Studie naar de mogelijkheden van grondstabilisatie met behulp … · 2012-11-21 · moisture...

Sofie Vermeersch

behulp van papiervliegassenStudie naar de mogelijkheden van grondstabilisatie met

Academiejaar 2011-2012Faculteit Ingenieurswetenschappen en ArchitectuurVoorzitter: prof. dr. ir. Julien De RouckVakgroep Civiele Techniek

Master in de ingenieurswetenschappen: bouwkundeMasterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van

Begeleiders: prof. dr. ir. Herman Peiffer, ir. Pieter De WinnePromotoren: prof. dr. ir. Herman Peiffer, prof. dr. ir. Hans De Backer

IV

Toelating tot bruikleen

De auteur geeft de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de

scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik.

Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met

betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten

uit deze scriptie.

Sofie Vermeersch

Gent, juni 2012

Woord vooraf V

Woord vooraf

Deze masterproef, als kroon op het werk om deze studies af te sluiten, zou nooit tot stand

gekomen zijn zonder de motiverende steun van een aantal mensen. Ik wil hen dan ook op

gepaste wijze bedanken.

In het bijzonder bedank ik mijn promotors, Prof. Dr. Ir. Herman Peiffer en Prof. Dr. Ir. H. De

Backer, voor hun ondersteuning en nuttige adviezen doorheen het academiejaar.

Ook aan Prof. Dr. Daniel Verastegui een blijk van waardering voor zijn bijdrage tijdens mijn

onderzoek.

Ik bedank ook Michel Vande Voorde en Frank Neuckermans waarbij ik steeds terecht kon voor

al mijn vragen.

Een woord van dank aan Jan en Filip, die voor de praktische kant van deze masterproef een grote

hulp waren.

Verder nog een speciaal woord van dank aan Alyssa en Liesbeth, die mijn masterproef met

plezier hebben nagelezen.

Als laatste wil ik mijn moeder bedanken voor haar blijvende steun doorheen mijn ganse

opleiding.

Sofie Vermeersch

Gent, juni 2012

Samenvatting VI

Samenvatting

Studie naar de mogelijkheden van grondstabilisatie met behulp van

papiervliegassen

door Sofie Vermeersch

Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk bouwkundig ingenieur

Academiejaar 2011-2012

Promotor: Prof. Dr. Ir. H. Peiffer en Dr. Ir. H. De Backer

Scriptiebegeleiders: Prof. Dr. Ir. H. Peiffer, Ir. P. De Winne

Faculteit Ingenieurswetenschappen

Universiteit Gent

Vakgroep: Civiele Techniek

Voorzitter: Prof. Dr. Ir. J. De Roeck

Samenvatting:

Een grond die onvoldoende draagkracht bezit om werfverkeer toe te laten wordt traditioneel

gestabiliseerd met kalk en/of cement. Dit onderzoek richt zich op de mogelijkheden van

grondstabilisatie met papiervliegassen. Deze vliegassen bezitten een hoeveelheid vrije kalk die een

belangrijke rol speelt bij verbetering en stabilisatie van kleigronden.

Door middel van een literatuurstudie wordt informatie verzameld over de bindingseigenschappen

van kalk, cement en vliegassen. Vermoedelijk bezitten papiervliegassen gelijkaardige

eigenschappen. Dit volgt immers uit de studie van verschillende praktijk- en laboratoriumproeven

die reeds werden uitgevoerd op deze vliegassen.

Verschillende mengselsamenstellingen met zowel papiervliegas als gebluste kalk worden

beproefd. Dit gebeurt met CBR- en UCS-proeven. Deze proeven dienen om de toename van het

draagvermogen en de druksterke in de tijd te evalueren. Voorts vindt ook een analyse van een

aantal plaatproeven plaats. De resultaten hiervan worden, mits toepassing van correlatiefactoren,

gekoppeld aan deze van de CBR-proeven.

Trefwoorden: grondstabilisatie, kalk, cement, alternatief bindmiddel, papiervliegas, CBR-proef,

UCS-proef, plaatproef

Extended abstract VII

Extended abstract

Research of the potential of soil stabilization using paper fly ashes

Sofie Vermeersch

Supervisors: Prof. Dr. Ir. H. Peiffer & Prof. Dr. Ir. H. De Backer

Abstract- Traditionally lime or cement is used to improve the bearing capacity of natural soils. This research focuses on the potential of paper fly ashes as an alternative binder for soil stabilization. The unconfined compressive strength and the CBR value are used to provide information on the stabilising properties of paper fly ashes in the laboratory. Therefore, an evaluation of the increase in strength over time between soils treated with slaked lime and paper fly ash is executed. Finally, the obtained CBR values are compared with results of field tests.

Keywords- Soil stabilisation, Paper fly ashes, Lime, Alternative binder

I. Introduction A limited bearing capacity of the subsurface may be the result of the quality and the packing density of the natural soil. In normal circumstances, the soil is improved and stabilized by means of compaction techniques. If this process does not or insufficiently compact the soil then the soil can be made suitable with an additive. Commonly lime, cement or even class C-fly ashes are used. Paper fly ashes are a potential alternative to these binders.

II. Literature The stabilizing properties of paper fly ashes as a binder are still insufficiently studied. Based on their chemical and mineralogical components, paper fly ashes are similar to class C-fly ashes. Class C-fly ash behave as a combination of a puzzolan and a cementing material [1]. Moreover, paper fly ash also contains a certain amount of available CaO (9%), which plays an important role during soil stabilization with lime. Cement and class C-fly ash improve the soil immediately while lime allows a more gradual increase in strength [2].

III. Preliminary study On a number of sites paper fly ashes are already used as a binder for soil stabilization. The load bearing capacity is verified on the basis of a plate load test (PLT). The results of five construction sites were investigated, judged and met the expectations. There also have been carried out CBR tests. These tests provide information on the load bearing capacity of soils in the laboratory. In particular there has been made a comparison between the results of a soil treated with lime or paper fly ashes. To obtain the same CBR value a ratio of 1,6 was found between the added amount of lime and

paper fly ash [3]. This ratio is consistent with the doses that are currently used.

IV. Materials and methods A. Materials

Values for the chemical composition of the paper fly ash which is tested during this research are given in Table 1 [4]. Furthermore a reference material, slaked lime, is used. The study is conducted on two soil types: clayey gravel (GC) and clay of high plasticity (CH) respectively sample 1 and sample 2.

Table 1: Chemical components of paper fly ashes [2]

Parameter Formula Average [%]

Silicium oxide SiO2 22,25

Aluminium oxide Al2O3 12,34

Iron oxide Fe2O3 0,95

Calcium oxide CaO 53,15

Magnesium oxide MgO 2,71

Kalium oxide K2O 0,52

Remaining 0,78

B. Methods The characteristics of the soils are determined by the grain-size distribution, the plasticity index (Ip) and the methylene blue value (MBV). Likewise the concentration of organic substances is tested because an excessively high concentration (>3%) has a negative effect on the improvement of the soil. The strength of the prepared soil samples is reviewed by the California bearing ratio (CBR) and the unconfined compressive strength (UCS). In particular, the CBR-test functions as a scaled version of the PLT carried out on the actual field. In order to detect an evolution of the strength, the tests are executed after 7, 28 and 56 days. The soil samples contain an optimum moisture content which is determined by means of the Proctor test.

Extended abstract VIII

V. Results and discussion A. Soil characteristics

Tests showed that sample 1 (S1) contains a low amount of clay while sample 2 (S2) has a noticeable higher clay amount. Lime is suitable to stabilize both sample 1 and 2. Moreover, sample 1 can also be stabilized using cement or C-fly ash.

B. Evolution of strength: UCS and CBR The moisture content before and after treatment is a first indication of the reaction between paper fly ash and pore water. On average the moisture content decreases with 2-3 %. Furthermore, the texture of the soil samples changes from a plastic to a granular material. Three UCS-tests (S1-5%,S2-5%,S2-8%) indicate a strong increase in compressive strength after 56 days (Figure 1). This suggests that pozzolanic reactions occur. These pozzolanic reactions are a typical feature of lime stabilization [5]. In two other tests (S1-3% and S2-3%), the amount of binder may be too low to cause pozzolanic reactions. The negative result (S1-8%) was caused by brittle specimens due to exothermic reactions.

Figure 1: Variation of compressive strength with curing period

The occurrence of pozzolanic reactions could only be confirmed by the CBR values of sample 2. An incorrect mixture or a certain chemical reaction between soil, binder and mould led to a useless result for sample 1 at the age of 56 days (Figure 2). Taking into account that a CBR value of 25 % is a good guideline for sub soils [1], the values of sample 1 only gives satisfying results at the age of 28 days. Generally, the addition of paper fly ashes leads to an increase of strength by a factor of 3-5 and 2 for respectively sample 1 and 2. This indicates that paper fly ash is especially useful to stabilize soils which contain a relatively low plasticity index. Tests on a wider range of soil types must confirm this assumption.

C. Field tests In 3 out of 4 cases the subgrade reaction obtained by PLT tests measure up to the imposed requirements. These results are however 7 times higher than results obtained in the laboratory. The difference between these results may be caused by a higher compaction energy on the field, different climatic conditions,….

Figure 2: Variation of unsoaked CBR value with curing period

VI. Conclusions Laboratory tests indicate that paper fly ashes and lime have similar properties (reduction of the moisture content, crumbling of the soil and formation of pozzolanic reactions). Based on this research paper fly ashes seem particularly interesting to stabilize low plasticity soils (strength gain and economically). Further research is required to confirm this assumption. PLT tests show the potential of paper fly ashes as a stabilizing binder. CBR tests however could not confirm these positive results (different compaction energy, different climatic conditions,…)

VII. Acknowledgements I am thankful to my supervisors, Herman Peiffer and Hans De Backer, for the support and the guidance they delivered during the execution and completion of my thesis.

VIII. References

[1] Anil Misra et al., Physico-mechanical behavior of self-cementing class C fly ash–clay mixtures, 2004.

[2] Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving, Diepe grondstabilisatie in Nederland, 2001.

[3] ATA, Vertrouwelijke informatie

[4] BAS: research and technology, Deelonderzoek 1: Karakterisering van ECO-lime, 2010.

[5] B. M. Das, Principles of Foundation Engineering, 2010.

0

500

1000

0 10 20 30 40 50 60

Co

mp

ress

ive s

tren

gth

[N

/m

m²]

Age [days]

S1-0% S1-3% S1-5% S1-8%S2-0% S2-3 % S2-5% S2-8%

0

20

40

60

0 20 40 60

CB

R v

lua [

%]

Age[days]

Sample 1 Sample 2

Inhoudsopgave IX

Inhoudsopgave

WOORD VOORAF .............................................................................................................. V

SAMENVATTING ............................................................................................................ VI

EXTENDED ABSTRACT ............................................................................................... VII

INHOUDSOPGAVE ......................................................................................................... IX

LIJST MET FIGUREN ................................................................................................... XII

LIJST MET TABELLEN ............................................................................................... XIV

LIJST MET AFKORTING EN SYMBOLEN ................................................................. XV

1 INLEIDING ............................................................................................................ 1

1.1 Situering van het onderzoek ....................................................................................................... 1

1.1.1 Grondverbetering en grondstabilisatie ..................................................................................... 1

1.1.2 Methodes voor grondverbetering en grondstabilisatie ........................................................... 1

1.2 Probleemstelling ........................................................................................................................... 2

1.3 Doel ............................................................................................................................................... 2

1.4 Structuur van de thesis ................................................................................................................ 3

2 LITERATUURSTUDIE ........................................................................................ 5

2.1 Samenstelling van een kleimineraal ........................................................................................... 5

2.2 Grondverbetering en grondstabilisatie met kalk, cement en vliegassen .............................. 6

2.2.1 Ongebluste en gebluste kalk ....................................................................................................... 6

2.2.2 Cement .......................................................................................................................................... 8

2.2.3 Vliegas ............................................................................................................................................ 9

2.2.4 Combinaties ................................................................................................................................ 10

2.3 Classificatie van papiervliegas .................................................................................................. 11

2.3.1 Relatie met andere bindmiddelen ............................................................................................ 11

2.3.2 Classificatie volgens standaardbestek 250 .............................................................................. 13

2.4 ‘Wastepaper sludge ash’ als alternatief bindmiddel ............................................................... 14

2.5 Besluit .......................................................................................................................................... 15

3 INLEIDENDE STUDIE ...................................................................................... 16

3.1 Ervaringen met papiervliegassen als bindmiddel .................................................................. 16

3.1.1 Praktijkervaring .......................................................................................................................... 16

3.1.2 Laboratoriumonderzoeken ....................................................................................................... 18

Inhoudsopgave X

3.2 Aanleiding tot het onderzoek ................................................................................................... 23

3.3 Samenstelling van het proefprogramma ................................................................................. 23

4 MATERIALEN ..................................................................................................... 25

4.1 Situering van papiervliegassen.................................................................................................. 25

4.1.1 Definitie ....................................................................................................................................... 25

4.1.2 Productieproces.......................................................................................................................... 25

4.2 Structuur en samenstelling ........................................................................................................ 27

4.2.1 Chemische en mineralogische samenstelling ......................................................................... 27

4.2.2 Fysische kenmerken................................................................................................................... 28

4.2.3 Korrelverdeling .......................................................................................................................... 28

4.3 Kalk .............................................................................................................................................. 29

4.4 Grondstalen ................................................................................................................................ 29

5 METHODEN ....................................................................................................... 30

5.1 Vooronderzoek naar de staat en kenmerken van de grond ................................................. 30

5.1.1 Korrelverdeling .......................................................................................................................... 30

5.1.2 Plasticiteitsindex (Ip) .................................................................................................................. 31

5.1.3 Methyleenblauwwaarde (MBW)............................................................................................... 32

5.1.4 Organische stof ......................................................................................................................... 33

5.1.5 Natuurlijk watergehalte ............................................................................................................. 35

5.2 Vooronderzoek naar het mengselontwerp ............................................................................. 35

5.2.1 Proctorproef ............................................................................................................................... 35

5.2.2 California Bearing Ratio (CBR) ............................................................................................... 37

5.2.3 Vrije prismaproeven .................................................................................................................. 40

5.3 Terreinproeven ........................................................................................................................... 42

5.3.1 Dosering ...................................................................................................................................... 42

5.3.2 Plaatproef .................................................................................................................................... 43

5.3.3 Natuurlijk watergehalte ............................................................................................................. 44

5.3.4 Grondstalen ................................................................................................................................ 44

6 RESULTATEN & DISCUSSIE ............................................................................ 45

6.1 Vooronderzoek naar de staat en kenmerken van de grond ................................................. 45

6.1.1 Grondstaal 1 ............................................................................................................................... 45

6.1.2 Grondstaal 2 ............................................................................................................................... 46

6.1.3 Samenvatting .............................................................................................................................. 46

6.2 Vooronderzoek naar het mengselontwerp ............................................................................. 47

Inhoudsopgave XI

6.2.1 Optimaal watergehalte: proctorproef ...................................................................................... 47

6.2.2 Sterkteontwikkeling bij verschillende doseringen: vrije prismaproef ................................. 48

6.2.3 Sterkteontwikkeling bij optimale dosering: California Bearing Ratio ................................. 57

6.3 Terreinproeven ........................................................................................................................... 64

6.3.1 Algemene vaststellingen ............................................................................................................ 64

6.3.2 Dosering en natuurlijk watergehalte ........................................................................................ 64

6.3.3 Plaatproeven ............................................................................................................................... 64

6.3.4 Gestoken monsters .................................................................................................................... 69

6.4 Relatie met andere bindmiddelen ............................................................................................ 69

7 BESLUIT ............................................................................................................... 71

7.1 Algemeen besluit ........................................................................................................................ 71

7.2 Aanbevelingen voor verder onderzoek .................................................................................. 72

8 LITERATUURLIJST EN BRONVERMELDING ............................................. 74

8.1 Literatuurlijst............................................................................................................................... 74

8.2 Andere bronnen ......................................................................................................................... 76

9 BIJLAGEN ............................................................................................................ 77

Lijst met Figuren XII

Lijst met Figuren

Figuur 1: Opbouw van het proefprogramma .......................................................................................... 3

Figuur 2: Tetrahedron (links) en Octahedron (rechts) [4] ..................................................................... 5

Figuur 3: Flocculatie en ionuitwisseling bij behandeling met kalk [6] .................................................. 7

Figuur 4: Puzzolane reacties van kalk met een kleigrond [6] ................................................................. 8

Figuur 5: Mechanisme van cementstabilisatie [9] .................................................................................... 9

Figuur 6: Druksterkte bij verschillende mengselsamenstellingen i.f.v. de ouderdom (L=kalk,

C=cement) [29] .......................................................................................................................................... 15

Figuur 7: Opbouw van een weg in ophoging met de vereiste samendrukbaarheidsmodulus ........ 16

Figuur 8: Situering van de werven A-E .................................................................................................. 17

Figuur 9: Vergelijking van de druksterkte na de behandeling met kalk en papiervliegas i.f.v. het

vochtgehalte ................................................................................................................................................ 19

Figuur 10: Vergelijking van de CBR-waarde na de behandeling met ongebluste kalk en

papiervliegas ................................................................................................................................................ 19

Figuur 11: Buig- en druksterkte proef voor een mortelbalk ................................................................ 21

Figuur 12: Evolutie van de druksterke bij verschillende verhoudingen cement (C) en papiervliegas

(Pa) i.f.v. de ouderdom [32] ...................................................................................................................... 21

Figuur 13: Evolutie van de druksterkte bij verschillende verhoudingen cement (C) en

papiervliegas (Pa)........................................................................................................................................ 22

Figuur 14: Papiervliegassen ...................................................................................................................... 25

Figuur 15: Samenstelling van de biomassa voor de productie van papiervliegassen [3] .................. 26

Figuur 16: Verbrandingsinstallatie te Langerbrugge ............................................................................. 26

Figuur 17: Overzichtsschema van de productie van papiervliegas ..................................................... 27

Figuur 18: Zeefkromme van papiervliegas [3] ....................................................................................... 29

Figuur 19: Zeven ter bepaling van de korrelverdeling [34] .................................................................. 30

Figuur 20: Methode voor het bepalen van de vloeigrens [39] ............................................................. 32

Figuur 21: Methode voor het bepalen van de uitrolgrens [39] ............................................................ 32

Figuur 22: Principe van een methyleenblauwproef ............................................................................... 33

Figuur 23: Proctorcompactie en afwerking van het grondmonster .................................................... 36

Figuur 24: CBR-verdichting en -proefstuk ............................................................................................. 39

Figuur 25: CBR-proefopstelling ............................................................................................................... 39

Figuur 26: Verduidelijking van de symbolen en het principe van een UCS-test [44] ...................... 41

Figuur 27: Controle van de dosering ....................................................................................................... 42

Figuur 28: Plaatproef met werfkraan als tegengewicht ......................................................................... 44

Lijst met Figuren XIII

Figuur 29: Proctorcurve van grondstaal 1 .............................................................................................. 47

Figuur 30: Proctorcurve van grondstaal 2 .............................................................................................. 48

Figuur 31: Grondstaal 1 voor (links) en na (rechts) de behandeling met 5 % papiervliegas .......... 49

Figuur 32: Grondstaal 2 voor (links) en na (rechts) de behandeling met 8 % papiervliegas .......... 49

Figuur 33: Watergehalte i.f.v. dosering en tijd voor verschillende mengsels .................................... 50

