مقاله رایگان درباره پلی اتیلن ترفتالات و نتایج آزمایش ها

دانلود پایان نامه

جستجو در سایت ما :

۳-۲- تسلیح خاک ماسهای با استفاده از الیاف طبیعی
با عبور از قرن بیستم، و اتمام منابع تجدید ناپذیر، نیاز به مصالحی که دوستدار محیط زیست هستند بیشتر احساس می شود. تحقیقات زیادی در کشور های مختلف بر خواص مکانیکی و عملکرد فیزیکی مصالح تسلیح شده با الیاف طبیعی صورت گرفته است. الیاف طبیعی مانند الیاف خرما، کتان، سیسال، کنف، بامبو و نارگیل علاوه بر این مزایا دارای برتری های دیگری همچون هزینه کمتر، فراوانی منابع و زیست تجزیه پذیر بودن آن ها می باشد.
۱-۳-۲-اصلاح ماسه با استفاده از الیاف کاه جو و کنف
اخوت و همکاران در سال ۲۰۱۰ با استفاده از خاک ماسه ای استاندارد و الیاف بریده شده کاه جو و رشته های الیاف کنف به عنوان مسلح کننده استفاده کردند. الیاف مورد آزمایش در دسته الیاف ساقه ای قرار میگیرند. این الیاف با درصد وزنی ۱، ۱/۵و ۲ درصد وزن خشک خاک، با خاک مخلوط شدند. الیاف علاوه بر استفاده به صورت توزیع تصادفی در خاک، به طول های ۱۰-۱۲ میلی متر، ۱۸-۲۰ میلی متر، ۲۸-۳۰ میلی متر نیز بریده شده و در یک درصد وزنی خاص جهت بررسی اثر طول به مخلوط اضافه گردیدند. نتایج آزمایش های آن ها از قرار ذیل است:
نتایج آزمایش تراکم به روش پروکتور استاندارد روی خاک غیر مسلح و مسلح با الیاف در درصد وزنی خشک خاک ۱، ۱/۵و ۲ نشان می دهدکه با افزایش میزان الیاف، درصد رطوبت بهینه افزایش می یابد که می توان علت آن را ظرفیت بالای جذب آب الیاف نسبت به خاک اطرافش دانست. همچنین افزایش میزان الیاف، باعث کاهش وزن مخصوص خشک حداکثر می شود و دلیل آن می تواند چگالی کمتر الیاف در مقایسه با دانه های خاک و مانعی برای نزدیک شدن دانه های خاک به هم باشد.
با استفاده از آزمایش برش مستقیم مشخص شد که در محدوده رطوبت ۱۱-۱۲ درصد با افزایش میزان الیاف کاه جو و کنف تا ۲ درصد وزنی، مقاومت برشی افزایش یافته است. در تنش نرمال ۵۰ کیلوپاسکال، بیشترین رشد مقاومت برشی برای کاه جو تا ۲۶ درصد و برای الیاف کنف تا ۴۷ درصد نشان داده شده است. همچنین در تمام ترکیب های آزمایش با افزایش تنش نرمال، افزایش مقاومت برشی مشهود است. با افزایش میزان الیاف تا ۱/۵ درصد، مقاومت برشی افزایش و بعد از آن کاهش می یابد. در تنش نرمال ۵۰ کیلو پاسکال، برای الیاف کاه جو تا ۲۸ درصد افزایش مقاومت برشی و در کنف ۴۵ درصد افزایش مشاهده شد. علت کاهش مقاومت برشی نیز می تواند ناشی از تمایل به توده شدن الیاف کنف در ۲ درصد وزنی و عدم امکان به دست آوردن مخلوط کاملا یکنواخت بیان کرد که در اثر آن در سطح برش، سهم الیاف و خاک در کنترل گسیختگی یکسان نخواهد بود. بررسی تاثیر الیاف بر پارامتر های مقاومت برشی، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی، رفتار غیر خطی و متغیری را نشان داد. این نتیجه بیان گر این مطلب است که پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی تنها از درصد وزنی الیاف تاثیر نمی پذیرند و باید مجموعه خصوصیات الیاف، خاک، تغییرات رطوبت و میزان الیاف را جهت دریافت رفتار واقعی خاک دخیل دانست. تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت های مختلف، در شکلهای ۹-۲ تا ۱۱-۲ نشان داده شده است.
