Skip to main content
SUPERVISOR
Hajar Share isfahani,Seyed Mehdi Abtahi Forooshani
هاجر شرع اصفهانی (استاد راهنما) سیدمهدی ابطحی فروشانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Afsaneh HaghShenas gorgani
افسانه حق شناس گرگانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation of the behavior of modified bentonite clay with basalt fiber and polyvinyl-acetate resin in wet and dry cycles
Investigation of the behavior of modified bentonite clay with basalt fiber and polyvinyl-acetate resin in wet and dry cycles Afsaneh Haghshenas Afsaneh.Haghshenas@cv.iut.ac.ir September 19, 2020 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M. Sc Language: Farsi M. Abtahi, Prof. Email address: mabtahi@iut.ac.ir H. Share Isfahani, Prof. Email address: hajarshare@iut.ac.ir In recent decades، one of the most important issues in societies is burial of wastes and prevention of the spread of its pollution in the environment. One of the most dangerous wastes for the environment and human life is the waste of radioactive materials، which has become very important in industry، medicine، agriculture، etc. Because low-level radioactive wastes contain radioactive material، it can remain active in the environment for thousands of years، causing severe damage to the environment and alive beings. Therefore، in order to protect the environment and against the pollution caused by these wastes، it is necessary to use appropriate methods to repel them. These wastes are treated as much as possible and then their remains are buried in surface reservoir. It is essential to create an impermeable and protective cover to prevent diffusion of radiation and gas from the reservoir into the environment or the entrance of rainwater into the reservoir that leading to contamination of groundwater and surrounding soil. Due to the characteristics required to landfill cover، bentonite clay is one of the best options for use in low-level radioactive waste storage. This cover is exposed to wet and dry cycles in different seasons of year، and this causes the cover to crack. These cracks affect the performance of the clay as landfill cover. Previous studies have examined the effect of adding basalt fiber to bentonite clay on the linear attenuation coefficient. The results show that the addition of basalt fiber has reduced the linear attenuation coefficient. But at the same time، due to the creation of cavities in the soil، the water permeability coefficient has also increased، which is not desirable. Therefore، in this study، with the aim of reducing cavities and more adhesion of fibers to the soil، basalt fiber with polyvinyl acetate resin have been used and its effect on linear attenuation coefficient، water permeability coefficient and gas permeability coefficient has been investigated. Another purpose of adding fibers is to reduce the growth of cracks in the wet and dry cycle. Basalt fibers and polyvinyl acetate resins were added to bentonite clay at the same percentages of 0.25-0.5-1-2 and water and gas permeability tests were performed on the sample in wet and dry cycles. Also، the linear attenuation coefficient for the samples was obtained using Na(TI) detector، simulation method with MCNP code and through Xcom database. The results show that the linear attenuation coefficient has increased somewhat with increasing percentage of fibers and resin. The water permeability coefficient in the sample containing 0.25% fiber and resin decreased slightly and increased for other samples. However، in the 0.5 and 1% samples، this coefficient is still within the allowable range. The results of the gas permeability test show that with increasing percentage of fibers and resins، the absolute permeability coefficient decreases. In wet and dry cycles، the water permeability coefficient decreases because of the process of saturation of the samples. Due to cracking of the samples in the wet and dry cycle، the gas permeability coefficient increases and it can be said that adding fibers had not much effect on reducing the growth of crack. Key Words Bentonit Clay, Basalt Fiber, PVA Resin, Water Permeability, Gas Permeability, Linear attenuation coefficient, Wet and dry cycles.
