Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sử dụng bền vững GGBS và RHA như một phần thay thế xi măng trong việc ổn định đất than bùn Ấn Độ
Tóm tắt
Việc ổn định đất than bùn bằng xi măng đã được áp dụng phổ biến trong suốt nhiều năm qua trên toàn thế giới. Tuy nhiên, những nhược điểm liên quan đến quy trình sản xuất xi măng cuối cùng dẫn đến biến đổi khí hậu nghiêm trọng và những mối đe dọa môi trường. Do đó, xem xét vấn đề này, nghiên cứu hiện tại khuyến khích việc sử dụng chất thải công nghiệp, xỉ lò cao granulated (GGBS) và chất thải nông nghiệp, tro trấu (RHA) như một phần thay thế xi măng trong việc ổn định đất than bùn Ấn Độ. Các mẫu đất than bùn được thu thập có bốn tỷ lệ khác nhau về hàm lượng hữu cơ (20–76%) bao gồm ba tiểu bang khác nhau tại tỉnh đông bắc Ấn Độ. Các mẫu đất than bùn thu thập được ổn định bằng xi măng (5–30%) sau đó xác định hàm lượng xi măng tối ưu dựa trên tiêu chí về độ bền và độ axit. Việc thay thế xi măng bằng GGBS và RHA được thực hiện với ba tỷ lệ khác nhau (tức là, 30%, 50% và 70%) tại hàm lượng xi măng tối ưu của chúng. Các cuộc điều tra thí nghiệm bao gồm nén chặt, độ bền nén không bị giới hạn (UCS), pH, độ dẫn điện (EC), kính hiển vi điện trường quét (FESEM) và nhiễu xạ tia X (XRD). Ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau của hỗn hợp xi măng–GGBS và xi măng–RHA, hàm lượng hữu cơ và số ngày dưỡng hộ được thảo luận một cách chính xác. Kết quả UCS cho thấy việc thay thế xi măng bằng GGBS và RHA tạo ra sự phát triển độ bền tương đối thấp hơn so với xi măng đơn thuần. Tuy nhiên, nghiên cứu này khuyến nghị tối đa 30% thay thế xi măng từ hàm lượng xi măng tối ưu của chúng cho đất than bùn có hàm lượng hữu cơ thấp (< 36%). Hơn nữa, tỷ lệ mất độ bền trong các mẫu có hàm lượng hữu cơ cao (> 66%) được ghi nhận là nhiều hơn. pH và EC giảm sau khi thay thế xi măng, điều này làm giảm sự sinh ra ion (Ca2+ và OH−) trong hệ thống dịch lỗ. Phân tích FESEM và XRD xác nhận rằng các sản phẩm phản ứng có trách nhiệm với việc tăng cường độ bền là giống như các sản phẩm thu được trong việc ổn định bằng xi măng. Cuối cùng, việc thay thế xi măng bằng GGBS cho thấy hiệu suất tương đối tốt hơn so với RHA. Do GGBS và RHA đều là một mối đe dọa với môi trường, việc sử dụng các vật liệu thải như vậy có thể là một giải pháp bền vững để xử lý đất hữu cơ và đất than bùn.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Huat BBK, Asadi A, Prasad A, Kazemian S (2014) Geotechnics of organic soils and peat. CRC Press, Boca Raton
Edil TB (1997) Construction over peats and organic soils. In: Conference on recent advances in soft soil engineering, pp 5–7
Mascarenhas A (1997) Significance of peat on the western continental shelf of India. J Geol Soc India 49(2):145–152
Jain A, Rai SC, Sharma E (2000) Hydro-ecological analysis of a sacred lake watershed system in relation to land-use/cover change from Sikkim Himalaya. Catena 40(3):263–278
Narayana AC, Priju CP, Rajagopalan G (2002) Late quaternary peat deposits from Vembanad Lake (lagoon), Kerala, SW coast of India. Curr Sci 83(3):318–321
Reddy BK, Sahu RB, Ghosh S (2014) Consolidation behavior of organic soil in normal kolkata deposit. Indian Geotech J 44(3):341–350
Devi KR, Sahu RB, Mukherjee S (2015) Shear strength of organic clay in Kolkata region. Indian Geotech J 45(1):25–34
