Stabilization of rammed earth with waste materials to improve short term mechanical resistance

This study investigates the use of waste materials as alternative stabilizers with the goal of re- ducing the environmental impact of modern earthen structures. In particular, a combination of calcium carbide residue and fly ash was added to soil to induce the formation of cementitious gel that could enhance the mechanical properties of the material. However, the formation of hydra- tion products resulted to be too slow to guarantee an optimal short-term compression resistance. The use of additional additives, such as gypsum from flue gas desulfurization and seawater, was therefore investigated with the final goal to accelerate the formation of hydration products and to maximize the strength of the material in the short-term. The strength of the material was determined by unconfined compression tests and laboratory investigations were performed to understand the chemical reactions occurring in the different mixtures. The inclusion of small amounts of additional components and, in particular, the use of gypsum proved to have a catalytic effect in the formation of hydrated products, which guaranteed an improvement of the mechanical resistance in the short term. The use of waste materials proved therefore to be an effective solution to guarantee a sufficient mechanical resistance, also in the short term, for earthen structures without paying the cost of environmentally expensive binders.

Questo studio approfondisce l'utilizzo di materiali di scarto come stabilizzatori alternativi con l'obiettivo di ridurre l'impatto ambientale delle moderne strutture in terra cruda. In particolare, una combinazione di residui di carburo di calcio e di ceneri volanti è stata aggiunta al suolo per indurre la formazione di gel cementizi che potrebbero migliorare le proprietà meccaniche del materiale. Tuttavia, la formazione di prodotti di idratazione è risultata troppo lenta per garantire una resistenza ottimale a compressione a breve termine. L'utilizzo di additivi aggiuntivi, come il gesso e acqua di mare, è stato quindi studiato con l'obiettivo finale di accelerare la formazione di prodotti di idratazione e di massimizzare la forza del materiale a breve termine. La resistenza del materiale è stata determinata da prove di compressione non confinate e sono state eseguite indagini di laboratorio per comprendere le reazioni chimiche che si verificano nelle diverse miscele. L'inclusione di piccole quantità di componenti aggiuntive e, in particolare, l'uso del gesso ha dimostrato di avere un effetto catalitico nella formazione di prodotti idratati, che hanno garantito un miglioramento della resistenza meccanica a breve termine. L'utilizzo di materiali di scarto si è quindi rivelato una soluzione efficace per garantire una resistenza meccanica sufficiente, anche nel breve periodo, per le strutture in terra senza pagare i costi di leganti costosi a livello ambientale.