Figuur 34: Watergehalte i.f.v. dosering en tijd voor verschillende mengsels .................................... 50

Figuur 35: Druksterkte bij verschillende doseringen kalk – Grondstaal 1 ........................................ 52

Figuur 36: Druksterkte bij verschillende doseringen papiervliegas – Grondstaal 1 ......................... 52

Figuur 37: Te herstellen UCS-proefstuk ................................................................................................. 53

Figuur 38: Breukpatroon van een hersteld proefstuk ........................................................................... 53

Figuur 39: Druksterkte na 56 dagen voor grondstaal 1 ........................................................................ 54

Figuur 40: Druksterkte in functie van de tijd ......................................................................................... 54

Figuur 41: Druksterkte bij verschillende doseringen kalk – Grondstaal 2 ........................................ 55

Figuur 42: Druksterke bij verschillende doseringen papiervliegas – Grondstaal 2 .......................... 55

Figuur 43: Druksterkte in functie van de tijd – Grondstaal 2 ............................................................. 56

Figuur 44: CBR-waarde in functie van de tijd – Grondstaal 1 ............................................................ 58

Figuur 45: Lokaal hoge concentratie Figuur 46: Aangetaste coating ............................................ 59

Figuur 47: CBR-waarde in functie van de tijd – Grondstaal 2 ............................................................ 60

Figuur 48: Watergehalte in functie van de tijd en de dosering bij een droge bewaring van het

proefstuk (grondstaal 1: 1= 7 d, 2= 28 d, 3= 56 d; grondstaal 2: 5= 7 d, 6= 28 d, 7= 56 d) ........ 60

Figuur 49: Watergehalte in functie van de tijd en de dosering bij een vochtige bewaring van het

proefstuk (grondstaal 1: 1= 7 d, 2= 28 d, 3= 56 d; grondstaal 2: 5= 7 d, 6= 28 d, 7= 56 d) ........ 61

Figuur 50: De grond voor (rechts) en na (links) behandeling met papiervliegas en verdichting ... 64

Figuur 51: Foto en principe voor het bepalen van de massa en het volume van de grond ............ 68

Figuur 52: Onbruikbaar proefstuk........................................................................................................... 69

Lijst met Tabellen XIV

Lijst met Tabellen

Tabel 1: Traditionele bindmiddelen en hun voornaamste kenmerken .............................................. 12

Tabel 2: Diverse bindmiddelen met hun chemische samenstelling in % [5, 26] .............................. 12

Tabel 3: Mineralogische samenstelling van papiervliegas [26] ............................................................. 13

Tabel 4: Samenvatting van de uitgevoerde plaatproeven bij behandelde grond met

papiervliegassen .......................................................................................................................................... 18

Tabel 5: Vergelijking druksterkte (onbehandeld-bindmiddel) ............................................................. 20

Tabel 6: Specificaties voor normaal verhardende hydraulische bindmiddelen (prEN 13282-2) .... 20

Tabel 7: Eigenschappen van papiervliegas [26, 32] ............................................................................... 22

Tabel 8: Chemische samenstelling papiervliegassen [26] ..................................................................... 27

Tabel 9: Mineralogische samenstelling papiervliegassen [26] .............................................................. 28

Tabel 10: Fysische kenmerken papiervliegassen [3] .............................................................................. 28

Tabel 11: Vlaamse benaming van de grondsoorten en hun overeenkomstige fractie [36].............. 31

Tabel 12: Grondkarakteristieken ............................................................................................................. 46

Tabel 13: Druksterkte van de proefstukken na 7 dagen ....................................................................... 51

Tabel 14: Samendrukbaarheidsmoduli van de plaatproeven ............................................................... 65

Tabel 15: Voorspelling van de samendrukkingsmodulus (D=droog; V=vochtig)........................... 67

Lijst met Afkorting en Symbolen XV

Lijst met Afkorting en Symbolen

CaCO3 calciumcarbonaat (ongebluste kalk) -

H2O poriënwater -

CaO calciumoxide -

CO2 koolstofdioxide -

Ca(OH)2 calciumhydroxide (gebluste kalk) -

CSH gehydrateerde calciumsilicaten (C=CaO; S=SiO2; H=H2O) -

CAH gehydrateerde calciumaluminaten (A=Al2O3) -

C3S tricalcium silicaat -

C2S dicalcium silicaat -

Ca3(AlO3)2 tricalcium aluminaat -

C4AF tetracalcium aluminium-ferriet (F=Fe2O3) -

SiO2 siliciumoxide -

Al2O3 aluminiumoxide -

Fe2O3 ijzeroxide -

MgO magnesiumoxide -

K2O kaliumoxide -

H2O2 waterstofperoxide -

HCl zoutzuur -

WSA wastepaper sludge ash -

Ip plasticiteitsindex %

wL vloeigrens %

wP uitrolgrens %

MBW methyleenblauwwaarde g MB/100 g

w watergehalte %

M massa g

γd drooggewicht van de verdichte grond kN/m³

ρd droge massadichtheid van de verdichte grond kg/m³

ρm natte massadichtheid van de verdichte grond kg/m³

CBR California Bearing Ratio %

F kracht N

S indringing mm

Lijst met Afkorting en Symbolen XVI

A oppervlakte mm²

σ spanning MPa

t hoeveelheid toeslagstof %

L lengte mm

ε axiale rek -

qu druksterkte MPa

M1 samendrukbaarheidsmodulus MPa

Δp drukverschil MPa

Δs zettingsverschil mm

ks beddingsconstante kN/m³

MR resilient modulus MPa

ES secant elasticiteitsmodulus MPa

V volume m³

Mw massa van het verplaatste water g

ρ massadichtheid kg/m³

Inleiding 1

1 Inleiding

1.1 Situering van het onderzoek

Een beperkte draagkracht van de ondergrond kan het gevolg zijn van de aard en de

pakkingsdichtheid van de natuurlijke grond, en/of tijdelijke omstandigheden in het bijzonder

klimatologische omstandigheden waarbij het watergehalte van de bodem niet geschikt is om de

grond behoorlijk te verdichten. Een aantal oplossingen kunnen hiertoe aangereikt worden,

waaronder het gebruik van toeslagstoffen.

1.1.1 Grondverbetering en grondstabilisatie

Indien de natuurlijke grond geen of onvoldoende draagkracht bezit om een constructie te dragen,

werfverkeer toe te laten, … is het nodig deze te verbeteren of te stabiliseren. Vooraf wordt een

onderscheid gemaakt tussen grondverbetering en grondstabilisatie. Beide termen wijzen op

verschillende doelstellingen.

Grondverbetering is een bewerking die de geotechnische eigenschappen van grond verbeterd. Dit

impliceert onder andere: een blijvende toename van het draagvermogen en de weerstand tegen

indringing, een betere verdichtbaarheid en een verbeterde waterbestendigheid. Grondstabilisatie

vereist een toename van de mechanische kenmerken van de grond zodat het verhoogde

draagvermogen van de bodem blijvend is en de bodem bestand is tegen vorst/dooi effecten.

Grondstabilisatie leidt tot een geleidelijke verharding van het mengsel. Zodoende levert

grondverbetering effecten op, op korte termijn en grondstabilisatie op langere termijn [1].

1.1.2 Methodes voor grondverbetering en grondstabilisatie

In normale omstandigheden wordt de bodem verbeterd en gestabiliseerd door middel van

verdichtingstechnieken. Als dit proces de grond niet of onvoldoende verdicht dan wordt de

bodem geschikt gemaakt door middel van een van de volgende processen [2]:

Het geschikt maken met een bindmiddel en verdichten

Het geschikt maken met steenslag of rolgrind en verdichten

Het geschikt maken door uitgraving en het aanbrengen en verdichten van

aanvullingsmateriaal

Het aanbrengen van een geotextiel

Enkel het geschikt maken door middel van een bindmiddel en verdichten wordt uitgebreid

behandeld. De overige technieken worden slechts voor de volledigheid vermeld maar vallen

buiten het kader van dit onderzoek.

Inleiding 2

De meest gekende bindmiddelen zijn kalk, cement en vliegassen. De literatuurstudie bevat een

overzicht van de belangrijkste kenmerken van deze bindmiddelen.

1.2 Probleemstelling

Grondverbetering en grondstabilisatie worden toegepast wanneer de bodem over geen of

onvoldoende draagkracht beschikt. Tijdens deze processen wordt de bodem in situ vermengd

met een stabiliserend product, meestal kalk of cement. Op die manier dient de minder

draagkrachtige grond niet afgevoerd maar wordt de grond als het ware ‘gerecycleerd’.

De bouwkundige sector, en in het bijzonder de wegenbouw, staat niet meteen gekend als een

milieuvriendelijke sector. Nochtans worden begrippen zoals duurzaamheid en hergebruik van

materialen meer en meer belangrijk. In de toekomst zal deze trend zich alleen maar versterken.

Binnen het gamma van de stabiliserende producten is er nog ruimte voor meer ecologische

alternatieven. Een van die alternatieven zijn papiervliegassen gewonnen uit de verbrandingsgassen

van onder meer papier, karton en hout.

Laboratoriumonderzoeken hebben aangetoond dat papiervliegassen over een zeker hoeveelheid

vrije kalk beschikken die mogelijk bindende eigenschappen vertoond. Dit vermoeden wordt

bevestigd door de verschillende realisaties waarbij papiervliegassen reeds succesvol werden

toegepast. Bijgevolg kunnen deze vliegassen, zowel ecologisch als economisch, een goed

alternatief vormen voor de meer traditionele bindmiddelen.

1.3 Doel

In dit onderzoek worden laboratoriumproeven uitgevoerd om inzicht te krijgen in de fysico-

chemische binding van de papiervliegassen met de natuurlijke grond. Alsook wat de invloed

hiervan is op de draagkracht van de grond. Als referentie worden tevens enkele proefstukken

behandeld met het traditionele bindmiddel kalk. Door middel van plaatproeven uit te voeren op

werkelijke sites wordt de invloed van de toeslagstof op de draagkracht van de bodem beoordeeld.

De haalbaarheid van de papiervliegassen als bindmiddel vindt plaats op basis van een vergelijking

tussen de resultaten uit het labo en het terrein.

De proeven van dit onderzoek zijn onderverdeeld in drie niveaus (Figuur 1):

Niveau 1: Onderkenningsproeven van de grond d.m.v. korreldiagramma,

plasticiteitsindex, methyleenblauwwaarde, …

Niveau 2: Keuze en sterkteontwikkeling van het bindmiddel d.m.v. proctorproeven,

CBR-proeven, UCS-proeven, …

Niveau 3: Terreinproeven d.m.v. doseringscontroles, plaatproeven, …

Inleiding 3

Binnen dit onderzoek zal er worden gewerkt met primaire bouwmaterialen gewonnen uit de

verwerking van papier-, karton- en houtafval. Meer specifiek kunnen deze papiervliegassen

worden gebruikt voor het stabiliseren van gronden, in diverse wegenbouwtoepassingen en in

beton- en stabilisétoepassingen. De samenstelling en productie van deze papiervliegassen worden

verder in dit onderzoek behandeld [3].

1.4 Structuur van de thesis

De inleiding (Hoofdstuk 1) bevat een algemeen overzicht van de problematiek die in dit

onderzoek wordt behandeld. Tevens wordt hier het doel van het onderzoek en de opbouw van

het proefprogramma behandeld.

De literatuurstudie (Hoofdstuk 2) gaat dieper in op de reacties die optreden tussen de bodem en

de bindmiddelen kalk, cement en/of vliegassen. Daarnaast wordt een link gelegd tussen de

papiervliegassen en enerzijds de klassieke bindmiddelen en anderzijds de bindmiddelen zoals

vermeld in het standaardbestek 250. Tot slot worden de belangrijkste conclusies beschreven van

een gelijklopend onderzoek waarbij ‘wastepaper sludge ash’ (WSA) als bindmiddel wordt

beproefd.

In Hoofdstuk 3 ligt de nadruk op de reeds gekende resultaten van beproevingen met

papiervliegassen. Zowel laboratorium- als praktijkproeven komen hier aan bod.

Hoofdstuk 4 beschrijft de voornaamste materialen die in dit onderzoek aan bod komen: twee

bindmiddelen en twee grondtypes. Naast de papiervliegassen wordt namelijk een

referentiebindmiddel van gebluste kalk beproefd. De twee grondstalen zijn afkomstig van

Figuur 1: Opbouw van het proefprogramma

Inleiding 4

enerzijds een bouwplaats waarbij de bodem wordt behandeld met papiervliegassen en anderzijds

een ontginningsgroeve voor Boomse klei.

In Hoofdstuk 5 worden de toegepaste proefmethoden beschreven. Hierbij wordt een

onderscheid gemaakt tussen de drie onderdelen waarop het onderzoek zich toespitst: de

karakterisatie van de grond, het gedrag van het bindmiddel en de terreinproeven.

Hoofdstuk 6 vat de belangrijkste resultaten van de proeven samen. Er worden onder meer

verbanden gelegd tussen de twee bindmiddeltypes, de verschillende toeslagpercentages, het

laboratorium en het terrein,…. Verder wordt de evolutie van de sterkte in functie van de tijd

geanalyseerd.

De algemene bevindingen en de belangrijkste conclusies zijn terug te vinden in het laatste

Hoofdstuk 7.

Literatuurstudie 5

2 Literatuurstudie

Papiervliegassen zijn het restproduct van een verbrandingsinstallatie en bevatten een behoorlijk

percentage vrije kalk (9 %)(zie §2.3). Eerdere proefresultaten hebben aangetoond dat met dit type

bindmiddel goede resultaten verkregen worden (zie Hoofdstuk 3). Echter de chemische en fysische

binding is onvoldoende gekend. Vermoedelijk treden er bij papiervliegassen gelijkaardige reacties op

zoals die zich bij kalk en cement voordoen. Deze literatuurstudie gaat daarom dieper in op de

chemische reacties die optreden wanneer een bodem wordt behandeld met kalk, cement of

vliegassen. Hierbij wordt vooraf een beknopte beschrijving gegeven van de samenstelling van een

kleimineraal. Op basis van deze delen wordt een link gelegd tussen de papiervliegassen en enerzijds

de klassieke bindmiddelen en anderzijds de bindmiddelen zoals vermeld in het standaardbestek 250.

Tot slot wordt een onderzoek aangehaald waarbij een soortgelijk bindmiddel wordt beproefd.

2.1 Samenstelling van een kleimineraal

Kleimineralen vertonen een gelaagde opbouw van aluminium en silicaten waarvan de belangrijkste

bouwstenen het Si-tetrahedron en het Al-octahedron zijn [4]. De opbouw hiervan wordt getoond in

Figuur 2.

Figuur 2: Tetrahedron (links) en Octahedron (rechts) [4]

Een ideaal kristal heeft een neutrale lading maar dit komt in de natuur niet voor. In de natuur

vertonen de kristallen een negatieve lading. Het type kleimineraal beïnvloedt de grootte van deze

negatieve lading. Positieve ionen zoals Ca2+, Mg2+, K+ en Na+ doen deze negatieve lading te niet

waardoor een kleimineraal ontstaat met een elektrische dubbellaag [4].

Bij kleimineralen zijn twee stapelingen te onderscheiden:

Tweelaags kleimineraal: tetrahederlaag - octahederlaag (1:1)

Drielaags kleimineraal: tetrahederlaag - octahederlaag - tetrahederlaag (2:1)

Literatuurstudie 6

In deze stapelingen zorgen waterstofbruggen voor een onderlinge verbinding tussen de lagen. Finke

en Langohr [4] vermelden verschillende kleimineralen en hun belangrijkste eigenschappen. Een van

die eigenschappen is de zwelcapaciteit. Zo bezit het kleimineraal kaoliniet een lage zwelcapaciteit,

montmorilloniet (bvb.: bentoniet) daarentegen beschikt over een grote zwelcapaciteit.

Grondstabilisatie dient onder meer voor een reductie van de zwelcapaciteit te zorgen. Zwelling van

de bodem moet worden tegengegaan vermits dit kan leiden tot onvoorziene vervormingen en

daarbij de bovenliggende structuur ernstig kan beschadigen [5]. De zwellingseigenschap wordt niet

behandeld in dit onderzoek.

2.2 Grondverbetering en grondstabilisatie met kalk, cement en

vliegassen

2.2.1 Ongebluste en gebluste kalk

De drie voornaamste kalkproducten voor grondverbetering en grondstabilisatie zijn ongebluste kalk,

gebluste kalk en kalkmelk [1]. Ongebluste kalk ontstaat door de verbranding van kalksteen bij

temperaturen van ± 950°C. De gebruikte kalksteen (calcium carbonaat – CaCO3) wordt gewonnen

uit steengroeven en nadien gebroken, verpulverd en gezeefd tot kleinere steenformaties. Door de

hoge verbrandingstemperatuur ontbinden de kalksteenformaties zich in ongebluste kalk (CaO) en

koolstofdioxide (CO2) [6].

Hydratatie van de ongebluste kalk zorgt voor een verdere ontbinding van de ongebluste kalk tot

gebluste kalk (Ca(OH)2) en warmte [6].

( )

Door gebluste kalk in water te suspenderen ontstaat kalkmelk. Kalkmelk kent evenwel nauwelijks

toepassingen in België [1].

Sherwood [7] en Kézdi [8] verdelen de reacties die ontstaan na het behandelen van de grond met

kalk onder in twee delen. In eerste instantie is er een vrij snelle reactie waartoe de dehydratatie van

de grond, de ionuitwisseling en de flocculatie behoren (verbetering). Bij een tweede, tragere reactie

ontstaan puzzolane reacties (stabilisatie).

Literatuurstudie 7

Onmiddellijk na het behandelen van de grond met kalk ontstaat een exothermische hydratatiereactie

waarbij veel warmte vrijkomt. De calciumoxide (CaO) die aanwezig is in ongebluste kalk reageert

met het poriënwater (H2O) van de grond en vormt op die manier gebluste kalk (Ca(OH)2). Als

gevolg van deze reactie enerzijds en door de vrijgekomen warmte anderzijds daalt het watergehalte

van de grond. Dit effect wordt versterkt door de verluchting van de grond tijdens het mengproces

[8, 9].

Indien er voldoende water aanwezig is wordt de gehydrateerde kalk ontbonden in Ca2+ en OH--

ionen. Vermits Ca2+ een hogere valentie bezit dan de kationen van een kleimineraal (zie §2.1) kunnen

de Ca2+-ionen ‘wisselen’ met deze kationen [9]. De hogere valentie van Ca2+ wordt verduidelijkt aan

de hand van onderstaande reeks [10]:

.

Voorts klitten de kleideeltjes, door middel van flocculatie, samen tot grotere kleiclusters waardoor de

sterkte en vervormingseigenschappen (betere verdichtbaarheid) van de grond toenemen [10] (Figuur

3).

Tot slot ontstaan er, door de reactie van de gebluste kalk (Ca(OH)2) met de grondsilicaten en

grondaluminaten (SiO2 en Al2O3), gehydrateerde calciumsilicaten (CSH) en gehydrateerde

calciumaluminaten (CAH)(Figuur 4). CSH en CAH bezitten de mogelijkheid om te cementeren

waardoor de grondkorrels zich met elkaar verbinden. Deze reactie wordt een puzzolane reactie

genoemd. De puzzolane reacties gaan door zolang er sprake is van een hoge pH-omgeving en er

voldoende calcium aanwezig is [9, 10].