Hoikkala S, Leppänen M, Lahtinen P (1996) Mass stabilization of peat in road construction. XII Nordiska Geoteknikermötet NGM Reykjavík 1:26–28
Den Haan EJ (1998) Cement based stabilizers for Dutch organic soils. In: Proceedings of the international conference on problematic soils, Sendai, Japan. AA Balkema, Rotterdam, pp 53–56
Sherwood P (1993) Soil stabilization with cement and lime. H.M. Stationery Office, London, p 153
Axelsson K, Johansson SE, Andersson R (2002) Stabilization of organic soils by cement and Puzzolanic reactions—feasibility study. Swed Deep Stab Res Cent Rep 3:1–51
Timoney MJ, McCabe B (2012) Experiences of dry soil mixing in organic soils. J Eng Geol Citeseer 19(1):7–80
Bergado DT, Anderson LR, Miura N, Balasubramaniam AS (1996) Soft ground improvement in lowland and other environments. ASCE, Reston
Moseley MP, Kirsch K (2004) Ground improvement. CRC Press, Boca Raton
Jarernswan V (1972) The use of soil cement as a highway material. All Graduate Theses and Dissertations. p 1813
Wong LS (2015) Formulation of an optimal mix design of stabilized peat columns with fly ash as a Pozzolan. Arabian J Sci Eng 40(4):1015–1025
Abu Talib MK, Noriyuki Y (2017) Highly organic soil stabilization by using sugarcane Bagasse Ash (SCBA). MATEC Web Conf 103:07013
Porbaha A, Shibuya S, Kishida T (2000) State of the art in deep mixing technology. Part III: geomaterial characterization. Proc Inst Civ Eng Gr Improv 4(3):91–110
Tremblay H, Duchesne J, Locat J, Leroueil S (2002) Influence of the nature of organic compounds on fine soil stabilization with cement. Can Geotech J 39(3):535–546
Sing WL, Hashim R, Ali FH (2008) Behavior of stabilized peat soils in unconfined compression tests. Electron J Geotech Eng 13(4):581–591
Rahgozar MA, Saberian M (2016) Geotechnical properties of peat soil stabilised with shredded waste tyre chips. Mires Peat 18(3):1–12
Higgins D (2007) Briefing: GGBS and sustainability. Thomas Telford Ltd, London
Yi Y, Li C, Liu S (2014) Alkali-activated ground-granulated blast furnace slag for stabilization of marine soft clay. J Mater Civ Eng Am Soc Civ Eng 27(4):4014146
Basha EA, Hashim R, Mahmud HB, Muntohar AS (2005) Stabilization of residual soil with rice husk ash and cement. Constr Build Mater 19(6):448–453
Osinubi KJ (2006) Influence of compactive efforts on lime-slag treated tropical black clay. J Mater Civ Eng Am Soc Civ Eng 18(2):175–181
Roy A (2014) Soil stabilization using rice husk ash and cement. Int J Civ Eng Res 5(1):49–54
Wang SD, Scrivener KL (1995) Hydration products of alkali activated slag cement. Cem Concr Res 25:561–571
Song S, Sohn D, Jennings HM, Mason TO (2000) Hydration of alkali-activated ground granulated blast furnace slag. J Mater Sci 35(1):249–257
Häkkinen T (1993) The influence of slag content on the microstructure, permeability and mechanical properties of concrete. Part 1: microstructural studies and basic mechanical properties. Cem Concr Res 23(2):407–421
Wild S, Kinuthia JM, Jones GI, Higgins DD (1998) Effects of partial substitution of lime with ground granulated blast furnace slag (GGBS) on the strength properties of lime-stabilised sulphate-bearing clay soils. Eng Geol 51(1):37–53
Hebib S, Farrell ER (2003) Some experiences on the stabilization of Irish peats. Can Geotech J (NRC Research Press) 40(1):107–120
