A STUDY ON STABILIZATION/SOLIDIFICATION OF SOILS CONTAMINATED BY PETROLEUM OIL UTILIZING INDIGENOUS INDUSTRIAL WASTE PRODUCTS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis_-_August_2017_-_Eng._Yassir.pdf - Accepted Version Download (64MB) | Preview

Arabic Abstract

يحدث تلوث التربة بالمنتجات النفطيه مثل الجازولين، الكيروسين والديزل... إلخ، نتيجة الحوادث والتسريب من ناقلات النفط والأنابيب والخزانات. ويؤدي النفط المتسرّب إلى حدوث تغييرات سيئة في التربة، مما يهدد التوازن البيئي والحيوي. وتعتبر طريقة التصليب/المعالجه (S/S) إحدى الطرق المستخدمة لعلاج التربة الملوثة باستخدام انواع مختلفة من المواد المعالجة. تهدف هذه الدراسة للتحقق من إمكانية معالجة نوعين من التربة المحلية والملوثة بجرعات مختلفة من الديزل والنفط الخام. وتم دراسة تأثير الديزل والنفط الخام (المضافين بنسبة 2.5,5 & 10% من الوزن الجاف للتربة) على خواص التربة، حيث أن نتائج هذه الدراسه أثبتت أن إضافة الملوثات للتربة قد أثر بوضوح على خواصها الأساسية، مثل مستوى الليونة (Atterberg Limits)، الكثافة النوعية، الكثافة الجافة، نسبة الماء المثلى وقوة مقاومة القص (UCS). تم معالجة التربة باستخدام ثلاث أنواع من المواد المعالجة (المثبتات) ، وهي: الاسمنت البورتلاندي العادي (OPC)، غبار أفران الإسمنت (CKD) ومسحوق الحجر الجيري (LSP)، ومن ثم تم اعادة اختبار خواص الدمك وقوة القص والنفاذية بالإضافة لمحتوى الهيدروكربونات والمعادن الثقيلة. وقد ساهمت إضافة المواد المعالجة في تحسين خواص الدمك والقوة. وتم اختبار بعض العينات التي حققت شروط القوة للتحقق من نسبة النفاذية بالإضافة إلى إختبارات TCLP, TPH, PAH. أثبتت النتائج المتحصل عليها نجاح المعالجة بالنسبة لمعايير USEPA. وتم اختبار العينات بعد المعالجة للتحقق من إمكانية استخدام التربة المعالجة كطبقة ساندة في الطرقات حسب متطلبات ACI والتي تعتمد على مقدار القوة المتحصل عليها خلال 7 أيام من المعالجة. وتم إجراء إختبار CBR على العينات التي حققت شروط ACI. وأظهرت النتائج إمكانية استخدام التربة المعالجة كطبقات ساندة في الطرقات. وأخيرا، تم إجراء اختبارات SEM & XRD لدراسة التغير في البنية الداخلية للتربة. أظهرت النتائج في حالة الرمل الملوث بالديزل والنفط الخام أن إضافة LSP بنسبة 10, 20 & 40% من الوزن الجاف للتربة الملوثة بالإضافة إلى 2.5% OPC قد حققت أفضل النتائج. وفي حالة المارل الملوث، فإن أفضل النتائج كانت عندما تمّ إضافة LSP (10, 20 & 40%) و CKD (5, 10 & 20%) في حالة التلوث بالديزل، أما في حالة التلوث بالنفط الخام، فإن إضافة LSP بنسبة 10, 20 & 40% قد أعطت النتائج المرجوة.

English Abstract

Contamination of soils by crude oil and other petroleum products, such as gasoline, kerosene, diesel, etc., commonly takes place due to the leakage and accidental failure of pipes and tankers used for transportation and storage of oil. The leaking oil modifies the geotechnical properties of soil - mostly negative effects - and eventually poses serious threat to the environment and ecological balance. Stabilization/solidification (S/S) technique is an approach that has been used to treat contaminated soils using different types of stabilizers. In this research, two indigenous soils were contaminated by diesel and crude oil (at 2.5, 5 and 10% by dry weight of the soil) and tested to assess their geotechnical and environmental properties including Atterberg limits, specific gravity, size gradation, maximum dry density, optimum moisture content, and unconfined compressive strength (UCS). An attempt was made to explore the possibility of S/S treatment of these two soils. The stabilizers used were ordinary Portland cement (OPC), cement kiln dust (CKD) and limestone powder (LSP). The contaminated-stabilized soils were evaluated by measuring the changes in compaction characteristics, UCS, permeability, and the heavy metals and hydrocarbons contents. Results of this investigation indicate that the S/S treatment of contaminated soils improved the compaction characteristics and the UCS. Some S/S-treated mixtures were found to pass the strength criterion of the U.S. Environmental Protection Agency (USEPA) using the UCS test results. The mixtures that passed the UCS requirements were tested to measure their heavy metals content through the toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), total petroleum hydrocarbons (TPH) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Only few S/S-treated mixtures were found to pass the strength criterion to be used as a sub-base material, based on the American Concrete Institute (ACI) criterion using the UCS test results after 7 days of air curing. These successful mixtures were tested to assess California bearing ratio (CBR) to explore the possibility of using these mixtures as sub-base materials. Finally, scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses were used to study the changes in the micro-structure of the stabilized soils. In the case of contaminated sand (for both diesel and crude oil), the best performance by the stabilizers was achieved by mixing the soil with 10, 20 and 40% LSP by the dry weight of the soil (with the addition of 2.5% OPC for the three cases). For the contaminated marl, in the case of diesel contamination, the best performance was achieved by the addition of LSP (10, 20 and 40%) and CKD (5, 10 and 20%) while for the crude oil, the addition of LSP (10, 20 and 40%) has achieved the best results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Geotechnical Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Amoudi, Omar
Committee Co-Advisor:	Ahmed, Shamsad
Committee Members:	Abduljauwad, Sahel and Maslehuddin, Mohammed and Al-Malck, Muhammad
Depositing User:	YASSIR MUSTAFA (g201406420)
Date Deposited:	13 Aug 2017 11:03
Last Modified:	31 Dec 2020 06:02
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140429