De puzzolane reactie die ontstaat tussen kalk enerzijds en grondsilicaten en grondaluminaten

anderzijds speelt een belangrijke rol bij de stabilisatie van de grond op lange termijn. Puzzolane

reacties leiden tot een toename van het draagvermogen, een stijging van de druksterkte, een betere

vorstbestendigheid,… [7, 8, 10]. Volgende formules beschrijven puzzolane reacties tussen een

kleigrond en kalk1.

( )

( )

1 Met C=CaO; S=SiO2; H=H2O; A=Al2O3

Figuur 3: Flocculatie en ionuitwisseling bij behandeling met kalk [6]

Literatuurstudie 8

Het verbeteren en stabiliseren van de bodem met kalk is vooral geschikt voor klei- en leemhoudende

gronden met een relatief hoge plasticiteitsindex (Ip >20). Deze gronden bezitten veelal een hoog

natuurlijk watergehalte waardoor mechanische verbeteringstechnieken niet het gewenste resultaat

opleveren [1, 2].

Afhankelijk van de geraadpleegde bronnen wordt er aangeraden om 4-7 % [1] [11], 0,5-6 % [2] of

5-10 % [10] kalk toe te voegen.

2.2.2 Cement

Voor de productie van cement worden in eerste instantie kalksteen en klei of zachte leisteen

ontgonnen. Zij vormen de basisgrondstoffen voor cement; ze bevatten kalk (CaCO3), siliciumoxide

(SiO2), aluminiumoxide (Al2O3) en ferro oxide (Fe2O3). Nadien worden de stenen vermalen tot

kleinere deeltjes met een grootte kleiner dan 0,1 mm. Om een homogeen mengsel te bekomen

dienen ze steeds volgens dezelfde verhoudingen met elkaar te worden vermengd. Afhankelijk van de

hardheid en het watergehalte van de ontgonnen kalksteen wordt een onderscheid gemaakt tussen

een productie volgens de droge methode (poedervormig mengsel) en de natte methode (deegvormig

mengsel). Dit poeder of deeg wordt vervolgens gedroogd en in een roterende oven gebracht waarbij

het geleidelijk wordt verhit. Door de hoge temperatuur (1400-1500°C) ontstaat tricalciumsilicaat

(3CaO SiO2 - C3S), dicalcium silicaat (2CaO SiO2 - C2S), en tricalcium aluminaat (3CaO Al2O3 - C3A)

en tetracalcium aluminaat-ferriet (4CaO Al2O3 - C4AF). Hierbij zijn C3S en C2S de voornaamste

componenten vermits zij met water kunnen reageren tot het bindmiddel CSH. Het klinkermateriaal

dat op die manier wordt ontwikkeld, wordt ten slotte tot een fijn poeder vermalen namelijk cement

[12, 13].

Cement bestaat uit di- en tricalciumsilicaten (C3S en C2S), calcium-aluminaat (C3A) en calcium-

aluminiumferriet (C4AF). In combinatie met water worden gehydrateerde calciumsilicaten (CSH),

gehydrateerde calciumaluminaten (CAH) en gebluste kalk (Ca(OH)2) gevormd. CSH, alsook CAH,

bevat bindende eigenschappen. Dit draagt ertoe bij dat de cement slurry rond de gronddeeltjes

verhardt en op die manier de sterkte van het grondmengsel verhoogt [8, 9, 14, 15](Figuur 5). De

interactie tussen de gebluste kalk en de kleimineralen speelt een belangrijke rol bij de stabilisatie van

de kleigrond met cement. Ca(OH)2 kan, zoals dit ook het geval is bij kalkstabilisatie, reageren met de

Figuur 4: Puzzolane reacties van kalk met een kleigrond [6]

Literatuurstudie 9

kleimineralen door middel van een puzzolane reactie [8,9]. Tijdens de puzzolane reacties vormt zich

een bijkomende hoeveelheid CSH wat een positief effect heeft op de verdere stabilisatie van de

bodem (zie §2.2.1).

In tegenstelling tot kalk zal de sterkte na behandeling met cement zich vrij snel ontwikkelen. De

grootste toename doet zich voor in de eerste maand na de behandeling. Bij kalk zal de sterkte, ook

na de eerste maand, nog een duidelijke groei vertonen [16].

Cement is geschikt voor het stabiliseren van korrelige gronden, silt en kleigronden [9]. Cement zorgt,

net als kalk, voor een betere verwerkbaarheid van de grond. Voor kleiachtige materialen is het

gebruik van cement enkel nuttige bij een vloeigrens lager dan 45-50 % en een plasticiteitsindex lager

dan 25 % [10]. Gebruikelijk wordt een dosering van 4-6 % toegepast [14, 17].

2.2.3 Vliegas

Tijdens de verbranding van steenkool worden fijne stofdeeltjes met de verbrandingsgassen

meegevoerd. Door middel van elektrostatische of mechanische ontstoffers worden deze stofdeeltjes

uit de verbrandingsgassen af gescheiden. Op die manier wordt een fijn poeder bekomen waarvan de

voornaamste bestanddelen silica, alumina en diverse oxides en alkaliën zijn [10, 13]. De

onderverdeling van de vliegassen vindt plaats op basis van de volgende twee categorieën [5]:

Klasse F vliegas: Dit type vliegas komt vrij bij het verbranden antraciete of bitumineuze

kool. Deze klasse van vliegas vertoont puzzolane eigenschappen, maar geen zelfhardende

eigenschappen. Dit type vliegas bevat minder dan 10 % CaO.

Klasse C vliegas: Dit type vliegas wordt geproduceerd uit subbitumineuze kool. Deze

klasse van vliegas heeft zowel puzzolane als, in zekere mate, cementgebonden

eigenschappen. De meeste klasse C-vliegassen bevatten meer dan 20 % CaO [18].

Figuur 5: Mechanisme van cementstabilisatie [9]

Literatuurstudie 10

Door hun uiteenlopende samenstelling kan de puzzolane reactiviteit van vliegas grote verschillen

vertonen. Daarom is het steeds aangeraden om hun eigenschappen te onderzoeken. Sommige

vliegassen bevatten zelf al voldoende vrije kalk (CaO) om zelfverharding te vertonen als zij in

contact komen met water [16, 18]. Andere vliegassen moeten worden gebruikt in combinatie met

kalk of cement. Klasse C-vliegassen bevatten zelfverhardende eigenschappen waardoor het gebruik

in combinatie met kalk of cement niet vereist is. Ze gedragen zich als een combinatie van een

puzzolaan en een cementerend materiaal. Door het contact met water hydrateren de vliegassen

waardoor cementerende materialen ontstaan zoals dit ook bij portland cement het geval is. De

overige rest treedt op als een reactief aluminium- en siliciumrijk materiaal met puzzolane

eigenschappen [19].

Over het gebruik van de zelfverhardende vliegassen zijn de aanbevelingen uiteenlopend. Libbrecht

[15] stelt dat vliegassen geschikt zijn voor het stabiliseren van weinig silicium- en

aluminiumhoudende gronden. Klasse C-vliegassen bezitten, in tegenstelling tot kalk, hoge

hoeveelheden silicium en aluminium waardoor zij zelf puzzolane eigenschappen bezitten en de

grond kunnen stabiliseren [20]. De adviezen van andere onderzoekers daarentegen zijn gelijklopende

met deze voor cement. Zo vermelden de richtlijnen van het ASTM [21] dat vliegassen geschikt zijn

voor de stabilisatie van grofkorrelige gronden. Volgens het Office of Geotechnical Engineering in

Indianapolis [11] dient, voor de grondverbetering met vliegas of cement, de grond te beschikken

over een lage plasticiteitsindex (<5 %).

2.2.4 Combinaties

Indien de grond wordt behandeld met een combinatie van kalk, cement en vliegassen is het

aangeraden uitgebreide laboratoriumproeven uit te voeren naar de meeste geschikte

mengselsamenstelling. Voor de verschillende mengsels beveelt het Office of Geotechnical

Engineering [11] de volgende verhoudingen aan:

Kalk-vliegas: 1:1 tot 1:9

Cement-vliegas: 1:3 tot 1:4

Kalk-cement-vliegas: 1:2:4

Literatuurstudie 11

2.3 Classificatie van papiervliegas

2.3.1 Relatie met andere bindmiddelen

Omdat er onvoldoende informatie bestaat over het gebruik en de eigenschappen van papiervliegas

als bindmiddel is het interessant een link te leggen met de andere bindmiddelen. Dit gebeurt

enerzijds op basis van algemene karakteristieken (sterkteontwikkeling, grondtype,…) en anderzijds

op basis van de chemische en mineralogische samenstelling.

Algemene karakteristieken

Aan de hand van de vorige paragrafen (§2.2.1-2.2.4) en ervaringen van andere onderzoekers [19, 22,

23, 24] wordt Tabel 1 opgesteld. In de tabel zijn de voornaamste eigenschappen van de bindmiddelen

opgenomen.

Door middel van UCS- en CBR-proeven zal in dit onderzoek het gedrag van papiervliegassen

worden geanalyseerd en gekoppeld aan de eigenschappen van de gekende bindmiddelen.

Chemische en mineralogische samenstelling

Uit Tabel 2 volgt dat de hoeveelheid CaO van ongebluste kalk zichtbaar hoger ligt. Bovendien bevat

(on)gebluste kalk weinig tot geen SiO2, Al2O3, Fe2O3,…. De chemische samenstelling van

papiervliegassen leunt dichter aan bij deze van portlandcement en klasse C-vliegas. Papiervliegassen

bevatten echter onvoldoende SiO2+Al2O3+Fe2O3 (< 50 %) om ze te kunnen classificeren als een

type C-vliegas [5]. Toch lijken ze, net zoals een klasse C-vliegas, een voldoende percentage

calciumoxide en een hoge hoeveelheid siliciumdioxide en aluminiumoxide te bezitten om

cementerende en puzzolane eigenschappen te vertonen.

De mineralogische samenstelling van papiervliegas bestaat, zoals andere vliegastypes, uit een aantal

kristallijne fasen en een amorfe fase (Tabel 3). Deze amorfe fase speelt een belangrijke rol bij de

puzzolane activiteit van vliegassen [13]. Daarnaast bezit papiervliegas een hoge hoeveelheid vrije kalk

(9 %). De hoeveelheid vrije kalk ligt hoger dan andere klasse C-vliegassen die gewoonlijk 1-3 % vrije

kalk bezitten2. Het percentage sluit eerder aan bij de eisen die worden gesteld aan hydraulische kalk

zoals vermeld in de richtlijnen voor de CE-markering van bouwkalk [25]. Er dient opgemerkt dat de

term vrije kalk hier staat voor de hoeveelheid kalk die in verhouding met de totale hoeveelheid

calciumoxide, vrij is om zich te binden.

2 http://www.carmeusena.com: glossary of terms

http://www.carmeusena.com/

Literatuurstudie 12

Tabel 1: Traditionele bindmiddelen en hun voornaamste kenmerken

Kenmerken Kalk Cement Klasse C-vliegas

Sterkte

ontwikkeling

langzame toename van

de sterkte in de weken

en maanden na behandelen

voornamelijk toename van de

sterkte tussen de eerste 24 h

en 28 dagen na behandelen

voornamelijk toename van de

sterkte tussen de eerste 24 h

en 28 dagen na behandelen

Grondtype klei- en leemhoudende

gronden met Ip≥20

grofkorrelige gronden

kleigronden met Ip≤20

grofkorrelige gronden

kleigronden met lage Ip

weinig silicium/

aluminium houdende

gronden

Vereiste

Temperatuur ≥15°C ≥5°C -

Dosering 0,5-10 % 4-6 % 10-20 %

Divers

mengen en verdichten

moeten, analoog aan

cement, elkaar direct

opvolgen. Bij een

onderbreking van 2 h kan

de druksterkte tot een

derde lager liggen. [22]

bezit zelf puzzolane

eigenschappen en is

daardoor onafhankelijk

van het grondtype om

puzzolane reacties te

veroorzaken. [24]

Tabel 2: Diverse bindmiddelen met hun chemische samenstelling in % [5, 26]

Parameters Papier-

vliegas

Vliegas

type F

Vliegas

type C

Portland-

cement

Ongebluste

kalk

Gebluste

kalk

SiO2 22 55 40 23 - -

Al2O3 12 26 17 4 - -

Fe2O3 1 7 6 2 - -

CaO 53 9 24 64 ≥90 -

MgO 3 2 5 2 - -

SO3 1 1 3 2 - -

Ca(OH)2 - - - - - ≥90

Literatuurstudie 13

Tabel 3: Mineralogische samenstelling van papiervliegas [26]

Parameter Verbinding Gemiddeld [%]

Kwarts SiO2 2

Periklaas MgO 1

Calciet CaCO3 7

Vrije kalk CaO 9

Portlandiet Ca(OH)2 1

Dicalcium silicaat C2S 13

Tricalcium silicaat C3S 4

Divers* - 66,8

*Amorfe fase

2.3.2 Classificatie volgens standaardbestek 250

Uitgaande van de definities vermeld in het standaardbestek 250 (SB 250) kan papiervliegas worden

gedefinieerd als een SVI-vliegas Dit vliegas wordt gewonnen uit de rookgassen bij de verbranding

van slibafval. De andere vliegassoorten die het SB250 vermeld zijn poederkoolvliegas en AVI-

vliegas. De vliegassen worden onder meer gebruikt als vulstof voor bitumineuze mengsels voor

verhardingen, voor funderingsmengsel in combinatie met kalk of cement, … [3, 27]. Boels en Bril

[28] onderzochten deze vliegassen op hun samenstelling en merkten daarbij op dat deze vliegassen,

in tegenstelling tot papiervliegas, weinig (poederkoolvliegas-2,5 % en AVI-vliegas-0,12 %) tot geen

(Slibas – 0 %) vrije kalk bezitten.

Het SB 250 stelt drie bindmiddelen voor die geschikt zijn als grondverbeterend en -stabiliserend

bindmiddel. Het gaat om kalk, cement en hydraulische bindmiddelen (HRB). HRB met een hoog

percentage vrije kalk (15-30 %) vormen een interessant alternatief voor kalk bij verbetering en

stabilisatie van weinig tot matig kleihoudende grond. De gebruikte doseringen voor HRB variëren

van 1 tot 3 %3.

Papiervliegas moet voldoen aan de eisen voor HRB zoals vermeld in de norm prEN 132824. Deze

norm omvat de samenstelling, specificaties en conformiteitscriteria voor HRB voor de wegenbouw

en bestaat uit de volgende drie delen:

prEN 13282-1: Snel verhardende hydraulische bindmiddelen

prEN 13282-2: Normaal verhardende hydraulische bindmiddelen

prEN 13282-3: Conformiteitscriteria

3 Deze informatie werd bekomen uit een PowerPoint presentatie van een OCW-studiedag; verkregen via ATA

4 Het betreft hier een voorlopige Europese norm

Literatuurstudie 14

In prEN 13282-2 komen verschillende eisen naar voor waaraan een hydraulisch bindmiddel moet

voldoen. De eisen hebben onder meer betrekking op de mechanische, fysische en chemische

eigenschappen en karakteristieken. Het volgende Hoofdstuk 3 gaat hier verder op in.

In het bijzonder vermeld deze norm de ‘algemene samenstelling’ van een paper sludge ash (WP). De

samenstelling is hieronder terug te vinden. Het papiervliegas dat wordt getest in deze thesis voldoet

aan deze eisen.

Totale hoeveelheid CaO ≥ 35 %

SiO2+Al2O3+Fe2O3 ≥ 15 %

MgO ≤ 5 %

Reactieve kalk ≥ 7 %

SO3 ≤ 2%

2.4 ‘Wastepaper sludge ash’ als alternatief bindmiddel

In Scandinavië en sommige delen van Canada komen slappe kleilagen voor. Bij slappe klei is er een

beperkte binding tussen de gronddeeltjes waardoor de klei onverwachts kan veranderen in een

visceus materiaal. Dit leidt tot grote zettingen, structurele schade, landverschuivingen,…. [29]

Diepe grondstabilisatie (E: Deep soil mixing) verhoogt de sterkte en stijfheid van deze slappe

kleilagen. De grond wordt samen met een bindmiddelmengsel, meestal een combinatie van kalk en

cement, vermengd en omgevormd tot kolommen. De reactie tussen kalk en cement enerzijds en de

slappe klei anderzijds zorgt voor een onmiddellijke toename van de sterkte. In de weken en

maanden na de behandeling treedt een verdere toename op [29, 30, 16].

De kosten voor grondstabilisatie lopen als snel hoog op. Een groot aandeel van deze kost is

weggelegd voor de gebruikte bindmiddelen. Hun aandeel kan oplopen tot meer dan 50 % van de

totale kostprijs van het betreffende project. Wastepaper sludge ash (WSA) is een vliegas gewonnen uit

het verbrandingsproces van papierafval. Met zijn puzzolane eigenschappen vormt het zowel

economisch als ecologisch een interessant alternatief voor cement in de kalk/cementmengsels [29].

Diepe grondstabilisatie gebeurt vaak aan de hand van mengsels bestaande uit twee of drie

componenten. De combinatie van de verschillende componenten leidt vaak tot een beter resultaat

[16]. Verschillende verhoudingen van bindmiddelen worden onderzocht voor de stabilisatie van

slappe klei bodems door middel van druksterkte proeven. Zowel het mengsel kalk-cement

(mengsel A) als het mengsel kalk-cement-WSA (mengsel B) bezitten goede stabiliserende

eigenschappen. De sterkteontwikkeling bij het gebruik van mengsel B verloopt echter trager. Om

een zelfde sterkte te bereiken vereist mengsel B een behandelingstijd van 75 dagen terwijl dit voor

mengsel A slechts 28 dagen is (Figuur 6) [29].

Literatuurstudie 15

Daar staat tegenover dat tijdens in situ proeven is vastgesteld dat na 18 maanden een grond

behandeld met mengsel B meer dan 5 keer sterker en 50 keer minder doorlatend is dan wanneer

dezelfde grond behandeld wordt met mengsel A [29].

Dit geeft aan dat zowel laboratorium- als praktijkproeven zijn aangewezen om het gedrag van een

bindmiddel te onderzoeken.

Figuur 6: Druksterkte bij verschillende mengselsamenstellingen i.f.v. de ouderdom (L=kalk, C=cement) [29]

2.5 Besluit

In de literatuur zijn ‘papiervliegassen’ voor grondstabilisatie een weinig gekend begrip. Er is weinig

informatie beschikbaar over de invloed die deze vliegassen hebben op de karakteristieken van de

grond. Bovendien zijn ze niet uitgesproken onder te verdelen bij de andere gekende vliegassen. Het

volgende hoofdstuk zal daarom een aantal praktijk- en laboratoriumervaringen van het papiervliegas,

dat tijdens deze studie wordt onderzocht, behandelen.

0

50

100

150

200

250

300

0 20 40 60 80 100

Dru

kst

erk

te U

CS

[k

Pa]

Ouderdom [dagen]

Druksterkte i.f.v. de ouderdom

L-C-100

L-C-WSA

L-WSA-100

L-WSA-150

onbehandeld

Inleidende studie 16

3 Inleidende studie

Deze inleidende studie omvat praktijkervaringen en eerdere onderzoeken met betrekking tot

papiervliegas. De praktijkervaringen handelen over de resultaten van plaatproeven van een aantal

sites waarbij de papiervliegassen dienst deden als stabiliserend bindmiddel. Daarnaast vermeldt dit

hoofdstuk laboratoriumproeven waarbij zowel grondmechanische proeven (CBR-proef en vrije

prismaproef) als karakterisatieproeven (mortelbalkjes) worden behandeld.

