The surface layer in dredged and reclaimed marine clay is improved by mixing of shallow soils and hardening agents, which is made of cement, containing some other special admixtures. Tests in both laboratory and field settings are performed to investigate the improvement effect and strength properties of cement-stabilized soils. The test results show that the hardening agent sufficiently improves the soil properties of the surface layer, while increasing the load-carrying capacity. The strength of cement-stabilized soils depends, primarily, on water-to-cement ratio and curing temperature. That is, the higher curing temperature and the longer curing time, the higher the strength in cement-stabilized soils. The high ratio of water-ta-cement results in a lower strength.
Kholdebarin, Alireza;Massumi, Ali;Davoodi, Mohammad
Earthquakes and Structures
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제10권1호
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pp.179-190
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2016
A single rigid footing constructed on sandy-clay soil was modeled and analyzed using FLAC software under static conditions and vertical ground motion using three accelerograms. Dynamic analysis was repeated by changing the elastic and plastic parameters of the soil by changing the percentage of cement grouting (2, 4 and 6 %). The load-settlement curves were plotted and their bearing capacities compared under different conditions. Vertical settlement contours and time histories of settlement were plotted and analyzed for treated and untreated soil for the different percentages of cement. The results demonstrate that adding 2, 4 and 6 % of cement under specific conditions increased the dynamic bearing capacity 2.7, 4.2 and 7.0 times, respectively.
Tropical organic soils having more than 65% of organic matters are named "peat". This soil type is extremely soft, unconsolidated, and possesses low shear strength and stiffness. Different conventional and industrial binders (e.g., lime or Portland cement) are used widely for stabilisation of organic soils. However, due to many factors affecting the behaviour of these soils (e.g., high moisture content, fewer mineral particles, and acidic media), the efficiency of the conventional binders is low and/or cost-intensive. This research investigates the impact of different constituents of cement-sodium silicate grout system on the compressibility behaviour of organic soil, including settlement and void ratio. A microstructure analysis is also carried out on treated organic soil using Scanning Electron Micrographs (SEM), Energy Dispersive X-ray spectrometer (EDX), and X-ray Diffraction (XRD). The results indicate that the settlement and void ratio of treated organic soils decrease gradually with the increase of cement and kaolinite contents, as well as sodium silicate until an optimum value of 2.5% of the wet soil weight. The microstructure analysis also demonstrates that with the increase of cement, kaolinite and sodium silicate, the void ratio and porosity of treated soil particles decrease, leading to an increase in the soil density by the hydration, pozzolanic, and polymerisation processes. This research contributes an extra useful knowledge to the stabilisation of organic soils and upgrading such problematic soils closer to the non-problematic soils for geotechnical applications such as deep mixing.
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.
Organic soils pose significant challenges in geotechnical engineering due to their high compressibility and low stability, which can result in issues like differential settlement, rutting, and pavement deformation. This study explores effective methods for stabilizing organic soils. Rather than conventional ordinary Portland cement (OPC), the focus is on using environmentally friendly calcium sulfoaluminate (CSA) cement, known for its rapid setting, high early strength development, and environmental benefits. Mechanical behavior is analyzed through 1-D free swell, unconfined compressive strength (UCS), and bender element (BE) tests. Microstructural analyses, including Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM), characterize the soil mixed with CSA cement. Experimental results demonstrate improved soil properties with increasing cement dosage and curing periods. A notable strength increase is observed in soil samples with 15% cement content, with UCS doubling after 7 days. This trend aligns with shear wave velocity results from the BE test. SEM and FTIR spectroscopy reveal how CSA cement hydration forms hydrated calcium silicate gel and ettringite, enhancing soil properties. CSA cement is recommended for reinforcing organic subgrade soil due to its eco-friendly nature and rapid strength gain, contributing to improved durability.
