بخشی از مقاله
ﭼﻜﻴﺪه
ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﻧﺎﺷﻲ از ﺷﻴﺮاﺑﺔ ﻣﺤﻞ ﻫﺎي دﻓﻦ زﺑﺎﻟﻪ و ﻳﺎ ﻣﻮاد زاﻳﺪ ﻧﺎﺷﻲ از ﻛﺎرﺧﺎﻧﺠﺎت ﺑﺮ ﺧﻮاص ژﺋﻮﺗﻜﻨﻴﻜﻲ ﺧﺎك رس ﺛﺄﺛﻴﺮ ﻣﻲ ﮔﺬارﻧﺪ و ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻨﺪ ﺑﺎﻋﺚ ﺗﻐﻴﻴﺮاﺗﻲ در ﻃﺮاﺣﻲ ﭘﻲ ﻫﺎي ﻣﺘﻜﻲ ﺑﺮ ﺧﺎﻛﻬﺎي آﻏﺸﺘﻪ ﺑﻪ ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺷﻮﻧﺪ. اﻳﻦ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﻣﻌﻴﺎرﻫﺎي ﻃﺮاﺣﻲ ﺳﺎزه ﻫﺎي ﺧﺎﻛﻲ و ﻳﺎ ﻣﻴﺰان ﻧﺸﺴﺖ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻧﻬﺎي ﻣﺠﺎور ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ را دﺳﺘﺨﻮش ﺗﻐﻴﻴﺮاﺗﻲ ﻛﻨﺪ.
ﻧﻮع ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺑﺎ ﺧﺎك رس ﺗﺮﻛﻴﺐ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﺗﺸﻜﻴﻞ دﻫﻨﺪة ﺧﺎك رس ﻳﻜﻲ از ﻣﺴﺎﻳﻞ ﻣﻬﻢ در درك ﺳﻴﻤﺎي ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﻣﻘﺎوﻣﺘﻲ ﺧﺎك ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.
زﻣﺎن و درﺻﺪ وزﻧﻲ ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺑﻜﺎر رﻓﺘﻪ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﺑﺴﻴﺎري در ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ دارﻧﺪ. ﻫﺮ ﭼﻪ اﻛﺴﻴﺪﻫﺎي آﻫﻦ و ﻛﺎﺗﻴﻮن ﻫﺎي آزاد در ﺧﺎك رس ﺑﻴﺸﺘﺮ ﻳﺎﻓﺖ ﺷﻮﻧﺪ اﺣﺘﻤﺎل ﺗﻮﻟﻴﺪ رﺳﻮﺑﺎت و در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻛﺎﻫﺶ ﻛﻤﺘﺮ زاوﻳﺔ اﺻﻄﻜﺎك ﺧﺎك رس وﺟﻮد دارد وﻟﻲ در ﻫﺮ ﺣﺎل ﻛﺎﻫﺶ ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ ﺧﺎك رس ﻧﺘﻴﺠﺔ واﻛﻨﺶ ﻫﺎي ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﺧﺎك رس اﺳﺖ.
ﻛﻠﻴﺪ واژه ﻫﺎ: ﺧﺎك رس، .pH ﺧﻮاص ﻣﻘﺎوﻣﺘﻲ
-1 ﻣﻘﺪﻣﻪ
ﻣﻮاد زاﻳﺪ ﺷﻬﺮي ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺷﺪه و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﭘﺴﺎب ﻫﺎي ﻧﺎﺷﻲ از ﻛﺎرﺧﺎﻧﺠﺎت ﺻﻨﻌﺘﻲ ﺣﺎوي ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﻣﺘﻔﺎوﺗﻲ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ و از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ در ﻃﺮاﺣﻲ ﺳﺎزه ﻫﺎي ﺧﺎﻛﻲ ﻣﺠﺎور اﻳﻦ ﻣﺤﻞ ﻫﺎ ﻓﺮﺿﻴﺎﺗﻲ ﺟﻬﺖ ﻃﺮاﺣﻲ از ﺟﻤﻠﻪ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﻣﻘﺎوﻣﺘﻲ ﺧﺎك ﻫﺎ ﻣﺪﻧﻈﺮ ﺑﻮده اﺳﺖ، ﻻزم اﺳﺖ ﺗﺎ ﺗﻐﻴﻴﺮات اﻳﻦ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﺑﻮاﺳﻄﺔ ورود ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺑﻪ ﺧﺎك ﺑﺮرﺳﻲ ﺷﻮد.آزﻣﺎﻳﺸﻬﺎي ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﺷﺪه در اﻳﻦ راﺳﺘﺎ آزﻣﺎﻳﺶ ﺳﻪ ﻣﺤﻮري ﺟﻬﺖ ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﻣﻘﺎوﻣﺘﻲ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه و زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه ﺧﺎك رس ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.