3.1 Ervaringen met papiervliegassen als bindmiddel

3.1.1 Praktijkervaring

Bij de aanleg van een nieuwe weg dienen het onderliggende baanbed en de eventuele ophogingen

over voldoende draagkracht te beschikken. Deze draagkracht wordt gecontroleerd door middel

van een plaatproef (zie Hoofdstuk 5). Het resultaat dat uit deze plaatproef voortvloeit wordt de

samendrukbaarheidsmodulus (M1) van de grond genoemd [2]. Conform het SB 250 (Hoofdstuk

4: Voorbereidende werken en grondwerken) [27] worden voor een weg in ophoging de volgende

samendrukbaarheidsmoduli vereist (Figuur 7):

8 MPa op de zate van de ophoging

11 MPa aan de bovenzijde van de eerste laag van de ophoging

17 MPa op het baanbed.

Indien deze samendrukbaarheidsmoduli niet door verdichting kunnen worden bereikt, bieden de

eerder vermelde toeslagstoffen een oplossing (zie Hoofdstuk 2).

Figuur 7: Opbouw van een weg in ophoging met de vereiste samendrukbaarheidsmodulus

Bij verschillende werven werd reeds gebruik gemaakt van papiervliegassen als stabiliserend

bindmiddel. De verificatie van het draagvermogen gebeurt aan de hand van de plaatproef. Vijf

werven, waarvan de resultaten van de plaatproeven worden vrijgegeven door de

verantwoordelijke uitvoerders, komen hier aan bod [31]. Deze vijf werven, allen gesitueerd in

Vlaanderen, krijgen een letter (A-E) toegekend (Figuur 8).


Figuur 8: Situering van de werven A-E

De eerste werf (A) situeert zich in het Gentse. De resultaten van de proeven dateren reeds van de

herfst van 2007 en de zomer van 2008. De uitvoerder heeft 29 proefnemingen gerealiseerd, 23 in

2007 en 6 in 2008.

Bij de resultaten bekomen in 2007 valt het op dat er een grote variatie zit in de proefresultaten.

Zes waarden zijn aanzienlijk lager dan de opgelegde samendrukbaarheidsmodulus en voorts

treedt er bij de resultaten die wel voldoen een grote schommeling op. Mogelijk zijn de minder

goede resultaten en de grote spreiding ervan een gevolg van de weersomstandigheden waarbij het

product werd aangebracht en/of beproefd. De overige 6 plaatproeven, uitgevoerd in 2008,

voldoen allen aan de vereiste samendrukbaarheidsmodulus. Daarenboven zijn de resultaten meer

constant.

Werf B bevindt zich in Ukkel. Voor deze werf worden 3 plaatproeven opgevolgd. Deze proeven

voldoen allemaal aan de opgelegde waarden. Hetzelfde geldt voor werf C, gelegen in Menen. De

5 bepaalde samendrukbaarheidsmoduli behalen telkens de vereiste waarde van 17 MPa.

Bij de vierde werf (D), gelegen in Bree, worden 14 plaatproeven uitgevoerd. Bij 2 van de 14

plaatproeven wordt de waarde van 11 MPa niet bereikt. Telkens is er een klein tekort opgemeten.

Voor de eerste proef is dit het gevolg van regenval de dag voor de opmeting. De tweede maal is

dit een gevolg van het hellende terrein. De overige metingen leverden goede tot zeer goede

resultaten op.

Van de laatste werf (E), gesitueerd in Vlaams Brabant, zijn 26 plaatproeven beschikbaar. Alle

resultaten voldoen aan de opgelegde waarden. Bovendien vertonen de resultaten bijna allemaal

waarden die schommelen rond 20 MPa. Een zestal uitschieters vallen op te merken met waarden

hoger dan 30 MPa.


Tabel 4: Samenvatting van de uitgevoerde plaatproeven bij behandelde grond met papiervliegassen

Werf Grondtype* Plaatproeven

[aantal]

M1 behaalt? [aantal]

ja neen

A Zand, klei,

kleiige zanden 29 20 9

B Leem 3 3 0

C Ieperse klei 5 5 0

D Zand 14 12 2

E Zand, leem

26 26 0

*Onder voorbehoud van verdere specificaties van de uitvoerder.

De resultaten vermeld in Tabel 4 geven aan dat papiervliegassen, net zoals kalk en cement,

grondverbeterende eigenschappen bezitten.

3.1.2 Laboratoriumonderzoeken

Grondmechanische proeven

De grondmechanische proeven omvatten de resultaten van CBR-proeven onder meer uitgevoerd

in functie van de hierboven beschreven werven. De vrije prismaproeven dienen hier enkel om

een indicatie te krijgen van de invloed die papiervliegas heeft op de sterkte.

o CBR-proeven

Voor de aanvang van werf A worden CBR-proeven uitgevoerd. De CBR-proef verschaft

informatie over het draagvermogen van de grond (zie Hoofdstuk 5). In het bijzonder wordt er

een vergelijking gemaakt tussen het bindmiddel kalk enerzijds en papiervliegas anderzijds.

Onderstaande grafiek toont aan dat er een verhouding bestaat tussen de toe te voegen

hoeveelheid kalk en papiervliegas (Figuur 9). Indien een dosering van 2,5 % kalk wordt toegepast

dan dient een dosering van 4 % papiervliegassen te worden toegepast om dezelfde druksterkte in

% CBR te bekomen. De kalk:papiervliegasverhouding bedraagt bijgevolg 8:5 (ongeveer

anderhalf). Uit ervaring bij andere werven is vastgesteld dat deze verhouding een goede

richtwaarde is.


Figuur 9: Vergelijking van de druksterkte na de behandeling met kalk en papiervliegas i.f.v. het

vochtgehalte

De resultaten van een tweede CBR-proef van een kleigrond behandeld met ongebluste kalk of

papiervliegassen zijn te zien op Figuur 10. De ongebluste kalk behaalt telkens een bescheiden

hogere waarde.

Figuur 10: Vergelijking van de CBR-waarde na de behandeling met ongebluste kalk en papiervliegas

o Vrije prismaproeven

De firma ATA bezorgde drie grondstalen waarbij papiervliegassen reeds succesvol werden

toegepast. Vrije prismaproeven (zie Hoofdstuk 5) dienen hier om de druksterkte van behandelde

en onbehandelde grondstalen te vergelijken. Er wordt telkens een rusttijd van 7 dagen

gehanteerd. De resultaten van deze proeven zijn terug te vinden in Tabel 5. Alle proeven geven

een duidelijke toename van de druksterke aan (factor 4-10). Voor het eerste grondstaal is er een

0

10

20

30

40

50

60

12 14 16 18 20 22 24 26

dru

kst

erk

te i

n %

CB

R

vochtgehalte [%]

Druksterkte i.f.v. het vochtgehalte

kalk - 2,5%

papiervliegas - 4%

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6

dru

kst

erk

te i

n %

CB

R

bindmiddel [%]

CBR-waarde na 1 uur

ongebluste kalk

papiervliegas


opvallend grotere toename bij de behandeling met papiervliegassen ondanks een

kalk:papiervliegasverhouding van 3:5. De andere twee grondmonsters konden niet worden

behandeld met kalk door de beperkte hoeveelheid grond. Door de bescheiden hoeveelheid aan

proeven is het niet mogelijk hier sluitende conclusies uit af te leiden.

Tabel 5: Vergelijking druksterkte (onbehandeld-bindmiddel)

Herkomst grondstaal Druksterkte (kN/m²)

onbehandeld 3% kalk 5% papiervliegas

Tongeren 39,02 281,71 378,92

Tessenderloo 30,65 / 144,44

Wondelgem 61,32 / 245,27

Karakterisatieproeven door middel van mortelbalkjes

De specificaties voor hydraulische bindmiddelen bevatten onder meer eisen met betrekking tot

de chemische samenstelling, de druksterkte en de maalfijnheid. Tabel 6 toont de minimale eisen

volgens prEN 13282-2. Op basis van de druksterkte na 56 dagen vindt de classificatie van

normaal verhardende hydraulische bindmiddelen plaats.

Tabel 6: Specificaties voor normaal verhardende hydraulische bindmiddelen (prEN 13282-2)

Karakteristieken Eisen

N 1 N 2 N 3 N 4

Chemische

samenstelling

[massa %]

SO3 ≤4

Vrije kalk Afhankelijk van het type

bindmiddel

Druksterke

[MPa] Na 56 dagen

≥2,5

&

≤22,5

≥12,5

&

≤32,5

≥22,5

&

≤42,5

≥32,5

&

≤52,5

Maalfijnheid

[massa %] 0,090 mm ≤15

Zwelling

[mm] ≤30

Bindingstijd

[uren] Initieel

≥2,5

De druksterkte wordt bepaald door mortelbalkjes (160x40x40 mm) te vervaardigen. Deze balkjes

zijn samengesteld uit 1350 gram normzand, 450 gram bindmiddel en 225 gram water. Vooraf

wordt een balkje onderworpen aan een buigproef waardoor het mortelbalkje in twee delen breekt.

Vervolgens wordt voor beide helften een druksterke proef uitgevoerd (Figuur 11). De proeven

worden uitgevoerd conform EN 196-1 en NBN EN 459-2.


BAS: Research and Technology [26] en K.U.Leuven: Research and Development [32] hebben

reeds onderzoek verricht naar de druksterkte van mortelbalkjes waarbij de vereiste hoeveelheid

van 450 gram bindmiddel wordt vervangen door verschillende verhoudingen cement

(CEM I 52,5N) en papiervliegas. De resultaten van de K.U.Leuven [32] worden afgebeeld in

Figuur 12. De druksterkte van de mortelbalkjes die uitsluitend papiervliegas bevatten bedraagt na

7 dagen 1,44 MPa en na 28 dagen 3,84 MPa. Hiermee voldoen de papiervliegassen aan de eisen

met betrekking tot de druksterkte volgens Tabel 6. De samenstelling met 95 % cement en 5 %

papiervliegas levert, na 28 dagen, een bescheiden hoger resultaat op dan de samenstelling met

uitsluitend cement. Nog hogere doseringen leveren telkens een minder goed resultaat op.

BAS [26] stelt vast dat de druksterkte lager ligt dan noodzakelijk: 0,35 MPa na 7 dagen; 1,31 MPa

na 28 dagen en 2,42 MPa na 91 dagen. De lagere waarden worden toegeschreven aan

scheurvorming ten gevolge van zwelling. Toch treedt ook hier een, weliswaar tragere, toename

van de druksterke op.

Figuur 12: Evolutie van de druksterke bij verschillende verhoudingen cement (C) en papiervliegas (Pa)

i.f.v. de ouderdom [32]

De onderzoekers bepaalden ook een aantal andere specificaties. De resultaten hiervan zijn

samengevat in Tabel 7. Enkel de maalfijnheid bij een zeefopening van 0,090 mm voldoet niet aan

de eisen uit Tabel 6.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

5 10 15 20 25 30

Dru

kst

erk

te [

MP

a]

Ouderdom [dagen]

Druksterkte i.f.v. ouderdom

100 C-0 Pa

0 C-100 Pa

95 C-5 Pa

88 C-12 Pa

80 C-20 Pa

Figuur 11: Buig- en druksterkte proef voor een mortelbalk


Tabel 7: Eigenschappen van papiervliegas [26, 32]

Karakteristieken Vaststellingen

Papiervliegas

Chemische samenstelling

[massa %] SO3 0,71

Maalfijnheid

[massa %] 0,090 mm ≤25

Bindingstijd

[uren] Initieel ≥2,5

In het kader van dit onderzoek worden deze proeven herhaald (Figuur 13). Hiervoor worden

dezelfde mengselsamenstellingen beproefd na 7, 28 en 91 dagen. De resultaten van de

mortelbalkjes die zowel cement als papiervliegas of enkel cement bevatten sluiten goed aan bij

deze van Figuur 12. Dit is niet het geval voor mortelbalkjes die uitsluitend papiervliegas als

bindmiddel hebben. De waarden liggen telkens lager dan bekomen door de K.U.Leuven [32]:

Na 7 dagen: 0,60 MPa ten opzichte van 1,44 MPa

Na 28 dagen: 0,63 MPa ten opzichte van 3,84 MPa

Tijdens het ontkisten van de proefstukken die werden behandeld met papiervliegas werd

vastgesteld dat er onvoldoende verharding was opgetreden. Dit komt overeen met de

bevindingen van BAS [26].

Figuur 13: Evolutie van de druksterkte bij verschillende verhoudingen cement (C) en papiervliegas (Pa)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

5 25 45 65 85 105

Dru

kst

erk

te [

MP

a]

Ouderdom [dagen]

Druksterkte i.f.v. ouderdom

100 C-0 Pa

0 C-100 Pa

95 C-5 Pa

88 C-12 Pa

80 C-20 Pa


Indien beton wordt aangemaakt met een combinatie van cement en vliegas ligt de sterkte van het

beton op jonge leeftijd lager dan een beton waarbij uitsluitend cement wordt gebruikt. Na 28

dagen neemt de sterkte geleidelijk toe. De tragere ontwikkeling van de sterkte is het gevolg van de

late reactie van de siliciumoxiden en aluminiumoxiden, die in hoge mate aanwezig zijn in

vliegassen, met calciumhydroxide. Immers, calciumhydroxide komt pas vrij nadat de

calciumsilicaten en calciumaluminaten van cement hebben gereageerd met water [33]. Het

verloop van de grafieken in Figuur 13 wijzen evenwel niet op het actief deelnemen van de

vliegassen aan het verhardingsproces. Het merendeel van de druksterkte ontwikkelt zich reeds na

28 dagen. De toename van de druksterkte tussen 28 en 91 dagen is niet meer uitgesproken voor

mengsels waarbij vliegassen worden toegepast dan waarbij geen vliegassen worden toegediend.

Alle grafieken vertonen een parallel verloop waardoor er geen indicatie is dat het vliegas

‘geactiveerd’ wordt.

Gebaseerd op de bevindingen van dit onderzoek en het onderzoek van BAS [26] is het

aangewezen het hydraulisch bindmiddel te blussen. Dit is een procedure die wordt toegepast voor

hydraulische bindmiddelen waarvan de hoofdcomponent (>10 %) bestaat uit vrije kalk. De

bewerking vermijdt dat de proefstukken gaan zwellen en bijgevolg de negatieve invloed op de

bindingstijd, de druksterkte,…De te volgen procedure wordt vermeld in Annex A van de norm

prEN 13282-2.

3.2 Aanleiding tot het onderzoek

In de literatuur zijn ‘papiervliegassen’ voor grondstabilisatie een relatief nieuw begrip. Nochtans

hebben al verschillende realisaties aangetoond dat het gedrag van dit materiaal dicht aanleunt bij

de andere, meer traditionele bindmiddelen. Dit wordt bevestigd door de resultaten van enkele

CBR- en vrije prismaproeven. Daarom zal dit onderzoek zich enerzijds focussen op het gedrag

van papiervliegassen in laboratoriumomstandigheden (fysico-chemische binding,

sterkteontwikkeling, …) en anderzijds hoe het bindmiddel zich gedraagt in de praktijk. Dit laatste

gebeurt onder meer door plaatproeven uit te voeren op een werkelijke site.

3.3 Samenstelling van het proefprogramma

Bij de aanvang van dit onderzoek wordt een proefprogramma opgesteld om de effectiviteit van

papiervliegassen als bindmiddel aan te tonen.

Het proefprogramma valt onder te verdelen in drie delen. Een eerste deel spitst zich toe op het

bepalen van de grondsoort. Dit gebeurt aan de hand van een aantal standaardproeven. Op basis

van de grondsoort zijn sommige toeslagstoffen meer of minder aangewezen. Vervolgens zal in

een tweede deelprogramma de sterkteontwikkeling van een met papiervliegassen behandelde

grond worden onderzocht. Hieruit volgt een ‘ideale’ toeslag van het bindmiddel. Tot slot worden


plaatproeven uitgevoerd op een werkelijke site om zo het gedrag in reële omstandigheden te

kennen.

Materialen 25

4 Materialen

Het bindmiddel dat in dit thesisonderzoek wordt behandeld is een papiervliegas. Dit hoofdstuk

beschrijft onder meer het productieproces, de chemische en de mineralogische samenstelling en

de fysische kenmerken van papiervliegassen. Verder wordt het referentiemateriaal, een

gehydrateerde kalk, kort toegelicht. Het onderzoek wordt uitgevoerd op twee grondtypes

waarvan de karakteristieken in de hierop volgende hoofdstukken worden bepaald.

4.1 Situering van papiervliegassen

4.1.1 Definitie

Bij de verbranding van houtresten en ontinkt papier- en kartonafval in een wervelbedoven

worden fijne stofdeeltjes met de verbrandingsgassen meegevoerd. Door middel van ontstoffers

worden de assen afgescheiden en vallen ze naar beneden. De assen die overblijven zijn

papiervliegassen. Ze hebben een gebroken witte kleur en in gedroogde vorm zien ze er uit als een

fijn poeder (Figuur 14) [13].

Figuur 14: Papiervliegassen

4.1.2 Productieproces

De eerste stap in de productie van een papiervliegas is de selectie van de te gebruiken

afvalmaterialen: papier en hout. Het papierafval ondergaat twee processen. In een eerste proces

wordt het papierafval (oud papier, kranten, karton,…) vermalen met water en gezuiverd van

plastic, nietjes, paperclips, …De ‘goede’ vezels van het papier worden gerecycleerd om opnieuw

papier te produceren. Nadien wordt in een tweede proces het papierafval behandeld in een

flotatie- en wassysteem waarbij het afval wordt ‘ontinkt’. Het tweede hoofdbestanddeel is

houtafval. Dit afval valt onder te verdelen in drie categorieën: A-, B- en C-hout. Het gebruikte

houtafval behoort minstens tot de categorie B. Dit betekent dat het hout onbehandeld kan zijn

Materialen 26

(A-hout) of voorzien van verf, lak of lijm (B-hout). De verhouding van deze materialen, die

leiden tot de productie van papiervliegassen, wordt verduidelijkt aan de hand van het

schijfdiagram van Figuur 15.

Figuur 15: Samenstelling van de biomassa voor de productie van papiervliegassen [3]

Vervolgens wordt het ontinkte papier en karton via een overdekte transportband overgebracht

naar de wervelbedoven. Het komt daar samen met het houtafval, dat wordt getransporteerd via

schroeven (Figuur 16).

Figuur 16: Verbrandingsinstallatie te Langerbrugge

47%

46%

4% 3%

Samenstelling biomassa papiervliegas

Papier & ontinkingsslib

Houtafval

Zeefoverloopcompost

Steunbrandstof(aardgas)

Materialen 27

Tot slot ontstaan er bij de verbranding van het papier en het hout, fijne stofdeeltjes die met de

verbrandingsgassen worden meegevoerd. Deze stofdeeltjes zijn de zogenoemde papiervliegassen.

Door middel van ontstoffers worden de papiervliegassen aan de ingang van de schoorsteen

afgescheiden. De assen vallen naar beneden en worden opgeslagen in de daartoe bestemde silo’s.

Figuur 17 vat het productieschema samen in een overzichtelijk schema.