Constructions over soft and loose soils are one of the most frequent problems in many parts of the world. Cement and cement-lime mixture have been widely used for decades to improve the strength of these soils with the deep soil mixing method. In this study, to investigate the freeze-thaw effect of sand improved by polymers (i.e., styrene-acrylic-copolymer-SACP, polyvinyl acetate-PVAc and xanthan gum) and fly ash, unconfined compression tests were performed on specimens which were exposed to freeze-thaw cycles and on specimens which were not exposed to freeze-thaw cycles. The laboratory test results concluded that the unconfined compressive strength increased with the increase of polymer ratio and curing time, whereas, the changes on unconfined compressive strength with increase of freeze-thaw cycles were insignificant. The overall evaluation of results has revealed that polymers containing fly ash is a good promise and potential as a candidate for deep soil mixing application.
Arasan, Seracettin;Akbulut, Rahim Kagan;Isik, Fatih;Bagherinia, Majid;Zaimoglu, Ahmet Sahin
Geomechanics and Engineering
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제10권1호
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pp.95-107
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2016
Deep soil mixing with cement and cement-lime mixtures has been widely used for decades to improve the strength of soils. In this study, small-scale laboratory model tests of polymer columns in soft clayey soil were conducted to evaluate the feasibility of using various polymeric compounds as binders in deep soil mixing. Floating and end bearing polymer columns were used to examine the load-settlement relationship of improved soft clayey soils for various area replacement ratios. The results indicate that polymer columns show good promise for use in deep mixing applications.
Soft soil ground is a crucial factor limiting the development of the construction of transportation infrastructure in coastal areas. Soft soil is characterized by low strength, low permeability and high compressibility. However, the ordinary treatment method uses Portland cement to solidify the soft soil, which has low early strength and requires a long curing time. Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is an emerging method to address geo-environmental problems associated with geotechnical materials. In this study, a method of bio-cementitious mortars consisting of MICP and cement was proposed to stabilize the soft soil. A series of laboratory tests were conducted on MICP-treated and cement-MICP-treated (C-MICP-treated) soft soils to improve mechanical properties. Microscale observations were also undertaken to reveal the underlying mechanism of cement-soil treated by MICP. The results showed that cohesion and internal friction angles of MICP-treated soft soil were greater than those of remolded soft soil. The UCS, elastic modulus and toughness of C-MICP-treated soft soil with high moisture content (50%, 60%, 70%, 80%) were improved compared to traditional cement-soil. A remarkable difference was observed that the MICP process mainly played a role in the early curing stage (i.e., within 14 days) while cement hydration continued during the whole process. Micro-characterization revealed that the calcium carbonate filling the pores enhanced the soft soil.
본 논문은 국내발생 하상재료의 하천제방 축제 재료로의 활용성 평가를 위한 실내시험결과를 나타내고 있다. 본 연구에서는 시멘트와 화강풍화토를 혼합한 하상토의 공학적 특성을 평가하기 위해 일련의 실내시험을 수행하였다. 이를 위해 입도분석, 직접전단시험, 투수시험, 일축압축시험을 수행하였다. 시험결과를 통해 시멘트와 화강풍화토를 혼합하여 처리된 하상토의 제방 축조제 및 성토재로의 활용가능성을 확인할 수 있었다.
In generally, grouting consists of injecting a suspension or solution into the voids of soils. The low slump mortar grout has been used in America since 1950's. The Compaction Grouting, the injection of a very stiff under relatively high pressure, form a cylinderical grout support pile. The grout generally does not enter soil pores but remains in homogeneous mass that gives controlled displacement either to compact loose soils, or for lifting of structures, or both. In this paper, on the case of the reinforcement construction of 00 plant that the foundation's bearing capacity is insufficient and is to reinforce the foundation, a study has been peformed to analyze the effectiveness of the ground improvement. The bearing capacity of the Compaction Pile has been verified by the S.P.T and the settlement of the improved ground has been monitored rising the magnetic extensometer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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