文摘
黑棉土的膨胀,出现在埃塞俄比亚丰富。这种类型的土壤具有扩张与水饱和时,收缩在炎热的季节,由于它贴上“软弱土壤。“他们可能仍然是一个威胁,如果他们是建造了他们的结构没有预防措施。这样可以提高土壤的质量通过合适的稳定剂治疗或土壤强化物。探讨的可能性使用第二个浪费塑料瓶作为强化物加强弱黑棉土在埃塞俄比亚。第二,塑料瓶浪费增加了1%,2%,3%,5%,7%,和9%的土壤,和大量试验进行,以确保结果的可靠性。分析了影响基于阿太堡极限测试的结果,压实测试,无侧限抗压强度(UCS)测试,和加州承载比(CBR)测试浸泡和unsoaked条件。结果与自然土壤的结果相比,比例和最优使用所需的第二浪费塑料加强土壤被报道。结果表明,所使用的各种属性中,2%第二浪费塑料的混合是有效进行大量试验,以确保结果的可靠性和OMC的值降低了18.5%,增加了1.9%的MDD, UCS CBR增加了50.9%,增加了10.1%。因此,这项研究提供了一种新的方法来计算塑胶废料回收再一次作为土壤加固,从而节省倾倒废物的环境。
1。介绍
土壤颗粒含有粘土颗粒具有严重的强度损失,特别是在雨季,在夏天将显示收缩的迹象。黑棉土是一个很好的例子,上面提到的特性。在埃塞俄比亚,该国的道路的主要部分,负载轻的住宅和商业建筑,机场,铁路系统,并计划以及很大一部分的新规划的铁路系统是建立在膨胀土。非洲联合银行(1)报道,膨胀土破坏的主要原因是在埃塞俄比亚不适合携带沉重的负荷。他们造成大量变化,导致严重的斜率和基础伤害(2]。这些类型的土壤可以适用于承受重负荷通过执行某些技术如稳定和土壤加固涉及外加剂的使用,浪费材料,或与棕浪费等天然植物纤维,可以改善土壤的物理特性(3,4]。
1.1。文献综述
1.1.1。一般材料用于土壤稳定
许多矿物质和辅助胶结材料用于土壤稳定、石灰等(5),甘蔗渣飞灰(6),底灰7)、混凝土浆(8)和稳定剂与普通硅酸盐水泥,这是常用的作为一个个体或结合任何补充喜欢偏高岭土胶结材料,因为它会导致形成水化产品必不可少的土壤稳定效应(9- - - - - -11]。然而,使用这些替代胶结材料可能需要在较大的数量,根据不同的情况下,可能是不经济的。这可以由混合经济疲软的土壤与工业废料和其他可能的废料,将用于最小数量。
1.1.2。浪费材料,如土壤稳定剂的使用
固体废物再利用近年来流行的方法解决长期废物管理。土壤稳定回收副产品的生产业务的成本较低的环境影响,降低加固施工前的土壤。电子垃圾、玻璃和塑料垃圾是那些伟大的浪费土地资源污染,导致全球严重的反倾销问题。他们不太可能破坏环境当用作土壤稳定器或强化物(12]。使用塑料废物的主要优势之一作为稳定器在土壤环境中减少阻碍水体的危险是由于塑料的废料(13]。早期研究者投入了大量的时间和精力投入到使用浪费稳定土壤。Malkanthi et al。14]讨论了使用碎混凝土浪费以及河沙为了优化粒子包装和认证压缩稳定地球块有助于减少建筑垃圾造成的污染。Sivakumar et al。15]利用混凝土泥浆废物产生预拌混凝土作为土壤稳定剂,确定泥浆浪费有助于稳定土壤钙离子交换和报道,这种浪费的使用改善了土壤稳定效果38%比使用普通硅酸盐水泥。Pateriya et al。16]试图稳定使用大理石废料与粉煤灰混合软弱土,水泥、和纳米材料,结果表明,这种混合作为混合土壤稳定疲软的潜在来源。已经有大量的研究在其他垃圾物品,如花岗岩废料,氧气转炉炉渣和飞灰(17,18]。由于二氧化硅的存在,玻璃废物可以以多种方式利用在建筑行业:作为细骨料玻璃粉末的形式(19,20.),玻璃纤维在纤维增强混凝土(21),甚至作为稳定剂在软弱土22,23]。同样,电子垃圾也可以利用不同的资源在建筑活动作为细骨料部分替代。