Figuur 17: Overzichtsschema van de productie van papiervliegas

4.2 Structuur en samenstelling

4.2.1 Chemische en mineralogische samenstelling

De productie van papiervliegas gebeurt door de verbranding van papier en ontinkingsslib,

houtafval en zeefoverloopcompost [3]. De richtwaarden voor de chemische en mineralogische

samenstelling van de waarden worden gegeven in Tabel 8 en Tabel 9.

Tabel 8: Chemische samenstelling papiervliegassen [26]


Siliciumdioxide SiO2 22,25

Aluminiumoxide Al2O3 12,34

IJzeroxide Fe2O3 0,95

Calciumoxide CaO 53,15

Magnesiumoxide MgO 2,71

Kaliumoxide K2O 0,52

Overig / 0,78

Materialen 28

Tabel 9: Mineralogische samenstelling papiervliegassen [26]


Kwarts SiO2 2

Periklaas MgO 1

Calciet CaCO3 7

Vrije kalk CaO 9

Portlandiet Ca(OH)2 1

Dicalcium silicaat C2S 13

Tricalcium silicaat C3S 4

Divers* / 66,8

*Amorfe fase

4.2.2 Fysische kenmerken

Onderstaande Tabel 10 toont de belangrijkste fysische kenmerken van de papiervliegassen.

Tabel 10: Fysische kenmerken papiervliegassen [3]

Parameter Gemiddeld

Absolute volumieke massa 2850 kg/m³

Specifieke oppervlakte 720-830 m²/kg

Stortgewicht 800 kg/m³

4.2.3 Korrelverdeling

Papiervliegassen beschikken over een hoge fijnheid (Figuur 18). Deze hoge fijnheid zorgt voor

goede vulstofeigenschappen. Samen met het bijhorende hoge specifiek oppervlak draagt dit bij

tot een hoge reactiesnelheid [3].

Materialen 29

Figuur 18: Zeefkromme van papiervliegas [3]

4.3 Kalk

Het referentiemateriaal is een gehydrateerde kalk (gebluste kalk). Het hoofdbestanddeel is

calciumhydroxide (Ca(OH)2) waardoor het materiaal goede eigenschappen bezit om gronden te

verbeteren en te stabiliseren. Overeenstemmend met de papiervliegassen heeft gebluste kalk het

uitzicht van een fijn en geurloos wit poeder.

4.4 Grondstalen

Een eerste grondstaal is afkomstig van de bouwplaats die verder in dit onderzoek uitgebreider

aan bod komt. De eigenschappen van dit materiaal zijn vooraf niet gekend. De bepaling hiervan

gebeurt aan de hand van een aantal karakterisatieproeven (zie Hoofdstuk 5 en 6).

De herkomst van het tweede materiaal is wel gekend. Het gaat om een Boomse klei bekomen uit

een ontginningsgroeve. De eigenschappen van deze klei worden eveneens bepaald door middel

van karakterisatieproeven.

Verder in dit onderzoek gebeurt de aanduiding van deze twee grondstalen door middel van de

omschrijving ‘grondstaal 1’ respectievelijk ‘grondstaal 2’.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00

Cu

mu

lati

eve

zeefr

est

[%

] Maaswijdte [mm]

Zeefkromme: papiervliegas

Methoden 30

5 Methoden

In het eerste deel van dit hoofdstuk wordt bepaald om welk grondtype het gaat. Dit gebeurt door

middel van een aantal standaardproeven zoals de korrelverdeling, de plasticiteitsindex (Ip) en de

methyleenblauwwaarde (MBW). Verder wordt ook de hoeveelheid organische stof bepaald.

Organische stoffen kunnen namelijk een nadelige invloed hebben op de werking van het

bindmiddel. Tot slot wordt ook het vochtgehalte van de grond bepaald.

Het mechanische gedrag van een behandelde grond, bij verschillende hoeveelheden bindmiddel,

is terug te vinden in het tweede deel van dit hoofdstuk. Er wordt hiervoor gebruik gemaakt van

vrije prismaproeven en CBR-proeven. Deze proeven worden uitgevoerd bij het optimale

watergehalte dat volgt uit de proctorproeven.

De beschrijving van de terreinproeven vindt plaats in deel drie van dit hoofdstuk. Hier ligt de

nadruk bij de uitgevoerde plaatproeven.

5.1 Vooronderzoek naar de staat en kenmerken van de grond

5.1.1 Korrelverdeling

Algemeen

De korrelverdeling duidt de spreiding aan van de korrelgroottes binnen een grondstaal.

Afhankelijk van de verdeling van de korrelgroottes stemt het grondstaal overeen met een

bepaalde grondsoort.

Figuur 19: Zeven ter bepaling van de korrelverdeling [34]

Een gedroogde grondmassa wordt gezeefd bij verschillende zeefopeningen (tussen 60 mm en

63 μm)(Figuur 19). Op basis van de hoeveelheid doorgevallen grond voor de verschillende zeven

kan de zeefkromme worden opgesteld. De zeefkromme drukt het percentage doorval uit in

functie van de korrelgrootte. De proef wordt uitgevoerd conform ASTM [35].

Methoden 31

Grondclassificatie

De korrelverdeling verschaft informatie over de verschillende fracties die voorkomen in een

grondmonster. Er zijn zes fracties te onderscheiden (Tabel 11). Deze fracties zijn onder meer

terug te vinden in het werk van De Smedt [36]. De vereiste tabellen voor de classificatie bevinden

zich in Bijlage A2.

Tabel 11: Vlaamse benaming van de grondsoorten en hun overeenkomstige fractie [36]

Grondsoort Overeenkomstige fractie

Symbool Korreldiameters

Klei I <2 μm

Leem II 2 μm-60 μm

Fijn zand III 2 μm-0,2 mm

Grof zand IV 0,2 mm-2 mm

Grind V 2 mm-20 mm

Stenen VI >20 mm

5.1.2 Plasticiteitsindex (Ip)

De plasticiteitsindex is het verschil in watergehalte tussen de vloeigrens en de uitrolgrens van een

grondstaal (Ip = wL – wP). Afhankelijk van de plasticiteitsindex kan de grond als meer of minder

plastisch worden gekwalificeerd [37]. Deze index geeft ook de mate aan van klei in de grond. Een

Ip groter dan 40 komt overeen met een zeer kleiachtige grond. Een Ip kleiner dan 12 daarentegen

wijst op een weinig kleiachtige grond [1]. Afhankelijk van het kleigehalte van de grond zijn

bepaalde bindmiddeltypes meer of minder aangewezen. Het SB 250 (hoofdstuk 3: Materialen) in

het bijzonder beveelt aan dat kleigronden met een Ip>40 ongeschikt zijn voor behandeling met

kalk, cement of HRB [27].

Vooraf wordt de grond gezeefd zodat de grootste korreldiameter maximum 425 μm bedraagt. De

grond (200 g) die wordt gebruikt voor het bepalen van de vloeigrens wordt achteraf gebruikt

voor het bepalen van de uitrolgrens (conform ASTM [38]).

De vloeigrens (wL) is de grens tussen het vloeibare en het plastische gebied van de grond. Om

deze grens te bepalen wordt het toestel van Casagrande gebruikt. In de schaal van dit toestel

wordt een kleine hoeveelheid grond aangebracht, vlak afgewerkt en vervolgens wordt een V-

vormige groef in de grond getrokken. Nadien wordt de schaal ongeveer 25 tot 35 keer ‘geslagen’

over een hoogte van 10 mm. Als de grond die wordt gescheiden door de V-vormige groef elkaar

opnieuw raakt, wordt de procedure gestopt. Dit wordt herhaald voor een aantal watergehaltes.

Tot slot wordt een grafiek opgesteld, met het watergehalte (w) in functie van het aantal slagen

(N), waarvan de best passende rechte wordt bepaald. Het watergehalte dat overeenstemt met 25

slagen is de vloeigrens. Figuur 20 toont het principe van de proef.

Methoden 32

Figuur 20: Methode voor het bepalen van de vloeigrens [39]

De uitrolgrens (wP) is de grens die de overgang tussen het plastische en het vaste gebied vastlegt.

Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een kleine hoeveelheid grond die wordt gerold tot een

draad met een diameter van 3,2 mm. Vervolgens wordt de draad gebroken, gekneed en opnieuw

tot een draad gerold. De uitrolgrens is het watergehalte waarbij het juist niet meer mogelijk is de

grond op een glasplaat tot draden van 3,2 mm dikte uit te rollen (Figuur 21).

Figuur 21: Methode voor het bepalen van de uitrolgrens [39]

Tot slot wordt de plasticiteitsindex bekomen door het verschil in watergehalte te bepalen tussen

de vloeigrens en de uitrolgrens.

5.1.3 Methyleenblauwwaarde (MBW)

De MBW is een tweede methode om het kleigehalte van de grond te onderzoeken. Het principe

van deze proef is gebaseerd op de adsorptie van methyleenblauw door de grond. Op basis van de

geadsorbeerde hoeveelheid methyleenblauw kan een inschatting worden gemaakt over de mate

waarin klei aanwezig is in de grond. Kleifracties zijn immers het best in staat om methyleenblauw

te adsorberen. Een MBW kleiner dan 25 duidt op een weinig kleiachtige grond terwijl een MBW

groter dan 60 wijst op een zeer kleiachtige grond [1]. Op basis van het kleigehalte van de grond

zijn bepaalde bindmiddeltypes meer of minder aangewezen.

Methoden 33

Voor deze proeven wordt ongeveer 200 g grond gedroogd, gezeefd en afgewogen (conform de

Franse norm: NF P94-068). Daarnaast wordt methyleenblauw aan water toegevoegd zodat een

concentratie van 10 g/L wordt bekomen. De gezeefde grond wordt met deze

methyleenblauwoplossing vermengd en constant geroerd. Vervolgens wordt een druppel van dit

geroerde mengsel aangebracht op een filterpapier en laat een vlek na. Het verzadigingspunt wordt

bereikt wanneer op het filterpapier een blauwe kring rond de aangebrachte vlek is te zien (Figuur

22). Indien nodig wordt er een bijkomende hoeveelheid methyleenblauw toegevoegd om

verzadiging te bekomen [1]. De MBW volgt uit de hierna vermelde formule.

Waarbij:

MBW = methyleenblauwwaarde in g/100 g droog monster5

M1 = toegevoegde hoeveelheid methyleenblauw in g

M2 = massa van de droge grond in g

5.1.4 Organische stof 6

Een te hoge concentratie aan organische stoffen heeft een negatieve invloed op de verbetering

van de grond. Vandaar dat vanaf concentraties hoger dan 3 % de grond ongeschikt wordt

bevonden. Verder kan de aanwezigheid van zwavel zwellingen veroorzaken waardoor het

bovenliggende wegdek beschadigd wordt [1].

5 Deze waarde wordt omgezet naar g/kg droog monster zodat de eenheid overeenstemt de specificaties vermeld in

de handleiding voor grondbehandeling met kalk en/of cement [1]

6 De informatie omtrent deze proeven is aanwezig in het laboratorium voor Geotechniek van de Vlaamse Overheid

Figuur 22: Principe van een methyleenblauwproef

Methoden 34

Humusgehalte

Gedurende deze proef wordt de massa van een droog grondmonster van ongeveer 100 g

gewogen en genoteerd als M1. Vervolgens wordt het grondmonster vermengd met ongeveer 250

tot 300 ml verdunde waterstofperoxide (H2O2) zodat de grond zich voldoende in de

waterstofperoxide bevindt. Om het mengsel met de waterstofperoxide te laten reageren wordt de

maatbeker gedurende 1 uur in een warmwaterbad geplaatst. Door na 1 uur een bijkomende

hoeveelheid van ongeveer 50 ml H2O2 toe te voegen kan het mengsel verder reageren. Deze

procedure wordt herhaald tot er geen reactie meer is waar te nemen. Nadien moet de grond

bezinken en opnieuw worden gedroogd in het warmwaterbad en in de droogoven (M2). De

berekening van het humusgehalte gebeurt door deze formule:

Waarbij:

humus = humusgehalte van de grond in %

M1 = massa van de grond voor reactie met H2O2 in g

M2 = massa van de grond na reactie met H2O2 in g

Kalkgehalte

Tijdens deze proef wordt verder gewerkt met het grondstaal dat reeds heeft gereageerd met de

verdunde waterstofperoxide (M2). Dit maal wordt de grond in een verdund mengsel van zoutzuur

(HCl) gebracht en in die mate dat de grond zich voldoende in het mengsel bevindt. Analoog aan

de hierboven beschreven proef wordt de maatbeker met het mengsel in een warmwaterbad

geplaatst en kan het mengsel gedurende 1 uur reageren. Daarop wordt nog verdund zoutzuur

toegevoegd tot er geen reactie meer is tussen de grond en het zoutzuur. Na het bezinken en

drogen van de grond kan andermaal de droge massa van de grond worden bepaald (M3). Door

middel van de onderstaande formule is het kalkgehalte gekend.

Waarbij:

kalk = kalkgehalte van de grond in %

M2 = massa van de grond na reactie met H2O2 en voor reactie met HCl in g

M3 = massa van de grond na reactie met HCl in g

Methoden 35

5.1.5 Natuurlijk watergehalte

Het watergehalte van de grond kan op eenvoudige wijze worden bepaald. Een kleine hoeveelheid

natte grond (Mnat) wordt gewogen en nadien in de droogoven geplaatst bij een temperatuur van

110°±5°C. Na een droogtijd van 24 h kan het droge gewicht (Mdroog) van de grond worden

bepaald. De hoeveelheid massa die tijdens dit proces verloren gaat wordt beschouwd als water

(conform ASTM [40]). Door de volgende formule toe te passen is het watergehalte van de grond

gekend.

Waarbij:

w = watergehalte van de grond in %

Mnat = natte massa van de grond in g

Mdroog = droge massa van de grond in g

5.2 Vooronderzoek naar het mengselontwerp

5.2.1 Proctorproef

Om een draagkrachtige bodem te bekomen wordt de grond aangebracht en verdicht in lagen van

maximaal 30 cm. Een goede verdichting vereist een zekere hoeveelheid water die de korrels over

elkaar laat schuiven. Toch mag dit watergehalte niet te hoog zijn omdat dit de verdichting kan

beletten als gevolg van een te hoge waterdruk. De beste verdichting wordt bereikt bij een zo hoog

mogelijk drooggewicht [2,36]. Door middel van een proctorproef kan het optimaal watergehalte,

waarbij het drooggewicht van de grond maximaal wordt, worden bepaald.

De proctorproef is een proef waarbij de natuurlijke grond wordt verdicht in drie of vijf lagen bij

verschillende watergehaltes. De proctorcurve die hierdoor wordt bekomen drukt het

drooggewicht van de grond uit in functie van het watergehalte van de grond. Het watergehalte

waarbij de curve haar maximum bereikt wordt het optimaal watergehalte (proctoroptimum)

genoemd. Om een goede proctorcurve op te stellen zijn minimaal vijf verdichtingen bij vijf

verschillende watergehaltes nodig [1]. Het eerste punt van de proctorcurve wordt bepaald bij het

natuurlijk watergehalte van de grond.

Bij aanvang van de proeven wordt de grond gezeefd. De zeefrest die overblijft op de zeven met

een opening van 5, 10 en 20 mm bepaalt welke beproevingsmethode van toepassing is. Deze

methode bepaalt de grootte van de cilindrische proctormal en het aantal slagen waarbij iedere laag

wordt verdicht.

Methoden 36

De grond wordt verdicht volgens de normale verdichtingsmethode wat resulteert in drie

verdichtingslagen en een slaghamer met een gewicht van 2,49 kg die valt over een afstand van

0,305 m (conform ASTM [41]). Deze verdichtingsmethode is geschikt voor onder meer

ophogingen, zate van de ophogingen, baanbedden en aanvullingen [1].

Figuur 23: Proctorcompactie en afwerking van het grondmonster

Na de verdichting wordt de bovenste ring verwijderd en het grondmonster vlak afgewerkt door

middel van een spatel (Figuur 23). Het gewicht van de grond is het verschil in gewicht van de

cilindrische mal en de verdichte grond (Mt) en de massa van de mal (Mmd). Het watergehalte (w)

van de grond is eveneens gekend door middel van §5.1.5.

Op basis van het watergehalte van de grond na verdichting en de massa van de grond na

verdichting wordt een punt van de proctorcurve bepaald. De gehanteerde formules hierbij zijn de

volgende:

Waarbij:

γd = drooggewicht van de verdichte grond in kN/m³

ρd = droge massadichtheid van de verdichte grond in kg/m³.

ρm = natte massadichtheid van de verdichte grond in kg/m³.

Mt = massa van de mal en de verdichte grond in kg

Mmd = massa van de mal in kg

V = volume van de grond in m³

Methoden 37

Waarbij:

w = watergehalte van de verdichte grond in %

Mnat = natte massa van de verdichte grond in kg

Mdroog = droge massa van de verdichte grond in kg

Hetzelfde principe herhaalt zich voor een bijna volledig droge grond. Op deze manier zijn de

twee uiterste punten van de proctorcurve gekend. Vervolgens wordt de kromme verder

aangevuld met tussenliggende punten waarbij het watergehalte met ongeveer 2 tot 4 % varieert.

Hiervoor wordt telkens een hoeveelheid water met de gedroogde grond vermengd (zie

onderstaande formules). Nadien ondergaat de grond een rustperiode van 24 h om een ideale

wateropname mogelijk te maken. Tot slot wordt dezelfde procedure voor de proctorcompactie

herhaald. Uiteindelijk levert dit vier bijkomende punten op wat resulteert in een proctorcurve met

zes punten.

Waarbij:

Mwater= toe te voegen massa water in kg

M1,nat = massa van het natte grondmonster na toevoeging van water in kg

(

)

M0,droog = massa van het droge grondmonster in kg

w1 = te bereiken watergehalte van de grond in %

w0 = oorspronkelijk watergehalte van de grond in %

M0,nat= massa van het natte grondmonster vóór de toevoeging van water in kg

5.2.2 California Bearing Ratio (CBR)

De CBR-proef wordt gehanteerd om de sterkte van de grond te bepalen. Ze verschaft informatie

over het draagvermogen van de grondmonsters. In het bijzonder fungeert de CBR-proef hier als

een verschaalde versie van het terrein uit de praktijk.

Voor de twee grondstalen worden twaalf proefstukken vervaardigd. Per grondstaal komt dit

overeen met zes proefstukken waarvan er drie bij kamertemperatuur worden bewaard en drie

onder water. De proefstukken worden getest na 7, 28 en 56 dagen. De verwachting is dat er op

deze manier een duidelijk verloop van de sterkteontwikkeling merkbaar zal zijn.

Methoden 38

Vooraf aan het uitvoeren van de compactie van de grond wordt de grond gedroogd en gezeefd

zodat de maximale korrelgrootte 10 mm bedraagt. Het vereist watergehalte volgt uit de

proctorcurve. Dit gebeurt op basis van de formules vermeld in §5.2.1. Om een ideale

wateropname van de korrels toe te laten wordt de grond 24 h bewaard in een afgesloten emmer.

Na de rustperiode van 24 h kan de grond worden behandeld met papiervliegassen. Het

toeslagpercentage volgt uit de resultaten van de druksterkte proeven en is verschillend voor beide

grondstalen. De hoeveelheid toe te voegen materiaal wordt berekend ten opzichte van het droge

gewicht van de grond.

