Strength of compacted earth: linking soil properties to stabilizers

Abstract

The influence of stabilizers and soil properties on the strength of stabilized, compacted earth is investigated. This is achieved by establishing relationships between natural soil properties (two measures each of gradation and plasticity and one of shrinkage), stabilizer treatments (0–6% of lime and/or cement and/or asphalt), and stabilized unconfined compressive strength (UCS). A total of 219 strength tests were performed on 104 different soils. The soils can be categorized into two groups according to whether single soil properties or combinations of them are “favourable” or “unfavourable” in their predisposition to stabilization. The mean UCS for favourable soils ranges from 2.98–3.25 MPa (90% ≥ 2 MPa) and for unfavourable soils from 2.32–2.48 MPa (60% ≥ 2 MPa), having controlled for stabilizer treatment variation. Soil linear shrinkage is the best single discriminator of stabilization suitability based on the categorization results. In linear modelling (analysis of covariance), the UCS of favourable soils is a function of variation in soil properties but not of variation in the quantity of cement or lime used. Conversely, the UCS of unfavourable soils is a positive function of the quantity of stabilizer used. The results of the study stress the importance of selecting a soil whose characteristics are favourably predisposed to stabilization in order to attain satisfactory strengths of compacted earth. Future research should be aimed at developing a system that uses key soil properties to predict the likelihood of successful stabilization.

L'auteur examine l'influence des stabilisateurs et des propriétés du sol sur la résistance de la terre stabilisée et compactée. A cet effet, il définit les relations qui existent entre les propriétés naturelles du sol (deux mesures de gradation et de plasticité et une mesure de retrait), les traitements au moyen de stabilisateurs (0–6% de chaux et (ou) de ciment et (ou) d'asphalte), et la résistance à la compression non confinée (UCS). Au total, on a procédé à 219 essais de résistance sur 104 sols différents. Les sols peuvent être divisés en deux groupes selon que les propriétés de sols uniques ou en combinaisons sont ‘favorables’ ou ‘défavorables’ en ce qui concerne leur prédisposition à la stabilization. L'UCS moyenne pour les sols favorables était comprise entre 2,98 et 3,25 MPa (90% ≥ 2 MPa) et 2,32–2,48 MPa (60% ≥ 2 MPa) pour les sols défavorables, après avoir contrôlé les variations de traitement des stabilisateurs. Le retrait linéaire du sol est le meilleur discriminateur unique de la pertinence et de la stabilisation basé sur les résultats de la répartition en catégories. En modélisation linéaire (analyse de covariance), l'UCS des sols favorables est fonction de la variation des propriétés des sols mais non de la variation de la quantité utilisée de ciment ou de chaux. Réciproquement, l'UCS des sols défavorables est une fonction positive de la quantité utilisée de stabilisateur. Les résultats font ressortir l'importance du choix du sol dont les caractéristiques sont prédisposées favorablement à la stabilisation afin d'obtenir des résistances satisfaisantes de la terre compactée. A l'avenir, la recherche devra porter sur le développement d'un système utilisant les principales propriétés des sols afin de prévoir la vraisemblance d'une bonne stabilisation.

Keywords:

• compacted earth
• stabilization
• soil properties
• cement
• lime
• compressive strength
• ciment
• terre compactée
• résistance à la compression
• chaux
• propriétés du sol
• stabilization