با توجه به رشد جمعیت و نیاز به استفاده بهتر از منابع موجود، تثبیت مناطق فقیرنشین و ایجاد پایه های محکم در حال حاضر بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد. جایگزینی خاک نامرغوب با مصالح و خاک مناسب یکی از راهکارهای پیشنهادی در این زمینه است که البته هزینه تعویض، تراکم و اجرا بسیار بالاست. اصلاح خاک با استفاده از روش های مختلف از جمله تراکم سطحی یا دینامیکی، پیش بارگذاری، روش های ارتعاشی، اختلاط عمیق، تقویت، استفاده از میکرو شمع ها و همچنین تزریق و تثبیت شیمیایی با استفاده از افزودنی های مختلف مانند آهک، سیمان، مواد پلیمری، بیوپلیمر، نانومواد و همچنین موادی به نام پوزولان بسیار رایج هستند.
به گفته کارشناسان، هر روش بهسازی خاک دارای فرصت ها و البته محدودیت هایی است که با توجه به شرایط و نیاز پروژه، هزینه های اقتصادی، مسائل زیست محیطی و سایر جوانب قابل انتخاب است. یکی از راه های بهبود خصوصیات فنی خاک استفاده از روش تثبیت شیمیایی است. تثبیت و اصلاح خاک به معنای اصلاح خواص فیزیکی و مکانیکی خاک برای دستیابی به اهداف مورد انتظار است. در این راستا روش های بهبود بسیاری در دنیا در حال اجراست که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. یکی از بزرگترین معایب روش های رایج بهبود، ناسازگاری آنها با محیط است.
در همین راستا، محققان دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی با استفاده از ماده ای مناسب و کم خطر، مطالعه ای را برای تثبیت خاک های شنی در استان خوزستان انجام دادند.
در این مطالعه از ژئوپلیمری به نام متاکائولین به عنوان افزودنی استفاده شد. در این تحقیق محققین فوق به اندازه گیری و بررسی تأثیر مقادیر مختلف متغیرهایی از جمله: مانند درصد متاکائولین، نسبت سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم، غلظت هیدروکسید سدیم و نسبت محلول فعال کننده قلیایی به افزودنی برای تثبیت مناسب خاک های شنی اهواز.
نتایج این مطالعه نشان داد که برای دستیابی به مقاومت بهینه در خاک های شنی باید 20 درصد متاکائولین اضافه کرد.
بر این اساس نسبت مناسب سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم، غلظت بهینه هیدروکسید سدیم و نسبت صحیح محلول فعال سازی به ماده افزودنی نیز به منظور دستیابی به هدف فوق تعیین شد.
به گفته سعید غفارپور جهرمی، محقق دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تربیت، شهید رجایی و همکارانش: ژئوپلیمرها مواد معدنی هستند که از پلیمریزاسیون معدنی بین منبع آلومینوسیلیکات مانند خاکستر بادی یا خاک رس کائولینیت و محلولی فعال کننده قلیایی تشکیل می شوند. هیدروکسید سدیم .
آنها می افزایند: «این مواد پتانسیل زیادی برای جایگزینی مواد سنتی مانند سیمان، بتن، کامپوزیت ها، مصالح آجری و کاشی دارند که به دلیل خواص عالی مانند راندمان و انعطاف پذیری بالا و همچنین انتشار قوی CO2 و مواد اصلی مصالح ساختمانی هستند. یکی مصرف کم انرژی
بر اساس اطلاعات ارائه شده در این مطالعه، خواص ژئوپلیمرها تحت تأثیر عوامل مرتبط با منبع تشکیل، نوع محلول فعال سازی قلیایی و شرایط فرآوری قرار می گیرد.
غفارپور جهرمی و همکارانش می‌گویند: «در طول تولید ژئوپلیمرها، متغیرهای مختلفی بر نتیجه تأثیر می‌گذارند که از جمله مهم‌ترین آنها می‌توان به نوع و غلظت فعال کننده قلیایی، نوع و اندازه ماده افزودنی، دما، فرآوری اشاره کرد. زمان، نسبت وزن بین فعال کننده قلیایی و منبع آلومینوسیلیکات یا همان افزودنی ذکر شده. این عناصر در تحقیقات ما به خوبی بهینه شده اند و منجر به تولید متاکائولین قابل قبولی برای تثبیت مناسب خاک های شنی شده اند.
از نتایج این پژوهش، یک مقاله پژوهشی فنی و علمی در ماهنامه «مهندسی عمران امیرکبیر» دانشگاه صنعتی امیرکبیر نوشته و منتشر شد.
46