امروزه یکی از مسائل بسیار مهم در جوامع، دفن زباله­ها و پیشگیری از انتشار آلودگی­ آن در محیط زیست است. یکی از پرخطرترین پسماندها برای محیط زیست و تمام موجودات زنده، پسماندهای حاصل از مواد پرتوزا است که امروزه در صنعت، پزشکی، کشاورزی و..... اهمیت زیادی پیدا کرده است. از آنجایی که پسماندهای پرتوزای سطح پایین دارای مواد پرتوزا هستند، می­توانند هزاران سال به صورت فعال در محیط باقی بمانند و محیط زیست و موجودات زنده را دچار آسیب­های زیادی کنند. از­این­رو لازم است به منظور حفاظت از محیط زیست و موجودات زنده در برابر آلودگی­های حاصل از این پسماندها، روش­های مناسبی برای دفع آن­ها به­کار برده ­شود. این زباله­ها تا حد امکان تصفیه می­شوند و سپس باقی­مانده­ی آن­ها داخل مخازن سطحی دفن می­شود. برای پیشگیری از خروج تشعشعات و گاز حاصل از این پسماندها از داخل مخزن به بیرون و یا ورود بارش­های جوی به داخل مخزن و به دنبال آن آلودگی آب­های زیرزمینی و خاک اطراف، ایجاد پوشش نفوذناپذیر و محافظ امری ضروری می­باشد. با توجه به ویژگی­های موردنیاز برای پوشش مخازن دفن پسماندهای پرتوزای سطح پایین، رس بنتونیت یکی از بهترین گزینه­ها برای استفاده در پوشش مخازن دفن پسماندهای پرتوزای سطح پایین است. این پوشش در فصول مختلف سال در معرض سیکل­های تر و خشک قرار می­گیرد و همین امر موجب ترک خوردن پوشش می­شود. این ترک­ها عملکرد رس را به­عنوان پوشش تحت­تأثیر قرار می­دهد. در پژوهش­های پیشین تأثیر افزودن الیاف بازالت به رس بنتونیت بر ضریب تضعیف خطی مورد بررسی قرار گرفته­است. نتایج نشان می­دهد که افزودن الیاف بازالت تا حدودی منجر به کاهش ضریب تضعیف خطی شده است. اما همزمان به­دلیل ایجاد حفره در خاک، ضریب نفوذپذیری آب نیز افزایش یافته است که مطلوب نمی­باشد. از این رو در این پژوهش با هدف کاهش حفره­ها و چسبندگی بیشتر الیاف به خاک، از الیاف بازالت آغشته به رزین پلی ونیل استات استفاده شده است و تأثیر همزمان آن بر ضریب تضعیف خطی، ضریب نفوذپذیری آب و ضریب نفوذپذیری گاز مورد بررسی قرار گرفته است. یکی دیگر از اهداف افزودن الیاف، کاهش رشد ترک­ها در سیکل تر و خشک است. الیاف بازالت و رزین پلی ونیل استات در درصدهای یکسان 25/0، 5/0، 1، 2 به رس بنتونیت افزوده شد و آزمایش­های نفوذپذیری آب و گاز بر روی نمونه در سیکل­های تر و خشک انجام شد. هم­چنین ضریب تضعیف خطی برای نمونه­ها با استفاده از آشکارساز Na(TI)، روش شبیه سازی با کد MCNP و از طریق پایگاه داده Xcom به دست آمده است. نتایج به دست آمده نشان می­دهد که ضریب تضعیف خطی با افزایش درصد الیاف و رزین تا حدودی افزایش یافته است. میزان افزایش در درصدهای 25/0 و 5/0 بیشتر است و در درصدهای 1 و 2 افزایش قابل توجهی مشاهده نمی­شود. ضریب نفوذپذیری آب در نمونه حاوی 25/0 درصد الیاف و رزین اندکی کاهش و برای سایر نمونه­ها افزایش یافت. اما این ضریب هم­چنان در محدوده مجاز طبق استاندارد EPA قرار دارد. نتایج آزمایش نفوذپذیری گاز نشان می­دهد که با افزایش درصد الیاف و رزین، ضریب نفوذپذیری کاهش یافته است. در سیکل­های تر و خشک ضریب نفوذپذیری آب کاهش یافته که دلیل آن مربوط به روند اشباع نمونه است. در واقع به دنبال ترک خوردن نمونه­ها در هر سیکل، سطح تماس نمونه با آب افزایش یافته، روند اشباع سریع­تر صورت می­گیرد و نمونه به اشباع کامل می­رسد که این امر منجر به کاهش ضریب نفوذپذیری بنتونیت می­شود. به دلیل ترک خوردن نمونه در سیکل تر و خشک، ضریب نفوذپذیری گاز افزایش یافته است و می­­توان گفت افزودن الیاف تأثیر چندانی در کاهش رشد ترک ­ ­ها نداشته است. براساس نتایج بدست آمده می­توان گفت درصد بهینه افزودنی در این پژوهش 5/0 درصد الیاف بازالت به همراه 5/0 درصد رزین پلی­ونیل­­استات می­باشد. کلمات کلیدی نفوذپذیری آب، نفوذپذیری گاز، ضریب تضعیف خطی، رس بنتونیت، الیاف بازالت،پلی ونیل استات، سیکل تر و خشک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی