Effect of Date Seed-Ash Stabilization on the Behavior of Expansive Soil

Abstract

One of the challenges that has been faced by civil engineers is the damage to structures due to expansive soils. When such soils get wetted, their volume increase and due to drying, they shrink and the volume decreases. Consequently, this causes serious damages especially to lightly loaded buildings and pavements. In this study, an attempt has been made to solve the expansive soil problem in Gazimagusa, North Cyprus by using the waste product, date seed ash, DSA as a soil stabilizer. In Libya, the dates are cheap and available in huge amounts. The seeds of dates are the waste generated by some factories producing dates' jam. In the study, laboratory tests have been performed to study the effect of DSA as a soil stabilizer on the expansion and compressibility of the expansive soil. The effect of wetting-drying cycles on the volume change characteristics of the soil was also investigated. The soil was mixed with three percentages of DSA: 4%, 6%, and 8 % and laboratory tests were performed on both natural and treated soils. These tests include the hydrometer, compaction, Atterberg limits, unconfined compression, one-dimensional consolidation-swelling, cyclic wetting-drying and California Bearing Ratio (CBR) test. Test results show that addition of DSA into the soil resulted in a decrease in the plasticity and the swelling potential of the treated soils. However, DSA treatment caused a reduction in the unconfined compressive strength due to reduction in dry density of the treated soils. DSA treatment did not contribute to the improvement of the CBR value of the treated soils. From the obtained results, it can be concluded that DSA could be a good soil stabilizer for improving the plasticity and the swelling properties of the expansive soil but no improvement in the unconfined compressive strength and the CBR number was obtained. Keywords: Compressibility, date seed ash, expansive soil, plasticity, soil stabilization, swelling soil, wetting-drying cycles.

ÖZ: İnşaat mühendislerinin karşılaştıkları sorunlardan bir tanesi de şişen zeminlerden dolayı yapıların zarar görmesidir. Zemin ıslandığı zaman, hacimleri artmakta kurumaya maruz kaldıklarında ise, büzülmektedirler. Bunun neticesinde, özellikle hafif yüklü bina ve kaldırımlarda ciddi hasarların meydana gelmesine neden olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, Gazimağusa, Kuzey Kıbrıs’da şişen zemin problemini çözebilmek için zemin stabilizasyon malzemesi olarak atık ürün olan hurma çekirdeği külü, HÇK kullanılmıştır. Libya’da hurma çok ucuz ve oldukça bol miktarda bulunmaktadır. Hurma çekirdeği, hurma reçeli üreten bazı fabrikalardan atık malzemesi olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, zemin stabilizasyon malzemesi olarak HÇK’nin doğal şişen zeminde kabarma ve sıkışabilme karakterine etkisini çalışabilmek için laboratuvar deneyleri gerçekleştirilmiştir. Tekrarlı ıslatma-kurutmanın şişme ve büzülme karakterine etkisi de incelenmiştir. Doğal şişen zemin üç farklı HÇK yüzdesi: 4%, 6% ve 8% ile karıştırılmış ve doğal ve stabilize edilmiş zemin üzerinde laboratuvar deneyleri yapılmıştır. Yapılan bu deneyler hidrometre, kompaksiyon, Atterberg limitler, serbest basınç, tek yönlü konsolidasyon ve şişme, tekrarlı ıslatıp-kurutma şişme deneyi ve California Taşıma Oranı (CBR) deneyi içermektedir. Labaratuvar deney neticeleri göstermektedir ki HÇK’nü zemine karıştırmak plastisite endeksi ve şişme potansiyelinde düşmeye neden olmuştur. Ancak, HÇK stabilizasyonu, stabilize edilmiş zeminin düşük kuru yoğunluğundan dolayı zeminin serbest basınç mukavemet değerinin düşmesine neden olmuştur. HÇK stabilizasyonu, stabilite edilmiş zeminin CBR değerini iyileştirmede herhangi bir katkı sağlamamıştır. Bu çalışma içerisinde elde edilen neticelerden, HÇK stabilizasyonunun şişen zeminin plastisite ve şişme özelliklerini iyileştirmede iyi bir iyileştirme malzemesi olduğu ancak serbest basınç mukavemeti ve CBR sayısını iyileştirme için uygun olmadığı neticesi ortaya çıkarmaktadır. Anahtar Kelimeler: Sıkıştırma, hurma çekirdeği külü, şişen zemin, plastisite, zemin stabilizasyonu, şişen zemin, ıslatma-kurutma döngüsü.