بهبود ترکیب خاک به کمک پوسته برنج و آهک

به گزارش ایسنا، خاک به‌دلیل داشتن فضاهای خالی مرتبط، یعنی فضاهایی که امکان جریان آب را در خاک فراهم می‌سازند، نفوذپذیر است. در این رابطه و برای سنجش این خصیصه خاک، متخصصین از ضریبی به نام «ضریب آبگذری» استفاده می‌کنند که اندازه‌گیری آن، در تخمین مقدار تراوش آب زیرزمینی در شرایط هیدرولیکی مختلف، جهت بررسی مسائل مربوط به پمپاژ آب در عملیات ساختمانی زیرزمینی و برای تحلیل پایداری سدهای خاکی و سازه‌های نگه‌دارنده خاک تحت نیروهای تراوش ضرورت دارد.

به‌منظور بهینه‌سازی خاک از این نظر، محققان کشور پژوهشی را انجام داده‌اند که در آن، تأثیر دو ماده طبیعی در این خصوص مورد ارزیابی قرار گرفته است.

پژوهشگران دانشگاه شهید چمران اهواز بدین منظور از مخلوط خاکستر پوسته برنج و آهک استفاده کرده و تأثیر آن‌ها را بر ضریب آبگذری اشباع افقی خاک مورد بررسی قرار داده‌اند. در سازه‌های ذخیره آب، ضریب آبگذری از مهم‌ترین مؤلفه‌های مؤثر در عملکرد است.

در مزارع کشت برنج سالانه حدود ۶۰۰ میلیون تن برنج تولید می‌شود که ۲۲ درصد آن را پوسته برنج تشکیل می‌دهد. درحالی‌که در برخی از مناطق جهان، پوسته برنج به‌عنوان سوخت به‌کار می‌رود، ولی غالباً این ماده به‌عنوان ضایعات و آلوده‌کننده محیط زیست شناخته می‌شود و بنابراین یافتن راهی برای استفاده کامل از آن دارای اهمیت است.

نتایج بررسی فوق نشان می‌دهد که افزودن آهک و مخلوط پوسته برنج و آهک به خاک که در این پژوهش، اصطلاحاً خاک «ماسه سیلتی» بوده است، موجب کاهش حداکثر جرم مخصوص خشک و افزایش رطوبت بهینه تراکم می‌شود. همچنین افزودن آهک، آبگذری نمونه غیر چسبنده را افزایش می‌دهد و برای درصدهای متفاوت آهک همواره آبگذری بیشتر از مقداری است که در خاک معمولی دیده می‌شود.

در این رابطه، دکتر محمد تاج‌بخش، دانش‌آموخته دکتری مهندسی آب دانشگاه شهید چمران اهواز و همکارانش می‌گویند: «افزودن خاکستر پوسته برنج به آهک، مانند کاتالیزور عمل می‌کند و موجب ایجاد واکنش موسوم به پوزولانی می‌شود. این واکنش یک نوع واکنش اسید-باز است که طی آن کلسیم هیدروکسید و سیلیسیک‌اسید با یکدیگر واکنش داده و تولید کلسیم سیلیکات هیدرات می‌کنند».

بر اساس نتایج این تحقیق، کمترین مقدار آبگذری ناشی از افزودن مخلوط خاکستر پوسته برنج و آهک در مقدار چهار درصد وزنی اتفاق افتاده و ۵۰ درصد مقدار اولیه بوده است.

 تاج‌بخش و همکارانش اعتقاد دارند: «افزودن آهک به‌عنوان تثبیت‌کننده به خاک غیر چسبنده در مواردی که پایین بودن آبگذری دارای اهمیت بالایی است توصیه نمی‌شود، اما افزودن چهار درصد خاکستر پوسته برنج به آهک، آبگذری را تا حدی کاهش می‌دهد و قادر است نفودناپذیری مناسبی را تأمین کند».

این محققان ادامه می‌دهند: «با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از این تحقیق، زمانی‌که منابع مناسبی برای ساخت دیواره آب‌بند سدهای زیرزمینی در دسترس نیست، افزودن چهار درصد مخلوط آهک و خاکستر پوسته برنج (با نسبت ۱:۱) به مواد آبرفتی موجود، آبگذری بدنه سد زیرزمینی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد».

این محققان همچنین پیشنهاد داده‌اند که تأثیر استفاده از مواد جدیدتر مانند مواد نانو شامل (نانو رس، نانو سیلیس و نانو منگنز)، خاکستر لجن فاضلاب و مواردی از قبیل این‌ها در آبگذری خاک‌های چسبنده و غیر چسبنده به همراه تأثیرات زیست‌محیطی آن‌ها بررسی شود.

یافته‌های فوق، در نشریه «تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی» متعلق به موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی منتشر شده‌اند.