Stabilisation of expansive clay bed using calcium chloride solution

Abstract

Expansive clays experience cyclic volumetric changes upon moisture fluctuation because of their intrinsic mineralogical behaviour. As these volumetric changes threaten the stability of almost all lightly loaded structures, various remedial techniques have been developed to reduce the damage they cause. Among these measures, chemical stabilisation using multivalent cations is aimed at altering the chemical environment around the clay particles upon which the behaviour of clay depends to a great extent. In the present work, an attempt is made to study the efficacy of calcium chloride (CaCl2), a strong electrolyte, on the plasticity and swell characteristics of an expansive clay bed. One per cent CaCl2 solution was applied to the expansive clay bed by ponding and also through bore-holes. The relative influences of lime and calcium chloride on the properties of the clay bed are brought out by using data from a previous study of lime piles on an adjacent site. The plasticity index of the clay bed is decreased by 7–15% and 40–60% with lime and calcium chloride treatments respectively. Similarly, the swell pressure of the clay is decreased by 20–25% and 50–65% respectively. From this study, it is revealed that the modification of clay properties with calcium chloride is several times greater than that for the conventionally used lime. Les argiles expansives connaissent des changements volumétriques cycliques lors des fluctuations d'humidité en raison de leur comportement minéralogique intrinsèque. Comme ces changements volumétriques menacent la stabilité de presque toutes les structures légèrement chargées, on a développé diverses techniques visant à réduire les dégâts ainsi causés. Parmi ces mesures il faut citer la stabilisation chimique qui utilise des cations multivalents pour changer l'environnement chimique autour des particules d'argile dont dépend, dans une grande mesure, le comportement de l'argile. Dans ce travail, nous essayons d'étudier l'efficacitédu chlorure de calcium (CaCl2), électrolyte puissant, sur la plasticité et les caractéristiques de gonflement d'un lit d'argile expansive. Nous avons appliqué une solution à un pour cent de CaCl2 au lit d'argile en accumulant l'eau audessus et aussi en l'injectant par des forages. Nous montrons les influences relatives de la chaux et du chlorure de calcium sur les propriétés du lit d'argile en utilisant les données provenant d'une étude précédente sur des piles de chaux dans un site adjacent. L'indice de plasticité du lit d'argile diminue respectivement de 7 à 15% et de 40 à 60% après les traitements à la chaux et au chlorure de calcium. De même, la pression de gonflement de l'argile diminue de 20 à 25% et de 50 à 65% respectivement. Cette étude montre que la mod-ification des propriétés de l'argile provoquée par le chlorure de calcium est de plusieurs fois supérieure à celle provoquée par la chaux utilisée de manière conventionnelle.