Mechanical and durability properties of a sand-bentonite impermeable liner and effects of bentonite type

ABSTRACT: Due to material availability constraints, it is frequently necessary to use mixtures of sand and bentonite as impermeable liner materials and/or final cover layers. When constructing these impermeable barriers, the sand-bentonite mixture must satisfy strict design criteria in terms of permeability, strength, deformability, and ability to withstand environmental changes. The current investigation examines the effects of combining a Calcium and a Sodium bentonite having plasticity indices of 201% and 400%, respectively, to a sandy soil at different percentages. Characteristics of the mixtures were determined through permeability, triaxial, unconfined compression, and freeze-thaw cycles tests. Results showed that the addition of bentonite to sandy soil decreased strength, elastic modulus, and internal friction angle but significantly increased soil cohesion and resistance against freeze-thaw cycles and effects of bentonite addition depend strongly on the type of bentonite used.

RÉSUMÉ: En raison des contraintes de disponibilité des matériaux, il est souvent nécessaire d'utiliser des mélanges de sable et de bentonite comme matériaux de revêtement imperméables et/ou couches de couverture finales. Lors de la construction de ces barrières imperméables, le mélange sable-bentonite doit satisfaire à des critères de conception stricts en termes de perméabilité, de résistance, de déformabilité et de résistance aux changements environnementaux. L'étude actuelle examine les effets de l'association de bentonites calciques et sodiques présentant des indices de plasticité respectifs de 201 % et 400 %, sur un sol sableux à différents pourcentages. Les caractéristiques des mélanges ont été déterminées par des essais de perméabilité, de compression triaxiale, de compression libre et de cycles de gel-dégel. Les résultats ont montré que l'ajout de bentonite à un sol sableux diminuait la résistance, le module d'élasticité et l'angle de frottement interne, mais augmentait significativement la cohésion du sol et sa résistance aux cycles de gel-dégel. Les effets de l'ajout de bentonite dépendent fortement du type de bentonite utilisé.