MAGNESIA-BASED BINDERS FOR SOFT SOIL STABILIZATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Mohamed Harun. thesis.pdf Restricted to Repository staff only until 22 May 2026. Download (4MB)

Arabic Abstract

الملخص الاسم الكامل: محمد مختار هارون عنوان الرسالة: المواد الرابطة القائمة على الماغنسيوم لتحسين خصائص التربة الطرية التخصص: الهندسة المدنية تاريخ الحصول على الدرجة: مايو 2025 يُستخدم الإسمنت البورتلاندي العادي تقليديًا في تحسين تربة المارل، والتي تُعرف بارتفاع قابليتها للانضغاط، وضعف إلا أن عملية إنتاجه تتسم بكثافة استهلاك الطاقة .مقاومتها للقص، وعدم استقرارها الحجمي الكبير عند تغير الرطوبة وانبعاثات كربونية مرتفعة، مما يثير مخاوف بيئية كبيرة، خاصة في ظل التوجه نحو ممارسات إنشاء مستدامة. وفي هذا السياق، تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف بدائل صديقة للبيئة، من خلال استخدام إسمنت الماغنسيوم التفاعلي وإسمنت أوكسي كلوريد الماغنسيوم. تُعد تربة المارل مادة رسوبية غنية بالطين وغنية بالكالسيوم، تتميز بقابليتها العالية للانضغاط، وانخفاض مقاومة القص، وتغيرات حجمية واضحة عند التعرض للرطوبة، مما يجعلها غير صالحة للاستخدام المباشر في مشاريع البنية التحتية دون معالجة مسبقة. ولمعالجة هذه التحديات، تم معالجة عينات المارل بنسب مختلفة من RMC وMOC ، وتم تقييم التحسينات الناتجة من خلال سلسلة من الاختبارات الميكانيكية والمجهرية. شملت الخصائص الميكانيكية التي تم تقييمها كلًا من مقاومة الضغط غير المحصور، معامل المرونة، الصلابة، والانفعالات عند الفشل، في حين تم تحليل التغيرات المجهرية باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM). أظهرت النتائج أن كلاً من RMC وMOC حسّنا بشكل ملحوظ الخصائص الميكانيكية والسلامة المجهرية للتربة، حيث أظهر MOC قوة عالية في الأعمار المبكرة. وتدل هذه النتائج على أن المواد الرابطة القائمة على الماغنسيوم تُعد بدائل فعالة وصديقة للبيئة للإسمنت البورتلاندي، مما يوفر حلولًا واعدة لتثبيت تربة المارل في تطبيقات الهندسة الجيوتقنية ومشاريع البنية التحتية

English Abstract

Conventionally, ordinary Portland cement has been employed to stabilize marl, which is known for its high compressibility, limited shear strength, and significant volumetric instability under moisture variation; however, its high carbon emissions and energy-intensive production process raise significant environmental concerns, especially in the context of sustainable construction practices. As environmentally responsible alternatives, this study explores the use of Reactive Magnesia Cement (RMC) and Magnesium Oxychloride Cement (MOC) for enhancing the engineering performance of marl soil. Marl is a calcareous, clayrich sedimentary material characterized by high compressibility, low shear strength, and pronounced volume changes when exposed to moisture, which make it unsuitable for direct use in infrastructure projects without prior treatment. To address these challenges, marl specimens were treated with varying dosages of RMC and MOC, and the resulting improvements were evaluated through a series of mechanical and microstructural tests. The mechanical properties assessed included Unconfined Compressive Strength, Elastic Modulus, toughness, and failure strains, while the microstructural changes were investigated using Xray Diffraction and Scanning Electron Microscopy. The results indicate that both RMC and MOC significantly enhanced the mechanical properties and microstructural integrity of the Soil, with MOC demonstrating particularly high early-age strength. These findings demonstrate the potential of magnesia-based binders as effective and environmentally conscious alternatives to OPC, offering promising solutions for stabilizing marl soil in geotechnical and infrastructure applications.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Construction Civil Engineering > Structural Engineering Civil Engineering > Geotechnical Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Hanif, Asad
Committee Co-Advisor:	Ali, syed umair
Committee Members:	Adekunle, Saheed and Ahmad, Shamsad and Khalid, Hammad Raza
Depositing User:	MOHAMED HARUN (g202211440)
Date Deposited:	22 May 2025 05:17
Last Modified:	22 May 2025 05:17
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143430