Abstract
Construction of pavements layers on subgrade with good to excellent properties is an essential
objective as it reduces the thickness of these layers and lead to great reduction in construction cost.
However, construction of highways on a poor subgrade soils is unavoidable in several cases due to
limitations of highway route. Therefore, improvement of poor subgrade soils facilitates construction
of economic and tight pavements. Several additives are available for this purpose. However, they
are, mostly, costly and require huge production energy which increases environmental pollution.
Therefore, this study proposes Nano magnesium oxide as a modern alternative. In this study, a soil
from Baghdad city was selected and treated with different doses of the proposed additive to investigate
their effects on the engineering properties of the selected soil. The study involved laboratory
tests to compare between the properties of soil before and after treatment. California Bearing Ratio
)CBR( test was adopted to determine CBR values and swelling ratios in untreated and treated soils to
investigate the changes in soils’ properties and to determine the optimum dose. Afterward, potential
of hydrogen and x-ray tests were performed to investigate the chemical reactions which contribute
in improvement of subgrade soil properties. The results exhibited a significant improvement in soil
properties. CBR value of soil treated with (0.75) % of the proposed additive was more than fifteen
times of that for untreated soil. In addition, swelling ratio of soil treated with )0.75( % of the proposed
additive reduced to about )9( % of that determined for untreated soil; )0.75( % was considered
to be the optimum dose. The chemical tests exhibited high increase in alkalinity of the treated soil.
In addition, chemical tests revealed effective reactions produced magnesium silicate hydrate which
formed strong bonds among the soil particles increases its toughness
objective as it reduces the thickness of these layers and lead to great reduction in construction cost.
However, construction of highways on a poor subgrade soils is unavoidable in several cases due to
limitations of highway route. Therefore, improvement of poor subgrade soils facilitates construction
of economic and tight pavements. Several additives are available for this purpose. However, they
are, mostly, costly and require huge production energy which increases environmental pollution.
Therefore, this study proposes Nano magnesium oxide as a modern alternative. In this study, a soil
from Baghdad city was selected and treated with different doses of the proposed additive to investigate
their effects on the engineering properties of the selected soil. The study involved laboratory
tests to compare between the properties of soil before and after treatment. California Bearing Ratio
)CBR( test was adopted to determine CBR values and swelling ratios in untreated and treated soils to
investigate the changes in soils’ properties and to determine the optimum dose. Afterward, potential
of hydrogen and x-ray tests were performed to investigate the chemical reactions which contribute
in improvement of subgrade soil properties. The results exhibited a significant improvement in soil
properties. CBR value of soil treated with (0.75) % of the proposed additive was more than fifteen
times of that for untreated soil. In addition, swelling ratio of soil treated with )0.75( % of the proposed
additive reduced to about )9( % of that determined for untreated soil; )0.75( % was considered
to be the optimum dose. The chemical tests exhibited high increase in alkalinity of the treated soil.
In addition, chemical tests revealed effective reactions produced magnesium silicate hydrate which
formed strong bonds among the soil particles increases its toughness
Keywords
CBR
MgO Nano particles
Optimum MgO Dose
soil improvement
Subgrade
Abstract
يعد انشاء طبقات التبليط الخاصة بالطرق على تربة اساس متينة امرا جوهريا حيث يسهم في تقليل سمك تلك
الطبقات و بالتالي يؤدي الى تخفيض كبير في كلفة الانشاء. الا ان انشاء الطرق على ترب ضعيفة امر لا مفر منه في احيان
كثيرةبسبب القيود التي يفرضها مسار الطريق. لذلك فان تحسين خواص الترب الضعيفة يساعد كثيرا في انشاء تبليط
متين و اقتصادي. لذلك تقترح هذه الدراسة استخدام اوكسيد المغنيسيوم النانوي لتحسين خواص التربة المستخدمة
في اعمال اساس التبليط. في الدراسة الحالية؛ تم انتخاب تربة من مدينة بغداد و تم معالجتها باستخدام جرعات مختلفة
من اوكسيد المغنيسيوم النانوي لدراسة التغير الحاصل في خواصها الهندسية. و تضمنت الدراسة اجراء فحوص
مختبرية للمقارنة بين خواص التربة قبل و بعد التحسين بالمضاف. كان في طليعة تلك الفحوص فحص نسبة تحمل
كاليفورنيا و قياس قيمة الانتفاخ لتحديد التغير في الخواص الهندسية و كذلك تحديد الجرعة المثلى. بعد ذلك؛ تم اجراء
فحص القوة الهيدروجينية و فحوص الاشعة السينية لتبين التفاعلات الكيميائية التي اسهمت في تغيير خواص التربة.
