ساخت مالچ سیمانی-سرباره‌ای با استفاده از روش طراحی آزمایش مخلوط برای تثبیت ماسه‌های روان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکدة محیط‌زیست کرج، البرز، ایران.

2 استادیار دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 دانشیار دانشکدة محیط‌زیست کرج، البرز، ایران.

4 دانشجوی عمران محیط‌زیست، دانشکدة محیط‌زیست کرج، البرز، ایران.

چکیده

یکی از روش‌های معمول برای کنترل حرکت ماسه­های روان و کنترل گرد و غبار­های حاصله، مالچ پاشی بر سطح آن‌ها است. با وجود استفاده­های مکرر از مالچ­های نفتی، به دلیل هزینه­های بسیار سنگین و مشکلات زیست‌محیطی، پژوهش­ها و تلاش­ها برای تولید مالچ­های جدید سازگار با محیط­زیست رو به افزایش است. در این تحقیق، از نسبت­های مختلف سیمان، آهک، ماسه بادی و سرباره فولاد به‌عنوان مالچ سیمانی-سرباره­ای برای تثبیت نمونه­های ماسه­زارهای منطقة رباط کریم استفاده شده است. استفاده از سرباره فولاد به دلیل مزیت­های زیست‌محیطی حذف پسماند و خاصیت پوزلانی آن برای جایگزینی به جای قسمتی از سیمان می­باشد. برای یافتن اختلاط بهینه و کاهش نمونه­های آزمایشگاهی از روش طراحی آزمایش مخلوط استفاده شد و تأثیر درصد مختلف مواد تشکیل دهنده بر مقاومت برشی، فشاری، ضربه­ای و درصد رطوبت تیمارهای مالچ سیمانی-سرباره­ای بررسی شد. نتایج نشان می­دهد که افزودن سرباره باعث افزایش مقاومت فشاری و برشی و همچنین قابلیت نگهداری رطوبت در مالچ ترکیبی جدید می­شود. درنهایت با توسعة مدل ریاضی نتایج آزمایش­ها، شش حالت مختلف برای بهینه­سازی ترکیب مالچ سیمانی-سرباره­ای در نظر گرفته شد، که تیمار 731/68%  ماسه، 27% سیمان، 979/2% سرباره فولاد و 3/1% آهک، بهترین ترکیب با در نظر گرفتن تمامی شاخص­ها به دست آمد. برای اعتبارسنجی نتایج بدست آمده از مدل ریاضی شش ترکیب بهینه مجدداً ساخته شده و آزمایش­ها مجدداً بر روی آن­ها صورت گرفته که نتایج بدست آمده حاکی از هم­خوانی قابل قبول بین مقادیر پیش­بینی شده و آزمایش شده می­باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Aiban, S.A. (1994). A study of sand stabilization in eastern Saudi Arabia. Engineering Geology, 38(1-2), 65-79.
[2] Asgari, H.R. and Afzali, S.F. (2018). Assessment Sugar Factories Wastes’ Performance on Wind Erosion Control. Pollution, 4(3), 539-546.
[3] Azoogh, L., Khalili-moghadam, B. and Jafari, S. (2018). Interaction of petroleum mulching, vegetation restoration and dust fallout on the conditions of sand dunes in southwest of Iran. Aeolian Research, 32, 124-132.
[4] Baradaran-ghahfarokhi, P., Mahdavi, M., Abedi, Z., Zafariyan, R. and Baradaran, E. (2010). Designing and manufacturing of synthesized and biocompatible mulch with the use of indigenous facilities in the regions of Iran in controlling wind erosion and retardation centers. 2nd National Conference of Wind erosion and Dust Storms, Yazd, Iran, pp. 190-196 (in Persian).
[5] Das, B.M. and Sobhan, K. (2013). Principles of geotechnical engineering, Cengage learning.
[6] Derringer, G.C. and Suich, R. (1980). Simultaneous optimization of several response variables. J Qual Technol, 12(4), 214–9.
[7] Ekhtesasi, M.R. and Hazirei, F. (2016). Effects of cement mulch combinations on sand dunes fixation. Journal of Range and watershed management, 68(4), 739-750 (in Persian).
[8] Fatemi, S., Varkani, M. K., Ranjbar, Z. and Bastani, S. (2006). Optimization of the water-based road-marking paint by experimental design, mixture method. Progress in Organic Coatings, 55(4), 337-344.
[9] Ghafari, E., Costa, H. and Júlio, E. (2015). Statistical mixture design approach for eco-efficient UHPC. Cement and Concrete Composites, 55, 17-25.