Waarbij:

Mtoeslag= massa toeslagstof in kg

t = hoeveelheid toeslagstof in %

Mdroog = massa van het droge grondmonster in kg

Mnat = massa van het natte grondmonster in kg

w = watergehalte van de grond in %

Een volgende stap in het aanmaken van de proefstukken is het verdichten van de grond

(conform ASTM [42]). Hiervoor zijn een cilindrische mal met bijkomende ring, een volle

cilindrische schijf en een valhamer nodig. Onderaan de mal bevindt zich de volle cilindrische

schijf (‘spacer’) waarop de grond wordt aangebracht en verdicht. Analoog aan de proctorproef

(methode C) gebeurt de verdichting van de grond in 3 lagen met 56 slagen per laag (dit geldt voor

beide grondmonsters). Na het verdichten wordt de bovenste ring verwijderd en wordt de grond

vlak afgewerkt met een spatel. Vervolgens wordt het grondmonster omgedraaid zodat de volle

cilindrische schijf kan worden vervangen door een cilindrische ring met een gewicht van 4,54 kg

(Figuur 24). Deze cilindrische ring doet dienst als bovenbelasting. De opening in de ring wordt

later gebruikt om de stempel, die de krachtoverdracht verzorgd, in aan te brengen.

Ten slotte wordt de grond hetzij afgedekt met een folie en in een vochtige ruimte geplaatst bij

een temperatuur van 18°C dan wel volledig onderwater7 geplaatst en eveneens in de vochtige

ruimte geplaatst.

Na een periode van 7, 28 of 56 dagen worden de CBR-proefstukken getest. Hierbij krijgen de

proefstukken die werden ondergedompeld in water de mogelijkheid om gedurende 15 minuten

uit te lekken.

7 Gebruikelijk worden CBR-proefstukken ongeveer 4 dagen ondergedompeld. De proefstukken zullen hier echter

naast de evolutie van het draagvermogen ook een indicatie vormen voor de hoeveelheid water die voor en na

behandeling wordt opgemeten (m.b.t. zwelling).

Methoden 39

De proefopstelling is voorzien van een volle cilindrische stempel die de kracht overbrengt op de

grond ter plaatse van de centrale opening in de schijf van de bovenbelasting. Verder is een sensor

voorzien die de indringing van de stempel in grond en de snelheid waarmee dit gebeurt opmeet

(Figuur 25). De registratie van de verschillende gegevens gebeurt automatisch.

De twee belangrijkste resultaten die volgen uit de CBR-proef zijn de spanning/zettingsrelatie en

de CBR-waarde.

Spanning/zettingsrelatie

Uit de continue registratie van de krachten en de veroorzaakte zettingen kan de relatie tussen de

spanningen (σ) en de zettingen (Δs) worden afgeleid. De zettingen worden rechtstreeks

opgemeten terwijl de spanningen worden berekend met deze formule:

Figuur 24: CBR-verdichting en -proefstuk

Figuur 25: CBR-proefopstelling

Methoden 40

Waarbij:

σ = spanning in N/mm²

F = kracht om de stempel in de grond te drukken in N

A = oppervlakte van de krachtsoverdracht tussen de stempel en de grond in mm²

CBR-waarde

De CBR-waarde vormt een vergelijking tussen de kracht die nodig is om een indringing van

2,54 mm (5,08 mm) te veroorzaken enerzijds bij het te beproeven grondmonster en anderzijds bij

een standaardgrondmonster van steenslag. Het standaardgrondmonster is Californisch berggrind.

Bij een druk van 6,9 MPa zak het berggrind 2,54 mm. Wanneer de belasting wordt verhoogd tot

10,3 MPa zakt het berggrind 5,08 mm [1].

Op basis van de geregistreerde krachten en de bijhorende indringing worden de CBR-waarde

berekend. Hiervoor zijn de onderstaande formules beschikbaar. De grootste van beide CBR-

waarden wordt weerhouden.

(

)

(

)

Waarbij:

CBR = CBR-waarde in %

F = kracht om de stempel 2,54 mm (5,08 mm) in de grond te drukken in N

A = oppervlakte van de krachtsoverdracht tussen de stempel en de grond in mm²

5.2.3 Vrije prismaproeven

In dit onderzoek wordt de druksterkte afgeleid uit vrije prismaproeven (E: unconfined

compressive strength - UCS) om de ontwikkeling van de druksterkte in de tijd vast te stellen.

In overeenstemming met de CBR-proeven worden er proefstukken vervaardigd die worden

getest na 7, 28 en 56 dagen. Hier wordt echter niet gewerkt met één bepaald toeslagpercentage.

Er worden vijf verschillende percentage beproefd: twee percentages voor kalk (2 % en 4 %) en

drie percentages voor papiervliegas (3 %, 5 % en 8 %). Deze percentages werden gekozen op

basis van de percentages die in de praktijk worden toegepast.

De UCS-proefstukken worden bekomen uit een grondmonster dat wordt verdicht volgens de

methode van de proctorcompactie (zie §5.2.1). Iedere proctorcompactie levert minstens drie

Methoden 41

proefstukken op voor een welbepaald toeslagpercentage. De vervaardigde proefstukken worden

omhuld met plasticfolie en bewaard in de vochtige ruimte bij een constante temperatuur van

18°C.

De cilindrische buisjes van de UCS-proefstukken hebben een minimale diameter van 30 mm.

Door deze kleine diameter dienen de aanwezige grondkorrels steeds kleiner zijn dan een 1/10de

van diameter van de buisjes. Daarom wordt alle grond gezeefd tot op een korrelgrootte van

3 mm. Verder ligt de verhouding tussen de diameter en de hoogte van de cilinders tussen 2 en 2,5

(conform ASTM [43]).

Na de gewenste behandelingsperiode vindt de analyse van de druksterkte plaats. Een snelle

toename van de verticale belasting op het cilindrische monster leidt tot breuk van het proefstuk.

De aangebrachte belasting veroorzaakt een axiale spanningstoename van 0,5 tot 2 % per minuut.

Deze snelle toename van de belasting is noodzakelijk om drainage van het poriënwater te

verhinderen [44]. Tijdens de belasting van de proefstukken worden ze in de langse richting niet

gesteund (σ3=0)(Figuur 26). De proef stopt wanneer de belasting toeneemt bij afnemende rek

(breuk) ofwel wanneer er 15 % rek wordt opgemeten.

De belasting en de vervorming worden genoteerd voor verschillende tijdsintervallen. Door te

beschikken over voldoende punten kan een goede vorm van het spanning-rekdiagram worden

bepaald. De nodige formules worden hierna weergegeven.

⁄

Waarbij:

ε1 = axiale rek bij een gegeven belasting

ΔL = lengteverandering van het grondmonster in mm

L0 = oorspronkelijke lengte van het grondmonster in mm

σ1

σ3=0

Figuur 26: Verduidelijking van de symbolen en het principe van een UCS-test [44]

Methoden 42

( )⁄

Waarbij:

A = gemiddelde oppervlakte bij een gegeven belasting in mm²

A0 = oorspronkelijke gemiddelde oppervlakte bij een gegeven belasting in mm²

ε1 = axiale rek bij een gegeven belasting

( ⁄ )

Waarbij:

σc = drukspanning in N/mm²

F = toegepaste belasting in N

A = gemiddelde oppervlakte bij een gegeven belasting in mm²

De ongedraineerde druksterkte (qu) volgt uit het maximum van het spanning-rekdiagram of de

waarde bij 15% rek indien het diagram haar maximum nog niet heeft bereikt.

5.3 Terreinproeven

5.3.1 Dosering

Voor de controle van de dosering van het bindmiddel is een metalen plaat of een zeil met vooraf

gekende afmetingen noodzakelijk. Door de hoeveelheid bindmiddel te registreren dat overblijft

op de metalen plaat of het zeil kan de dosering worden bepaald volgens het OCW [1].

De dosering moet aansluiten bij de te spreiden hoeveelheid bindmiddel. Hiervoor wordt de

volgende formule gehanteerd [1]:

Figuur 27: Controle van de dosering

Methoden 43

Waarbij:

Mbindmiddel = hoeveelheid bindmiddel in kg/m²

t = toe te voegen percentage bindmiddel in %

ρd = droge massadichtheid van de grond in kg/m³

h = inmengdiepte in m

5.3.2 Plaatproef

Bij de aanleg van een nieuwe weg dienen het onderliggende baanbed en de eventuele ophogingen

over een voldoende draagkracht te beschikken. Deze draagkracht wordt gecontroleerd door

middel van een plaatproef. Het resultaat dat uit deze plaatproef voortvloeit wordt de

samendrukbaarheidsmodulus (M1) van de grond genoemd. Indien deze

samendrukbaarheidsmodulus niet door verdichting kan worden bereikt bieden de eerder

vermelde toeslagstoffen een oplossing [2]. Het SB 250 stelt in hoofdstuk 4 (Voorbereidende

werken en grondwerken) dat afhankelijk van de opbouw van de weg de volgende vereiste

samendrukbaarheidsmoduli gelden [27]:

- 8 MPa op de zate van de ophoging

- 11 MPa aan de bovenzijde van de eerste laag van de ophoging

- 17 MPa op het baanbed.

Het betreft hier de bovenzijde van de eerste laag van de ophoging. De vereiste modulus is aldus

11 MPa.

Tijdens de uitvoering van een plaatproef brengt de uitvoerder een stijve cirkelvormige stalen plaat

met een oppervlak van 20.000 mm² (diameter 159,6 mm) in contact met de ondergrond. De

belastingstoename gebeurt stapsgewijs door middel van een hydraulische vijzel met tegengewicht.

Het tegengewicht wordt hier veroorzaakt door een werfkraan (Figuur 28). Op drie naburige

plaatsen worden de zettingen opgemeten door middel van meetklokjes. Hierbij houdt de

uitvoerder rekening met kruipeffecten die voor een toename van de zettingen kunnen zorgen.

Daarom gebeurt het aflezen van de zettingen pas nadat ze zijn gestabiliseerd dit wil zeggen dat de

bijkomende zettingen beperkt blijven tot 0,02 mm/minuut [2]. De proefmethode gebeurt

conform zoals beschreven in de OCW publicatie: proefmethode 50.01, MN 40/78.

De samendrukbaarheidsmodulus van de grond wordt berekend door deze formule [2]:

Methoden 44

Waarbij:

M1 = samendrukbaarheidsmodulus in MPa

= diameter van de plaat in mm

Δp = drukverschil over het meetinterval in MPa

Δs = gemiddelde zettingsverschil over het meetinterval in mm

Figuur 28: Plaatproef met werfkraan als tegengewicht

In de literatuur komt vaak de term beddingsconstante (ks) aan bod. Deze term is de verhouding

tussen het drukverschil (Δp) en het gemiddelde zettingsverschil (Δs) en wordt uitgedrukt in

kN/m³ of MPa/m.

5.3.3 Natuurlijk watergehalte

Hiervoor wordt verweven naar §5.1.5

5.3.4 Grondstalen

Drie gestoken grondstalen van op het terrein fungeren als referentie tussen de in het labo

vervaardigde UCS-proefstukken en de situatie in de praktijk. De proefstukken worden bewaard in

de cilindrische vormen. Analoog aan de voorgaande proeven zullen deze worden beproefd na 7,

28 en 56 dagen.

Er dient opgemerkt dat door het hoge aantal keien en kiezelstenen, ter plaatse van de site

horende bij het eerste grondstaal, het moeilijk is om bruikbare monsters te nemen. De

aanwezigheid van grote keien kan de resultaten van de proeven volledig waardeloos maken.

Resultaten & discussie 45

6 Resultaten & discussie

Dit hoofdstuk gaat dieper in op de beoordeling van de resultaten van de materialen en de

proeven die worden beschreven in de twee voorgaande hoofdstukken. Een eerste onderdeel is

het vooronderzoek naar de grond. Op basis van de staat en kenmerken van de grond is het

immers mogelijk om al een eerste keuze te maken voor het te gebruiken bindmiddel. Dit gebeurt

op basis van de aanbevelingen die terug te vinden zijn in de literatuur.

In een tweede onderdeel wordt enerzijds een keuze gemaakt voor de ‘optimale’ dosering en

anderzijds de evolutie van de sterkte in de tijd vastgelegd. De proeven die hiervoor worden

gebruikt zijn de vrije prismaproef en de CBR-proef. De vrije prismaproeven bieden informatie

over de druksterkte voor vijf verschillende doseringen (2-4 % kalk, 3-5-8 % papiervliegas) in

functie van de tijd (na 7, 28 en 56 dagen). Op basis van de hoogste druksterkte na 7 dagen wordt

een keuze gemaakt voor de ‘optimale’ dosering. Voor ieder grondstaal worden zes CBR-

proefstukken aangemaakt met deze ‘optimale’ dosering. Ook deze proefstukken worden getest na

7, 28 en 56 dagen.

Een laatste onderdeel bevat de terreinproeven waarbij bijzondere aandacht uitgaat naar de

plaatproeven. Door middel van correlatieformules uit de literatuur wordt een link gelegd tussen

deze plaatproeven en de resultaten van de CBR-proeven.

6.1 Vooronderzoek naar de staat en kenmerken van de grond

Een volledige verslag van de resultaten is terug te vinden in Bijlage A1 van dit onderzoek. De

belangrijkste resultaten zijn samengevat in Tabel 12.

6.1.1 Grondstaal 1

Korrelverdeling

Op basis van het percentage dat iedere korrelfractie inneemt kan een classificatie van de grond

gebeuren. De kleine fracties (fractie I+II) van het eerste grondstaal zijn hoger dan 10 %.

Hierdoor speelt ook de plasticiteitsindex een rol bij de classificatie (zie Bijlage A2). Deze bevindt

zich tussen 15 % en 25 %. Vermits de overwegende fracties deze zijn van het type III en IV kan

het eerste grondstaal worden geclassificeerd als een zandhoudende klei.

Kleigehalte d.m.v. de plasticiteitsindex (Ip) en de methyleenblauwwaarde (MBW)

De plasticiteitsindex en de methyleenblauwwaarde bedragen respectievelijk 16,9 % en 4,2. Er is

sprake van een weinig kleihoudende grond als plasticiteitsindex lager ligt dan 12 % of als de

methyleenblauwwaarde beperkt blijft tot 25 [1]. Beide proeven indiceren dat het hier gaat om een

grond met een laag kleigehalte. Verder in dit hoofdstuk zal worden vastgesteld dat deze lage

hoeveelheid klei gevolgen heeft voor de dosering van de bindmiddelen.


Zowel een behandeling met kalk, cement of C-vliegas is mogelijk om de grond te stabiliseren (zie

Hoofdstuk 2).

Organische stof en watergehalte

Met 0,8 % ligt het percentage aan organische stoffen beneden de toegelaten waarde van 3 %. De

grond mag bijgevolg wordt gebruikt voor grondstabilisatie. Het natuurlijk watergehalte van de

grond schommelt rond de 23 %.

6.1.2 Grondstaal 2

Korrelverdeling

Ook de kleine fracties van het tweede grondstaal liggen hoger dan 10 %. Bijgevolg is de

plasticiteitsindex een bijkomende parameter voor de classificatie. Door de hoge waarde van Ip

blijkt het hier om een zuivere kleigrond te gaan.

Kleigehalte d.m.v. de plasticiteitsindex (Ip) en de methyleenblauwwaarde (MBW)

De resultaten van plasticiteitsindex wijzen op een zeer kleihoudende grond. De plasticiteitsindex

bedraagt immers 55,1 %. Dit resultaat wordt bevestigd door de MBW die op 66,2 komt.

Bij voorkeur wordt deze grond gestabiliseerd met kalk (zie Hoofdstuk 2).

Organische stof en watergehalte

Dit grondstaal bevat 1,7 % aan organische stoffen en voldoet hiermee aan de opgelegde eisen van

het OCW. Het natuurlijk watergehalte van de grond schommelt rond de 35 %.

6.1.3 Samenvatting

Tabel 12: Grondkarakteristieken

Grondstaal

karakteristieken 1 2

Classificatie Zandhoudende klei Klei

Plasticiteitsindex [%] 16,9 55,1

Methyleenblauwwaarde 4,2 66,2

Organische stof [%] 0,8 1,7

Watergehalte [%] ≈23 ≈35

Bindmiddel Kalk/cement/C-vliegas Kalk


6.2 Vooronderzoek naar het mengselontwerp

6.2.1 Optimaal watergehalte: proctorproef

In Bijlage B1 is de zeefrest, bij een zeefopening van 10 mm en 20 mm, van beide grondstalen

terug te vinden. Hieruit volgt dat grondstaal 1 wordt verdicht volgens methode C (‘grote’

proctormal, 56 slagen per laag). In grondstaal 2 zijn amper korrels groter dan 10 mm of 20 mm

waargenomen. Vandaar dat dit grondstaal verdicht wordt volgens methode B (‘kleine’

proctormal, 25 slagen per laag) (conform ASTM [41]).

Onderstaande Grafieken (Figuur 29 en Figuur 30) tonen het eindresultaat van de proctorproeven.

De volledige uitwerking van de resultaten werd opgenomen in Bijlage B2.

o Grondstaal 1

Figuur 29: Proctorcurve van grondstaal 1

Uit deze curve volgt dat het optimaal watergehalte, om dit grondstaal te behandelen met

papiervliegassen, ligt binnen het interval 12-14 %. Toch zal er bij de CBR-proeven en de UCS-

proeven worden verder gewerkt met een watergehalte van 20 %. Dit komt overeen met het

natuurlijk watergehalte van de grond. Deze keuze gebeurt enerzijds omdat tijdens het

vervaardigen van de grond bij een dergelijk waterpercentage de verwerkbaarheid minder goed is

(losse korrels, geen hechting tussen de korrels). De verwachting is dat er na het toevoegen van

een bindmiddel een bijkomende uitdroging van de grond zal optreden. Hierdoor bestaat de kans

dat er onvoldoende hechting ontstaat tussen de gronddeeltjes om geschikte UCS-proefstukken te

vervaardigen. Anderzijds is het natuurlijk watergehalte op de site ook ongeveer 20 %. Op deze

manier kan een vereenvoudigde vergelijking gebeuren tussen de plaatproeven op het terrein en de

proeven in het labo.

16,50

17,00

17,50

18,00

18,50

19,00

19,50

20,00

20,50

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

dro

og

gew

ich

t [k

N/

m³]

watergehalte [%]

Proctorcurve


o Grondstaal 2

Figuur 30: Proctorcurve van grondstaal 2

Op basis van bovenstaande proctorcurve valt te besluiten dat het proctoroptimum ligt tussen

26 % en 29 %. Monsters met een watergehalte hoger dan 26 % zijn voldoende samenhangend. Er

is dan ook geen enkele reden om van dit proctoroptimum af te wijken. Voor de vervaardiging

van de CBR- en UCS-proefstukken zal steeds met dit watergehalte worden gewerkt.

6.2.2 Sterkteontwikkeling bij verschillende doseringen: vrije prismaproef

In dit onderzoek worden vrije prismaproeven gehanteerd om een ontwikkeling van de

druksterkte in de tijd vast te stellen. Voor deze vrij prismaproeven worden er proefstukken

vervaardigd die worden getest na 7, 28 en 56 dagen. Er wordt hierbij gewerkt met vijf

verschillende toeslagpercentages: twee percentages voor kalk (2 % en 4 %) en drie percentages

voor papiervliegas (3 %, 5 % en 8 %). Deze percentages zijn gebaseerd op percentages die in de

praktijk worden toegepast. De proefstukken worden omhuld met een plasticfolie en bewaard in

een vochtige ruimte bij een constante temperatuur van 18°C.

