Electrochemical Hardening of Clay Soils
Authors: Gray D. H. 
Published: October 2009

Synopsis

Clay soils were strengthened by introducing aluminium into the soil under an electrochemical gradient. Changes in both the composition and physical properties of the treated soils were investigated. The role of pH and pH buffering during treatment was also examined.

Strength increases or decreases in the treated samples were separated into three components: those caused by a change in water content, electroosmotic effects; those caused by age hardening, thixotropic effects; and those caused by electrochemical action, ion exchange and mineralization. Nearly all treated samples exhibited some degree of electrochemical hardening. Induration was most pronounced in ahigh water content, high pH, bentonitic soil due largely to hydroxy–aluminium interlayering in the clay. In a low pH. illitic soil interlayering was negligible and hardening appears to have resulted primarily from ion exchange.

Both X-ray diffraction and selective extraction methods were used to determinethe distribution and mode of occurrence of aluminium in the treated samples. Mineralization by aluminium in bentonitic soils was speeded and intensified by buffering the catholyte with carbon dioxide. Induration tended to occur slowly as evidenced by a time dependent strength increase, exclusive of reversible, thixotropic effects, in most samples after treatment.

Des sols argileux furent consolidés en introduisant de l'aluminiumdans le sol selon une tension électrochimique d'une valeur croissante. On examina des changements présentés à la fois par la composition et les propriétés physiques des sols traités. On examina aussi le rôle de pH et de l'effet stabilisateur du pH pendant le traitement.

On sépara les augmentations ou diminutions derésistance des échantillons traités en trois composantes: celles causées par un changement de la teneur en eau, les effets électro-osmotiques; celles causdées par un durcissement du à l'age, les effets thixotropiques: et celles causées par I'action électrochimique, échange d'ions et minéralisation. Presque tous les échantillons traités firent apparaitre un certain degré de durcissement électro-chimique. Le durcissement était le plus prononcé dans le cas d'une teneur en eau élevée, d'un pH élevé d'un sol bentonitique dû en grande par-tie à l'interposition de couches d'hydroxy-aluminium dans l'argile. Dans le cas d'un pH faible.l'interposition de couches de sol illitique était négligeable et le durcissement paraît avoir résult´ en premier lieu d'un échange d'ions.

On a utilisé à la fois la radiocristallographie par diffraction et les méthodes d'extraction sélective pour établir la répartition et le mode de présentation de l'aluminium dans les échantillons traités. La minéralisation au moyen de l'aluminium dans les sols bentonitiques se trouvait accélérée et intensifiée en stabilisant l'action du catholyte au moyen de gaz carbonique. Le durcissement avait tendance à se produire lentement comme en témoignait une augmentation de résistance en fonction du temps, les effets réversibles. thixotropiques mis à part, dans le cas de la plupartdes échantillons aprés leur traitement.