Pozzolanic additives induced strength behavior of expansive soil: A comparative study

Temporal variation in moisture content induces more problematic characteristics in expansive soil. The soil undergoes change in its behavior from hard (at dry condition) to soft (at wet condition). Various pozzolanic additives such as lime as well as waste materials like fly ash are used to strengthen the soil. Depending upon chemical and mineralogical composition of the additives, the strength improvement in the soil can vary. This paper presents the variation in the strength of soil by addition of hydrated lime, fly ash alone as well as admixtures of fly ash-lime, and fly ash-lime-gypsum. Both short term and long term variations in strength of soil has been studied. It has been observed that the response of the soil with curing period to each additive or its combination is considerably different. An attempt has been made to deduce the governing mechanisms in strength development through the alteration in mineralogical, microstructure and chemical composition. For this study, X-ray diffraction, scanning electron microscope and energy dispersive spectroscopy analysis are carried on fractured portion of samples after testing for unconfined compressive strength samples. It has been clearly brought out that formation of cementitious materials (C-S-H, C-A-H and C-A-S-H-H) in soil with lime and alteration with the use of fly ash and gypsum play significant role in improving the strength. The changes in microstructure of the soil with the formation of new compounds are related with chemical composition (Al:Si, Al:Ca and Ca:Si) that in turn are related to variations in the strength behavior of soil.

Temporal variation de la teneur en humidité induit plus problématique caractéristiques expansive dans le sol. Le sol subit un changement dans son comportement de disque dur (état sec) sur soft (à wet condition). Divers pouzzolaniques additifs comme la chaux ainsi que les déchets tels que les cendres volantes sont utilisés pour renforcer le sol. Selon la composition chimique et minéralogique des additifs, la force amélioration dans le sol peut varier. Ce document présente la variation de la force du sol par ajout de chaux hydratée, les cendres volantes seul comme adjuvants de cendres volantes de chaux, et les cendres volantes-chaux-gypse. À court et à long terme les variations dans la force du sol a été étudiée. Il a été observé que la réaction du sol avec période de séchage de chaque additif ou sa combinaison est considérablement différente. Une tentative a été faite pour en déduire les mécanismes directeurs en force au développement grâce à la modification de minéralogie, la microstructure et la composition chimique. Pour les fins de cette étude, diffraction de rayons X, microscope électronique à balayage et d’énergie dispersive spectroscopie analyse sont effectués sur fracturé portion d’échantillons après les essais de nappe résistance à la compression des échantillons. Il a été clairement mis en évidence que la formation de matériaux construction (C-S-H, C-A-H et C-A-S-H-H) dans le sol avec de la chaux et la modification de l’utilisation des cendres volantes et de gypse jouer rôle important dans l’amélioration de la force. Les changements au niveau de la microstructure du sol avec la formation de nouveaux composés sont liées avec composition chimique (Al:Si, Al:Ca et Ca:Si) qui à leur tour sont liées à des variations dans le comportement effectif des sols.