14.483 Kalkstabilisering av leire i laboratoriet - Statens vegvesen

14.483 side 1 av 6Håndbok 014 Laboratorieundersøkelser14.4 Løsmasser, fjell og steinmaterialer14.48 Andre undersøkelser14.483 Kalksementstabilisering av leire i laboratorietVersjon mai 2004: NYOmfangKalksementstabilisering benyttes til å forbedre bæreevneog stabilitet av bløt og sensitiv leire.Kalk og sement reagerer kjemisk med jordmaterialet oggir øket skjærstyrke og stivhet. Forsterkningen skjerofte i form av kalksement peler ned til en dybde av 15 –25 meter. Pelene settes av en beltegående rigg medboreutstyr. Blandeverktøy føres ned til ønsket dybde ogkalken / sementen blåses ut i jorden ved hjelp avtrykkluft mens den roterende visper trekkes opp.Styrkeøkningen er avhengig av maskineri og utførelsen ifelten, men også av hvor godt en gitt jordart reagerer påkalken og sementen. Dette kan testes ut i laboratorietved hjelp av en prosedyre der en blander inn kalk ogsement i prøver og måler skjærstyrken ved forskjelligeblandingsforhold og etter forskjellig herdningstid.Prinsipp og klargjøring for forsøkSaksbehandler som bestiller kalk- ogsementstabiliseringsforsøk skal spesifisere hvilkenmengde kalk og sement som skal innblandes med leire,blandingsforhold kalk / sement, vanninnhold (antatteller målt), lagringsklima og bestemme herdetid førtrykktesting samt type forsøk (en aksialt og eventuelttreaksialt trykkforsøk).Mengden av kalk og sement kan angis i form av vektkalk + sement i prosent av tørrstoff av leire.(Vektsforhold: for eksempel k + s = 7 % og herav 50 %kalk og 50 % leire.)Eller mengden av kalk og sement kan angis i form avkilo kalk + sement en vil blande inn per m³ leire vedarbeidet i felten. (Volumforhold: for eksempel k + s =100 kg/m³ og herav 50 % kalk og 50 % sement.)Sylinderen med uforstyrret prøve taes ut av kjøleskapetog innholdet skyves ut og behandles på rutinemessigmåte, dvs. bestemmes total densitet, naturligvanninnhold, konusforsøk omrørt og uomrørt og enaksialt trykkforsøk (ref håndbok 014).NB! Her må vi ta vare på alt materiale for å få nok tilfire stabiliserte prøver i tillegg til vanninnhold etterstabilisering.Beregning av kalksementmengde VektforholdKalk og sementmengden beregnes i prosent avmaterialets tørre masse. Vanligvis bruker vi 7 % kalk ogsement, oftest i blandingsforhold 50/50. For å finne uthvor mye kalk og sement vi skal tilsette må vi vitetørrvekt til materialet. Tørrmasse er kjent dersomtotalvekt (m total ) og vanninnhold (w) er antatt / målt.Tørr masse beregnes som følger: m tørr =Eksempel:m total1+ wVi har 758 g kvikkleire. Vanninnholdet er funnet til 43%, og vi ønsker å tilsette 7 % kalk og sement iblandingsforhold 30 og 70.Først må vi finne tørr masse:758m tørr= = 530g1+0,43Vi ønsker å tilsette 7 % av tørr masse: m (tilsatt) = 530 *0,07 = 37,1 gKalk og sement skal tilsettes i blandingsforhold 30/70:Andel kalk:Andel sement:37,1 × 0,30 = 11,13 g37,1 × 0,70 = 25,97 gBegynner en med et antatt vannforhold, kan dettekorrigeres under laboratoriearbeidet på grunnlag av devanninnholdene en registrerer.Volumforhold:Oppgitt fra saksbehandler er hvor mange kg/m³ enønsker å benytte i felten, samt blandingsforholdetmellom kalk og sement. For å få en oversikt overvirkningen av forskjellige mengder og blandingsforholdkan saksbehandler spesifisere en serie forsøk. Vanligvisbruker vi 80 til 130 kg kalk + sement per m 3 leire, oftesti blandingsforhold 50/50.014 Laboratorieundersøkelser