De volledige uitwerking van de hierna behandelde resultaten is terug te vinden in Bijlage C en D.

Algemene indruk van de grond na het behandelen met papiervliegassen

Voor en na het mengen van de grond met de papiervliegassen is er een duidelijk verschil in de

structuur van grondstaal 1 waarneembaar (Figuur 31). Voor de behandeling is de grond plastisch

en samenhangend. Na het mengen heeft de grond een korrelige uitstraling. Bovendien wordt er

vastgesteld dat de grond warmer aanvoelt dan voorheen. De waargenomen structuurwijziging en

de exothermische reactie zijn typische kenmerken van de reactie tussen CaO en H2O (zie

Hoofdstuk 2). Bij een voldoende hoge dosering is deze structuurwijzing eveneens waar te nemen

bij het tweede grondstaal (Figuur 32).

12,00

12,50

13,00

13,50

14,00

14,50

15,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00

dro

og

gew

ich

t [k

N/

m³]

watergehalte [%]

Proctorcurve


Naar mate de dosering van het toeslagmateriaal toeneemt, wordt de grond droger. Bij hogere

toeslagpercentages zou het dan ook onmogelijk worden om nog goede proefstukken te

vervaardigen.

Figuur 31: Grondstaal 1 voor (links) en na (rechts) de behandeling met 5 % papiervliegas

Figuur 32: Grondstaal 2 voor (links) en na (rechts) de behandeling met 8 % papiervliegas

Verandering van het watergehalte

Om na te gaan wat de invloed is van de papiervliegassen op het watergehalte worden Figuur 33

en Figuur 34 opgesteld.

o Grondstaal 1

De daling van watergehalte is deels te wijten aan de droge stof die aan de grond wordt

toegevoegd. Zo daalt het watergehalte voor bijvoorbeeld 3 % papiervliegas al van 19,39 % naar

18,91 % uitsluitend door de droge stof met de grond te vermengen. Alle waarden worden daarom

eerst gecorrigeerd tot het correcte watergehalte. Rekening houdend hiermee doet zich nog steeds

een daling van het watergehalte voor.


Figuur 33: Watergehalte i.f.v. dosering en tijd voor verschillende mengsels

(1=2 %; 2=4 % kalk & 3=3 %; 4=5 %; 5=8 % papiervliegas)

Voor grondstaal 1 neemt het watergehalte, afhankelijk van de gebruikte dosering, af met ongeveer

1 % bij kalk en met 2 tot 3 % bij papiervliegas. De behandeling met papiervliegassen zorgt dus

voor een exothermische reactie met een duidelijke daling van het watergehalte tot gevolg. Diverse

onderzoekers stelden vast dat ongebluste kalk het watergehalte eveneens doet dalen met ongeveer

2,5 % (o.a. [8] en [15]). Voorts geven de watergehaltes opgemeten na de laatste testreeks nog

steeds een kleine afname van het watergehalte aan. Er dient opgemerkt dat het resultaat na 28

dagen niet werd opgemeten door een technisch defect van de droogoven.

o Grondstaal 2

Figuur 34: Watergehalte i.f.v. dosering en tijd voor verschillende mengsels

(1=2 %; 2=4 % kalk & 3=3 %; 4=5 %; 5=8 % papiervliegas)

19

,20

18

,89

18

,91

18

,46

19

,58

18

,53

18

,03

17

,35

16

,83

16

,49

18

,18

17

,78

16

,42

15

,92

15

,26

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

1 2 3 4 5

Wate

rgeh

alt

e [

%]

Mengsel

Watergehalte

Vooraf

Na 7 dagen

Na 56 dagen

25

,07

25

,20

25

,74

25

,25

24

,55

24

,40

26

,12

24

,32

26

,05

21

,02

24

,36

25

,66

22

,94

22

,74

19

,71

23

,16

23

,2

22

,89

20

,59

18

,02

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

1 2 3 4 5

Wate

rgeh

alt

e [

%]

Mengsel

Watergehalte

Vooraf

Na 7 dagen

Na 28 dagen

Na 56 dagen


Bij grondstaal 2 wordt eveneens een afname van het watergehalte met ongeveer 2 tot 3 %

opgemeten zowel bij kalk als bij papiervliegas. Zodoende doet zich ook hier een exothermische

reactie voor. De lichte toename die enkel bij 2 % kalk en 5 % papiervliegas wordt opgemerkt, is

te wijten aan meetfouten.

Beide grondstalen geven aan dat er een reactie plaatsvindt tussen het papiervliegas en de grond en

in het bijzonder tussen calciumoxide (CaO) en water (H2O) waarbij calciumhydroxide (Ca(OH)2)

wordt gevormd. De daling van het watergehalte heeft tot gevolg dat de grond overgaat van een

plastisch naar een korrelig materiaal en eenvoudiger te bewerken en te verdichten is [10]. Deze

structuurswijziging stemt overeen met de visuele vaststellingen die in het voorgaande punt

werden besproken.

Keuze van het toeslagpercentage

In de richtlijnen van het OCW [1] staat aangegeven dat de bindmiddeldosering gebaseerd is op de

resultaten van IPI/CBR-proeven in functie van het watergehalte en het toeslagpercentage.

Binnen dit onderzoek wordt de ‘optimale’ dosering evenwel gekozen op basis van de vrije

prismaproeven. Om de resultaten van deze proeven toe te passen raadt het Civieltechnisch

Centrum [16] aan de resultaten na een beproevingstijd van 28 dagen te hanteren. Door de

tijdslimiet wordt hier voor de resultaten van de druksterkte na 7 dagen gekozen. In Tabel 13 zijn

de waarden van de druksterktes terug te vinden.

Tabel 13: Druksterkte van de proefstukken na 7 dagen

Druksterkte [kN/m²]

Bindmiddel & toeslag Grondstaal 1 Grondstaal 2

2% kalk 46,43 472,69

4% kalk 123,46 519,62

3 % papiervliegas 132,44 447,59



o Grondstaal 1

Voor het eerste grondstaal is er niet gewerkt met deze ‘optimale’ dosering maar is er wel

geopteerd om een dosering van 5 % toe te passen. Dit percentage stemt overeen met de

toegepaste dosering van de bouwplaats van het bijhorende grondstaal. Op de bouwplaats is de

bodem immers behandeld met 4 % papiervliegas en een bijkomende toeslag van ongeveer 2 %

met betrekking tot mogelijke verliezen. Een bijkomend voordeel van deze keuze is de

vereenvoudigde vergelijking tussen de verschaalde situatie (CBR-proeven) en de reële situatie

(plaatproeven). Als referentie wordt tevens een CBR-proefstuk gemaakt met 4 % kalk.


o Grondstaal 2

Na 7 dagen levert de dosering van 8 % papiervliegas het beste resultaat op voor het tweede

grondstaal. Bijgevolg wordt dit percentage gebruikt om de CBR-proefstukken te vervaardigen.

Dit is een vrij hoog percentage maar in de richtinggevende documenten van het OCW [17]

worden, voor gronden met een hoge plasticiteitsindex, gelijkaardige percentages aangetroffen.

Ook hier wordt ter vergelijking een CBR-proefstuk aangemaakt met 4 % kalk.

Evolutie van de druksterkte: tijd- en doseringsafhankelijk

o Grondstaal 1

Figuur 35: Druksterkte bij verschillende doseringen kalk – Grondstaal 1

Figuur 36: Druksterkte bij verschillende doseringen papiervliegas – Grondstaal 1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4 5

dru

kst

erk

te

[kN

/m

²]

Dosering kalk [%]

Vrije prismaproef

7 dagen

28 dagen

56 dagen

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8 10

dru

kst

erk

te

[kN

/m

²]

Dosering papiervliegas [%]

Vrije prismaproef

7 dagen

28 dagen

56 dagen


Na 7 dagen is er een toename van de druksterkte merkbaar bij een toeslag van 4 % kalk terwijl

een toeslag van 2 % geen verbetering aangeeft (Figuur 35). Hoewel de bijkomende bewaartijd na

28 en 56 dagen voor 2 % kalk een verhoging van de druksterkte oplevert, wijst een toeslag met

4 % nog steeds op een beter resultaat.

Voor de papiervliegassen resulteert een dosering van 3 % in de hoogste druksterkte (Figuur 36).

Deze trend zet zich verder voor het resultaat na 28 dagen. Na de laatste testreeks levert de

dosering met 5 % het beste resultaat op. De gemiddeld hogere druksterkte bij 3 % en 5 %

papiervliegas ten opzichte van 8 % papiervliegas kan als volgt worden verklaard:

Als eerste oorzaak wordt aan een verzadiging van het bindmiddel gedacht. Dit is het geval

wanneer de grond onvoldoende kleimineralen bezit waarmee de vliegassen zich kunnen

binden. Uit de grondanalyse volgt dat de grond inderdaad weinig kleihoudend is (lage Ip

en MBW). De verzadiging treedt weliswaar niet op bij de behandeling met kalk.

Een tweede verklaring is dat de grondmonsters te veel zijn uitgedroogd door de

exothermische reacties die zich hebben voorgedaan. Dit wordt bevestigd door het

watergehalte voor en na het behandelen met papiervliegas. Het watergehalte van de

proefstukken met 5 % (8 %) papiervliegas daalt van 18,46 % (19,58 %) naar 16,83 %

(16,49 %). Bij te droge monsters bestaat de kans dat ze uit elkaar vallen nog voor ze

kunnen worden getest op hun druksterkte. De proefstukken behouden hun vorm maar

vertonen bij enkele gevallen barsten of scheuren (Figuur 37). Daarom worden ze hersteld

met de originele grond. Uit het breukpatroon wordt afgeleid dat dit een goede methode is

(Figuur 38). Het broos worden van de proefstukken is ook iets wat in het onderzoek van

Misra et al. [19] wordt vermeld.

Figuur 38: Breukpatroon van een hersteld proefstuk

Te herstellen zone Breuklijn

Figuur 37: Te herstellen UCS-proefstuk


Tot slot dient vermeld dat door de beperkte grootte van de proefstukken kleine imperfecties

zoals een niet volledig glad afwerkt boven- of ondervlak, de aanwezigheid van grovere deeltjes

doch kleiner dan 3 mm, … de resultaten kunnen beïnvloeden.

Figuur 39: Druksterkte na 56 dagen voor grondstaal 1

Uit de resultaten van de vrije prismaproef volgt dat het verloop van het spanning-rekdiagram,

getoond in Figuur 39, voor 8 % papiervliegas niet aansluit bij andere diagramma (flauwe helling

die leidt tot snelle breuk). Het resultaat met 8 % papiervliegas werd daarom weggelaten uit Figuur

40.

Figuur 40: Druksterkte in functie van de tijd

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]

Vrije prismaproef Grondstaal 1 - 56 dagen

2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50 60

dru

kst

erk

te

[kN

/m

²]

Tijd[dagen]

Vrije prismaproef

2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

onbehandeld


Met uitzondering van de dosering met 8 % papiervliegas na 56 dagen geven alle proeven getoond

in Figuur 40 een toename van de druksterkte aan. Na de eerste en de tweede testreeks wordt het

beste resultaat bereikt met 4 % kalk of 3 % papiervliegas. De laatste testreeks geeft aan dat bij de

dosering met 5 % papiervliegas een duidelijke stijging van de druksterkte is. Puzzolane reacties

kunnen de oorzaak zijn van deze stijging. De dosering met 3 % schijnt geen puzzolane reacties

op te wekken. Mogelijk is de dosering te laag of de tijd te kort om deze reacties op te meten.

o Grondstaal 2

Figuur 41: Druksterkte bij verschillende doseringen kalk – Grondstaal 2

Figuur 42: Druksterke bij verschillende doseringen papiervliegas – Grondstaal 2

Na 7 dagen is er een toename van de druksterkte merkbaar voor alle bindmiddelen en alle

doseringen zoals Figuur 41 en Figuur 42 aangeven. Bij kalk levert een toeslag van 4 % het beste

0

100

200

300

400

500

600

700

0 1 2 3 4 5

dru

kst

erk

te

[kN

/m

²]

Dosering kalk [%]

Vrije prismaproef

7 dagen

28 dagen

56 dagen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2 4 6 8 10

dru

kst

erk

te

[kN

/m

²]

Dosering papiervliegas [%]

Vrije prismaproef

7 dagen

28 dagen

56 dagen


resultaat op. De toeslag van 8 % papiervliegas bereikt na 7 en 28 dagen de hoogste druksterkte.

Na 56 dagen treedt bij de papiervliegassen een duidelijke piek op bij een toeslag van 5 % en 8 %.

Dit vormt een indicatie dat puzzolane reacties ontstaan.

Voorts valt het op dat de resultaten van de proeven voor verschillende doseringen zeer goed bij

elkaar aan sluiten zowel voor kalk als voor papiervliegas. De resultaten bereiken bijna steeds een

druksterkte van 500 kN/m². Bhattacharja en Bhatty [45] merkten op dat hogere doseringen van

kalk niet meteen resulteren in hogere druksterktes. Door de puzzolane reacties is de sterkte bij de

behandeling met kalk veeleer tijdsafhankelijk dan doseringsafhankelijk. Consoli et al. [46] komt

tot gelijkaardige conclusies en stelt dat voornamelijk hogere doseringen van cement tot een

onmiddellijke hogere druksterkte leiden.

Om dezelfde reden zoals vermeld bij grondstaal 1 worden de resultaten van 2 % en 4 % kalk

bekomen na 56 dagen niet in de onderstaande grafiek weergegeven.

Figuur 43: Druksterkte in functie van de tijd – Grondstaal 2

De eerste beproeving levert een logisch verband op tussen de bindmiddelverhoudingen onderling

(Figuur 43). De dosering met 4 % kalk levert ongeveer dezelfde druksterkte op als de dosering

met 8 % papiervliegas. Deze verhouding kwam ook al in de inleidende studie aan bod, waar een

verhouding van ongeveer anderhalf wordt vermeld. De tweede testreeks, na 28 dagen, geeft een

verdere toename van de druksterkte aan. De sterkste stijging doet zich voor bij de met

kalkbehandelde proefstukken. De verhoudingen tussen de verschillende doseringen blijven

gerespecteerd. In tegenstelling tot de resultaten voor een dosering met 5 % en 8 % papiervliegas,

waarbij zich een duidelijke piek voordoet na 56 dagen, levert een dosering met 3 % papiervliegas

geen verbetering op. Mogelijk is de dosering te laag om puzzolane reacties op te wekken. De

grote piek bij de toeslag van 5 % en 8 % papiervliegas wijst op het tot stand komen van

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50 60

dru

kst

erk

te

[kN

/m

²]

Tijd[dagen]

Vrije prismaproef

2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

onbehandeld


puzzolane reacties. Om na te gaan of dit ook effectief zo is worden de resultaten van deze

proeven vergeleken met deze van de CBR-proeven. Dit komt verder in dit onderzoek aan bod.

Besluit: gelijkenissen en verschillen tussen de druksterkte van grondstaal 1 en 2

Op basis van de hiervoor vermelde resultaten treedt er bij de beide grondstalen een toename van

de druksterke op. Het eerste grondstaal wordt gekenmerkt door een relatief lage plasticiteitsindex.

Lage doseringen van papiervliegas zorgen reeds voor een duidelijke toename van de druksterkte.

Doorgaans ligt de druksterkte van het eerste grondstaal na behandeling met papiervliegas of kalk

3 tot 5 keer hoger dan een onbehandeld grondstaal. Deze verhoging wordt bereikt bij 3 %

papiervliegas of 4 % kalk. De toegepaste dosering sluit aan bij deze van kalk waardoor de

kalk:papiervliegasverhouding hier slechts 3:4 bedraagt. De verhouding ligt daarmee lager dan in

de literatuurstudie vermeld. Voor de Boomse klei ligt de druksterke na behandeling ongeveer 1,5

tot 1,8 keer hoger. Om een gelijkaardig resultaat te bereiken is een doseringverhouding van 2

nodig namelijk 8 % papiervliegas ten opzichte van 4 % kalk. Boomse klei bezit een hoge

plasticiteitsindex.

Uit de resultaten van de vrije prismaproeven volgt dat voor gronden met een lage

plasticiteitsindex de dosering aansluit bij deze van kalk terwijl voor een hogere plasticiteitsindex

ook de dosering hoger ligt. Een ongeschikte keuze van de dosering kan leiden tot onder- of

overdosering waardoor de grond niet de gewenste sterkte bereikt. Omdat de eigenschappen van

papiervliegassen nog onvoldoende gekend en onderzocht zijn is het aan te raden steeds een

vooronderzoek uit te voeren naar de geschikte dosering.

Voorts wijzen de resultaten van grondstaal 1 voor 5 % papiervliegas en grondstaal 2 voor 5 % en

8 % papiervliegas op een piek van de druksterkte na 56 dagen. Dit kan wijzen op het ontstaan

van tragere puzzolane reacties die typisch zijn voor een behandeling met kalk. Het verifiëren van

die reacties gebeurt aan de hand van de CBR-proeven.

6.2.3 Sterkteontwikkeling bij optimale dosering: California Bearing Ratio

De CBR-proef verschaft informatie over het draagvermogen van de grondmonsters. Voor de

twee grondstalen worden twaalf behandelde proefstukken vervaardigd. Per grondstaal komt dit

overeen met zes proefstukken waarvan er drie bij kamertemperatuur worden bewaard en drie

onder water. Deze proefstukken worden getest na 7, 28 en 56 dagen. Verder worden ook

onbehandelde proefstukken en een referentie proefstuk met kalk vervaardigd.

Bijlagen E en F omvatten de berekeningen en de (tussen)resultaten van deze proeven.


Evolutie van de CBR-waarde in de tijd

o Grondstaal 1

Figuur 44: CBR-waarde in functie van de tijd – Grondstaal 1

De CBR-waarden na een rusttijd van 7 dagen bedragen 6,21 % en 3,01 % respectievelijk in droge

en vochtige toestand. Dit is een lichte toename ten opzichte van een onbehandeld grondmonster:

1,42 % (droog) en 0,83 % (vochtig). Echter, de beproeving van het grondstaal dat werd

behandeld met kalk en droog werd bewaard resulteert in een CBR-waarde van 28,49 % en ligt

daarmee afgetekend hoger. Meer uitgebreide en vergelijkende CBR-proeven met kalk en

papiervliegas zijn daarom aangewezen. De bijkomende periode van 3 weken zorgt voor een

sterke stijging van de CBR-waarden. Deze bedragen nu 47,01 % voor het droge proefstuk en

19,52 % voor het vochtige proefstuk. Het goede resultaat met kalk en de sterke stijging na 28

dagen met papiervliegas treden evenwel niet op bij de UCS-proeven.

De resultaten na 56 dagen geven een ander beeld. Voor het droge grondmonster wordt na 56

dagen ongeveer hetzelfde resultaat behaald als na 7 dagen namelijk 10,80 % ten opzichte van

6,21 %. Het vochtige monster behaalt na 7 dagen zelfs een beter resultaat dan na 56 dagen. De

waardes bedragen respectievelijk 3,01 % en 1,64 %. Dit werd niet vastgesteld bij de vrije

prismaproeven. Ook het uitzicht en de handelbaarheid van de grond is volledig anders. Na 28

dagen was er een duidelijke verharding van het materiaal op te merken en was de grond moeilijk

te verwijderen uit de cilindrische mal. De grond die bij de laatste CBR-proef werd getest had nog

steeds een zachte textuur. Hoewel er tijdens het mengproces geen eigenaardigheden werden

vastgesteld kan een foutieve mengeling aan de basis van dit slechte resultaat liggen. Een tweede

mogelijke verklaring is dat er een chemische reactie is opgetreden tussen de grond en de mallen.

