ผลกระทบของไอออนแอมโมเนียมต่อคุณสมบัติเชิงวิศวกรรมของดินเหนียวที่ปรับปรุงด้วยผงแคลไซต์จากกระบวนการ MICP

บทคัดย่อ

ปัจจุบันการปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นประเด็นที่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง โดยกระบวนการตกตะกอนแคลไซต์ (CaCO₃) ที่เหนี่ยวนำโดยจุลินทรีย์ (MICP) เป็นหนึ่งในเทคนิคที่มีศักยภาพสูงในการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงวิศวกรรมของดิน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและกำลังได้รับความนิยมในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดไอออนแอมโมเนียม (NH₄⁺) เป็นผลพลอยได้ ซึ่งอาจส่งผลกระทบเชิงลบต่อคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดิน งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของไอออน NH₄⁺ จากกระบวนการ MICP ต่อค่ากำลังรับแรงอัดแบบไม่ถูกจำกัด (q_u) และค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านน้ำ (k) ของดินเหนียว โดยทำการเติม NH₄Cl ลงในดินเพื่อจำลองผลกระทบที่อาจเกิดจากกระบวนการ MICP ผลการศึกษาพบว่า ดินเหนียวที่ปรับปรุงด้วย CaCO₃ อย่างเดียว มีค่ากำลังรับแรงอัดประลัยเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากอนุภาค CaCO₃ ช่วยเติมเต็มช่องว่างระหว่างเม็ดดินในช่วงต้นและมีการพัฒนากำลังที่อายุบ่มมากขึ้นจากปฏิกิริยาปอซโซลานิกในระยะยาว ในขณะที่ตัวอย่างดินที่มี NH₄⁺ ปะปน พบว่าค่ากำลังรับแรงอัดลดลงเนื่องจาก NH₄⁺ มีการกักเก็บความชื้นในมวลดินส่งผลให้กำลังรับแรงอัดไม่พัฒนาตามอายุบ่ม ส่วนค่า k ที่อัตราส่วนช่องว่าง (e) เท่ากัน พบว่าตัวอย่างดินที่มี NH₄⁺ ปะปนมีค่า k ต่ำกว่าดินที่ไม่มี NH₄⁺ อย่างชัดเจน เนื่องจากไอออน NH₄⁺ ส่งผลให้มวลดินบวมน้ำและยากต่อการไหลผ่านของน้ำ ในทางกลับกัน ดินที่ได้รับการปรับปรุงด้วย CaCO₃ มีค่า k สูงกว่าดินที่ไม่ปรับปรุงคุณภาพ เนื่องจากอนุภาคของแคลไซต์มีขนาดใหญ่กว่าดินเหนียวโดยทั่วไปส่งผลให้น้ำสามารถไหลผ่านได้ดีขึ้น ผลที่ได้จากการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการควบคุมหรือกำจัดไอออนแอมโมเนียมในกระบวนการ MICP มีความสำคัญต่อการปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวให้มีประสิทธิภาพและยั่งยืน เหมาะสำหรับงานวิศวกรรมที่ต้องการคุณสมบัติทางกลที่ดีและความสามารถในการระบายน้ำที่เหมาะสม