عملکرد نانو ذرات پلیمری 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 کوچک بودن و سطح زیاد ذرات رس است. خاک رس بعد از مخلوط شدن با ‌این پلیمر‌، لایه‌هایی تشکیل می‌دهد که این لایه‌ها را می‌توان مانند برگه‌های کتاب دانست.

ذرات خاک رس معدنی‌، بسیار کوچک بوده و مانند صفحات کتاب هستند. این ما‌هیت کتابی خاک رس‌، دارای سطح بسیار زیاد بوده که باعث جذب یون‌های فلزی می‌شود. به طوری که 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 کار را انجام دهند. این همان فرآیندی است که نانو پلیمر پلی وینیل استات انجام می‌دهد. پلی وینیل استا‌ت، مولکول‌های پیچیده بوده و از دو جزء سر و دم تشکیل شده که سر آن آب دوست و دم آن آب گریز است.

جذب سطحی آب موجب تورم خاک رس می‌شود‌. همچنین مو‌جب کاهش اصطکاک بین ذرات خاک، چسبندگی، پیوستگی و مقاومت توده خاک رس می‌شود.این یون‌ها خود را به سطح خاک رس چسبانده که یا آنها را جابجا ‌یا درون یون‌های فلزی قفل می‌کند 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 تکامل دارد‌. تاثیرات پلی وینیل استات آنی نبوده و مقدار کمی تغییرات در خاک دیده می‌شود. ولی در انتهای دوره تکامل ۲ تا ۴ هفته، خاک محکم و سخت میشود. باید توجه داشت که وجود آب به حد رطوبت بهینه برای رسانیدن پلی وینیلل استات، برای مهاجرت به تمام خاک رس‌ها مورد نیاز است. کمبود آب باعث عقب افتادن فرآیند شده و در نتیجه عمل تکامل را عقب می‌اندازد.

ذرات پلیمری در خا‌ک‌های رس

این محصول برای تثبیت و تحکیم 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 حرکت پذیر بودن و مبادله آن را کاهش داده و همزمان با جذب نمودن آب این مواد را آب گریز می‌نماید. در نتیجه ماده خاکی کمتر به رطوبت حساس بوده و باعث کارآیی 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 که آنها را با مواد مناسب با خاک رس مخلوط نمایند.در هم رفتن بهتر ذرات به معنی اصطکاک داخلی بیشتر‌، افزایش مقاومت خاک و موفقیت فرآیندی است که قرار است در آن، خاک با ماده پلی وینیل استات، تثبیت شود. این موضوع، بستگی به وجود مواد زیر دارد.

1. نوع خاک رس
2. درصد ذرات ریز
3. یون‌های قابل تعویض
4. مقدار خاک رس