Визначення мікроструктури та механічних властивостей набухаючого грунту, стабілізованого з використанням летючої золи і відпрацьованого формувального піску

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286991

Ключові слова:

набухаючий грунт, стабілізація, ВФП, ЛЗ, мікроструктура

Анотація

Набухаючий грунт викликає пошкодження дорожніх конструкцій у вигляді тріщин або деформацій через зміну вологості. Одним із способів вирішення цієї проблеми є стабілізація грунту з використанням присадних матеріалів. Спеціальні добавки можуть бути дорогими. Отже, для вирішення проблеми набухаючого грунту в якості земляного полотна при будівництві доріг необхідно використовувати присадні матеріали на основі промислових відходів, як один з методів утилізації відходів. Метою дослідження є аналіз впливу додавання двох типів промислових відходів, а саме летючої золи (ЛЗ) та відпрацьованого формувального піску (ВФП), на мікроструктуру, фізичні та механічні властивості набухаючого грунту. Метод стабілізації набухаючого грунту включає змішування грунту з 9% ЛЗ та різною кількістю ВФП (0%, 7,5%, 10%, 15%) у розрахунку на суху масу грунту. Дослідження мікроструктури включає кількісну дифракцію рентгенівських променів та скануючу електронну мікроскопію. Вивчення фізичних властивостей включає визначення питомої ваги, меж Аттерберга та ситовий аналіз. Проведено механічні випробування, а саме випробування на ущільнення, визначення несучої здатності грунту каліфорнійським методом, випробування на набухання і тривісні випробування. Грунт, стабілізований з використанням 9% ЛЗ та 15% ВФП, демонструє значне збільшення кута внутрішнього тертя і зчеплення, а також зменшення набухання на 67,18% порівняно з початковим набуханням грунту. Додавання 9% летючої золи та 15% ВФП у набухаючий грунт знижує вміст монтморилоніту. Природні набухаючі грунти мають дуже низький показник CBR (каліфорнійське число несучої здатності) при замочуванні, що становить 0,94%, в той час як стабілізовані грунти з вмістом 9% ЛЗ та 15% ВФП мають показник CBR при замочуванні, що дорівнює 6,46%. Це означає, що CBR при замочуванні стабілізованого грунту відповідає мінімальному CBR, необхідному для будівництва земляного полотна дороги. Суміш 9% ЛЗ та 15% ВФП в набухаючому грунті може бути рекомендована в якості матеріалу для стабілізації набухаючого грунту завдяки здатності до поліпшення мікроструктури та механічних властивостей

