The Use of Sodium Pyrophosphate to Improve a Translucent Clay Simulate

Abstract

In the ever expanding quest to understand the nature and behavior of soil, translucent and even transparent media have been developed to serve as soil simulates. These artificial soils can be used in experimental models to make visual measurement of phenomena such as geosystem kinematics, soil mass movement, soil particle motion, and pore fluid flow that would be nearly impossible to obtain in natural opaque soils without expensive equipment or boundary effects. One successful type of translucent clay simulate is lithium sodium magnesium silicate (LNM silicate, commonly referred by the trade name Laponite®); however, it's low density/high void ratio results in higher than typical permeability, low undrained shear strength, and extremely long consolidation times. Until now, translucent soil simulates of only 4.5% by mass LNM silicate to total mass have been possible. This paper provides a method for creating mixtures of translucent LNM silicate gel/glass as high as 15% by mass with the additions of an emulsifier, sodium pyrophosphate decahydrate (SPP), which impedes gelation so additional silicate powder can be added. Further, digital image processing techniques are used to present a relationship between LNM silicate, SPP, and translucency and an analysis of the modified simulate's permeability and consolidation properties, with comparisons to natural clays, is also included.

Avaliação da Resistência Não Drenada de Solo Transparente

“…O estudo desenvolvido por Beemer et al (2016) apresenta o pirofosfato de sódio como aditivo capaz de melhorar a transparência do meio, tornando a mistura mais homogênea e transparente pois diminui a XX Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica IX Simpósio Brasileiro de Mecânica das Rochas IX Simpósio Brasileiro de Engenheiros Geotécnicos Jovens VI Conferência Sul Americana de Engenheiros Geotécnicos Jovens 15 a 18 de Setembro de 2020 -Campinas -SP viscosidade do material durante o processo de preparação. Ainda segundo o estudo anterior, é destacado que a adição do pirofosfato de sódio diminui a permeabilidade da mistura, no entanto, os autores não apresentam valores da resistência não drenada da Laponita RD aditivada.…”

“…Nesta pesquisa, a preparação do solo transparente foi por processo de agitação mecânica, no qual utilizou-se a combinação de água destilada, Laponita RD e pirofosfato de sódio. Para as diferentes argilas avaliadas, fixou-se a concentração de Laponita em água e determinou-se a concentração de aditivo necessário, conforme indicado por Beemer et al (2016) (Equação 1). O tempo de agitação foi 5 minutos, não ultrapassando o tempo de agitação máximo indicado pelo fabricante da Laponita (20 minutos).…”