Expansive soil is the most predominant geologic hazard which shows a large amount of shrinkage and swelling with changes in their moisture content. This study investigates the macro-mechanical and micro-structural behaviours of dredged natural expansive clay from coal mining treated with ordinary Portland cement or hydrated lime addition. The stabilised expansive soil aims for possible reuse as pavement materials. Mechanical testing determined geotechnical engineering properties, including free swelling potential, California bearing ratio, unconfined compressive strength, resilient modulus, and shear wave velocity. The microstructures of treated soils are observed by scanning electron microscopy, x-ray diffraction, and energy dispersive spectroscopy to understand the behaviour of the expansive clay blended with cement and lime. Test results confirmed that cement and lime are effective agents for improving the swelling behaviour and other engineering properties of natural expansive clay. In general, chemical treatments reduce the swelling and increase the strength and modulus of expansive clay, subjected to chemical content and curing time. Scanning electron microscopy analysis can observe the increase in formation of particle clusters with curing period, and x-ray diffraction patterns display hydration and pozzolanic products from chemical particles. The correlations of mechanical properties and microstructures for chemical stabilised expansive clay are recommended.
AlZubaidi, Raddi M.;AlRawi, Kawkab H.;AlFalahi, Ahmed J.
Geomechanics and Engineering
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제5권6호
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pp.565-574
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2013
Extensive study was carried out on Clay expansive soil. This soil was silty clay and can be classified as CH. The degree of expansion was found to range from low to medium depending on the free swell and swell pressure tests. The research investigated the effect of using cement dust on swelling potential, Atterberg Limit, linear shrinkage, and mineralogical composition of expansive soil. The results showed that the swelling potential, plasticity index, linear shrinkage, and clay minerals decrease with increasing cement dust percentage. The cement dust accumulates in huge amounts as a side product in cement factories, and the disposal of this fine dust is very difficult and poses an environmental threat.
Al-Mahbashi, Ahmed M.;Elkady, Tamer Y.;Alrefeai, Talal O.
Geomechanics and Engineering
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제8권5호
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pp.687-706
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2015
Methods commonly used to evaluate the improvement of lime-treated expansive soil include swelling characteristics and unconfined compressive strength. In the field, lime-treated expansive soils are in compacted unsaturated state. Soil water characteristic curves (SWCCs) represent a key parameter to interpret and describe the behavior of unsaturated expansive soil. This paper investigates the use of SWCC as a technique to evaluate improvements acquired by expansive soil after lime treatment. Three different lime contents were considered 2%, 4% and 6% by dry weight of clay. Series of tests were performed to determine the SWCC for the different lime content under curing periods of 7 and 28 day. Correlations between key features of the soil water characteristic curves of lime treated expansive soils and basic engineering behavior such as swelling characteristics and unconfined compression strength were established. Test results revealed that initial slope ($S_1$), saturated water content ($w_{sat}$), and air entry value (AEV) play an important role in reflecting improvement in engineering behavior achieved by lime treatment.
This paper studies the swelling and strength characteristics of unimproved and improved expansive soils in terms of the swell potential, swelling pressure, rate of secondary swelling, unconfined compressive strength and California bearing ratio (CBR). The admixtures used in this study are locally available cement and fly ash. The soils used in this study were taken from the Mae Moh power plant, Lampang Province, in northern Thailand. A conventional consolidation test apparatus was used to determine the swelling of the soil specimen. The optimum admixture contents are determined to efficiently reduce the swelling of unimproved soil. The rate of secondary swelling for unimproved soil is within the range of highly plastic montmorillonite clay, whereas the specimens improved with optimum admixture contents can be classified as non-swelling kaolinite. A soil type affects the swelling pressure. Expansive soil improvement with fly ash alone can reduce swelling percentage but cannot enhance the unconfined compressive strength and CBR. The strength and swelling characteristics can be predicted well by the swelling percentage in this study.
팽창토에 설치된 직경 305 mm 현장타설말뚝의 18개월간에 걸친 거동을 관찰하였다. 계절적 함수량 변화에 따른 말뚝주변 흙의 부피 변화가 발생시킨 말뚝의 인발력을 측정하였고, 측정한 인발력에서 말뚝 단위 표면적당의 전단 응력을 계산하였다. 본 실험 말뚝에서는 최대 전단 응력은 54 kPa이 계산되었다.
