California Bearing Ratio (CBR) Value for Expansive Soil Subgrade Stabilized Using Brick Dust-Lime Mixtures

Ali Muftah Abdussalam Ezreig; M.O.M. Mashri

doi:10.65419/albahit.v5i2.136

المؤلفون

علي مفتاح عبد السلام ازريق قسم الهندسة المعمارية والمدنية، كلية العلوم التقنية بني وليد، ليبيا. المؤلف
محمد عمر محمد مشري قسم الهندسة المعمارية والمدنية، كلية العلوم التقنية بني وليد، ليبيا المؤلف

DOI:

https://doi.org/10.65419/albahit.v5i2.136

الكلمات المفتاحية:

تثبيت التربة، غبار الطوب، الجير، الدمك، نسبة التحمل الكاليفورنية (CBR)

الملخص

تنتشر الترب الطينية الانتفاخية على نطاق واسع في المناطق شبه الجافة الجنوبية من العالم. تركز هذه الدراسة على تحسين مقاومة التربة الطينية الانتفاخية المتوفرة محليًا باستخدام غبار الطوب كمادة تثبيت، والجير (CaO) كمادة منشطة. ويُعد هذا التوجه حلًا عمليًا لإعادة تدوير غبار الطوب مع الحد من الآثار البيئية الناتجة عنه.

ولتحديد المحتوى الأمثل من الجير المستخدم في تثبيت التربة، أُجريت اختبارات حدود أتربرغ، واختبار بروكتور المعدل، واختبار نسبة التحمل الكاليفورنية (CBR)، حيث تم تحديد نسبة 10% من غبار الطوب باعتبارها النسبة المثلى. ولتقييم تأثيره على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للتربة الانتفاخية، تم خلط نسب مختلفة من غبار الطوب (5%، 10%، 15%، و20%) مع التربة الطبيعية، بالإضافة إلى نسبة ثابتة مقدارها 5% من الجير كمصدر لأكسيد الكالسيوم.

أظهرت نتائج دليل اللدونة أن قابلية الانتفاخ للتربة الانتفاخية انخفضت من مرتفعة جدًا إلى منخفضة عند معالجتها بالخليط الأمثل المكوَّن من 10% غبار طوب و5% جير. في المقابل، فإن استخدام 15% أو 20% من غبار الطوب وحده أدى إلى خفض قابلية الانتفاخ من مرتفعة جدًا إلى متوسطة فقط.

علاوة على ذلك، فإن إضافة 10% من غبار الطوب و5% من الجير رفعت قيمة الـ CBR للتربة الطبيعية من 4.71% إلى 22% خلال يوم واحد. ولوحظت تحسينات مماثلة عند إضافة 10% غبار طوب و5% جير بشكل منفصل، بينما أعطى الخليط الأمثل المكوَّن من 10% غبار طوب مع 5% جير نتائج أفضل وأكثر فعالية. كما ارتفعت قيمة الـ CBR بشكل ملحوظ بعد 14 و28 يومًا من المعالجة.

توضح هذه النتائج ملاءمة كلٍّ من الجير وغبار الطوب كمواد فعالة في تثبيت التربة الانتفاخية. واستنادًا إلى هذه النتائج، يمكن القول إن تثبيت الترب الانتفاخية باستخدام غبار الطوب يُعد طريقة فعالة، مما يجعله مناسبًا لتحسين الخصائص الجيوتقنية للتربة.

المراجع

[1] Utkarsh, P.K. Jain, A review on innovative approaches to expansive soil stabilization: Focussing on EPS beads, sand, and jute, Science and Engineering of Composite Materials. 31 (2024). https://doi.org/10.1515/secm-2024-0005.

[2] N. Haque Nayem, Stabilization of Expansive Soil by Improving the Engineering Properties Using Lime and Fly Ash, International Journal of Engineering Management. 7 (2023) 27–34. https://doi.org/10.11648/j.ijem.20230702.12.

[3] S. GhavamShirazi, H. Bilsel, Characterization of volume change and strength behavior of micro-silica and lime-stabilized Cyprus clay, Acta Geotechnica. 16 (2021) 827–840. https://doi.org/10.1007/s11440-020-01060-1.

[4] M. Macías-Párraga, F.J.T. Echarri, O. Alonso-Pandavenes, J. Garzón-Roca, Improvement of Expansive Soils: A Review Focused on Applying Innovative and Sustainable Techniques in the Ecuadorian Coastal Soils, Applied Sciences. 15 (2025) 8184. https://doi.org/10.3390/app15158184.

[5] A.A. Mohammed, H. Nahazanan, N.A.M. Nasir, G.F. Huseien, A.H. Saad, Calcium-Based Binders in Concrete or Soil Stabilization: Challenges, Problems, and Calcined Clay as Partial Replacement to Produce Low-Carbon Cement, Materials. 16 (2023). https://doi.org/10.3390/ma16052020.

[6] P. Sen, Effect of Chemicals on Engineering Properties of Soil, International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. V (2017) 1677–1685. https://doi.org/10.22214/ijraset.2017.10244.

[7] A.M.A. Ezreig, M.A.M. Ismail, K.I.. Ehwailat, A state of review : challenges and techniques of laterite soil stabilisation using chemical , economical , and eco friendly materials, Innovative Infrastructure Solutions. (2022). https://doi.org/10.1007/s41062-022-00821-z.

[8] A.M. Abdussalam Ezreig, M.A. Mohamad Ismail, K.I. Azarroug Ehwailat, Geotechnical performance of tropical laterite soil using palm oil fuel ash and activator magnesium oxide stabilizer, Physics and Chemistry of the Earth. 129 (2023) 103293. https://doi.org/10.1016/j.pce.2022.103293.

[9] S. GhavamShirazi, H. Bilsel, Characterization of volume change and strength behavior of micro-silica and lime-stabilized Cyprus clay, Acta Geotechnica. 16 (2021) 827–840. https://doi.org/10.1007/s11440-020-01060-1.

[10] J.K.H. Wong, S.T. Kok, S.Y. Wong, Cementitious, pozzolanic and filler materials for DSM binders, Civil Engineering Journal (Iran). 6 (2020) 402–417. https://doi.org/10.28991/cej-2020-03091479.

[11] C. Gillot, The use of pozzolanic materials in Maya mortars: New evidence from Río Bec (Campeche, Mexico), Journal of Archaeological Science. 47 (2014) 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jas.2014.03.037.

[12] K.C. Onyelowe, M.E. Onyia, D.B. Van, H. Baykara, H.U. Ugwu, Pozzolanic reaction in clayey soils for stabilization purposes: A classical overview of sustainable transport geotechnics, Advances in Materials Science and Engineering. 2021 (2021) 1–7. https://doi.org/10.1155/2021/6632171.

[13] Y. Hong, X. Wu, P. Zhang, Construction technology and mechanical properties of a cement-soil mixing pile reinforced by basalt fibre, Advances in Materials Science and Engineering. 2017 (2017). https://doi.org/10.1155/2017/9736465.

[14] X. Yao, K. Liu, G. Huang, M. Wang, X. Dong, Mechanical Properties and Durability of Deep Soil–Cement Column Reinforced by Jute and PVA Fiber, Journal of Materials in Civil Engineering. 33 (2021) 04021021. https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0003636.

[15] I.A. Baguhin, J.B. Ken Balangao, V.S. Karla Caingles, Soil Strength of Chemically Stabilized Road Subbase Materials With Lime Sludge and Fly Ash: a Statistical Evaluation Using Anova, Science International (Lahore). 2023 (2023) 405–409. https://hal.science/hal-04170006.

[16] Y. Yi, M. Liska, A. Al-Tabbaa, Properties of Two Model Soils Stabilized with Different Blends and Contents of GGBS, MgO, Lime, and PC, Journal of Materials in Civil Engineering. 26 (2014) 267–274. https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0000806.

[17] K. Ramu, R. Dayakar Babu, Mitigating Problematic Expansive Soil by Using POFA, Lime and DRWPI, Lecture Notes in Civil Engineering. 138 (2021) 85–96. https://doi.org/10.1007/978-981-33-6564-3_8.

[18] A. Bhurtel, A. Eisazadeh, Strength and Durability of Bottom Ash and Lime Stabilized Bangkok Clay, KSCE Journal of Civil Engineering. 24 (2020) 404–411. https://doi.org/10.1007/s12205-019-0850-3.

[19] S. Teja, S. L., Kumar, S. S., Needhidasan, Stabilization of Expansive Soil Using Brick Dust, International Journal of Pure and Applied Mathematics. 119 (2018) 1–8. http://www.acadpubl.eu/hub/.

[20] S. Paudel, B. Kumar Dahal, Effect of Brick Dust on Soil and Strength Improvement with the use of Plastic Waste, (2022).

[21] Marjom Ete, J.R.& A.K. Moni Mishra, Ravino Mekro, Lensar Jamir, Taniya Oniya, Experimental Investigation for Stabilization of Expansive Soil by Using Waste Materials—Brick Dust and Eggshell Powder, Geoenvironmental Engineering. 508 (2024). https://doi.org/doi.org/10.1007/978-981-97-3823-6_5.

[22] S.divya, K. Anusaya, P. P, V. Sobana, Stabilization of Black Cotton Soil using Groundnut, 6 (2023) 545–549.

[23] M. Kumar, Evaluation of experimental research on black cotton soil stabilization using stone powder, Materials Today: Proceedings. 37 (2020) 3490–3493. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.389.

[24] ASTM D2487-10, Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (unified Soil Classification System)., ASTM International, West Conshohocken, 2010. https://doi.org/10.1520/D2487-10.

[25] American Society for Testing and Materials (ASTM), D2487-17e1: Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System), ASTM International. (2020) 1–10. https://doi.org/10.1520/D2487-11.2.

[26] ASTM-D-2216-98, Standard Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass, ASTM International. (1998) 1–5.

[27] ASTM-D1557, Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kN-m/m3)), (2012).

[28] ASTM-D1883, Standard Test Method for California Bearing Ratio (CBR) of Laboratory-Compacted Soils, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016.

[29] J. Wei, J. Wei, Q. Huang, S.M.I.B.S. Zainal Abidin, Z. Zou, Mechanism and Engineering Characteristics of Expansive Soil Reinforced by Industrial Solid Waste: A Review, Buildings. 13 (2023) 1–17. https://doi.org/10.3390/buildings13041001.

[30] Ezreig, Ismail, Ehwailat, Hydrophobic effect of soil stabilization for sustainable subgrade soil improvement, Materials. 15 (2022) 3087. https://doi.org/10.3390/ma15093087.

[31] N.H.A. Rizal, M.A. Hezmi, R. Razali, N.A. Wahab, M.J. Roshan, A.S.A. Rashid, D.Z.A. Hasbollah, Effects of Lime on the Compaction Characteristics of Lateritic Soil in UTM, Johor, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 971 (2022). https://doi.org/10.1088/1755-1315/971/1/012031.

[32] H. Güllü, H. Canakci, I.F. Al Zangana, Use of cement based grout with glass powder for deep mixing, 2017. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.070.

[33] M.S.I. Zaini, M. Hasan, Effect of Optimum Utilization of Silica Fume and Lime On the Stabilization of Problematic Soils, International Journal of Integrated Engineering. 15 (2023) 352–366. https://doi.org/10.30880/ijie.2023.15.01.032.