تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

ارزیابی مقاومت و تراکم‌پذیری باطله سنگ آهن تثبیت‌شده با ژئوپلیمر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
10.22059/ijswr.2026.421251.670214
چکیده
انباشت باطله‌های سنگ‌اهن به دلیل اشغال زمین، ایجاد گردوغبار و محدودیت کاربردهای ژئوتکنیکی، از چالش‌های زیست‌محیطی و مهندسی است. در این پژوهش، اثر فعال‌سازی قلیایی با هیدروکسید سدیم و افزودن سرباره دانه‌ای اسیاب‌شده کوره بلند بر رفتار باطله سنگ‌اهن بررسی شد. نواوری پژوهش، ارزیابی هم‌زمان اثر غلظت NaOH، مقدار GGBFS، زمان عمل‌اوری و فشار محصورکننده بر مقاومت برشی و تراکم‌پذیری بود. غلظت NaOH در سطوح صفر، ۱، ۳ و ۵ مولار و GGBFS در سطوح صفر، ۳، ۶ و ۹ درصد وزنی بررسی شد. نمونه‌ها با ازمایش تراکم استاندارد، سه‌محوری تحکیم‌نیافته زهکشی‌نشده در فشارهای محصورکننده ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ کیلوپاسکال، تحکیم یک‌بعدی و میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی شدند. نمونه‌های سه‌محوری پس از ۷ و ۲۸ روز عمل‌اوری در شرایط رطوبتی پس از عمل‌اوری ازمایش شدند. در فشار محصورکننده ۲۰۰ کیلوپاسکال و غلظت ۵ مولار، افزودن ۹ درصد GGBFS بیشینه تنش انحرافی را از ۱۲۶۵ به ۵۸۲۴ کیلوپاسکال افزایش داد. افزایش زمان عمل‌اوری از ۷ به ۲۸ روز نیز این مقدار را در نمونه حاوی ۹ درصد GGBFS و محلول یک مولار از ۱۸۱۶ به ۶۲۶۰ کیلوپاسکال رساند. بیشترین چسبندگی و زاویه اصطکاک ظاهری به‌ترتیب ۷۵۰ کیلوپاسکال و ۵۱٫۶۱ درجه بود. شاخص‌های فشردگیCc و باربرداریCs نیز از ۰٫۶۵۱ و ۰٫۰۳۲ در نمونه مرجع به ۰٫۰۳۲ و ۰٫۰۰۷ در ترکیب ۳ مولار و ۹ درصد GGBFS کاهش یافتند. تصاویر SEM افزایش تماس میان ذرات و نواحی پیوسته‌تر را نشان دادند. در مجموع، استفاده هم‌زمان از NaOH و GGBFS موجب افزایش مقاومت و محدودشدن تغییرشکل حجمی باطله سنگ‌اهن شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Strength and Compressibility Assessment of Iron Ore Tailings Stabilized with a Geopolymer

نویسندگان English

Arash Ghorbanipour
Amir Hamidi
Department of Civil Engineering, School of Engineering, kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده English

This study investigated the effects of sodium hydroxide activation and ground granulated blast-furnace slag addition on the mechanical behavior and compressibility of iron ore tailings. The novelty of the study lies in the integrated evaluation of NaOH concentration, GGBFS content, curing time, and confining pressure. NaOH concentrations of 0, 1, 3, and 5 M and GGBFS contents of 0, 3, 6, and 9 wt.% were investigated. Standard compaction tests, unconsolidated undrained triaxial tests under confining pressures of 100, 200, and 300 kPa, one dimensional consolidation tests, and scanning electron microscopy were conducted. The triaxial specimens were tested at their as cured moisture condition after 7 and 28 days of curing. At a confining pressure of 200 kPa and a NaOH concentration of 5 M, increasing GGBFS content from 0 to 9% increased the peak deviator stress from 1,265 to 5,824 kPa. Extending curing from 7 to 28 days increased the peak deviator stress of the specimen containing 9% GGBFS and 1 M NaOH from 1,816 to 6,260 kPa. The maximum apparent cohesion and friction angle were approximately 750 kPa and 51.61°, respectively. The compression and unloading indices decreased from 0.651 and 0.032 in the untreated specimen to 0.032 and 0.007 in the mixture containing 3 M NaOH and 9% GGBFS. SEM observations showed broader particle contacts and more continuous regions in the stabilized specimens, particularly in the mixture containing the higher GGBFS content. The combined treatment increased strength and reduced volumetric deformation.

کلیدواژه‌ها English

granulated blast-furnace slag
iron ore tailings
one-dimensional consolidation
sodium hydroxide
unconsolidated-undrained triaxial test

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 آبان 1405