UTILIZATION OF STABILIZED RAMMED EARTH IN EASTERN SAUDI ARABIA FOR CONSTRUCTION OF LOAD BEARING WALL

UTILIZATION OF STABILIZED RAMMED EARTH IN EASTERN SAUDI ARABIA FOR CONSTRUCTION OF LOAD BEARING WALL. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (MS Thesis)
Adeoluwa's MS Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 18 April 2022.

Download (17MB)

Arabic Abstract

نظرا للانتشار الواسع لإستخدام العديد من مواد وتقنيات البناء الحديثة من الدول المتقدمة، يبدو أن العمارة التقليدية والمحلية التي استخدمت التراب كمواد انشائية قد تلاشت من ممارسات البناء في المملكة العربية السعودية. وفي أعقاب الحداثة، تم التخلي عن تقنيات البناء السعودية التقليدية. ونظراً لأرتفاع أسعار مواد البناء الحديثة، مثل الحديد والطوب والخرسانة المسلحة، فقد أدى ذلك إلى انخفاض عدد العائلات التي تبني وتتملك المباني في المملكة العربية السعودية. ومن الممكن أن يكون تطوير مواد بناء محلية بديلة مفيدًا للغاية للمملكة العربية السعودية في سعيها لتنفيذ إسكان ذو تكلفة ميسورة. ومن المواد البديلة المهمة التي يجب استكشافها هي التربة المدكوكة (SRE)، والتي يمكن أن يؤدي استخدامها إلى توفير كبير في تكاليف البناء. كما سيؤدي استخدامها إلى انخفاض كبير في استخدام الإسمنت، مما سيؤدي إلى تقليل البصمة الكربونية. هدفت هذه الدراسة إلى تقديم دليل تجريبي على الملاءمة الانشائية لـ SRE في صياغة معيار البناء كجزء من مشروع شامل ممول من عمازة البحوث في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن. تم تحديد الملاءمة الانشائية لـ SRE في المملكة العربية السعودية من خلال جمع عينات من التربة من منطقتي القطيف والأحساء في المنطقة الشرقية، وإجراء اختبارات خصائص التربة والضغط غير المحصور والمتانة باستخدام اثنين من المثبتات، وهما الأسمنت والجير المطفأ. كما تم إجراء اختبارات التوصيل الحراري والامتصاص الصوتي لتقييم فعالية التربة المستقرة كمواد بناء. أظهر هذا البحث أن الأسمنت كان أكثر كفاءة من الجير في تثبيت التربة المختارة من المنطقة الشرقية من حيث القوة. وقد وجد أن تثبيت التربة بالجير غير كاف للحصول على القوة المطلوبة خلال فترة الأنضاج (28 يوماً). وأظهرت الدراسة أن محتوى الأسمنت بنسبة 5٪ كان كافياً لتحسين القوة الفعالة لتربة الأحساء، بينما كان محتوى الأسمنت بنسبة 10٪ ضرورياً لتثبيت تربة القطيف بسبب طبيعتها البلاستيكية العالية. كما أعطت اختبارات المتانة مصداقية لفعالية الأسمنت في برنامج التثبيت. وقد انخفض فقدان الوزن (في أختبارات الديمومة) مع زيادة محتوى الأسمنت، وكان أيضًا أقل بكثير من الحدود المطلوبة. علاوة على ذلك، زادت الموصلية الحرارية بشكل طفيف مع زيادة محتوى الأسمنت لجميع عينات التربة المثبتة المختبرة. كما تم قياس الخصائص الصوتية لعينات التربة المستقرة، وكانت قيم الامتصاص الصوتية المسجلة كلها ضمن الحدود المطلوبة. ومع ذلك، لم يكن هناك علاقة واضحة بين الامتصاص الصوتي ومحتوى الأسمنت. وتم بناء جدار ترابي مدكوك بحجم 500 × 500 × 160 مم3 بواسطة تربة الأحساء الحمراء المثبتة باستخدام 10% من الإسمنت، وتم اختبار مقاومة الضغط للجدار بعد ستة أسابيع من المعالجة، وأعطى قوة ضغط تبلغ 2.35 ميجا باسكال، وهذه القوة أعلى من الحد الأدنى لمتطلبات الكود (والتي تبلغ 2.0 ميجا باسكال).

English Abstract

Due to the widespread adoption of various recent building materials and techniques from developed countries, traditional and indigenous architecture that used earth as a structural material appears to have faded out from Saudi Arabia's construction practices. In the wake of modernization, traditional Saudi construction techniques were abandoned. Modern construction materials, like steel, fired brick, and reinforced concrete, have increased in prices. This has led to a reduction in the number of families building and owning houses in Saudi Arabia. The development of an alternative local building material could be highly beneficial to the Kingdom of Saudi Arabia in its pursuit of affordable housing implementation. A significant alternative material that needs to be explored is the Stabilized Rammed Earth (SRE). The use of SRE could result in substantial construction cost savings. It will also lead to a decrease in cement use, resulting in a reduction in carbon footprint. The study aimed to provide empirical evidence of the structural suitability of SRE in formulating a construction standard as part of a comprehensive project funded by KFUPM. The structural suitability of SRE in Saudi Arabia was determined by collecting soil samples from the Al-Qatif and Al-Hassa areas of the Eastern Province, carrying out soil characteristics, unconfined compression, and durability tests using two stabilizers, namely cement and hydrated lime. Thermal conductivity and acoustic absorption tests were also carried out to assess the stabilized soils’ effectiveness as building materials. This investigation showed that cement was more efficient than lime in stabilizing the selected eastern Saudi soils in terms of strength. Stabilization of the soils with lime was found out to be inadequate in attaining the required 28-day strength. Cement content of 5% was adequate for the effective strength improvement of Al-Hassa soils, while a cement content of 10% was necessary to stabilize Al-Qatif soil because of its high plastic nature. Durability tests also lent credence to the effectiveness of cement in the stabilization program. The weight loss decreased as the cement content increased, and it was also well below the required limits. Furthermore, the thermal conductivity increased slightly with an increase in the cement content for all tested stabilized soil samples. The acoustic characteristics of the stabilized soil samples were also measured. The acoustic absorption values recorded were all within the required limits. Still, there was no apparent trend between the acoustic absorption and the cement content. A 500 x 500 x 160 mm3 cement stabilized rammed earth (CSRE) wall was constructed with the red Al-Hassa soil stabilized using 10% cement, and the compressive strength of the wall was tested after six weeks of curing, giving a compressive strength of 2.35 MPa, which is above the minimum requirement of 2 MPa.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Civil Engineering
Civil Engineering > Geotechnical Engineering
Department: College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor: AL-AMOUDI, OMAR
Committee Members: Zami, Mohammad and Al-Osta, Mohammed
Depositing User: ADEOLUWA EWEBAJO (g201707610)
Date Deposited: 29 Apr 2021 10:24
Last Modified: 29 Apr 2021 10:24
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141857