شکل ۹-۲ تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت ۱۱-۱۲ درصد [۱۶]
شکل ۱۰-۲ تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت ۱۳-۱۴ درصد [۱۶]
الیاف کاه جو در مقایسه با الیاف کنف افزایش کمتری در مقاومت برشی نشان می دهند. رفتار خاک مسلح شده با الیاف کاه جو در میزان رطوبت بالاتر از رطوبت بهینه، روند منطقی را دنبال نمی کند و الیاف بر افزایش یا کاهش مقاومت برشی خاک مسلح اثر معنی داری ندارند[۱۶].
شکل ۱۱-۲ تغییرات مقاومت برشی نسبت به درصد الیاف در رطوبت ۱۷-۱۸ درصد [۱۶]
۲-۲-۳- افزایش ظرفیت باربری خاک ماسه ای مسلح شده با برگ خرما
یکی از محصولات عمده کشاورزی ایران، خرما است که موجب گسترش نخلستان هایی در مناطق جنوبی کشور شده است. هر ساله در این نخلستان ها در کنار خرما، مقدار قابل توجهی برگ خرما تولید می شود. این زوائد دارای خواص ویژه از جمله امکان تهیه ارزان، فراوانی در منطقه، دوام، سبکی، کشش پذیری و مقاومت نسبی در مقابل فساد پذیری می باشد. از این رو می توان آن ها را در تسلیح خاک به کار برد و نوعی خاک مسلح ایجاد کرد. کاربرد عملی این برگ ها در تسلیح خاک نیازمند شناخت خواص و رفتار مکانیکی مصالح مرکب حاصل می باشد.
شفیعی و همکاران در سال ۲۰۱۰ با استفاده از ماسه بادی لای دار و برگ خرما به عنوان مسلح کننده با مقاومت کششی ماکزیمم ۳۵ مگا پاسکال و مدول الاستیسیته اولیه ۵۵ مگا پاسکال آزمایشاتی را برای بهبود خواص خاک ماسه ای انجام دادند.
روش آزمایش بدین نحو است که ابتدا مقدار معینی خاک در داخل پلاستیک های ضخیم در بسته قرار داده می شود. سپس به اندازه ای که بتوان درصد رطوبت آن را تعیین کرد نمونه برداری گشته، بعد از تعیین درصد رطوبت مقدار آب لازم جهت رسیدن به درصد رطوبت بهینه به خاک داخل پلاستیک اضافه گشته با دستکش پلاستیکی تا حد امکان خاک را مخلوط کرده تا نمونه ای همگن بدست آید. دوباره نمونه ای از خاک مرطوب برداشته و آزمایش تعیین درصد رطوبت بر روی آن انجام گشته این عمل تا رسیدن به درصد رطوبت بهینه انجام می شود. سپس خاک طی لایه های مختلف داخل جعبه ریخته شده و با چهار چوب تراکم، متراکم شده سپس برگهای خرما بر روی سطح خاک چیده شده و عملیات ریختن خاک و متراکم کردن آن تا رسیدن به سطح نهایی مجددا تکرار می شود. محل قرارگیری لایه ها و تعداد لایه های برگ خرما به صورت جدول زیر می باشد:
جدول ۱-۲ نحوه قرارگیری لایه های برگ خرما به منظور تسلیح خاک [۱۷]
با توجه به شکل ۱۲-۲، نتایج آزمایشات آن ها نشان داد که افزودن برگ خرما در افزایش ظرفیت باربری خاک زیر پی بسیار چشم گیر و قابل توجه است و با افزایش تعداد لایه ها مقدار ظرفیت باربری افزایش می یابد[۱۷].
شکل ۱۲-۲ نسبت ظرفیت باربری بر حسب موقیت قرارگیری لایه برگ خرما [۱۷]
۴-۲- تسلیح خاک ماسهای با استفاده از الیاف مصنوعی