1.1.3。塑料废弃物在土壤稳定的使用
塑料瓶过度使用,另一方面,可以找到世界各地的(24,使用有限的处理塑料废弃物在建筑行业。Oyinlola et al。25)曾试图构建塑料瓶砖房与水塑料充满了地球。他们利用各种形式的建筑作品即使这样处理的塑料都有很多。塑料的消费和生产增加在埃塞俄比亚。根据EUROMAP(欧洲塑料和橡胶机械),埃塞俄比亚在2022年将生产386000吨塑料,与人均消费达到3.8公斤。塑料在埃塞俄比亚人均消费近年来每年大约增长了13.1%,从2007年的0.6千克上升2.8公斤,2018年,2020年有望达到3.8公斤。使用塑料垃圾已经尝试过多种形式的研究人员早些时候,法拉,Nalbantoglu [26),讨论了塑料垃圾的性能改善土壤性质。Peddaiah et al。27)尝试使用塑料垃圾的形式带和改善土壤的特征。Ferriera et al。28)使用聚乙烯terepthalate瓶以纤维形式的沙子和报道,混合砂表现出更好的性能。
根据上面的文献综述中,尽管大部分作品都是用塑料垃圾,它仍然是一个主要问题的处理。在这项研究中,第二个浪费塑料材料用于减少上述问题,改善塑料的具体目标指数以及黑棉土的强度值和环境污染最小化减少塑料垃圾填埋场。
1.2。的范围和意义的研究
论述了使用各种废料作为土壤加固和比较他们与二手塑料瓶在提高土壤属性。尽管许多研究已经发表在加强与塑料垃圾的软弱土(29日,30.)和超细胶结材料,一些研究已经进行第二个塑料材料的浪费。在目前的研究中,使用第二个浪费塑料材料作为土壤增强剂及其加强土壤结构的影响研究执行各种测试如阿太堡极限测试,普罗克特压实测试,无侧限抗压强度测试,加州承载比试验,和不排水抗剪强度测试。
2。材料和方法
2.1。材料正在考虑
自然黑棉土和浪费塑料瓶的基本材料考虑当前的研究。自然黑棉土的样品收集在亚的斯亚贝巴,埃塞俄比亚,从树干subcity。浪费塑料瓶处理(研磨、清洗和干燥)的塑料回收机Coba影响塑料的回收商的公司。第二种类型的塑料材料不同于其他类型的塑料材料的大小,形状,和力量,以及这种材料没有任何目的,而是从事倾销地区有太多空间和造成环境的污染。
2.1.1。自然土壤
使用筛选和比重计的测试过程中,连续的土壤粒径分布曲线可以从细沙颗粒的大小绘制到粘土颗粒的大小。表1介绍了实验室结果的自然土壤测试,其中包括细节得到的粒度分布按ASTMD6913M-17 [31日)的界限含水量Casagrande杯液限的方法(LL),塑性极限(PL),和塑料指数(PI)值按ASTMD4318-17 [32]和CBR试验按ASTMD1883-16 [33),基于统一的土壤分类系统的结果(usc)作为每ASTMD2166-16 [34),推断出,土样可以归类为高塑性粘土(CH)。
2.1.2。第二个浪费塑料瓶稳定黑棉土
浪费塑料材料或瓶收集在一个塑料破碎机粉碎机器。碎的材料收集、清洗和干燥。图1显示当前研究中使用的材料。早些时候,Preethi [35)使用塑料带,这样他们通过4.75 mm筛土稳定在目前的工作,第二个废塑料通过4.75毫米筛分粒度和留存在0.075毫米被隔离,考虑与黑棉土混合。此外,在目前的工作,压块和过程是按ASTM D6913M-17做的,201734]。
2.2。混合比例、方法和测试
