پديد آورنده :
احمدي، اميرمهدي
عنوان :
بررسي آزمايشگاهي عملكرد الياف پلي پروپيلن پوشش داده شده با مواد مختلف بر خواص مكانيكي ماسه مسلح
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
بيست و چهار،163 ص.:مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدعلي روشن ضمير
توصيفگر ها :
خاك ماسه مسلح , الياف پوشش دار , نانوسيليس , ژل ميكروسيليس , سيمان , مقاومت برشي سطح مشترك
استاد داور :
محمدرضا خانمحمدي، محمود هاشمي اصفهانيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/07/24
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/07/24
چكيده فارسي :
1 چکیده بهبود ویژگیهای خاک ماسه بد دانهبندی شده به علت نشستهای ناهمسان گسیختگیهای برشی مقاومت کششی ضعیف و مورد توجه پژوهشگران مختلف قرار گرفته است یکی از روشهای مورد استفاده برای رفع این نواقص تسلیح مکانیکی خاک است در این تحقیق از روش تسلیح خاک به کمک الیاف پلیپروپیلن بدون پوشش و با پوشش مواد مختلف جهت افزایش سطح درگیری الیاف در ماتریس خاک الیاف برای بهبود خواص مکانیکی خاک استفاده شده است مواد پوشش داده شده بر روی الیاف شامل نانوسیلیس ژل میکروسیلیس و سیمان بوده که به روش حرارت و غوطهوری بر روی الیاف پوشش داده شده است برای مقایسه پوششها از تصاویر میکروسکوپی استفاده شده است مقدار ماده پوشش داده شده نیز برآورد شده است که مقدار آن بسیار ناچیز بوده برای مثال برای طول 1 متر الیاف مقدار نانوسیلیس ژل میکروسیلیس و سیمان مصرفی به ترتیب 525 5 522 5 و 115 5 گرم بوده است در نتیجه هزینه اقتصادی قابل توجهی را وارد نکرده است آزمایشهای برونکشی الیاف برش مستقیم و سهمحوری برای بررسی اثر الیاف با پوشش نسبت به بدون پوشش انجام شده است آزمایش برونکشی الیاف از داخل نمونههای خاک ماسه به صورت آنی و با زمان عمل آوری سه و هفت روزانجام شدهاند مقاومت برونکشی الیاف با افزایش زمان عملآوری افزایش مییابد به صورتی که الیاف با پوشش نانوسیلیس ژل میکروسیلیس سیمان برای یک هفته زمان عمل آوری مقاومت برونکشی به ترتیب 16 15 و 65 برابر نمونه الیاف بدون پوشش بوده است استفاده از الیاف با پوشش نانوسیلیس نسبت به سایر پوششها مقاومت برونکشی بیشتری را نتیجه داده است به صورتی که مقاومت حاصله نسبت به الیاف بدون پوشش در خاک تثبیت شده با 1 5 نانوسیلیس 1 برابر شده است تأثیر درصد رطوبت بر مقاومت برونکشی الیاف با پوشش نانوسیلیس نیز مورد بررسی قرار گرفته و نمونه با رطوبت بهینه 21 بیشترین مقاومت برونکشی را دارا بوده است در بخش دوم تحقیق آزمایش برش مستقیم بر روی خاک مسلح با الیاف پلیپروپیلن بدون پوشش و الیاف با پوشش نانوسیلیس با طول و نسبتهای مختلف انجام شده که نسبت بهینه 4 5 درصد وزنی خاک خشک و طول 21 میلیمتر را نتیجه داده است مقاومت برشی بیشینه برای نمونه مسلح به الیاف با پوشش نسبت به الیاف بدون پوشش افزایش یافته است با بررسی زمان عمل آوری آنی 9 و 7 روز مشخص شد که با گذشت زمان مقاومت برشی افزایش یافته به نحوی که برای تراکم نسبی 55 درصد و زمان عمل آوری 7 روزه مقاومت برشی خاک مسلح با الیاف با پوشش نانوسیلیس ژل میکروسیلیس و سیمان نسبت به خاک خالص 45 19 و 19 افزایش داشته در حالی که برای الیاف معمولی بدون پوشش فقط 11 افزایش در مقاومت برشی دیده شده است با بررسی نسبت تراکم 57 و 53 درصد و تنش قائم 55 551 و 551 کیلوپاسکال مشخص شد که استفاده از الیاف با پوشش برای تراکم نسبی و تنش نرمال کمتر موثرتر است هر چند که برای تنش و تراکم باال نیز مقاومت برشی خاک مسلح به الیاف با پوشش افزایش چشمگیری نسبت به الیاف بدون پوشش داشته است نمونه های مسلح به الیاف با پوشش با افزایش کرنش برشی در لحظه گسیختگی سبب افزایش شکل پذیری نسبت به نمونه خاک غیر مسلح و مسلح با الیاف بدون پوشش شده است استفاده از الیاف با پوشش نشست انقباضی در نمونهها با تراکم نسبی متوسط را نسبت به خاک خالص و خاک مسلح با الیاف بدون پوشش کاهش داده است آزمایش سهمحوری برای خاک مسلح به انواع الیاف با تراکم 57 درصد و زمان عملآوری 7 روزه انجام شده است نتایج آزمایش سهمحوری نیز تطابق قابل قبولی با نتایج برش مستقیم داشته است بهبود مقاومت برشی در سهمحوری به صورت قابل توجهی بیشتر از برش مستقیم بوده به نحوی که در تنش همهجانبه 55 کیلوپاسکال برای الیاف با پوشش نانوسیلیکا به ترتیب 9 و 91 1 برابر خاک خالص و خاک مسلح به الیاف بدون پوشش بوده است در نتیجه استفاده از الیاف پوشش دار سبب افزایش اصطکاک و چسبندگی الیاف در ماتریس خاک شده و انتقال تنش از خاک به الیاف بهتر صورت گرفته است مقاومت برونکشی و برشی الیاف با پوشش نسبت به الیاف معمولی افزایش چشمگیری داشته و استفاده از نانوسیلیس نسبت به سایر مواد گزینه مناسبتری میباشد هر چند که الیاف با پوشش ژل میکروسیلیکا اقتصادیتر میباشد کلمات کلیدی خاک ماسه مسلح الیاف پوششدار نانوسیلیس ژل میکروسیلیس سیمان مقاومت برشی سطح مشترک