Біографії авторів

Anita Setyowati Srie Gunarti, Brawijaya University

Student of Civil Engineering Doctoral Program

Department of Civil Engineering

Yulvi Zaika, Brawijaya University

Associate Professor Civil Engineering Doctoral Program

Department of Civil Engineering

As’ad Munawir, Brawijaya University

Professor Civil Engineering Doctoral Program

Department of Civil Engineering

Eko Andi Suryo, Brawijaya University

Assistant Professor Civil Engineering Doctoral Program

Department of Civil Engineering

Harimurti, Brawijaya University

Assistant Professor Civil Engineering Doctoral Program

Department of Civil Engineering

Посилання

  1. Zhang, Y., Sappinen, T., Korkiala-Tanttu, L., Vilenius, M., & Juuti, E. (2021). Investigations into stabilized waste foundry sand for applications in pavement structures. Resources, Conservation and Recycling, 170, 105585.
  2. Sharma, A. K., & Sivapullaiah, P. V. (2016). Ground granulated blast furnace slag amended fly ash as an expansive soil stabilizer. Soils and Foundations, 56(2), 205-212.
  3. Zaika, Y., & Suryo, E. A. (2019). Design of improved lime expansive soil for embankment of flexible pavement. GEOMATE Journal, 17(60), 90-95.
  4. Indiramma, P., Sudharani, C., & Needhidasan, S. (2020). Utilization of fly ash and lime to stabilize the expansive soil and to sustain pollution free environment–An experimental study. Materials Today: Proceedings, 22, 694-700.
  5. Sudjianto, A. T., Suraji, A., & Susilo, S. H. (2021). Analysis of soil characteristics on expansive clay stabilization using shell ash. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6), 114.
  6. Blayi, R. A., Sherwani, A. F. H., Ibrahim, H. H., Faraj, R. H., & Daraei, A. (2020). Strength improvement of expansive soil by utilizing waste glass powder. Case Studies in Construction Materials, 13, e00427.
  7. Khadka, S. D., Jayawickrama, P. W., Senadheera, S., & Segvic, B. (2020). Stabilization of highly expansive soils containing sulfate using metakaolin and fly ash based geopolymer modified with lime and gypsum. Transportation Geotechnics, 23, 100327.
  8. Yadav, A. P., & Kumar, E. N. (2019). A Comparative Study of Waste Foundry Sand and Marble Dust for Stabilization of Subgrade Soil. International Journal for Research in Applied Science and.
  9. Mishra, B. (2014). A Study on characteristics of subgrade soil by use of foundry sand and Iron turnings. International Journal of Science and Research (IJSR), ISSN (Online), 2319-7064.
  10. Gunarti, A. S. S., & Raharja, I. (2020, May). Mechanical Properties Improvement of Clays Using Silica Sand Waste and Dust Sand Foundry Waste. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 856, No. 1, p. 012002). IOP Publishing.
  11. Gunarti, A. S. S., Nuryati, S., Muttaqin, P. A., & Raharja, I. (2020, April). Unconfined compression strength of soil using silica sand waste and dust sand foundry as a stabilizer. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1517, No. 1, p. 012028). IOP Publishing.
  12. Venkatesh, J., Chinnusamy, K., & Murugesh, S. (2020, November). A Review Paper on Comparative study of Expansive Sub-Grade Stabilization using Industrial Wastes like Foundry Sand, Quarry Dust, Demolition Wastes and Rubber Scrap. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 955, No. 1, p. 012062). IOP Publishing.
  13. Bhardwaj, B., & Kumar, P. (2017). Waste foundry sand in concrete: A review. Construction and building materials, 156, 661-674.
  14. Moses, G., Saminu, A., & Oriola, F. O. P. (2012). Influence of compactive efforts on compacted foundry Sand treated with Cement Kiln dust. Civil and Environmental Research, 2(5), 11-24.
  15. Peter, L., Jayasree, P. K., Balan, K., & Raj, S. A. (2016). Laboratory investigation in the improvement of subgrade characteristics of expansive soil stabilised with coir waste. Transportation Research Procedia, 17, 558-566.
  16. Mohanty, S., Pradhan, P., & Mohanty, C. (2018). Stabilization of expansive soil using industrial waste: fly ash. Civil engineering research journal, 3(2).
  17. Cokca, E. (2001). Use of class c fly ashes for the stabilizationof an expansive soil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 127(7), 568-573.
  18. Zha, F., Liu, S., Du, Y., & Cui, K. (2008). Behavior of expansive soils stabilized with fly ash. Natural hazards, 47, 509-523.
  19. Zumrawi, M. M. (2015). Stabilization of Pavement Subgrade by Using Fly Ash Activated by Cement. American Journal of Civil Engineering and Architecture, 3(6), 218-224.
  20. Sabat, A. K., & Pradhan, A. (2014). Fiber reinforced-fly ash stabilized expansive soil mixes as subgrade material in flexible pavement. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 19, 5757-5770.
