 1 عمران

چکیده: Abstract: تثبیت و جامدسازی پایه ‌سیمانی بنتونیت آلوده به فلز سنگین از روش‌های متعارف در پروژه‌های ژئوتکنیک زیست‌محیطی است. از بین چسباننده‌های مختلفی که در فرآیند تثبیت و جامدسازی به‌کار می‌رود، سیمان پرتلند معمولی با توجه به هزینه نسبتاً کم، دردسترس بودن و انطباق‌پذیری با محیط زیست، به‌نحو گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته‌است. امروزه به‌علت انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط صنایع تولید سیمان و در راستای کاهش مصرف آن، از مواد سیمانی مکمل (SCM) استفاده می‌شود. یکی از موارد جایگزین سیمان، سنگ آهک (کلسیم‌کربنات) است و از ترکیب سیمان و سنگ آهک، سیمان پرتلند آهکی (PLC) تولید شده که در کشور‌های اروپایی و کانادا نیز شناخته شده‌است. مطابق با استاندارد اروپا، در سیمان پرتلند آهکی، سنگ آهک به مقدار 5 الی 35 درصد جایگزین سیمان می‌شود. یکی از رایج‌ترین شکل‌های ساختاری کلسیم‌کربنات کلسیت است. در پژوهش حاضر سیمان با مقادیر 5، 10، 15، 25 و35% کلسیت جایگزین شده و به‌عنوان چسباننده برای تثبیت و جامدسازی بنتونیت آلوده مورد استفاده قرار گرفته‌ است. به‌علاوه کانی‌های کربناتی، با تشکیل رسوبات کربناتی فلزسنگین در نگهداشت یون فلز سنگین (مکانیزم تثبیت)، نقش مؤثری دارند. این پژوهش با هدف بررسی نقش کلسیت در هرکدام از مکانیزم‌های تثبیت و جامدسازی و همچنین تعیین مقدار بهینه کلسیت به‌عنوان جایگزین سیمان در چسباننده انجام گرفته‌است. فرآیند هیدراسیون سیمان در حضور آب رخ داده و مقدار آب در‌دسترس سیمان نیز بر این فرآیند تأثیرگذار است؛ همچنین مقدار آب برای تثبیت خاک‌های غیر آلوده با‌ هدف کسب مقاومت، برابر با رطوبت بهینه خاک و چسباننده پیشنهاد شده‌است. بنابراین در راستای بررسی تأثیر مقدار آب، بر فرآیند هیدراسیون و درنتیجه آن مکانیزم‌های تثبیت و جامدسازی، مقادیر 8/0، 1، 2/1 و 4/1 برابر رطوبت بهینه ترکیب بنتونیت آلوده و چسباننده مورد استفاده قرار گرفته‌‌است. در این راستا ابتدا مقدار بهینه سیمان برای تثبیت و جامدسازی بنتونیت آلوده به غلظت cmol/kg-soil 100 نیترات سرب، با توجه به نتایج آزمایش TCLP مشخص شده، سپس با ثابت ماندن مقدار بهینه سیمان به‌‌عنوان چسباننده (15 %)، کلسیت جایگزین سیمان شده‌است. مکانیزم‌های نگهداری آلاینده و همچنین تأثیر متغیر‌های کلسیت و مقدار آب با انجام آزمایش‌های pH، TCLP، UCS، XRD و SEM مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته‌است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که کلسیت درحضور مقدار آب 4/1 برابر رطوبت بهینه سبب بهبود قابلیت نگهداری آلاینده در جامدسازی پایه‌سیمانی شده و تا 15% جایگزینی سیمان با کلسیت یون سرب رهاسازی‌شده در آزمایش TCLP معیار سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا را تأمین کرده‌است. همچنین، در مقدار آب 4/1 برابر رطوبت بهینه، حضور کلسیت سبب کاهش 10 درصدی سیمان لازم برای کسب مقاومتی مشابه با نمونه فاقد کلسیت گردیده است؛ به‌طوری که با جایگزینی 5 درصدی سیمان با کلسیت، افزایش مقاومت نسبت به نمونه فاقد کلسیت مشاهده شده‌است. علت بهبود شرایط رفتاری فوق، افزایش نرخ واکنش‌های پوزولانی در مقدار آب 4/1 برابر رطوبت بهینه و اثر هسته‌زایی مؤثر کلسیت در مقادیر کم آن است. داده‌های اخذشده از آنالیز XRD و SEM نیز بیان‌گر آن است که حضور کلسیت درکنار سیمان موجب افزایش مقدار ژل C-S-H شده و همچنین ساختاری با تخلخل کم‌تر نسبت به نمونه فاقد کلسیت حاصل شده‌است.

فایل: ّFile: دانلود فایل