Effect of Tire-Derived Aggregate (TDA) Content On the Shear Strength Parameters of Gravel-TDA Mixtures

Ali Iranikhah, Hany El Naggar

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Geosynthetics I (Geo Composites)

ABSTRACT: The principal objective of this research was to investigate the shear strength parameters of different mixtures of gravel-tire derived aggregates (TDA) for use in civil engineering applications. Also, volumetric change data were obtained to find the deformability and compressibility behavior of the mixtures. The tests were performed using a large-scale direct shear box apparatus. First, gravel was tested alone. Then, TDA was mixed with gravel in random orientations from 0 to 100% by weight. In total, eight samples (GT0, GT5, GT10, GT20, GT25, GT40, GT50, and GT100) were prepared and tested at three normal stresses (50.1, 98.8 and 196.4 kPa). Then, Mohr-Coulomb failure envelopes were drawn for all specimens, and the angle of internal friction and cohesion were determined. The results were compared to find the optimum TDA content and stress-strain behavior of the mixtures. It was observed that mixing TDA content up to 25% by weight with gravel did not change the shear strength of the mixtures significantly, and the internal friction angle was reduced slightly from 44 to 42º (about 5% reduction). However, the apparent cohesion had a sharp decrease from 25 to 15 kPa (about 67% reduction). By mixing more than 25% TDA content with the gravel, the internal friction angle dropped sharply from 42 to 30º (about 40% reduction). Moreover, it was observed that the increase in TDA content reduced the density and increased the compressibility behavior of the mixtures. Likewise, the addition of TDA content increased the mixtures ultimate strain allowing to accommodate greater strain before failure.

RÉSUMÉ: grégat dérivés de pneus (TDA) était l'objectif principal de ce travail de recherche pour les différentes applications en génie civil. De plus, les données de changement volumétrique ont été obtenues pour se renseigner sur la déformabilité et la compressibilité de ces mélanges. Les essais ont été réalisé à la grande boîte de cisaillement directe. Au préalable, le test a été réalisé sur le gravier, puis sur le mélange du TDA avec du gravier orienté aléatoirement de 0 à 100% en poids. En total, neuf le échantillons (GT0, GT5, GT10, GT20, GT25, GT40, GT50 et GT100) ont été réalisés et testés à trois contraintes normales (50.1, 98.8 et 196.4 kPa). Ensuite, les enveloppes de rupture de Mohr-Coloumb ont été dessinées pour déterminer l'angle de frottement interne et la cohésion pour tous les mélanges. Les résultats ont été comparés pour trouver la teneur optimale en TDA ainsi que le comportement contrainte-déformation des mélanges. Il a été observé que le mélange de TDA jusqu'à 25% en poids avec du gravier ne change pas significativement la résistance au cisaillement du gravier et que l'angle de frottement interne diminue légèrement de 44 à 42º (réduction d'environ 5%). Cependant, la cohésion apparente diminue fortement de 25 à 15 kPa (réduction d'environ 67%). Ensuite, en mélangeant plus de 25% de TDA avec le gravier, l'angle de frottement interne se réduit brusquement de 42 à 30º (réduction d'environ 40%). Par ailleurs, il a été observé que l'augmentation de la teneur en TDA réduit la densité et augmente la compressibilité du mélange. De plus, l'addition de TDA augmente le durcissement du mélange et l'échantillon subit une déformation plus élevée sans être défaillant.

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Cite this article:
Ali Iranikhah; Hany El Naggar (2018) Effect of Tire-Derived Aggregate (TDA) Content On the Shear Strength Parameters of Gravel-TDA Mixtures in GEO2018. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{geo2018Paper121,author = Ali Iranikhah; Hany El Naggar,title = Effect of Tire-Derived Aggregate (TDA) Content On the Shear Strength Parameters of Gravel-TDA Mixtures ,year = 2018}