总共7混合,包括一个控制混合随机混合物(C)和6 (M1, M2, M3, M4、M5 M6)组成的第二浪费塑料瓶添加自然黑棉土(按重量),1%,2%,3%,5%,7%,9%。Amena [3,36)使用塑料条纹在0.5%,0.75%,1%,1.5%,2%,报道,增加塑料条增加了CBR值的百分比和凝聚力的土壤1.5%。Gangwar和女子35]浪费塑料瓶用于土壤稳定在0.5%,1%,1.5%,2%。因为第二浪费塑料小,用于实现大量的使用浪费在当前工作,始于比例1%。两种类型的实验室测试,即测试自然土壤分类和分析黑棉土的强度稳定通过二手浪费塑料瓶,进行。阿太堡极限测试、粒度分布、比重、压实参数,无侧限抗压强度(UCS)、CBR(浸泡和unsoaked)测试,和土壤膨胀特征进行确定土壤样本的特性。圆锥贯入法也用于检查塑料材料的潜力。所有的测试都是按照ASTM标准。
2.2.1。阿太堡限制
阿太堡极限测试用于确定土的塑性特性,利用他们作为土壤分类的输入指标参数。Casagrande方法被用来确定土的液限。图2显示了用于设置当前的研究。用来测量的界限含水量土壤的含水量的特色是液体限制(LL),塑料限制(PL),塑性指数(PI)。执行的测试是按照ASTMD4318-17 [32)要求。
2.2.2。标准的压实试验
ASTM D698-12 2012 (37)是用来计算最大的干密度(MDD)和最优含水率(OMC)。三层风干土样25吹碎了。压实后,模具是修剪,压实土的质量是衡量。土壤含水量也确定。从土壤压实密度和水分含量的实验中,一个图形生成干密度和含水率之间。图3描述了测试设置和属性已经列在表中1。
2.2.3。加州承载比
CBR试验是用来发现混合土的强度基于ASTM D1883-16的指南,201633]。样品的均匀混合物被压缩在加州承载比(CBR)试验模具的浸泡和unsoaked条件,土壤和CBR值与不同数量的塑料被发现。浸泡CBR试验的样本在水中浸泡四天调查自然的环境和气候效应和塑料稳定黑棉土。图4显示了CBR装置用于研究现状。
2.2.4。无侧限抗压强度
无侧限抗压强度按照ASTM D2166-16 2016 (34)完成样本的收集。这个测试的结果,土壤的最大力量被确诊为135.72 kPa。UCS值,土壤划分为硬粘土土壤。测试设置显示在图5。
3所示。结果与讨论
3.1。阿太堡限制结果
的界限含水量Casagrande杯液限的方法(LL),塑性极限(PL),和塑料指数(PI)值在表中2。
将5%的塑料稳定土壤Casagrande杯方法减少了10.8%,和9%的会塑料固化土锥贯入法减少了10.8%,自然黑棉土相比,虽然9%的PL塑料增强土壤减少11.1%。系数的测定R2= 0.999 (5% Casagrande杯方法)和0.98锥贯入法(9%),很明显,第二个浪费塑料钢筋导致进步会减少价值。因此,塑料强化物艾滋病黑棉土在两种方法降低其含水量。
自然土壤的π值降低13.6%时稳定5%塑料材料Casagrande杯方法,和10.6%当钢筋9%塑料材料针入度的方法。结果,5%塑料增强剂为Casagrande杯方法是理想的内容。
3.2。标准的压实试验结果
表3介绍了废旧塑料的OMC和MDD结果强化了黑棉土改善使用标准的压实方法。
添加第二个塑料垃圾导致逐步增加在MDD和大致的线性减少在OMC强化物含量达到最优,即。,为2%。更换的OMC减少18.5%浪费塑料增强剂2%,原因是由于塑料增强吸水能力差,这是一个重要的属性时要考虑道路人行道上使用它。同样的趋势被其他研究人员报道,塑料垃圾稳定剂被使用(3,38]。土壤的MDD增加2%替代水平和减少之后作为替代的比例增加。这是由于这样的事实,密度降低时同样体积的土壤被更轻的材料。MDD价值的增加表明黑棉土的强度提高,随着越来越多的固体可能是填充给定的体积。在土壤的干重的百分比方面,增强土壤的含水率降低了取代黑棉土塑性材料浪费。此外,压缩力时,稳定土壤变得彼此交错的粗糙度小的塑料的表面材料。结果表明,第二浪费塑料作为强化物的使用减少的负面影响土壤高OMC价值观在某种程度上。
