Modares Civil Engineering journal
مهندسی عمران مدرس
MCEJ
Engineering & Technology
http://mcej.modares.ac.ir
1
admin
2476-6763
10.22034
fa
jalali
1392
9
1
gregorian
2013
12
1
13
4
online
1
fulltext
fa
تأثیر نانورس بر تحکیمپذیری و نفوذپذیری بنتونیت در حضور آلایندهی فلز سنگین
Impact of Nano-Clay on Consolidation and Permeability Behaviour of Bentonite in the Presence of Heavy Metal Contaminant
- در سال های اخیر، مطالعه ی رفتار نانومواد در زمینه های مختلف علوم مهندسی از دامنه ی وسیعی برخوردار بوده است. در واقع مطالعه ی تأثیر نانومواد در ترکیب با دیگر مصالح از زمینه های نوین تحقیق، در علوم مهندسی است. در این مقاله به منظور مطالعه ی تأثیر بخش نانورس خاک بر رفتار تحکیم­پذیری آن، با افزودن نانورس صنعتی به خاک، تأثیر نانورس بر خصوصیات تحکیم پذیری بنتونیت در حضور آلاینده­های فلز سنگین بررسی و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی شده است. به این منظور درصدهای مختلف نانورس صنعتی با بنتونیت، مخلوط شده و پس از اضافه نمودن غلظت­های مختلف نیترات مس، نمونه­های همگن برای انجام آزمایش تحکیم تهیه شد. سپس رفتار تحکیم پذیری و تغییرشکل­پذیری خاک در فرایند اندرکنش خاک آلودگی مطالعه شد. علاوه بر آن، تغییرات نفوذپذیری خاک در این فرایند نیز مطالعه شد. نتایج این تحقیق نشان می­دهد، حضور نانورس صنعتی در بنتونیت سبب افزایش نشست­های اسمزی در غلظت­های تا 30 سانتی مول کیلوگرم نیترات مس در مقایسه با نشست­های اسمزی بنتونیت می­شود. هم چنین افزایش مقدار نانورس صنعتی در بنتونیت سبب افزایش نفوذپذیری آن در مقایسه با نفوذپذیری بنتونیت شد. این تفاوت در نفوذپذیری در غلظت­های زیاد آلودگی مشهودتر بوده است. ضمن آن که با افزایش تنش­های خارجی نفوذپذیری نمونه­های حاوی درصدهای مختلف نانورس و بنتونیت هم گرا شده است. تغییر رفتار مشاهده شده به ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC) و سطح مخصوص(SSA) نمونه­ها به حضور نانورس صنعتی نسبت داده شده است.
Recently, the study of nano materials in different fields of engineering science has been widely performed. In fact, the study on the behaviour of mixtures of nano material with other materials is among the new horizons in engineering research works. In this paper the impact of nanoclay on consolidation behaviour of bentonite in the presence of heavy metal contaminant is investigated. For this purpose, different percentages of nanoclay were mixed with bentonite and were additionally mixed with different concentrations of copper nitrate. Then, the odometer experiments performed on these prepared homogeneous samples in order to study the consolidation and permeability variations of samples. The results of this study show that the presence of industrial nanoclay causes an increase on the osmotic settlement of samples at the heavy metal concentrations up to 30 cmol/kg-soil of copper nitrate in comparison to the settlement of bentonite. Furthermore, the addition of industrial nano-clay to bentonite causes an increase in permeability of sample in comparison to the permeability of bentonite. This difference is more noticeable at high concentration of heavy metal. In addition, with an increase in external pressure, the permeability of bentonite sample and mixtures of bentonite/nanoclay gets closer to each others. This behaviour has been attributed to the presence of clay particles with nano dimensions in the mixtures of nanoclay-bentonite, the cation exchange capacity (CEC) and specific surface area (SSA) variations of samples due to the presence of nanoclay. In other words, according to the results of this study in the process of settlement of mixtures of bentonite and nano clay in the presence and absence of heavy metals the cation exchange capacity and specific surface area have the significant role. In this regard at the low concentration of heavy metals at the effective stress less than 100 kPa, cation exchange capacity governs the soil behaviour. However, at the effective stress more than 100 kPa, specific surface area is the governing factor which controls soil consolidation performance. Once the concentration of heavy metal increases in which it overcomes the soil buffering capacity, the heavy metals will neutralize negative charge of clay particles. Therefore, the cation exchange capacity of soil will have low effect on the settlement behaviour of soil. In such a case the specific surface area governs soil settlement process. For this reason due to the larger surface area of nano clays, the possibility for the secondary consolidation of soil increases.
نانورس,بنتونیت,تحکیم اسمزی,نفوذپذیری,آلایندهی فلز سنگین
nanoclay,Bentonite,Osmotic Consolidation,permeability,Heavy Metal Contaminant
1
10
http://mcej.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1000-979&slc_lang=fa&sid=16
V.R.
Ouhadi
وحیدرضا
اوحدی
100319475328460050327
100319475328460050327
Yes
Bu-Ali Sina University
دانشگاه بوعلی سینا همدان
A.
Noori
امیر
نوری
100319475328460050328
100319475328460050328
No
Bu-Ali Sina University
دانشگاه بوعلی سینا