تأثير ماده افزودني نانوسيليس بر فرسايش پذيري خاك

The Effect of Nanosilica Additive on Soil Erodibility

پديده فرسايش يكي از مهم ترين عوامل تخريب سازه هاي آبي است. لذا اصلاح خاك جهت بهبود كيفيت آن و كاهش فرسايش، امري مهم به شمار مي رود. با توجه به اثرهاي زيانبار موادي همچون آهك و خاكستر بر محيط زيست و توسعه روزافزون به كار گيري فناوري نانو در شاخه هاي مختلف علوم مهندسي، استفاده از ذرات نانو به عنوان مواد افزودني نوين، روشي كارآمد تلقي مي شود. در اين تحقيق، براي بررسي تأثير ماده افزودني نانو سيليس در كنترل فرسايش ماسه، از دستگاه تابع فرسايش (EFA) استفاده شده است. نمونه هاي حاوي نانو سيليس با مقادير صفر، 1، 1/5، 2 و 4 درصد وزني خاك خشك در قالب تراكم استاندارد متراكم گرديده و به وسيله يك فلوم بسته تحت دبي هاي متغير مورد آزمايش فرسايش پذيري قرار گرفتند. پارامترهاي فرسايش پذيري به دست آمده نشان داد كه با افزودن 15 درصد وزني نانو سيليس به خاك خشك، فرسايش پذيري نسبت به نمونه شاهد 92 درصد كاهش مي يابد. نتايج نشان مي دهد كه تراكم نمونه ها در درصد رطوبت بهينه سبب مي شود خاك بيشترين مقاومت در برابر فرسايش را از خود نشان دهد. نتايج تصوير ميكروسكوپي (SEM) نشان مي دهد كه با افزودن ذرات نانوسيليس به خاك خشك، ساختار خاك متراكم تر مي شود، كه اين امر موجب كاهش فرسايش پذيري مي گردد.

Erosion is one of the main factors of destruction of hydraulic structures. Therefore, soil improvement is necessary to improve soil quality and reduce soil erosion. Due to the adverse effects of substances such as lime and ash and also the increasing usage of nanotechnology in various branches of engineering sciences, using nanoparticles as new additives is an efficient way. In this study, to investigate the effect of nanosilica additive on soil, erosion function apparatus (EFA) is used. Samples containing nanosilica with 0, 1, 1.5, 2 and 4 percent (w/w) of dry soil were compacted in the standard compaction mold. They were tested in a close flume and with variable discharges. Erodibility parameters showed that by addition of 1.5% nanosilica to the dry soil, erodibility decreased by 92% as compared with untreated soil. The optimal amount of nanosilica was chosen as 1.5%. The results showed that samples compacted with the optimum moisture content causes the least erodibility. Scanning Electron Microscope (SEM) tests results showed that by addition of nanosilica to the dry soil, soil structure becomes more dense which reduces the risk of erosion.