Etter ytterligere 30 sek. omrøring for å få homogenmasse, fordeles prøvematerialet i fire prøvesylindre, ogen prøve tas ut til vanninnhold bestemmelse avkalksementstabilisert masse.Tillaging av kalksementprøvePrøvene blir komprimert i 54 mm sylinder som eravkappet i 100 mm lengder. Prøvesylinderen med kjenttara plasseres i komprimeringsmaskinen. Trykket stillestil 200 kPa og holdes i 10 sek per lag. Bruk papirfilter ibunnen. Totalt skal det være 5 lag av tilnærmet liktykkelse.Sylinderen med ferdig komprimert materiale veies ogsåslik at tyngdetetthet kan beregnes. En 54 mm sylindermed høyde 100 mm har volum V= 228.9 cm 3 .Våt tyngdetetthet (γ) beregnes som følger:msylinder− taraγ =VsylinderEksempelEn sylinder veies før pakking og funnet tara = 54,11 g.Etter pakking veies sylinderen til m sylinder = 446,61 g.Det er brukt 54 mm sylinder med høyde 100 mm.Våt densitet blir:γ =446,61−54,11228,9Deretter forsegles prøven i begge ender medgummihetter (hvis ikke noe annet er spesifisert) og erklar forherding.Lagring av prøverPrøvene oppbevares i kjøleskap i det antall døgn som erbestemt (vanligvis 7 eller 14 og 28 døgn) for herding,hvis ikke noe annet er spesifisert.Korreksjon før presentasjon avresultaterHvis antatt vanninnhold er brukt som grunnlag forberegning av tørrstoffmengde, bør dette korrigeres hvisnaturlig vanninnhold avviker fra antatt vanninnhold.Trykktesting og presentasjon avresultaterEtter herdetiden kjøres prøvematerialet ut ved hjelp av54 mm utskyvingsbenk. Prøven veies og trykkes tilbrudd i et en aksialt trykkapparat, for å bestemmeskjærstyrken.Diagram fig. 14.483-3 og 14.483-4 viser eksempler påhvordan resultater kan rapporteres ved hjelp av Excel -14.483 side 3 av 6regneark. Eksemplene viser resultatene fralaboratorieundersøkelser hvor det ble utførtinnblandinger med forskjellige kalksementmengder(7 %, 7,5 %, 9 % og 10 %) i blandingsforhold 50: 50.Kommentar:Normale karv til kalk og sement er følgende:Kalk: Brent kalkSement: Standard Portland IFig. 14.483-3: Resultater fra en aksialt trykkforsøk(Cd382C)Dybde (m)Skjærstyrke (kPa)0 150 300 450 6000246810121416kalk/sementstabiliseringsforsøkoppdrags nr:Innblandinglab. nr sement kalk Su oppr.% % su (kpa)252b 3,5 3,5 26252c 3,5 3,5 22252e 3,5 3,5 24253b 4,5 4,5 22253d 4,5 4,5 28253e 4,5 4,5 21,5256b 3,5 3,5 26,5256d 3,5 3,5 29256e 3,5 3,5 30257b 4,5 4,5 25257d 4,5 4,5 24257e 4,5 4,5 23259b 3,5 3,5 28,5Su opprinneligSu 7 (10% ks)Su 28 (10% ks)Su 7 (7,5% ks)Su 28 (7,5% ks)Fig. 14.483-4: Resultater fra en aksialt trykkforsøk(B394A)TreaksialforsøkEn kan foreta treaksiale trykkforsøk påkalksementstabilserte prøver. Prøvene påføres isotrope014 Laboratorieundersøkelser

konsolideringsspenninger som tilsvarer in situspenningsnivå. Horisontalspenningene holdes konstant,og prøven komprimeres vertikalt ved å øke vertikalspenning til brudd eller 6 % tøyning er oppnådd.14.483 side 4 av 6Fig. 14.483-3 viser resultater fra treaksialforsøk avprøver som har herdet i 35 dager under kontrollerteklimaforhold i laboratoriet.Fig. 14.483-5 Resultater fra treaksialt trykkforsøk.014 Laboratorieundersøkelser