بينت النتائج تحسنا ملحوظا في خواص التربة حيث تضاعفت نسبة تحمل كاليفورنيا اكثر من خمسة عشر ضعفا مقارنة
بقيمتها في التربة الاصلية عند اضافة )% 0.75 ( من المضاف و كذلك انخفضت نسبة الانتفاخ الى ) 9%( من تلك
المسجلة في التربة الاصلية عند اضافة نفس الجرعة و التي عدت هي الجرعة المثلى. بينت الفحوص الكيميائية زيادة
عالية في قلوية التربة عند اضافة المضاف المقترح اليها وكذلك بينت وجود تفاعلات مؤثرة كونت مركب هيدرات
سليكات المغنيسيوم التي شكلت روابط قوية بين جسيمات التربة زادت من متانتها
الطبقات و بالتالي يؤدي الى تخفيض كبير في كلفة الانشاء. الا ان انشاء الطرق على ترب ضعيفة امر لا مفر منه في احيان
كثيرةبسبب القيود التي يفرضها مسار الطريق. لذلك فان تحسين خواص الترب الضعيفة يساعد كثيرا في انشاء تبليط
متين و اقتصادي. لذلك تقترح هذه الدراسة استخدام اوكسيد المغنيسيوم النانوي لتحسين خواص التربة المستخدمة
في اعمال اساس التبليط. في الدراسة الحالية؛ تم انتخاب تربة من مدينة بغداد و تم معالجتها باستخدام جرعات مختلفة
من اوكسيد المغنيسيوم النانوي لدراسة التغير الحاصل في خواصها الهندسية. و تضمنت الدراسة اجراء فحوص
مختبرية للمقارنة بين خواص التربة قبل و بعد التحسين بالمضاف. كان في طليعة تلك الفحوص فحص نسبة تحمل
كاليفورنيا و قياس قيمة الانتفاخ لتحديد التغير في الخواص الهندسية و كذلك تحديد الجرعة المثلى. بعد ذلك؛ تم اجراء
فحص القوة الهيدروجينية و فحوص الاشعة السينية لتبين التفاعلات الكيميائية التي اسهمت في تغيير خواص التربة.
بينت النتائج تحسنا ملحوظا في خواص التربة حيث تضاعفت نسبة تحمل كاليفورنيا اكثر من خمسة عشر ضعفا مقارنة
بقيمتها في التربة الاصلية عند اضافة )% 0.75 ( من المضاف و كذلك انخفضت نسبة الانتفاخ الى ) 9%( من تلك
المسجلة في التربة الاصلية عند اضافة نفس الجرعة و التي عدت هي الجرعة المثلى. بينت الفحوص الكيميائية زيادة
عالية في قلوية التربة عند اضافة المضاف المقترح اليها وكذلك بينت وجود تفاعلات مؤثرة كونت مركب هيدرات
سليكات المغنيسيوم التي شكلت روابط قوية بين جسيمات التربة زادت من متانتها
Keywords
طبقة ما تحت الاساس، تحسين التربة،اوكسيد المغنيسيوم النانوي، نسبة تحمل كاليفورنيا، الجرعة المثلى من المضاف.