Effectiveness of cement on hydraulic conductivity of compacted soil–cement mixtures

Abstract

The paper presents the results of an experimental study on the hydraulic conductivity of compacted soil-cement mixtures. The effectiveness of 5% cement addition is evaluated by the permeability value at 28 days' curing and by the ratio of the hydraulic conductivity of the untreated soil to that of the mixture, both compacted wet of optimum with a Proctor Standard effort. Laboratory compaction and permeability tests were performed on 15 soils of different grain size (sandy to clayey soils) and mineralogy. For all the investigated soil-cement mixtures hydraulic conductivity values lower than 2 × 10−7 cm/s have been achieved after the cement addition. A statistical analysis was developed in order to evaluate relationships between hydraulic conductivity and soil compositional and compaction variables. Prediction models for all soil types and for fine-grained soils are given. In particular, for fine-grained soils a regression equation is proposed that can be used to reliably predict the hydraulic conductivity of compacted soil-cement mixture as a function of clay fraction, fine fraction and liquid limit. Practical applications of the proposed prediction models and the precautions for using them are discussed. Cet exposé présente les résultats d'uneé tude expérimentale sur la conductivité hydraulique de mixtures sol-ciment compactées. L'efficacité de l'adjonction de ciment esté valueé à 5% en utilisant la valeur de perméabilité après 28 jours de cuisson et en utilisant le rapport entre la perméabilité du sol non traité et celle de la mixture, dans les deux cas sous compactage mouillé optimum avec un effort Proctor Standard. Le compactage en laboratoire et les essais de perméabilité onté té effectués sur 15 sols avec différentes tailles de grains (sableux à argileux) et différentes minéralogies. Pour toutes les mixtures sol-cimenté tudiées, des valeurs de conductivité hydraulique inférieures à 2 3 1027 cm/s onté té obtenues après adjonction de ciment. Nous avons développé une analyse statistique pouré valuer les relations entre la conductivité hydraulique et les variantes quant à la composition du sol et au compactage. Nous donnons des modèles de prédiction pour tous les types de sol et pour les sols àgrains fins. Pour les sols à grains fins en particulier, nous proposons uneé quation de régression qui peut être utilisée pour prédire avec fiabilité la conductivité hydraulique de mixtures sol-ciment compactées comme fonction de la fraction argileuse, de la fraction fine et de la limite liquide. Nous discutons des applications pratiques des modèles de prédiction proposés ainsi que des précautions à prendre pour les utiliser.