Experimental Study of Adding Sugarcane Ash (Bagasse) & Nano-Lime (Calcium Hydroxide Ca(OH)2) in Clay Soil Improvement

Document Type : Original Article

Authors

Geotechnical Engineering Group, Department of Civil Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran.

10.22034/nawee.2025.466717.1094
Abstract
Soils containing a significant amount of clay are considered problematic soils in projects from the point of view of civil engineering, so it is necessary to improve these types of soils for the establishment of structures by using soil improvement materials. In this research, to investigate the effect of nano lime - calcium hydroxide Ca(OH)2 - and bagasse on the resistance characteristics of soils, an unconfined compressive strength test was conducted. To make the samples, the maximum dry weight and optimum moisture content were selected. The desired tests are performed on samples of clay, clay and nanolime mixture, clay and bagasse mixture, clay and lime mixture in 3, 5, and 7 weight percentages of dry soil, and a combination of both nanolime and sugarcane bagasse ash. It was done in specified percentages and a period of 7 and 28 days. The results of the experiments showed that the use of nano-lime and sugarcane bagasse ash and lime for soil stabilization increases soil resistance. In the unconfined compressive strength test, the samples stabilized with nanolime had a greater increase in strength compared to the samples stabilized with lime, and the highest amount of increase is related to the sample with a 5% additive in the 7-day curing period. Also, in the combined use of nanolime and sugarcane bagasse ash, compared to nanolime, the obtained resistance has decreased.

Keywords


اسالنی کتولی، ف.، شوش پاشا، ع یازرلو، ر.،بابائی نژاد، ی. 1394. بررسی علت کاهش خاصیت خمیری خاک در اثر افزودن آهک و نانو آهک به خاک رس. کنفرانس بین المللی پژوهش در علم و تکنولوژی، مالزی، کوالالامپور.
بختیاری، م.، حیدری، م.، ظهیری، ج. 1402. بهبود مشخصات مکانیکی خاک کانال‌های انتقال شبکه دشت آزادگان بر اساس کانی شناسی خاکرویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست.. 122-113,(2)2
بدو،ک .،دوزالی جوشین،ف . 1394. بررسی روش‌‌های بهسازی خاک‌‌های ریزدانه با استفاده از مواد افزودنی، دومین کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، قم، دانشگاه صنعتی قم
جلیلیان مشهود، ر.، کوهستانی ،م .، ناقدی نیا، ع. 1394. مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه بهسازی خاک با استفاده از نانو ذرات، سومین کنگره بین المللی عمران، معماری و توسعه شهری، تهران، دبیرخانه دائمی‌کنگره بین المللی عمران ، معماری و توسعه شهری، دانشگاه شهید بهشتی
حسنی، ع. 1394. بررسی آزمایشگاهی تاثیرنانو مواد (نانورس و نانوسیلیس) بر روی پارامترهای مقاومتی خاکهای مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن، دانشگاه شاهد
رضایی صوفی، غ. 1394. بررسی آزمایشگاهی بهبود پارامترهای مقاومتی خاک رس تثبیت شده با خاکستر تفاله نیشکر (باگاس)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه گیلان
عابدی کوپایی ،ج.، پورعبدالله، ن.، انصاری ،ش. 1402. برآورد پارامترهای منحنی مشخصه آب خاک در مدل‌های مختلف در خاک های سبک', رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست148-137(2)2.
عاطفی فرد، م.، خیری،م .، داوودی،س؛ آزاد فلاح،ع.، بهنیا،س. 1395. مروری اجمالی بر مهمترین روش‌‌های بهسازی و تثبیت خاکهای مختلف، دومین کنفرانس بین المللی تحقیقات در عمران،معماری و شهرسازی و محیط زیست پایدار، استانبول، موسسه مدیران ایده پرداز پایتخت ویرا
قنبری،ح.، برومند ،م ر.، صبا ،ح ر. بررسی آزمایشگاهی رفتار جذب رطوبت GCL از خاک زیرین آلوده به شیرابه', رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست 71-57(2)3.
قیاسی، و.، والی راستی، ش. 1398. بررسی خاک های مسئله دار و ارائه راهکارهای جدید بهسازی. چهارمین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران، تهران.
کریمی، ع م.، عباسی، ن.، سیاوش نیا، م.  استفاده از خاکستر باگاس نیشکر و آهک برای تثبیت خاکهای رسی، تحقیقات آب و خاک ایران، دوره ،94 شماره ،1 فروردین و اردیبهشت 1147 ص 1-11
نجفی کانی، ا.، مهدیزاده،ح .۱۳۹۳. بررسی و مطالعه مواد شیمیایی تثبیت کننده خاک‌‌های نرم، اولین کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، تهران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، دانشکده عمران دانشگاه شهید رجایی
 