مقاومت هر خاک وابسته به پیوند بین ذرات خاک می باشد این مقاومت را در دو مقیاس کوچک و بزرگ می توان بهبود داد. در مقیاس کوچک مقاومت را باید از طریق ایجاد عاملی برای پیوند بین ذرات بالا برد. این کار را می توان به روش های گوناگونی انجام داد. یکی از روش های تسلیح خاک اختلاط آن با الیاف می باشد. تلفیق این عناصر با خاک محیطی مرکب ایجاد می نماید که در آن درگیری اجزاء کشش پذیر (عنصر تسلیح) با دانه های خاک، مقاومت و شکل پذیری خاک را بهبود می بخشد. اگرچه از گذشته های نسبتا دور تسلیح خاک صورت میگرفته است، اما از حدود نیم قرن پیش تحقیقات گسترده ای پیرامون شناخت و ارزیابی رفتار مکانیکی خاک مسلح شده با الیاف معمول گردیده است.
سابقه کاربرد الیاف در مسلح سازی خاک سابقه ای طولانی دارد و با استفاده از که در مخلوط کاه گل در عایق بندی رطوبتی ساختمان ها و بناها در ایران بر می گردد. استفاده از مواد تثبیت کننده به استفاده از ملات ساروج در ساخت بنای آب انبارها، پل ها، بند ها و دیگر سازه های آبی در ایران بر می گردد که از آهک به همراه خاکستر در تثبیت استفاده می کردند.
گری و همکاران در سال ۱۹۸۶ آزمایشهای فشاری سه محوری بر روی ماسه مسلح با الیاف انجام دادند. الیاف به دو صورت الیاف مستقیم و پارچه هایی که به صورت لایه ای در تراز های مختلف خاک قرار داده می شوند مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزایش مقاومت متناسب با میزان مسلح کننده ها و تعداد لایه های نوار مسلح کننده در مخلوط می باشد[۱۸]. در سال ۱۹۹۰ رورک و همکاران مطالعاتی در مورد مشخصات مقاومت برشی سطح تماس ماسه و الیاف با بیش از ۴۵۰ مورد آزمایش برش مستقیم انجام دادند. نتایج آزمایش ها نشان داد که مقاومت اصطکاکی سطح تماس ماسه و الیاف با افزایش دانسیته خاک افزایش می یابد و پارامتر مقاومت برشی مخلوط تابع نوع ماسه است[۱۹]. ونگ در سال ۲۰۰۰ طی انجام آزمایش های تک محوری و سه محوری تاثیر افزودن بعضی از تراشه های پلیمری را به خاک در بهبود رفتار مکانیکی خاک های ماسه ای رس دار مطالعه نموده و نتیجه گرفت که اضافه نمودن این الیاف به خاک ضمن افزایش مقاومت برشی نمونه ها شکل پذیری آن ها را نیز بهبود می بخشد[۲۰]. میچلوفسکی و سرماک در سال ۲۰۰۳، ۴ سری آزمایش های ۳ محوری برای بررسی اثر ماسه های مسلح با الیاف انجام دادند و از دو نوع ماسه ریز دانه و متوسط دانه استفاده کردند. الیاف مورد آزمایش در سه نوع پلی آمید، سیم گالوانیزه فولادی و پلی پروپیلن بود. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن مقدار کمی الیاف مصنوعی تنش گسیختگی نمونه را افزایش می دهد. به کار بردن الیاف در ماسه سختی اولیه را کاهش داده و کرنش لحظه گسیختگی را افزایش می دهد[۲۱].

مطلب مرتبط :   فرآیند تشکیل و بخش های اصلی

۱-۴-۲ استفاده از الیاف پلاستیک باطله پلی اتیلن ترفتالات (پت)
در سال ۲۰۰۷، اوچی و همکاران روشی را برای تولید الیاف پت از بطری های باطله نوشابه به منظور تسلیح بتن با این الیاف ارائه نمودند و گزارش نمودند که مقاومت فشاری و مقاومت خمشی نمونه ها بهبود می یابند[۲۲]. سیم نگار و کمالی در سال ۲۰۱۱ سعی کردند از الیاف پت برای اصلاح خاک ماسه ای استفاده کنند. آن ها از خاک ماسه ای با درصد کمی از لای و رس بدون پلاستیسیته و الیافی از جنس پلی اتیلن ترفتالات که از ذوب کردن و برش دادن بطری های نوشابه به صورت الیاف نازک با طول های ۱۵ و ۳۰ میلی متر تهیه گردیده بود، به عنوان مسلح کننده استفاده کردند.
شکل ۱۳-۲ الیاف پت مورد استفاده در این تحقیق [۲۳]