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Jul 24, 2023

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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10913(2023) 이 기사 인용 457 액세스 1 인용 지표 세부 정보 저자 이 기사에 대한 수정은 2023년 7월 17일에 출판되었습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10913(2023) 이 기사 인용

457 액세스

1 인용

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이 기사에 대한 저자 수정 사항은 2023년 7월 17일에 게시되었습니다.

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나노첨가제는 나노시멘테이션(NC)을 형성합니다. 이 공정은 최근 다양한 건축자재의 내구성을 향상시키기 위해 사용됩니다. NC는 나노 토양 개선(NSI)이라고도 알려진 처리되지 않은 토양 재료의 강도를 향상시키는 데 사용됩니다. 몇 년 만에 다양한 토양 유형에서 나노첨가제의 역할이 개발되었습니다. 본 연구에서는 토양의 지반공학적 특성을 개선하기 위한 최초의 몇 가지 연구로서 토양 안정제로서 마이크로 및 나노 크기의 벤토나이트의 역할을 평가했습니다. 마이크로 및 나노 크기의 벤토나이트로 제조된 나노 첨가제를 4가지 제형과 혼합했습니다. 0, 1, 2, 3% 농도의 마이크로 및 나노 첨가제 제제, 즉 0% 마이크로-벤토나이트, 1% 마이크로-벤토나이트, 2% 마이크로-벤토나이트, 3% 마이크로-벤토나이트, 0% 나노 -벤토나이트, 1% 나노벤토나이트, 2% 나노벤토나이트, 3% 나노벤토나이트. 이러한 마이크로 및 나노 첨가제 제제는 토양에 별도로 첨가되었습니다. 3% 나노 벤토나이트를 함유한 표본은 7일 양생 시간에서 대조 표본보다 2.3배 이상 더 높은 토양의 무제한 압축 강도(UCS)에서 상당한 개선을 보여주었습니다. 또한 마이크로 벤토나이트의 성능은 7일 양생 시간에서 대조 시료에 비해 토양의 UCS가 1.1배 이상 향상되는 결과를 가져왔습니다. 마이크로 및 나노 첨가제로 처리된 샘플의 피크 응력(E50) 50%에서의 시컨트 계수는 처리되지 않은 시편에 비해 증가했습니다. 또한 X선 형광(XRF), 주사전자현미경, X선 회절 분석을 통해 토양 표본의 마이크로 및 나노 구조를 특성화하고 토양 강도 향상에 나노첨가제의 성능을 보여주었습니다. 결과는 나노첨가제의 일종인 나노벤토나이트가 토양의 강도를 높이는 효과적인 수단임을 보여줍니다. 이 연구는 NSI 기술로서 토양 개선에 있어 나노벤토나이트의 중요성을 보여줍니다.

처리되지 않은 토양은 느슨하고 느슨하게 압축된 토양 유형으로 불안정할 수 있으며 기초 건설에 문제를 일으킬 수 있습니다. 처리되지 않은 토양에 건설하면 건물 구조 및 기초에 균열이 생기는 등 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 토양을 개선하기 위한 일반적인 기술에는 깊은 토양 혼합, 석재 기둥, 제트 그라우팅, 사전 로딩 및 관련 방법이 포함되지만 이러한 기술은 일부 토양 유형에는 충분하지 않을 수 있습니다. 첨가제를 사용하는 것은 토양을 개선하고 더욱 안정적으로 만드는 효과적인 방법이 될 수 있습니다. 첨가제에는 석회, 시멘트, 비산회 및 관련 첨가제와 같은 전통적인 안정제가 포함될 수 있습니다. 이러한 각 재료에는 고유한 장점과 단점이 있으며, 처리되지 않은 토양을 개선하기 위한 최선의 옵션을 이해하려면 이들 재료 간의 차이점을 연구하는 것이 중요합니다1.

이러한 조건에 따라 연구자들은 토양 개선에 대한 새로운 기술을 찾고 있습니다. 벤토나이트가 토양의 강도를 증가시키는 잠재력을 보여준 연구는 거의 없습니다2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, 20,21,22,23,24,25. 벤토나이트는 강도가 제한되어 있지만 토양의 지반공학적 특성을 개선하기 위해 최근 사용되는 친환경 첨가제 중 하나입니다. 나노첨가제(NA)는 토양의 지질공학적 특성을 개선하는 데 사용되는 최근 방법 중 하나입니다. NA는 나노 토양 개선(NSI) 기술의 한 유형입니다. 최근 몇 가지 연구에서 토양 안정화를 위해 뛰어난 기계적 특성을 갖는 나노 첨가제(NA)가 사용되었습니다2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16 ,17,18,19,20,21,22,23,24,25. He 등2은 석회질 보라색 토양에서 변형된 Na-벤토나이트의 역할을 평가했습니다. Yu 등3은 토양 안정화에 중금속이 포함된 두 가지 유형의 유기 벤토나이트를 조사했습니다. Liu 등4은 토양 개선에 있어 키토산/벤토나이트 및 Cr(VI) 복합재를 테스트했습니다. Pokharel과 Siddiqua5는 유기 토양에서 칼슘 벤토나이트 점토와 비산회의 조합에 대한 캐나다 사례 연구를 수행했습니다. Sun 등6과 같은 몇몇 연구자들은 토양 개선에서 벤토나이트를 사용하여 카드뮴(Cd)과 납(Pb)의 역할을 평가했습니다. Bani Baker 등7, Liu8, Cheng 등9 및 Taha 및 Taha10이 역할을 개발했습니다. 모래와 점토질 토양의 나노 벤토나이트. Kozlov 등11은 마이크로 벤토나이트의 환경 지속 가능성 성능을 평가했습니다. 시멘트와 벤토나이트의 조성은 Li와 Zhang12, Bellil et al.13, Estabragh et al.14, Consoli et al.19에 의해 조절되었다. Hussein과 Ali15는 광대한 토양에서 폴리프로필렌 섬유의 역할에 대한 연구를 수행한 반면 Muhammad와 Siddiqua16은 미사질 모래의 미시적 수준에서 벤토나이트 마그네슘 알칼리화의 피드백을 분석했습니다. El Aalet al. 충적 토양의 사례 연구로서 염화나트륨의 역할을 평가했습니다. Muthukkumaran과 Selvan17은 점토 토양에서 몬모릴로나이트가 풍부한 벤토나이트의 조합을 분석했습니다. Estabragh 등18은 지반개량 방법으로 MTBE를 사용한 점토 토양을 평가했습니다. Falamaki 등20은 점토 개선에서 벤토나이트와 인산염의 조성을 테스트했습니다. 거친 지반 개량에서 벤토나이트의 미생물 성능의 역할은 Zhao 등21과 Li 등27에 의해 조사되었습니다. Shourijeh et al.22, Firoozfar 및 Khosroshahiri23, Cheng et al.9와 같은 몇몇 연구자들은 침식, 매립 및 압밀 개선에 다양한 마이크로 및 나노 크기 점토 유형을 사용했습니다. 토양 안정화에 있어 나노첨가제의 중요성은 기존 연구24,25에 설명되어 있습니다. Sakr et al.28은 팽창된 토양에 대한 사례 연구로서 왕겨 분말의 역할을 평가했습니다.