  21. Bose, B. (2012). Geo engineering properties of expansive soil stabilized with fly ash. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 17(1), 1339-1353.
  22. Razvi, S., Sujahat, S., Adnan, S., Aasim, K., Ravi, U., & Saud, M. (2007). Stabilization of Soil by Foundry Sand with Fly-Ash. Int. J. Innov. Res. Sci. Eng. Technol.(An ISO, 3297(5), 9449-9454.
  23. Sharma, R. K., & Kumar, A. (2013). Compaction and Sub-grade Characteristics of Clayey Soil Mixed with Foundry Sand and Fly Ash. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 2(10), 1504-1509.
  24. Seed, H. B., Woodward Jr, R. J., & Lundgren, R. (1962). Prediction of swelling potential for compacted clays. Journal of the soil mechanics and foundations division, 88(3), 53-87.
  25. Chen, F. H. (1975). Developments in geotechnical engineering: Foundations on expansive soils. Elsevier Scientific Publishing Company.
  26. Bose, B. (2012). Geo engineering properties of expansive soil stabilized with fly ash. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 17(1), 1339-1353.
  27. Khare, A., Gupta, S. K., Sah, S., Kumar, M., Toppo, A., Jain, A., & Jaiswal, S. K. (2023). Implication of Fly Ash in Stabilizing Expansive Soil. Intersect: The Stanford Journal of Science, Technology, and Society, 16(2).
  28. Turan, C., Javadi, A. A., Vinai, R., & Beig Zali, R. (2022). Geotechnical characteristics of fine-grained soils stabilized with fly ash, a review. Sustainability, 14(24), 16710.
  29. Zimar, Z., Robert, D., Zhou, A., Giustozzi, F., Setunge, S., & Kodikara, J. (2022). Application of coal fly ash in pavement subgrade stabilisation: A review. Journal of Environmental Management, 312, 114926.
  30. Kaur, M. (2019). Improvement Of Cbr Value Of Expansive Soil With Industrial Waste. Journal of emergng Technologies and Innovative Research, 6(5).
  31. Soni, A., & Varshney, D. (2021, April). Enhancing the california bearing ratio (CBR) value of clayey-sand type of soil in mathura region. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 1116, No. 1, p. 012031). IOP Publishing.
  32. Rajakumar, C., & Meenambal, T. (2015). CBR and UCC strength characteristics of expansive soil subgrade stabilized with industrial and agricultural wastes. International Journal of ChemTech Research, 8(7), 1-17.
  33. Lakshmi, S. M., Geetha, S., & Selvakumar, M. (2021). Predicting soaked CBR of SC subgrade from dry density for light and heavy compaction. Materials Today: Proceedings, 45, 1664-1670.
  34. Choudhary, A. K., Gill, K. S., & Jha, J. N. (2011). Improvement in CBR values of expansive soil subgrades using Geo synthetics. Guru Nanak Dev Engineering College Ludhiana (Punjab)-141006, 155.
  35. Warsiti, W., Kusdiyono, K., Risman, R., & Ristiawan, A. (2020). Characteristic Study of CBR Value of Red Soil Mixture with Lime. Bangun Rekaprima: Majalah Ilmiah Pengembangan Rekayasa, Sosial dan Humaniora, 6(1, April), 58-68.
  36. Sithole, N. T., Tsotetsi, N. T., Mashifana, T., & Sillanpää, M. (2022). Alternative cleaner production of sustainable concrete from waste foundry sand and slag. Journal of Cleaner Production, 336, 130399.
  37. 37Kumar, P., Paliwal, M.C., Jain. A.K. (2016) Stabilization Of Sub Grade Soil By Using Foundry Sand Waste. International journal of engineering sciences & research technology, 5(9)
  38. Bell, F. G. (1996). Lime stabilization of clay minerals and soils. Engineering geology, 42(4), 223-237.
  39. Gorakhki, M. H., Alhomair, S. A., & Bareither, C. A. (2017). Re-Use of Mine Waste Materials Amended with Fly Ash in Transportation Earthworks Projects (No. MPC 17-332). Research Report–MPC Publications: MPC-17-332. North Dakota State University-Upper Great Plains Transportation Institute, Fargo: Mountain-Plains Consortium.
  40. Zhou, S. Q., Zhou, D. W., Zhang, Y. F., & Wang, W. J. (2019). Study on physical-mechanical properties and microstructure of expansive soil stabilized with fly ash and lime. Advances in Civil Engineering, 2019.
Визначення мікроструктури та механічних властивостей набухаючого грунту, стабілізованого з використанням летючої золи і відпрацьованого формувального піску

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-22

Як цитувати

Gunarti, A. S. S., Zaika, Y., Munawir, A., Suryo, E. A., & Harimurti. (2023). Визначення мікроструктури та механічних властивостей набухаючого грунту, стабілізованого з використанням летючої золи і відпрацьованого формувального піску. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (126), 31–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286991

Номер

Том 6 № 6 (126) (2023): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Anita Setyowati Srie Gunarti, Yulvi Zaika, As’ad Munawir, Eko Andi Suryo, Harimurti

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.