14.483 side 5 av 6Kalksementinnblanding (vekt)Oppdragsnr.Sted.STATENS VEGVESEN Profil / Hullnr. Operatør. Datolab nr. Innblanding kalk / sement Densitet Skjærstyrke VanninnholdAntatt Våt Tørr Kalk Sement Kalk Sement Syl. syl. vekt syl. vekt Herde- Hette Stabilisertw%= vekt vekt tara fersk herdet tid nr. masse51,27 (g) (g) (%) (%) (g) (g) (g) (g) (g) (døgn) w758 501 2,1 4,9 10,52 24,55 Skål nr.0 0,00 0,00 våtvekt (g) 53,70 0,00 0,00 tørrvekt (g 35,50 0,00 0,00 w (%) 51,270 0,00 0,00 Skål nr.0 0,00 0,00 våtvekt (g)0 0,00 0,00 tørrvekt (g)0 0,00 0,00 w (%) #DIV/0!0 0,00 0,00 Skål nr.0 0,00 0,00 våtvekt (g)0 0,00 0,00 tørrvekt (g)0 0,00 0,00 w (%) #DIV/0!0 0,00 0,00 Skål nr.0 0,00 0,00 våtvekt (g)0 0,00 0,00 tørrvekt (g)0 0,00 0,00 w (%) #DIV/0!0 0,00 0,00 Skål nr.0 0,00 0,00 våtvekt (g)0 0,00 0,00 tørrvekt (g)0 0,00 0,00 w (%) #DIV/0!Fig. 14.483-6 Arbeidsskjema (vektforhold)Kalksementinnblanding (VOLUM)Oppdragsnr.Sted.STATENS VEGVESEN Profil / Hullnr. Operatør. Datolab nr. Innblanding kalk / sement Densitet VanninnholdVåtvekt Tgd.tetth. Kalk Sement Kalk Sement syl. vekt syl. vekt Herde- Hette StabilisertW γ ψ k ψ s ψkw/100γ ψsw/100γ fersk herdet tid nr. masse(g) (kN/m³) kg/m³ kg/m³ (g) (g) (g) (g) (døgn) Tara(g) 2,332650 19 70 30 97,63 41,84 Skål nr.2000 18 50 50 55,56 55,56 våtvekt (g) 20,00tørrvekt (g) 15,00w (%) 39,46Skål nr.våtvekt (g)tørrvekt (g)w (%) 0,00Skål nr.våtvekt (g)tørrvekt (g)w (%) 0,00Skål nr.våtvekt (g)tørrvekt (g)w (%) 0,00Skål nr.våtvekt (g)tørrvekt (g)w (%) 0,00Fig 14.483-7 Arbeidsskjema (volumforhold)014 Laboratorieundersøkelser

14.483 side 6 av 6Kalksementinnblanding (vekt)Oppdragsnr.Sted.STATENS VEGVESEN, Vegteknisk avdeling Profil / Hullnr. Operatør. DatoLab dybde Opprinnelige egenskaper Egenskaper etter stabilisering Merknadnr. w γ Su K/S Herdetid Su w γ(fersk) γ (herdet)m (%) (g/cm 3 ) (kPa) (%) (%) (døgn) (kPa) (%) (%) (g/cm 3 ) (g/cm 3 )fratilfratilfratilfratilfratilFig. 14.483-8 Rapportskjema (vektforhold)Kalksementinnblanding (volum)Oppdragsnr.Sted.STATENS VEGVESEN Profil / Hullnr. Operatør. DatoLab dybde Opprinnelige egenskaper Egenskaper etter stabilisering Merknadnr. w γ Su ⎠ K/S Herdetid Su ⎠ w γ(fersk) γ (herdet)m (%) (g/cm 3 ) (kPa) (%) kg/m³ (døgn) (kPa) (%) (%) (g/cm 3 ) (g/cm 3 )fratilfratilfratilfratilfratilFig. Rapportskjema (volumforhold)014 Laboratorieundersøkelser