3.3。加州承载比的结果
根据这项研究,CBR值增加塑料增强剂和2%的更替水平显示50.9%的改善,而膨胀的比例2%塑料增强土壤自然黑棉土相比下降了71.6%。这表明最优的CBR塑料稳定器,在2%,增加了一半的自然土壤。此外,unsoaked CBR测试的结果为0%,2%,和3%塑料强化物是9日,12日和9.31不膨胀。塑料和黑棉土之间的摩擦作用在OMC和MDD负责这个改进。根据测试的结果,加筋土的CBR值unsoaked和浸泡条件下显著增加。因此,黑棉土的强度增强了使用低成本、经济浪费强化物。在浸泡条件,然而,CBR值浪费塑料增强土壤大于最佳含量减少由于高膨胀特性。在CBR等原因减少2%替代第二浪费塑料混合物显示低渗透阻力和混合物可能没有拥有适当的联锁,光滑的塑料粒子的存在超过了最佳极限。Amena [3),曾使用塑料带增强路基的属性,还提到有CBR值的增加而值降低了1.5%。同时,先前的报告状态,当塑料垃圾用于旅行的形式,得到了最优CBR值在1% (39),所以最好是比较有机会增加塑料垃圾略水平增加了回收和使用第二个浪费。数据6和7显示CBR和膨胀百分比值。
3.4。无侧限抗压强度结果
无侧限抗压强度(UCS)结果呈现在图8。它也知道,随着土壤的MDD上升,土壤的UCS参数也上升,最终到达second-waste塑料稳定剂的最佳比例。UCS值在2%最佳塑料稳定剂271.43 kPa,那个是更大的10.1%比天然黑棉土。这样UCS减少的原因可能是由于塑料的平滑增强剂。更多p-second浪费塑料添加时,强度降低了由于样品提供的低电阻,适当的包装是不保证土壤颗粒和光滑的塑料垃圾。Amena [3]同样的模式在他们的研究中发现的浪费塑料瓶。从结果,推断,比例超过2%时,土壤开始形成弱剪切线沿着它可以很快失败。因此,最优的比例的浪费塑料应该用于增加黑棉土的强度是2%。倾斜的失败线应变的7.37%后的无侧限抗压强度的应用压缩负荷图所示9。
4所示。结论
建议使用第二个浪费塑料连同黑棉土加固过程,这个项目打算提高膨胀土的强度,同时减少了环境污染。因此,研究三个目标服务。首先是发展的好方法处理塑料垃圾;二是增强黑棉土的性能;第三,最重要的是,利用废物,使流程经济。
获得以下研究结果的基础上,分析和解释:塑料瓶的第二浪费材料被证明是一个不错的钢筋用于更换不同比例的干重的土壤通过改善黑棉土的工程性质;使用第二个塑料垃圾5%导致相当大的减少13.6%相比,提出的自然黑棉土Casagrande杯方法;塑料作为强化物增加了MDD使用值达到一个最佳水平的2%,超过该阈值开始下降;和OMC值减少2%更替水平,此后含水率的增加是注意到。因此,推断,M2土壤混合2%的有效数量的塑料垃圾,仍为最优组合分析的基础上从压实等测试结果,CBR,拥有更少的肿胀百分率和注册UCS价值高于自然黑棉土。
因此,根据调查结果,使用第二个浪费塑料瓶作为强化黑棉土可以允许适当的塑料废物处理和土壤增强。
数据可用性
所有的数据用于支持本研究的结果中包括手稿。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
Hawassa作者想承认Dilla大学大学,埃塞俄比亚公路管理局和埃塞俄比亚建筑和建筑学院(EIABC),资助这项研究的成就和促进所有必要的东西。