Engineering behaviour of clay-bearing calcium sulphate in Dammam Dome, eastern Saudi Arabia

Abstract

Most local formations in eastern Saudi Arabia contain variable amounts of clay in calcium sulphate hence an understanding of the engineering behaviour of these materials is a prerequisite for construction. Based on laboratory investigations of field samples, this paper describes the behaviour of clay-bearing calcium sulphate. Results indicated that water intake of anhydrite and gypsum correlated well with crystallization water of the two minerals. The index and swelling properties followed a linear trend with a change in clay content. The swelling potential and the swelling pressure measured 8% and 245 kPa for anhydrite and 1.4% and 56 kPa for gypsum. Surface hydration of clays was the dominant swelling mechanism in the investigated materials with phase transformation partly contributing to swelling in clay-bearing anhydrite.

Résumé

La plupart des formations évaporitiques de l’est de l’Arabie saoudite contiennent des quantités variables d’argiles. Il est nécessaire de bien comprendre le comportement géotechnique de ces matériaux. Sur la base de travaux de laboratoire sur des échantillons naturels, l’article décrit le comportement d’anhydrite et de gypse contenant des argiles. Les résultats indiquent que la prise d’eau de ces matériaux est bien corrélée avec l’eau de cristallisation des minéraux présents. Les indices géotechniques et les propriétés de gonflement dépendent linéairement de la teneur en argiles. Le potentiel de gonflement et la pression de gonflement sont respectivement de 8% et de 245 kPa pour l’anhydrite et de 1,4% et 56 kPa pour le gypse. L’hydratation superficielle des minéraux argileux représente le processus dominant de gonflement pour les matériaux concernés, des transformations minéralogiques contribuant au gonflement pour l’anhydrite contenant des argiles.