1
-2 ﺗﺎرﻳﺨﭽﻪ
در ﮔﺬﺷﺘﻪ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﺷﻴﺮاﺑﻪ ﻫﺎ و آﻟﻮدﮔﻲ ﻫﺎ روي ﺑﻌﻀﻲ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﺧﺎك رس و آﺳﺘﺮﻫﺎي ﻣﺤﻞ دﻓﻦ زﺑﺎﻟﻪ ﺑﺮرﺳﻲ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻣﻮﺿﻮع ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﺑﺴﻴﺎري از ﻣﺤﻘﻘﻴﻦ، ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك رس ﺑﻮاﺳﻄﺔ ورود ﺷﻴﺮاﺑﻪ و ﻳﺎ آﻟﻮدﮔﻲ ﻫﺎ ﺑﻪ ﺧﺎك رس ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ 6]و[7 و ﺣﺘﻲ در ﺑﻌﻀﻲ ﻣﻮارد ﻓﻘﻂ ﺷﻴﺮاﺑﻪ ﻫﺎ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻧﺒﻮده اﻧﺪ و ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي در ﺑﺎزة ﺑﺴﻴﺎر وﺳﻴﻌﻲ از ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ از ﺟﻤﻠﻪ ﻣﻮاد آﻟﻲ و ﻏﻴﺮآﻟﻲ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ [8]
.ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﻴﺮي ﻛﻠﻲ از ﻣﻄﺎﻟﻌﺔ اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻻت رأي ﺑﻪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﻮاﺳﻄﺔ ﺣﻀﻮر ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ اﺳﻴﺪي و ﺑﺎزي در ﺧﺎك ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ اﻟﺒﺘﻪ ﻓﺎﻛﺘﻮر زﻣﺎن، ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﺧﺎك و ﻧﻮع ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ و ﺑﺨﺼﻮص ﻧﺤﻮة اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي و آزﻣﺎﻳﺶ ، ﺑﺎﻋﺚ ﭘﺮاﻛﻨﺪﮔﻲ اﻳﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﺣﺘﻲ ﮔﺎﻫﻲ ﻛﺎﻫﺶ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي را ﻧﺘﻴﺠﻪ داده اﺳﺖ.
اﻣﺎ در ﻣﻮرد ﺑﺤﺚ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﻣﻘﺎوﻣﺘﻲ ﺧﺎك رس ﻫﻨﻮز ﺟﺎي ﻣﻄﺎﻟﻌﺔ ﺑﺴﻴﺎري وﺟﻮد دارد و ﺑﺮداﺷﺖ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪه از ﻣﻘﺎﻻت ﻣﻮﺟﻮد در اﻳﻦ راﺑﻄﻪ ﺣﺎﻛﻲ از ﻏﻴﺮﺧﻄﻲ ﺑﻮدن ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺧﺎك در ﺑﺮاﺑﺮ آﻟﻮدﮔﻲ ﻫﺎي ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ [8]و ﻛﻤﺒﻮد آزﻣﺎﻳﺸﺎت و ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت روي اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ، وﺟﻮب ﺑﺮرﺳﻲ ﺑﻴﺸﺘﺮ را ﻧﻤﺎﻳﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ.
