Using Clay Replaced with Eucalyptus Ash and Stone Dust as Embankment Material

Abstract

Eucalyptus wood ash and stone dust are industrial by-products with strong potential for reuse in geotechnical applications, particularly for improving the engineering properties of clay soils that are unsuitable for embankment construction in their natural state. Untreated clay typically exhibits low shear strength, low bearing capacity, and high swelling potential, leading to long-term instability when used as a road embankment material. This study investigates the effects of partially replacing clay with eucalyptus wood ash and stone dust in various proportions to enhance soil strength while reducing reliance on natural borrow materials. Laboratory testing included the California Bearing Ratio (CBR), Direct Shear Test, and Consolidation Test, with all specimens prepared at the optimum moisture content (OMC) and maximum dry density (MDD) determined from the Modified Compaction Test (ASTM D1557). The results indicate that the fine particles of eucalyptus ash effectively fill the voids within the clay matrix, while stone dust contributes to increased frictional resistance. Consequently, the CBR value increased from 5% for natural clay to approximately 33–42% in the optimum blended mixtures. The cohesion (c) of the mixtures tended to decrease as replacement levels increased, whereas the internal friction angle (φ) showed a consistent rise due to the enhanced interparticle contact. Furthermore, the blended soils exhibited reduced compression index (Cc) and improved coefficient of consolidation (Cv), demonstrating better compressibility characteristics. Overall, the combination of eucalyptus wood ash and stone dust significantly improves the engineering behavior of clay soils, enabling their effective use as embankment materials in accordance with DRR Standard MTC 201/2545

เถ้าไม้ยูคาลิปตัสและหินฝุ่นเป็นวัสดุเหลือใช้จากอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพในการนำกลับมาใช้ประโยชน์ด้านวิศวกรรมโยธา โดยเฉพาะการปรับปรุงคุณสมบัติดินเหนียวซึ่งไม่สามารถใช้เป็นวัสดุถมคันทางได้โดยตรง เนื่องจากมีกำลังเฉือนต่ำ ความสามารถในการรับน้ำหนักต่ำ และมีพฤติกรรมการพองตัวสูง งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาผลของการแทนที่ดินเหนียวด้วยเถ้าไม้ยูคาลิปตัสและหินฝุ่นในสัดส่วนต่าง ๆ เพื่อเพิ่มกำลังของดินและลดการใช้วัสดุธรรมชาติ โดยทำการทดสอบค่ากำลังรับแรงแบกทาน (CBR), ค่ากำลังรับแรงเฉือนจากการทดสอบ Direct Shear และพารามิเตอร์การอัดตัวจากการทดสอบ Consolidation ทั้งหมดเตรียมตัวอย่างภายใต้เงื่อนไขความชื้นเหมาะสม (OMC) และความหนาแน่นแห้งสูงสุด (MDD) ตามมาตรฐาน ASTM D1557 ผลการทดสอบพบว่าการเติมเถ้าไม้ยูคาลิปตัสช่วยเพิ่มความแน่นของโครงสร้างดินโดยการเติมเต็มช่องว่าง ส่วนหินฝุ่นช่วยเพิ่มแรงเสียดทานภายในวัสดุผสม ทำให้ค่า CBR เพิ่มขึ้นจาก 5% ในดินเหนียวธรรมชาติเป็นสูงสุดประมาณ 33–42% ในสัดส่วนผสมที่เหมาะสม ขณะที่ค่าแรงยึดเหนี่ยว (c) มีแนวโน้มลดลงตามสัดส่วนวัสดุทดแทน แต่ค่ามุมเสียดทานภายใน (φ) เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน นอกจากนี้ ค่า Cc ลดลง และค่า Cv เพิ่มขึ้น สะท้อนพฤติกรรมการอัดตัวที่ดีขึ้นของดินผสม โดยภาพรวมวัสดุผสมเถ้าไม้ยูคาลิปตัสและหินฝุ่นสามารถปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวให้เหมาะสมต่อการใช้งานเป็นวัสดุถมคันทางตามมาตรฐาน มทช.201/2545 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