چكيده انگليسي :
164 An experimental investigation on the performance of polypropylene fibers coated with different materials for improving the mechanical properties of reinforced sand Amir Mahdi Ahmadi amirmahdi ahmadi@cv iut ac ir September 21 2019 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Dr M A Rowshanzamir mohamali@cc iut ac irAdvisor Dr S M Hejazi hejazi110@cv iut ac irAbstract Improvement of poorly graded sands to overcome their weaknesses including low shear strength lackof tensile strength has been the focus of various geotechnical research studies In this study soilreinforcement was made using both uncoated and coated polypropylene fibers to compare their performance The fibers coated with various high modulus materials to increase the level of fiber involvement in soilmatrix fiber to improve soil mechanical properties The coating materials used for this purpose include ofnanosilica microsilica gel and cement The coating process was carried out through an innovative approachnamed as heating and dipping technic Microscopic images were used to compare of various coatings Theobtained pullout tests results showed that the fiber pullout resistance increases with increasing curing time sothat for one week curing fibers coated with nanosilica microsilica gel and cement presented resistance 68 51 and 56 times that of uncoated fibers respectively The use of nanosilica coated fibers resulted in higherpullout resistance than other coatings so that the resistance was 8 times higher than uncoated fibers in 0 1 nanosilica stabilized soil In the second part of this study direct shear tests were performed on the soilsamples reinforced with uncoated PP fibers and nanosilica coated fibers at different lengths and content Theoptimal fiber content and length was found to be 0 4 and 12 mm respectively Peak shear strength for thecoated fiber reinforced specimens increased over uncoated fibers Consideration of instantaneous 3 and 7days curing time revealed that the sample shear strength increases over time such that for relative density of50 and 7 days curing time shear strength of samples reinforced with nanosilica microsilica gel andcement coating increased by 54 31 and 38 in comparison to pure soil while only 18 increase insamples reinforced with uncoated fibers The test results showed that the use of coated fibers is less effectivefor higher relative density under high normal stress Nonetheless the shear strength of samples reinforcedwith coated fibers presented a significant increase comparing to that of samples with uncoated fibers Thecoated fiber reinforced soils presented also more ductility compared to pure soil and uncoated PP reinforcedspecimens as their shear strain at failure increased Moreover the usage of coated fibers decreased theamount of the soil contractive at failure compared to that of pure soil and uncoated PP reinforced samples The triaxial tests were also performed for PP reinforced soil with 70 relative density and 7 days curingtime The results of the triaxial test were found to be in good agreement with those of direct shear tests However the shear strength enhancement due to reinforcement in triaxial tests was significantly greater thanthat of direct shear tests For example the peak shear stress at 50kPa for the nanosilica coated fibers was 3and 1 83 times than pure soil and uncoated fibers respectively Altogether the use of coated fibers showed toincrease both the friction and cohesion of fibers with the soil matrix Pullout and shear strength of sampleswith coated fibers was significantly higher than those with of uncoated fibers Finally the use of nanosilicacoating was determined as an appropriate option yielding higher shear strength although fibers coated withmicrosilica gel may be more economical Key words sand coated fibers nanosilica microsilica gel cement interfacial shear strength
استاد راهنما :
محمدعلي روشن ضمير
استاد داور :
محمدرضا خانمحمدي، محمود هاشمي اصفهانيان