Alwi A (2008) Ground improvement on Malaysian peat soils using stabilised peat-column techniques. Jabatan Kejuruteraan Awam, Fakulti Kejuruteraan, Universiti Malaya
Wong LS, Hashim R, Ali FH (2008) Strength and permeability of stabilized peat soil. J Appl Sci 8(21):3986–3990
Kalantari B (2011) Strength evaluation of air cured, cement treated peat with blast furnace slag. Geomech Eng 3(3):207–218
Nagrale SD, Hajare H, Modak PR (2012) Utilization of rice husk ash. Carbon 2(6):42
Dabai MU, Muhammad C, Bagudo BU, Musa A (2009) Studies on the effect of rice husk ash as cement admixture. Niger J Basic Appl Sci 17(2):252–256
Yulianto FE, Mochtar NE (2010) Mixing of rice husk ash (RHA) and lime for peat soil stabilization. In: Proceedings of the first Makassar international conference on civil engineering, pp 533–537
Huat BBK, Maail S, Mohamed TA (2005) Effect of chemical admixtures on the engineering properties of tropical peat soils. Am J Appl Sci 2(7):1113–1120
Skels P, Bondars K, Korjakins A (2011) Unconfined compressive strength properties of cement stabilized peat. Sci Res Essays 6(9):1915–1921
Elkady TY (2016) The effect of curing conditions on the unconfined compression strength of lime-treated expansive soils. Road Mater Pavement Des 17(1):52–69
Akinmusuru JO (1990) Potential beneficial use of steel slag waste for civil engineering purposes. Resour Conserv Recycl 5(PT1):73–80
Rahman M (1987) Effects of cement–rice husk ash mixtures on geotechnical properties of lateritic soils. Soils Found 27(2):61–65
Singh S, Tripathy DP, Ranjith P (2008) Performance evaluation of cement stabilized fly ash–GBFS mixes as a highway construction material. Waste Manag 28(8):1331–1337
Abdulsattar ZM (2015) Soil stabilization with rice husk ash and cement. Infrastructure University Kuala Lumpur, p 65
Pandey P (2015) Utilization of Waste foundry sand as partial replacement of fine aggregate for low cost concrete. Int J Curr Eng Technol 5(6):3535–3538
Hossain ASM, Hoque AM, Zaniewski JP (1991) Stabilization of alluvial soils with cement and cement-rice husk ash blend for low-volume road construction in Bangladesh. Transp Res Rec 1291:275–284
Janz M, Johansson SE (2002) The function of different binding agents in deep stabilization. Swed Deep Stab Res Cent Rep 9:1–35
Saride S, Puppala AJ, Chikyala SR (2013) Swell-shrink and strength behaviors of lime and cement stabilized expansive organic clays. Appl Clay Sci 85:39–45
Mukhtar F, Bhat MA, Bashir R, Chisti H (2014) Assessment of surface water quality by evaluating the physico-chemical parameters and by checking the water quality index of Nigeen Basin and Brari Nambal Lagoon of Dal Lake, Kashmir. J Mater Environ Sci 5(4):1178–1187
Mohanty S, Roy N, Singh SP (2018) Influence of cement clinker and GGBS on the strength of dispersive soil. In: Indian geotechnical conference, pp 1–6
Lizarazo-Marriaga J, Claisse P, Ganjian E (2010) Effect of steel slag and portland cement in the rate of hydration and strength of blast furnace slag pastes. J Mater Civ Eng Am Soc Civ Eng 23(2):153–160
Gupta D, Kumar A (2017) Performance evaluation of cement-stabilized pond ash-rice husk ash-clay mixture as a highway construction material. J Rock Mech Geotech Eng 9(1):159–169