AAtefi Fard, M., Kheiri, M., Daavodi, S., Azad Fallah, A., Behnia, S. 2011. A brief overview of the most important methods of improvement and stabilization of different soils, the second international research conference on civil engineering, architecture and urban planning and sustainable environment, Istanbul (In Persian).
Adnan, M., Kumar, S., Garg, N., Gupta, K., Das, Sourav, K. 2023. Soil stabilization using waste Bagasse ash and lime: A review, Materials Today: Proceeding,
Ahmed, A., El-Emam, M., Ahmad, N., Attom, M. 2024. Stabilization of Pavement Subgrade Clay Soil Using Sugarcane Ash and Lime, geosciences, (14)
American Society for Testing and Material (ASTM). 2002. Standard test methods for specific gravity of soil solids by water pycnometer, Annual Book of ASTM, ASTM D 854-02.
American Society for Testing and Material (ASTM).2011. Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System), Annual Book of ASTM, ASTM D 2487-11.
Asalani-Katoli, F., Shooshpasha, I., Yazerloo, R., Babae-Nejad, Y. 2015. Investigation of the cause of the decrease in the paste properties of soil due to the addition of lime and nano-lime to clay soil. International Conference on Research in Science and Technology, Malaysia, Kuala Lumpur (In Persian).
Bado, K., Dozali, F. 2010. Investigating methods of improving fine-grained soils using additives, the second national conference on soil mechanics and foundation engineering, Qom, Qom University of Technology (In Persian).
Bakhtiari, M., Heydari, M., Zahiri, J. 1402. Improvement of soil mechanical properties of Azadegan plain network transmission channels based on soil mineralogy, New Approaches in Water and Environmental Engineering, 2(2), pp. 113-122. doi: 10.22034/nawee.2023.425617.1056 (In Persian).
Dang, L. C., Fatahi, B., Khabbaz, H. 2016. Behaviour of expansive soils stabilized with hydrated lime and bagasse fibres. Procedia engineering, 143, 658-665. ‏
Ghanbari, H., Boroomand M., Saba H. 1403. Laboratory investigation of GCL moisture absorption behavior from subsoil contaminated with leachate, New Approaches in Water and Environmental Engineering, 3(2):57-71. doi: 10.22034/nawee.2024.463822.1090 (In Persian).
Hassani, A. 2010. Laboratory investigation of the effect of nanomaterials (nanoclay and nanosilica) on the resistance parameters of soils reinforced with polypropylene fibers, master's thesis, Shahid University (In Persian).
Jalilian Mashhoud, R., Kohestani, M., Naghedinia, A. 2010. An overview of the research conducted in the field of soil improvement using nanoparticles, the 3rd International Congress on Civil Engineering, Architecture and Urban Development, Tehran, Shahid Beheshti University (In Persian).
Kadivar, M., Barkhordari, K., Kadivar M. 2011. Nanotechnology in Geotechnical Engineering, Advanced Materials Research, Vols. 261-263, pp 524-528.
Karimi, A. M., Abbasi, N. and Siavoshnia, M. 2013. The use of sugarcane bagasse ash and lime to stabilize clay soils, Iran Water and Soil Research, 49(1), 1-12 (In Persian).
Khan, Sadam Hussain. 2019. Use of Gypsum and Bagasse Ash for Stabilization of Low Plastic and High Plastic Clay, J. Appl. Res. Ind. Eng. Vol. 6(3): 251–267
Makusa, G. P. 2013. Soil stabilization methods and materials in engineering practice: State of the art review. Luleå tekniska universitet.
Meng, T., Qiang, Y., Hu, A., Xu, C., Lin, L.2017. Effect of compound nano-CaCO3 addition on strength development and microstructure of cement-stabilized soil in the marine environment. Construction and Building Materials, 151, 775-781.
Mohammadi, A., Boroomand, M. R. 2021. Strength and Durability of Soft Clay Stabilized with Recycled Gypsum (Bassanite), Advances in Civil Engineering Materials 10(1). 16-33. DOI: 10.1520/ACEM20190154
Mohammadi, A., Ebadi T, Boroomand, MR. 2019. Physical modelling of axial compressive bearing capacity of instrumented piles in oil-contaminated sandy soil. Iran J Sci Technol Trans Civ Eng. 
Najafi Kani, E., Mehdizadeh, H. 2009. Investigation and study of soft soil stabilizing chemicals, the first national conference on soil mechanics and foundation engineering, Tehran, Shahid Rajaee University of Tarbiat, Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee University (In Persian).
Rezaee Soofi, GH. 2010. Laboratory investigation of improving the resistance parameters of clay stabilized with sugarcane bagasse ash (bagasse), master's thesis, Gilan University (In Persian).