THE EFFECT OF MECHANICAL LOADING AND CARBONATION ON THE PHYSICAL PROPERTIES OF SOLIDIFIED SAND

RÉSUMÉ: La littérature présente peu d’information sur les performances à long terme de la technique de stabilisation/solidification (S/S) dans des conditions réelles de terrain. Dans cette étude, une cellule triaxiale modifiée a été développée pour évaluer les propriétés physiques du sable de silice solidifié avec du ciment. La cellule triaxiale modifiée a permis d’étudier l'influence du chargement et de la carbonatation sous une contrainte de confinement simulant des conditions de terrain. La perméabilité et la résistance à la compression ont été mesurées à différentes étapes de quatre scénarios principaux impliquant uniquement une carbonatation, uniquement un chargement axial, une carbonatation puis un chargement axial, et un chargement axial puis la carbonatation. L'influence de la charge externe et de la carbonatation sur les propriétés physiques du sable solidifié est complexe. Ces sollicitations créent de nouveaux vides (fractures) qui augmentent la perméabilité, abaissent la résistance au cisaillement et canalisent l’écoulement. Ces sollicitations impliquent également une précipitation de calcite qui remplit l'espace des pores avec des effets opposés sur les propriétés mécaniques et hydrodynamiques du sable solidifié. Les résultats indiquent que la charge mécanique a accéléré les dommages aux échantillons S/S et augmenté leur perméabilité. La détérioration due à la charge diminue en présence de dioxyde de carbone. Les résultats de cette étude permettront de mieux comprendre les performances à long terme de la S/S.

ABSTRACT: Information on the long-term performances of the stabilization/solidification (S/S) technique under real field conditions remains sparse. In this study, a modified triaxial cell was developed to evaluate the physical properties of silica sand solidified with cement. The modified triaxial cell was required to study the influence of loading and carbonation under a confining stress simulating field conditions. The permeability and compressive strength were measured at different stages of four main scenarios involving carbonation only, axial loading only, carbonation first then loading, and loading first then carbonation. The influence of external loading and carbonation on the physical properties of solidified sand is complex. It involves creating new voids (fractures) that increase the permeability, lower the shear strength, and channel the water flow. It also involves calcite precipitation that fills the pore space with opposite effects on the mechanical and hydrodynamic properties of the solidified sand. Results indicate that the mechanical loading accelerated the damage to the S/S samples and increased their permeability. Deterioration owing to loading decreased in the presence of carbon dioxide. The results of this ongoing study will help to understand the long-term performances of the S/S technique.