ナノシリカとポリプロピレン繊維を用いた持続可能な土壌安定化：力学特性、耐久性、および微細構造解析
Zhongxuan Chen1,2, Youjun Ji3,4, Shupeng Jiang5
1Laboratory of Engineering Oceanography, Second Institute of Oceanography, MNR, Zhejiang, 310012, China.
Scientific reports
|February 26, 2026
まとめ
本研究は、ポリプロピレン繊維とナノシリカの組み合わせが、土壌強度と耐久性を地盤工学用途に大幅に向上させることを示している。この混合物は、土壌の安定性と環境ストレスに対する耐性を向上させる。
科学分野:
- 土木工学;材料科学
背景:
- セメントや石灰などの従来の土壌安定剤は、環境への懸念がある。;持続可能で効果的な土壌安定化方法の必要性が存在する。
研究 の 目的:
- ポリプロピレン繊維とナノシリカの土壌特性に対する相乗効果を調査する。;これらの安定剤が不圧圧縮強度（UCS）と耐久性に与える影響を評価する。;処理された土壌の微細構造変化を分析する。
主な方法:
- 様々な割合のポリプロピレン繊維とナノシリカを用いた土壌処理。;不圧圧縮強度（UCS）の測定。;乾燥・湿潤および凍結・融解サイクルによる耐久性評価。;核磁気共鳴（NMR）および走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた微細構造分析。
主要な成果:
- 最大923.1kPaのUCSは、ナノシリカ2%とポリプロピレン繊維2%で達成され、相乗効果を示した。;ポリプロピレン繊維は、ナノシリカと比較して土壌強度向上への寄与が大きかった。;処理された土壌は、乾燥・湿潤および凍結・融解サイクル下での劣化が著しく減少した。;NMRは、土壌の細孔容積の減少と細孔構造の精緻化を示し、ナノシリカがより効果的であった。;SEMは、ナノシリカが細孔を充填し、繊維が3Dネットワークを形成して、締固めと一体性を向上させることを明らかにした。
結論:
- ポリプロピレン繊維とナノシリカの組み合わせは、土壌安定化に相乗的な利点を提供する。;この処理は、土壌のUCSと環境サイクルに対する耐久性を向上させる。;微細構造分析は、この新しい安定化アプローチによる土壌構造と一体性の改善を確認する。
