عملكرد نانو ذرات پليمری در خاک
ذرات نانو با استفاده از خاصیت نانوی اعمال شده بر روی آنها به شدت آب دوست میشوند. نانو پلیمر پلی وینیل استات، بر روی ذرات رس موجود در خاک تاثیر می‌گذارد و این تاثیر به دلیل كوچک بودن و سطح زیاد ذرات رس است. خاک رس بعد از مخلوط شدن با این پلیمر، لایه‌هایی تشكیل میدهد كه این لایه‌ها را می‌توان مانند برگه‌های كتاب دانست.
ذرات خاک رس معدنی، بسیار كوچک بوده و مانند صفحات كتاب هستند. این ما‌هیت كتابی خاک رس، دارای سطح بسیار زیاد بوده كه باعث جذب یون‌های فلزی میشود. به طوری كه این یون‌ها مقدار فراوانی آب را جذب می‌نمایند. این جاذب‌های آب، باز هم آب جذب نموده و باعث انبساط خاک رس شده و مقاومت خود را از دست می‌دهند. آب جذبی، قویاً به سطح خاک رس پیوند خورده و به وسیله خورشید یا حرارت جدا نمی‌شوند و تنها مواد شیمیایی می‌توانند این كار را انجام دهند. این همان فرآیندی است كه نانو پلیمر پلی وینیل استات انجام میدهد. پلی وینیل استات، مولكول‌های پیچیده بوده و از دو جزء سر و دم تشكیل شده كه سر آن آب دوست و دم آن آب گریز است.
جذب سطحی آب موجب تورم خاک رس میشود. همچنین موجب كاهش اصطكاک بین ذرات خاک، چسبندگی، پیوستگی و مقاومت توده خاک رس میشود.این یون‌ها خود را به سطح خاک رس چسبانده كه یا آنها را جابجا یا درون یون‌های فلزی قفل می‌كند و جاذب‌های آن را از بین برده و خاک رس را آ بگریز مینماید و اثر روغنی به آن میدهد.
فرایند رسانیدن نانو پلیمر پلی وینیل استات به تمام رس‌های موجود در خاک، احتیاج به زمان معین به عنوان دوران سبز یا دوره تكامل دارد. تاثیرات پلی وینیل استات آنی نبوده و مقدار كمی تغییرات در خاک دیده میشود. ولی در انتهای دوره تكامل ۲ تا ۴ هفته، خاک محكم و سخت میشود. باید توجه داشت كه وجود آب به حد رطوبت بهینه برای رسانیدن پلی وینیلل استات، برای مهاجرت به تمام خاک رس‌ها مورد نیاز است. كمبود آب باعث عقب افتادن فرآیند شده و در نتیجه عمل تكامل را عقب می‌اندازد.
ذرات پلیمری در خاکهای رس
این محصول برای تثبیت و تحكیم خاک رس مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی وینیل استات، محصول عمل آور‌ی از مشتقات سنتزی (thio) بوده و یک لایه حفاظتی روغنی روی سطح خاک و ذرات خاک رس را می‌پوشاند. این محصول حركت پذیر بودن و مبادله آن را كاهش داده و همزمان با جذب نمودن آب این مواد را آب گریز مینماید. در نتیجه ماده خاكی كمتر به رطوبت حساس بوده و باعث كارآیی بیشتر و توان فشردگی و به هم پیوستن بهتر ذرات توسط تجهیزات و ماشین آلات عبوری میشود. به هم پیوستن ذرات به معنی سایش بیشتر داخلی و بهبود ظرفیت باربری است.
پلی وینیل استات، موادی در محدوده‌ای از خاک رس تا ماسه بادی و مقداری شن را تحت تاثیر قرار میدهد. مواد غیر چس بنده از قبیل ماسه، تنها زمانی می‌توانند تحت تاثیر قرار گیرند كه آنها را با مواد مناسب با خاک رس مخلوط نمایند.در هم رفتن بهتر ذرات به معنی اصطكاک داخلی بیشتر، افزایش مقاومت خاک و موفقیت فرآیندی است كه قرار است در آن، خاک با ماده پلی وینیل استات، تثبیت شود. این موضوع، بستگی به وجود مواد زیر دارد.
- نوع خاک رس
- درصد ذرات ریز
- یون‌های قابل تعویض
- مقدار خاک رس
