مطالعه اثر بنتونیت و متاکائولن در رفتار ژئوتکنیکی ماسه

در لاینرهای لندفیل های مهندسی، به منظور ایجاد مانع در برابر انتقال آلودگی، اغلب از خاک رسی متراکم بدلیل نفوذپذیری پایین، تراکم پذیری و مقاومت مناسب، استفاده می شود. اگر مقدار رس لاینر زیاد باشد، ترک های انقباضی در لاینر بوجود آمده که منجر به نشت می گردد. ترکیبات ماسه- بنتونیت بعنوان مصالح جایگزین برای لاینرهای متراکم رسی، توجه بسیاری از مهندسین ژئوتکنیک را به خود جلب کرده است. لاینرهای ماسه- بنتونیتی با داشتن خصوصیات نفوذناپذیری و تورم بالا، بدون ایجاد ترک های انقباضی در آنها، ترکیباتی کارآمد می باشند. در این تحقیق ابتدا، آزمایشات اولیه مکانیک خاک از قبیل توزیع دانه بندی با الک و هیدرومتری، آزمایشات تعیین حدود اتربرگ و چگالی ویژه بر روی خاک ماسه و پودر بنتونیت به منظور تعیین خصوصیات ژئوتکنیکی مواد، صورت پذیرفت. سپس آزمایش تراکم استاندارد برای ترکیبات ماسه- بنتونیت با درصدهای وزنی بنتونیت 5، 10، 20، 30، 40 و 50 انجام گرفت. در نتیجه ترکیب 20 درصد بنتونیت، دارای کمترین رطوبت بهینه (%16) و بیشترین چگالی خشک حداکثر( gr/cm378/1)، انتخاب شد. برای آزمایشات اصلی، چهار ترکیب ماسه-بنتونیت با درصدهای بنتونیت 10، 20، 30 و 40 انتخاب گردیدند. آزمایشات اصلی عبارتند از نفوذپذیری سه محوری با جداره انعطاف پذیر، برش مستقیم، مقاومت فشاری محصور نشده و انتشار مولکولی خالص که هر یک از این آزمایشات مطابق با استانداردهای astm، انجام پذیرفت. آزمایشات نفوذپذیری سه محوری نشان داد که با افزایش درصد بنتونیت در ترکیبات، ضرایب نفوذپذیری به شدت کاهش یافته و کمترین ضریب نفوذپذیری (m/s 11-10×22/2) برای ترکیب 40 درصد بدست آمد. در آزمایشات برش مستقیم، مشاهده گردید که با افزایش درصد بنتونیت، مقاومت برشی کاهش می یابد امّا تمامی ترکیبات دارای مقاومت برشی بیش-تر از kpa 65 بوده و حداقل معیار پایداری برای لاینرهای لندفیل را برآورده می کند. نتایج آزمایش مقاومت فشاری محصور نشده بیانگر آنست که با افزایش بنتونیت تا 30 درصد، مقاومت تک محوری افزایش یافته و بعد از آن کاهش می یابد. مقاومت فشاری محصور نشده ماکزیمم مربوط به ترکیب 30 درصد بنتونیت و 70 درصد ماسه بوده که مقدار آن حدود kpa86 بدست آمد. آزمایشات انتشار مولکولی نیز نشان داد که با افزایش درصد بنتونیت ترکیبات، ضرایب انتشار مولکولی کاهش می یابد. مقادیر ضرایب انتشار مولکولی در محدوده m2/s10-10×1/3 تا m2/s10-10×65/1برای 10 الی 40 درصد بنتونیت بدست آمد. در خصوص ترکیب ماسه و متاکائولن، مقدار 50 درصد متاکائولن انتخاب گردید و آزمایش های تراکم و نفوذپذیری سه محوری روی آن انجام شد. رطوبت بهینه و ضریب نفوذپذیری این ترکیب به ترتیب برابر % 7/12 و m/s 7-10×15/4 بدست آمد. در حالت کلی، نتایج آزمایشات نفوذپذیری سه محوری و انتشار مولکولی نشان داد که ترکیبات ماسه- بنتونیت دارای عملکرد بهتری در مقایسه با خاکهای رسی می باشند. نتایج آزمایشات مقاومت نیز بیانگر آنست که این ترکیبات دارای مقاومت کافی و قابل قبولی بعنوان لاینر لندفیل ها، می باشند. از مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایشات اصلی، برای چهار ترکیب مورد بررسی، نتیجه گرفته شد که ترکیب 20 درصد بنتونیت و80 درصد ماسه را، با ضریب نفوذپذیریm/s 10-10×24/1، مقاومت برشیkpa 5/74، مقاومت تک محوری kpa1/72 و ضریب انتشار مولکولیm2/s 10-10×5/2، میتوان بعنوان بهینه ترین و اقتصادی ترین گزینه بعنوان جایگزین برای لاینرهای رسی در لندفیل ها پیشنهاد نمود.