-3 ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ و ﻣﺸﺨﺼﺎت ﺧﺎك رس اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪه
ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﻴﺪ ﺳﻮﻟﻔﻮرﻳﻚ H2SO4 و اﺳﻴﺪ ﻫﻴﺪروﻛﻠﺮﻳﺪرﻳﻚ HCL و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺳﻮد NaOH
ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.در اﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ pH ﺧﺎك ﻛﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺑﻴﻦ 6/5 اﻟﻲ 8 ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﺗﻮﺳﻂ ﻣﻮادﻣﺬﻛﻮرﺗﻐﻴﻴﺮ داده ﺷﺪه اﺳﺖ و ﻣﺤﺪودة ﺗﻐﻴﻴﺮ pH ﺑﻴﻦ 3 ﺗﺎ 11 ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ .ﺳﻪ ﻧﻮع آزﻣﺎﻳﺶ ﺳﻪ ﻣﺤﻮري روي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﺧﺎك اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺧﺎك ﻣﻮردﻧﻈﺮ رس ﺗﻬﺮان ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ داﻧﻪ ﺑﻨﺪي و ﻫﻴﺪروﻣﺘﺮي داﻧﻪ ﻫﺎ ﻣﻄﺎﺑﻖ روش ﻳﻮﻧﻴﻔﺎﻳﺪ در ردة CL ﻗﺮار دارد و %80 وزﻧﻲ ﺧﺎك از اﻟﻚ 200 ﻋﺒﻮر ﻛﺮده و ﺣﺪ رواﻧﻲ و ﺷﺎﺧﺺ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﺧﺎك ﺧﻨﺜﻲ و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺧﺎك ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺷﺪه ﺑﺎ اﺳﻴﺪﻫﺎي ﺳﻮﻟﻔﻮرﻳﻚ و ﻫﻴﺪروﻛﻠﺮﻳﺪرﻳﻚ ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺟﺪول 1 ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.اﻓﺰاﻳﺶ ﺣﺪ رواﻧﻲ ﻧﺘﻴﺠﺔ اﺧﺘﻼط ﺧﺎك ﺑﺎ اﺳﻴﺪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ روي ﺧﺎك ﻣﻮردﻧﻈﺮ آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺮاﻛﻢ ﻋﺎدي اﻧﺠﺎم ﺷﺪ ﻛﻪ در درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ %19 وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﻚ ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻲ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ 1/72ﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲ ﻣﺘﺮ ﻣﻜﻌﺐ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪ.
ﺟﺪول : 1 ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺣﺪود اﺗﺮ ﺑﺮگ ﺧﺎك ﺑﻮاﺳﻄﻪ ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺑﺎ اﺳﻴﺪﻫﺎ
ﺷﺎﺧﺺ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﺣﺪ رواﻧﻲ ﻣﺎدة ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ
25 46 ﺧﺎك ﻃﺒﻴﻌﻲ
25 51 H2SO4
22 49 HCL
ﺟﻬﺖ ﺳﺎﺧﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺗﺮاﻛﻢ ﻧﺴﺒﻲ %90 ﻓﺮض ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺟﻬﺖ ﺗﺮﻛﻴﺐ ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﺧﺎك درﺻﺪ رﻃﻮﺑﺖ ﻣﻮردﻧﻴﺎز ﺗﻮﺳﻂ ﻣﺤﻠﻮل آب و اﺳﻴﺪ (ﻳﺎ ﺑﺎز) ﺑﺎ pH ﻣﻮردﻧﻴﺎز ﺗﺄﻣﻴﻦ ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺑﻪ روش اﺧﺘﻼط دﺳﺘﻲ، آب ﺣﺎوي ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﺧﺎك ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺷﺪه اﺳﺖ.
2
-4آزﻣﺎﻳﺶ ﻫﺎي ﺳﻪ ﻣﺤﻮري
-1-4آزﻣﺎﻳﺶ ﺳﺮﻳﻊ [1] Q
ﺟﻬﺖ اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻧﻴﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه از ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي دﺳﺘﺨﻮرده ﺑﺎ ﺗﺮاﻛﻢ ﻧﺴﺒﻲ %90 اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ.
ﻗﻄﺮ ﻧﻤﻮﻧﻪ 38mm و ﺑﻪ ارﺗﻔﺎع 80mm ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻣﻴﺰان pH ﻫﺎي ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﻮﺳﻴﻠﻪ دو ﻧﻮع ﻣﺎدة ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﻣﻮﺟﻮد ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دﺳﺘﮕﺎه ﺳﻪ ﻣﺤﻮري ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻛﺮﻧﺸﻲ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﻳﻚ ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ وارد ﺷﺪ.
ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﻪ ﮔﻴﺞ ﺑﺎري ﻣﺘﺼﻞ ﺑﻮد ﻛﻪ روي رﻳﻨﮕﻲ ﺑﺎ ﺛﺎﺑﺖ 0/38 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﻫﺮ دﻳﻮﻳﮋن ﻗﺮار داﺷﺖ. ﻗﺮاﺋﺖ ﻫﺎي ﻧﻴﺮوي وارد ﺷﺪه ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﻛﺮﻧﺶ ﻫﺎي 0/1، 0/2 و… ﺗﺎ 1 درﺻﺪ و از آن ﺑﻪ ﺑﻌﺪ ﺗﺎ %20 ﻛﺮﻧﺶ ﺑﻪ ازاء ﻫﺮ 0/5 درﺻﺪ ﻛﺮﻧﺶ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺖ.
ﺟﻬﺖ ﺑﺪﺳﺖ آوردن ﺑﺮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ در ﻫﺮ pH ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪ و ﺗﺤﺖ ﺳﻪ ﻓﺸﺎر ﺟﺎﻧﺒﻲ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻳﻌﻨﻲ 1، 2
و 3 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲ ﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ ﺗﻨﺶ ﻫﺎي اﻧﺤﺮاﻓﻲ اﻋﻤﺎل ﺷﺪﻧﺪ.
ﺑﻪ ﺟﻬﺖ آﻧﻜﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ %100 اﺷﺒﺎع ﻧﺒﻮدﻧﺪ ﭘﻮش وارد ﺑﺮ دواﻳﺮ ﻣﻮﻫﺮ ﺧﻄﻲ اﻓﻘﻲ ﻧﻤﻲ ﺑﺎﺷﺪ و ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻋﻼوه ﺑﺮ ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ زاوﻳﺔ اﺻﻄﻜﺎك ﻫﻢ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺷﻜﻠﻬﺎي 1 و 2 ﺗﻐﻴﻴﺮات ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ و زاوﻳﺔ اﺻﻄﻜﺎك ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪه از ﻧﺘﺎﻳﺞ آزﻣﺎﻳﺸﺎت را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻨﺪ. آﻧﭽﻪ ﺑﺼﻮرت ﻛﻠﻲ از ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﺮداﺷﺖ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﺎﻫﺶ ﻧﺴﺒﻲ ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ زاوﻳﺔ اﺻﻄﻜﺎك ﺧﺎك در ﺣﺎﻟﺖ آزﻣﺎﻳﺶ ﺳﺮﻳﻊ
ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪة روﻧﺪ ﻏﻴﺮ ﻣﻨﻈﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮات در زاوﻳﺔ اﺻﻄﻜﺎك و ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﻣﻨﻈﻢ ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ ﺧﺎك ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.
ﺗﺎﺛﻴﺮ pH ﺑﺮ زاوﻳﻪ اﺻﻄﮑﺎک زهﮑﺸﯽ ﻧﺸﺪﻩ
14 12 10
8
6 4 2 0
11 3 4 5 6 pH 7 8 9 10
Φ
180
160
140 2)(KN/M
120
100
80 Cuu
60
40
20
0
11 10 9 8 7 6 5 4 3
pH
ﺷﻜﻞ :1 ﺗﺎﺛﻴﺮ pH ﺑﺮ زاوﻳﻪ اﺻﻄﻜﺎك در آزﻣﺎﻳﺶ Q ﺷﻜﻞ :2 ﺗﺎﺛﻴﺮ pH ﺑﺮ ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه
-2-4 آزﻣﺎﻳﺶ 2]CUو[4
اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ در pHﻫﺎي 11،10،4،3وﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺧﺎك ﺧﻨﺜﻲ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺖ و ﻗﺮاﺋﺖ ﻫﺎي ﻓﺸﺎر ﻣﻨﻔﺬي در اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﻓﻘﻂ در اﻧﺘﻬﺎي آزﻣﺎﻳﺶ اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ.