[10] Gharib, S.H., Bastani, S., Roustaazad, R. and Jalili, M. (2009). Optimization of water based flexography inks for printing on polyethylene films. Journal of Color Science and Technology, 3(3), 131-143 (in Persian).
[11] Hazirei, F. and Zare Ernani, M. (2013). Investigation of effect of clay-lime mulch for sand dunes fixation. Journal of Water and Soil, 27(2), 373-380 (in Persian).
[12] Khalili-Moghadam, B., Jamili, T., Nadian, H. and Shahbazi, E. (2016). The influence of sugarcane mulch on sand dune stabilization in Khuzestan, the southwest of Iran. Iran Agricultural Research, 34(2),71-80.
[13] Majdi, H., Karimian-Eghbal, M., Karimzadeh, H.R. and Jalalian. A. (2006). Effect of different clay mulches on the amount of wind eroded materials. JWSS, 10(3), 137-149 (in Persian).
[14] Montgomery, D. C. (2017). Design and analysis of experiments. John wiley and sons.
[15] Mirabedini, S.M., Jamali, S.S., Haghayegh, M., Sharifi, M., Mirabedini, A.S. and Hashemi-Nasab, R. (2012). Application of mixture experimental design to optimize formulation and performance of thermoplastic road markings. Progress in Organic Coatings, 75(4), 549-559.
[16] Moosavi, M., Moradian, S., Bastani S. and Jalili, M. (2012). The use of experimental design for optimizing the photo stabilization of a substrate printed by a water-based overprint clear coat. Journal of Color Science and Technology, 6(1), 1-8 (in Persian).
[17] Mottaghi, H. and Rabbani, M. (2007). Product quality improvement by implying design of experiment (doe), (case study on mgo-c brick in pars factory). IQBQ, 11(20), 161-179 (in Persian).
[18] Movahedan, M., Abbasi, N. and Keramati, M. (2012). Wind erosion control of soils using polymeric materials. Eurasian Journal of Soil Science (Ejss), 1(2), 81-86.
[19] Naghizade-Asl, F., Asgari, H.R., Emami, H. and Jafari, M. (2017). Stabilization of drifting sands using micro silica-lime-clay mixture as a mulch. Arabian Journal of Geosciences, 10(24), 536-543.
[20] Naseri, H.R., Shabani, N. and Keshtkar, A.R. (2014). Investigating the efficiency of calcium chloride magnesium chloride for controlling wind erosion. 3rd national Conference on combating desertification and sustainable development of Iran Desert Wetlands (Relying on Meighan Desert Wetland) Yazd, Iran, pp. 539-545 (in Persian).
[21] Pour-Shams, A., Zareh, M., Ekhtesasi, M.R. and Sarami-Naini, M.A. (2018). Effect of geotextile layer on increasing the strength of armed cement mulch. 4th National Conference of Wind erosion and Dust Storms, Yazd, Iran, pp. 290-296 (in Persian).
[22] Refahi, H.G. (1999). Wind Erosion and Its Control. Tehran University Press (in Persian).
[23] Safai-Ghahnoye, A.R., Rouhani-Shahraki, F., Karimzadeh, H.R. and tarkesh Esfahani, M. (2012). Determining the best blend of blast furnace slag (Folad Mobarakeh) as a mulch for stabilizing the eroded sediments of the wind (Case study of Soils in East of Isfahan). 1st National Desert Conference, Tehran, Iran, pp. 540-548 (in Persian).
[24] Zare., S. (2015).Evaluation of the efficiency of resin, mineral, polymer and biopolymer mulch for stabilization of sand dunes and the feasibility of replacing them with oil mulch. Ph.D. Dissertation, Tehran University (in Persian).