Microfabric and mineralogical studies on the stabilization of an expansive soil using cement by-pass dust and some types of slags

摘要

This paper describes the microfabric and mineralogical aspects of the expansive soil of Al-Khod (northern Oman) treated with cement by-pass dust (CBPD), copper slag, slag-cement, and granulated blast furnace slag (GBFS). First, the engineering properties and chemical and mineralogical composition of the untreated soil were determined. The soil was then mixed with the additives at 3, 6, and 9% of the dry weight of the soil. The microfabric and mineralogical characteristics of the treated soil were determined. The high amounts of calcium ions and calcium oxide, which produces calcium ions, react with the clay particles through a cation exchange process resulting in the formation of aggregations and reduction of the swell potential of the soil. Mineralogical tests on the treated samples indicated a general reduction in all clay minerals peak intensities, particularly in the case of CBPD treated samples. The fabric of the untreated soil is composed of dense clay matrices with no appearance of aggregations or ped formations with increasing amounts of pore spaces. However, aggregations and few connectors were formed due to the addition of the stabilizers. Aggregations and bindings were formed for all of the soils treated with GBFS and for those with 9% additions of CBPD and slag-cement. The mineralogical and microfabric results were correlated with the swell percent and swell pressure of the treated samples. The formation of aggregations and reduction in clay minerals peak intensities resulted in the reduction of the swell pressure and swell percent values.Key words: microfabric, mineralogy, stabilization, expansive soils, SEM, XRD.Cet article décrit les aspects de microfabrique et de minéralogie du sol gonflant de Al-Khod (Oman du nord) traité avec de la poussière de ciment de tamis (CBPD), du laitier de cuivre, du laitier de ciment, et du laitier de haut-fourneau granulé (CBFS). On a d'abord déterminé les propriétés mécanique et chimiques et la composition minéralogique de sol non traité. Le sol a alors été mélangé avec les additifs à 3, 6, et 9 % du poids sec du sol. Les caractéristiques de la microfabrique et de la minéralogie du sol traité ont été déterminées. Les grandes quantités d'ions de calcium et d'oxyde de calcium qui produisent des ions de calcium réagissent avec les particules d'argile par le processus d'échange de cations résultant en la formation d'agrégats et la réduction du potentiel de gonflement du sol. Les essais minéralogiques sur les échantillons traités ont indiqué une réduction généralisée des intensités de tous les pics minéralogiques, particulièrement dans le cas des échantillons traités au CBPD. La fabrique du sol non traité est composée de matrices d'argile dense sans apparence d'agrégats ou de formations de peds avec l'accroissement des espaces interstitiels. Cependant, des agrégats et quelques liens se sont formés par suite de l'addition d'agents stabilisants. Avec les additions de GBFS et de 9 % de CBPD et du laitier de ciment, des agrégats et des liens se sont formés. Les résultats minéralogiques et de microfabrique ont été corrélés avec le pourcentage de gonflement et la pression de gonflement des échantillons traités. La formation des agrégats et la réduction des intensités des pics des minéraux ont résulté en la réduction de la pression de gonflement et des valeurs de pourcentages de gonflement.Mots clés : microfabrique, minéralogie, stabilisation, sols gonflants, SEM, XRD.[Traduit par la Rédaction]