There are around 6700 millions tons of perlite reserves in the world. Although perlite possesses pozzolanic properties, it has not been so far used in soil stabilization. In this study, stabilization with perlite and lime of an expansive clayey soil containing smectite group clay minerals such as montmorillonite and nontronite was investigated experimentally. For this purpose, test mixtures were prepared with 8% of lime (optimum lime ratio of the soil) and without lime by adding 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of perlite. Geotechnical properties such as compaction, Atterberg limits, swelling, unconfined compressive strength of the mixtures and changes of these properties depending on perlite ratio and time were determined. The test results show that stabilization of the soil with combination of perlite and lime improves the geotechnical properties better than those of perlite or lime alone. This experimental study unveils that the mixture containing 30% perlite and 8% lime is the optimum solution in stabilization of the soil with respect to strength.
Ali Hasan Hammadi Algabri;Seyed Alireza Zareei;Mohamed Jassam Mohamed Al Taee;Niloofar Salemi
Advances in nano research
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제17권2호
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pp.125-136
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2024
In the present research the durability and geotechnical properties of an expensive clayey soil stabilized by two different compositions of additives were investigated and compared. The first composition consisted of environmentally and ecofriendly materials: BOF steel slag ranging from 0-20% as well as rice husk ash (RHA) ranged 0-16%wt of dry soil. The other composition consisted of relatively new generation of materials including nanomaterials: nano-CaCO3 as well as nano-SiO2. Atterberg limits test, free swell percent test, swelling pressure test and unconfined compressive test were used to assess the stabilizers influences upon expansive soil geotechnical characteristics. Also, the recurrent wet-dry cycles test was exerted on experimental and non-experimental samples for estimating stabilizers effects on durability. According to the results, each of the BOF slag and RHA enhances the expansive soil properties individually, while combination of slag-RHA led to better improvement of the soil properties. Also, the composition of nano-CaCO3 and SiO2 dramatically improved the clay soil operation. The optimum values of slag+RHA were suggested as 20% slag+12% RHA to enhance percent of swelling, pressure of swelling in addition to UCS as much as 95%, 96%, and 370%, respectively. The optimum value for the second stabilizer in this study was found to be 2%nano-SiO2+2% nano-CaCO3 which led to 318% increase in UCS and 86% decrease in swelling pressure.
Compacted bentonites were chosen as the backfill material and buffer in high level nuclear waste disposal due to its high swelling pressure, high ion adsorption capacity and low permeability. It is essential to estimate the swelling pressure in design and considering the safety of the nuclear repositories. The swelling pressure model of expansive clay colloids was developed based on Gouy-Chapman diffuse double layer theory. However, the diffuse double layer model is effective in predicting low compaction dry density (low swelling pressure) for certain bentonites, and invalidation in simulating high compaction dry density (high swelling pressure). In this paper, the new relationship between nondimensional midplane potential function, u, and nondimensional distance function, Kd, were established based on the Gouy-Chapman theory by considering the variation of void ratio. The new developed model was constructed based on the published literature data of compacted Na-bentonite (MX80) and Ca-bentonite (FoCa) for sodium and calcium bentonite respectively. The proposed models were applied to re-compute swelling pressure of other compacted Na-bentonites (Kunigel-V1, Voclay, Neokunibond and GMZ) and Ca-bentonites (FEBEX, Bavaria bentonite, Bentonite S-2, Montigel bentonite) based on the reported experimental data. Results show that the predicted swelling pressure has a good agreement with the experimental swelling pressure in all cases.
This article presents the result of laboratory study conducted on expansive soil specimens treated with lignin, rice husk powder (RHP) and rice husk ash (RHA). The amount of lignin produced from paper industry and RHP were varied from 0 to 20% and RHA from 0 to 10% by weight. The treated specimens were subjected to unconfined compressive strength (UCS),swelling test and Atterberg limit tests. The effect of additives on UCS and atterberg limit test results were reported. It was observed that the additives and curing duration had a significant effect on the strength value of treated specimens. Generally (except the sample treated with 20% RHP for 3-day) with increasing additive and curing duration the UCS value increases. A RHP content of 15% was found to be the optimum with regard to 3-day cure UCS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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