Zo zijn er bij het ‘droge’ proefstuk, na het verwijderen van de grond, aan de randen van de mal

witte vlekken te zien die lokaal een hoge concentratie van papiervliegas aangeven (Figuur 45). Na

het verwijderen ervan is een deel van de bekleding verdwenen (Figuur 46). Dit verklaart waarom

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50 60

CB

R-i

nd

ex

[%

]

Tijd [dagen]

CBR-proef

vochtig

droog

onbehandelddroog

onbehandeldvochtig


er lokaal witte vlekken aanwezig zijn, maar het is geen sluitende verklaring voor het globale falen

van de proefstukken. De oorzaak waarom ook het onder water bewaarde proefstuk minder goede

waarden oplevert is mogelijk het gevolg zijn van een onverzadigd grondstaal. Om die reden zal de

grond water opnemen en de binding met papiervliegas afremmen.

Het is aangewezen om de proeven te herhalen met andere mallen en zuiver water om foutieve

mengelingen en reacties tussen de grond, het bindmiddel, de mal en het water uit te sluiten.

Omdat er met deze cilindrische vormen nog andere proefstukken moeten worden vervaardigd

kan dit niet meer gebeuren binnen de beschikbare tijd.

Figuur 45: Lokaal hoge concentratie Figuur 46: Aangetaste coating

aan papiervliegas

Voor de stabilisatie van ophogingen en onderfunderingen is een CBR-waarde van 25 % een

goede richtwaarde [19]. De CBR-waarde van dit grondstaal overschrijdt slechts na 28 dagen de

richtwaarde van 25 %. Hieruit volgt dat de gebruikte dosering van 5 % papiervliegas

onvoldoende hetzij te langzaam de sterkte van de grond verhoogt. Verder in dit onderzoek

komen nog terreinproeven aan bod die deze resultaten al dan niet zullen bevestigen.

o Grondstaal 2

De CBR-waarde van de onbewerkte grond komt al op 16,89 % voor het droge proefstuk en

0,99 % voor het ondergedompelde proefstuk. Na de eerste beproeving wordt reeds een hoge

CBR-waarde bereikt. Voor het droge grondmonster bedraagt die waarde 27,20 % en voor het

vochtige grondmonster wordt dit 6,02 %. Het met kalk behandelde grondstaal behaalde een

CBR-waarde van 16,15 % en verbeterd daarmee de grond niet. Bijkomende proeven zijn evenwel

aangewezen. De tweede testreeks geeft een bescheiden bijkomende toename aan namelijk

34,57 % (droog) en 11,57 % (vochtig). Na 56 dagen stijgt de CBR-waarde tot 56,33 % voor het

droge proefstuk. De CBR-waarde van het vochtige grondstaal verhoogt tot 14,25 %. De trage

stijging na 28 dagen en de grote piek na 56 dagen van de droge proefstukken komen ook bij de

vrije prismaproeven naar voor. Dit bevestigd de stelling dat puzzolane reacties optreden.

Accumulatie van papiervliegas Aangetaste coating


Figuur 47: CBR-waarde in functie van de tijd – Grondstaal 2

Verandering van het watergehalte

Onmiddellijk na het vermengen van de grond met papiervliegassen daalt het watergehalte met

ongeveer 2 tot 3 % voor beide grondstalen. Dit sluit aan bij de resultaten die werden opgemeten

bij de vrije prismaproeven. Bij de droge proefstukken neemt het watergehalte nog verder af

(Figuur 48). Een stijging van ongeveer 4-9 % doet zich voor bij de proefstukken van grondstaal 2

die onder water werden bewaard (Figuur 49). De stijging van het watergehalte bij het tweede

grondstaal (Boomse klei) is te wijten aan de hoge hoeveelheid zwellende kleimineralen (70-80 %)

die deze klei bezit [47].

Figuur 48: Watergehalte in functie van de tijd en de dosering bij een droge bewaring van het proefstuk

(grondstaal 1: 1= 7 d, 2= 28 d, 3= 56 d; grondstaal 2: 5= 7 d, 6= 28 d, 7= 56 d)

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60

CB

R-i

nd

ex

[%

]

Tijd [dagen]

CBR-proef

vochtig

droog

onbehandelddroogonbehandeldvochtig

18

,72

17

,08

21

,07

26

,05

26

,78

24

,72

17

,18

14

,79

20

,08

24

,20

24

,03

22

,76

17

,89

13

,01

18

,50

23

,74

22

,49

19

,61

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

1 2 3 4 5 6 7

Wate

rgeh

alt

e [

%]

Mengsel

Watergehalte (droog)

Voor behandeling

Na behandeling

Na CBR-proef


Figuur 49: Watergehalte in functie van de tijd en de dosering bij een vochtige bewaring van het proefstuk

(grondstaal 1: 1= 7 d, 2= 28 d, 3= 56 d; grondstaal 2: 5= 7 d, 6= 28 d, 7= 56 d)

Daarnaast leidt de daling van het watergehalte tot een stijging van het drooggewicht van

grondstaal 1. Het drooggewicht stijgt tot ongeveer 18,5 kN/m³ na de behandeling met

papiervliegas. In §6.2.1. werd reeds een maximaal drooggewicht van 19,84 kN/m³ gevonden.

Zodoende neemt het drooggewicht toe tot 93 % ten opzichte van het maximaal drooggewicht

(proctordichtheid). Voor een fundering wordt gewoonlijk geëist dat de dichtheid 95 % van de

proctordichtheid bedraagt [36].

Tot slot geven de watergehaltes van grondstaal 2 voor de drie testreeksen blijk van een dalende

wateropname van de grond. Het watergehalte van de proefstukken van grondstaal 2 stijgt met

ongeveer 4-9 % na de onderdompeling in water. Bij een onbehandeld grondstaal daarentegen

steeg het watergehalte met ruim 15 %. De grond neemt minder water op wat een positief effect

kan hebben op de zwelling en bijgevolg de stabiliteit van de grond [5, 15]. Deze resultaten

kunnen uitgebreider worden onderzocht in een verder onderzoek.

Besluit: gelijkenissen en verschillen tussen de CBR-waarden van grondstaal 1 en 2

In de inleidende studie komt een voorbeeld aan bod waarbij de CBR-waarde reeds, afhankelijk

van de dosering, na 1 uur verdubbeld of verdrievoudigd is. Afhankelijk van de gebruikte dosering

liggen de CBR-waarden binnen een interval van 20 tot 30 %. Hier geven de proeven eveneens

aan dat de CBR-waarde verhoogt maar dit schijnt wel trager te gebeuren. Na 7 dagen verhoogt de

CBR-waarde van het eerste grondstaal met een factor vier hetzij met een factor anderhalf voor

het tweede grondstaal. Voorts overschrijdt de CBR-waarde van het eerste grondstaal pas na de

tweede testreeks de richtwaarde van 25 %. Het tweede grondstaal bereikt al na de eerste testreeks

een CBR-waarde van 25 %. Maar dit grondstaal bezit wel een hogere beginsterkte; het

onbehandelde droge proefstuk had immers al een CBR-waarde van ruim 16 %. Tot slot geven de

19

,98

17

,08 21

,22

25

,56

26

,87

24

,23

18

,35

16

,11

19

,20

24

,63

23

,65

21

,57

18

,54

17

,61

18

,48

31

,77

30

,43

33

,67

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

1 2 3 4 5 6 7

Wate

rgeh

alt

e [

%]

Mengsel

Watergehalte (vochtig)

Voor behandeling

Na behandeling

Na CBR-proef


bevindingen met het tweede grondstaal aan dat puzzolane reacties een bijkomende toename van

de sterkte veroorzaken. Door het ‘foutieve’ resultaat na 56 dagen bij het eerste grondstaal werden

hier geen puzzolane reacties opgemerkt.

Besluit: verband tussen de vrije prismaproeven en de CBR-proeven

In dit onderdeel wordt een verband gelegd tussen de vrije prismaproeven en CBR-proeven. Ze

worden vergeleken op basis van hun sterkteontwikkeling enerzijds en op basis van de verandering

van het watergehalte anderzijds.

De verhouding tussen de sterkte van het eerste grondstaal voor en na de behandeling met 5 %

papiervliegas en 4 % kalk is de volgende:

Een toename van de sterkte met een factor 2,6 na 7 dagen tot 5,5 na 56 dagen bij de vrije

prismaproef zowel bij kalk als bij papiervliegas

Een toename van de sterkte met een factor 4 na 7 dagen tot 7,5 na 56 dagen bij de CBR-

proefstukken behandeld met papiervliegas. Bovendien werd hier een uitschieter

opgemerkt na 28 dagen waarbij de CBR-waarde verhoogde met een factor 33.

Een toename van de sterkte met een factor 20 na 7 dagen bij het CBR-proefstuk

behandeld met kalk.

Voor de resultaten van de eerste en de derde testreeks geven de vrije prismaproeven telkens een

kleine onderschatting van het resultaat. Bij de tweede testreeks is geen duidelijk verband tussen

de resultaten van de beide proeven. De vrije prismaproeven wijzen op een matige verbetering

terwijl de CBR-waarden een zeer duidelijke groei vertonen. In §6.2.2. werd reeds de nadruk

gelegd op de uitdroging van deze proefstukken ten gevolge van de exothermische reacties.

Aangezien bij een CBR-proef gebruik wordt gemaakt van een cilindrische mal die het proefstuk

tijdens de volledige proefneming steunt zal de uitdroging niet leiden tot een vroegtijdige breuk

van het proefstuk. Dit is een mogelijke oorzaak voor de minder goede correlatie tussen de

resultaten van deze proeven. Hieruit blijkt dat de vrije prismaproef, voor het testen van

verschillende bindmiddeldoseringen, zoveel mogelijk dient beperkt. Voorts geeft de vergelijkende

CBR-proef aan dat het draagvermogen na de behandeling met kalk afgetekend hoger ligt. Iets wat

niet werd vastgesteld bij de vrije prismaproeven. Bijkomende en vergelijkende CBR-proeven zijn

daarom aangewezen.


De verhouding tussen de sterkte van het tweede grondstaal voor en na de behandeling met 8 %

papiervliegas en 4 % kalk is de volgende:

Een toename van de sterkte met een factor 1,8 na 7 dagen tot 2,6 na 56 dagen bij de vrije

prismaproef

Een toename van de sterkte met een factor 1,6 na 7 dagen tot 3,3 na 56 dagen bij de

CBR-proef stukken behandeld met papiervliegas.

Een toename van de sterkte met een factor 1 na 7 dagen bij het CBR-proefstuk

behandeld met kalk.

De UCS-proefstukken van het tweede grondstaal vertoonden een goede vorm en samenhang. Dit

blijkt eveneens uit de vergelijking tussen de beide proeven. De resultaten zijn zeer gelijklopend

zodat de vrije prismaproef voor dit grondstaal als een goede beproevingsmethode mag worden

beschouwd. De behandeling met kalk leidt niet tot een toename van de CBR-waarde. Het

resultaat gaat daarmee als enige de resultaten van de vrije prismaproeven tegen waardoor een

meetfout niet valt uit te sluiten.

Verder wijzen de resultaten van de vrije prismaproef voor grondstaal 1 (5 % papiervliegas) en

grondstaal 2 (5 % en 8 % papiervliegas) enerzijds en de CBR-proef voor grondstaal 2 (8 %

papiervliegas) anderzijds op een piek van de druksterkte na 56 dagen. Dit wijst op het ontstaan

van tragere puzzolane reacties die typisch zijn voor een behandeling met kalk. Bijgevolg blijkt uit

de proeven dat papiervliegassen zowel verbeterende als stabiliserende eigenschappen bezitten.

Op basis van de resultaten van de vrije prismaproeven kan een voorzichtige conclusie worden

gemaakt dat papiervliegas voornamelijk geschikt is voor stabilisatie van gronden met een lage

plasticiteitsindex. Bij dit grondstaal wordt immers de grootste toename van de sterkte opgemeten

en blijft de dosering economisch interessant. Aykut Senol et al. [48] onderzocht onder meer de

invloed van verschillende vliegastypes op de druksterkte en de CBR-waarde. Daarbij werd

vastgesteld dat vliegassen een grotere invloed hebben op de CBR-waarde voor kleigronden met

een lage plasticiteit of zandige gronden dan bij kleigronden met hoge plasticiteit. Deze bevinding

sluit ook aan bij de richtlijnen die het OCW geeft voor hydraulische bindmiddelen.

Als laatste wordt uit beide proefmethoden geconstateerd dat de behandeling met papiervliegassen

een afname van het watergehalte veroorzaakt met 2 tot 3 %. Dit toont aan dat de calciumoxide

(CaO) van de papiervliegassen reageert met het aanwezige water (H2O) van de grondstalen met

het ontstaan van calciumhydroxide (Ca(OH)2) tot gevolg (zie Hoofdstuk 2).


6.3 Terreinproeven

6.3.1 Algemene vaststellingen

Bij het betreden van de werf zijn de papiervliegassen al met de grond vermengd en werd de

grond verdicht. Een simpele vergelijking tussen de grond voor en na de behandeling gebeurt op

basis van de onderstaande foto’s (Figuur 50). Het valt duidelijk op dat de grond een

structuurswijziging heeft ondergaan. De onbehandelde grond ziet er donker en vochtig uit. De

grond is enkel toegankelijk met zwaardere werfmachines. Een groot verschil met de behandelde

en verdichte grond die nu een lichtere kleur heeft en hard aanvoelt.

Figuur 50: De grond voor (rechts) en na (links) behandeling met papiervliegas en verdichting

6.3.2 Dosering en natuurlijk watergehalte

Op de site wordt een dosering van 4 % plus een bijkomende hoeveelheid van ongeveer 2 %, met

betrekking tot mogelijke verliezen, toegepast. Hiervan werden echter geen officiële cijfers

verkregen van de bevoegde uitvoerders. Het watergehalte van de onbehandelde bodem

schommelt rond de 23 %. Het toeslagpercentage van de CBR-proeven is gebaseerd op de

hierboven vermelde gegevens. Daar wordt immers 5 % papiervliegas toegevoegd ten opzichte

van de droge grond.

6.3.3 Plaatproeven

Algemeen

Over een lengte van ongeveer 150 m worden vier plaatproeven uitgevoerd. Deze proeven vinden

plaats 24 h en 72 h na het behandelen van de grond met papiervliegassen.

In Tabel 14 zijn de belangrijkste resultaten van de metingen opgenomen. Een meer uitgebreid

verslag van de resultaten bevindt zich in Bijlage G van dit onderzoek. Na 24 h leidt alleen de

eerste plaatproef tot het gewenste resultaat van 11 MPa. De tijd is mogelijk tekort om significante


resultaten op te leveren. Na 72 h geven drie van de vier proeven een quasi identiek resultaat enkel

voor de eerste proef wordt de opgelegde samendrukbaarheidsmodulus niet bereikt. De

samendrukkingsmoduli van de plaatproeven sluiten aan bij de resultaten zoals vermeldt in de

inleidende studie.

Tabel 14: Samendrukbaarheidsmoduli van de plaatproeven

Meting Gemiddelde zetting

Δs [mm]

Drukverschil

Δp [MPa]

Samendrukkingsmodulus

M1 [MPa]

24 h

1 1,06 0,15

0,15

22,54

2 8,92 0,15 1,78

3 6,54 0,15 3,66

4 7,12 0,15 3,36

72 h

1 5,98 0,15

0,15

4,01

2 1,35 0,15 17,73

3 1,15 0,15 20,82

4 1,20 0,15 19,95

Verband tussen de CBR-proeven en de plaatproeven

In appendix HH van de AASHTO ontwerpgids komt onderstaande formule voor die een

verband uitdrukt tussen de beddingsconstante (ks) en de resilient modulus (MR) van de grond. Een

tweede formule geeft de verhouding aan tussen de beddingsconstante (ks) en de

elasticiteitsmodulus (ES) van de grond [49].

De resilient modulus biedt, vergelijkbaar met de CBR-proef, informatie over het draagvermogen van

grondmonsters in het labo [50]. De testprocedure wordt hier niet uitgewerkt maar is terug te

vinden in de norm: ASTM T294-92.

De verhouding tussen MR en CBR werd reeds onderzocht door Beena [51]. Hierin komen de

volgende relaties aan bod:

(A)

(B)

(C)

(D)


De correlatie tussen ES en CBR kan volgens Putri et al. [52] worden bepaald door de hierna

vermelde formules. De eerste correlatie is enkel geldig voor fijnkorrelige, niet expansieve gronden

met een ondergedompelde CBR-index die lager ligt dan 100%.

(E)

(F)

( )(G(a))

( )(G(b))

Bij het invullen van de richtwaarde van 25 % voor de CBR-waarde wordt voor de formules A en

E een samendrukkingsmodulus van ongeveer 12 MPa gevonden. Dit sluit goed aan bij de vereiste

samendrukbaarheidsmoduli volgens het SB 250.

De waarden in de tweede en derde kolom, op basis van de CBR-waarde na 7 dagen, van Tabel 15

worden vergeleken met de samendrukkingsmoduli van Tabel 14. Aan de hand van de methoden

A-G wordt een verdere evolutie van M1 voorspeld op basis van de CBR-waarden na 28 dagen

(kolom 4 en 5). Door de grote spreiding tussen de resultaten van de formules (A-G) is het

aangewezen ze enkel als hulpmiddel te gebruiken. Bijgevolg kan niet worden gesteld dat de

formules een eenduidig, correct resultaat zullen opleveren.

Voor de CBR-proef na 7 dagen ten opzichte van de plaatproef na 24 h enerzijds en de CBR-

proef na 28 dagen ten opzichte van de plaatproef na 72 h anderzijds bestaat volgens formule A

en E een goed verband tussen de resultaten. Echter, door het verschil in beproevingstijd is het

relevanter de CBR-proeven na 7 dagen te koppelen aan de tweede reeks plaatproeven. Hieruit

blijkt dat de laboratoriumproeven telkens een ruime onderschatting van het resultaat opleveren.

Voor de methodes A en E is er een verschil met een factor 7. De andere methodes vertonen een

nog grotere onderschatting die oploopt tot een factor 20. Het verschil kan het gevolg zijn van de

gehanteerde formule, de weersomstandigheden op het terrein en ook de verdichtingsgraad speelt

een rol.

Visueel is er een onmiskenbaar verschil tussen de grond in het labo en op het terrein. De grond

in het labo heeft een donker bruine kleur en heeft een iets blekere kleur na de toevoeging van de

papiervliegassen. Daar staat tegenover dat de grond op het terrein na behandeling nog steeds een

lichtere kleur heeft dan die in het labo. Verder wordt in het laboratorium de grond manueel

verdicht in 3 lagen volgens de methode van de normale proctorproef. Op het terrein kan een

hogere dichtheid worden bereikt door de zware verdichtingsmachines. Om dit na te gaan wordt

in een volgende paragraaf het drooggewicht van de verdichte grond op terrein bepaald en

vergeleken met het drooggewicht bekomen in het labo.


Tabel 15: Voorspelling van de samendrukkingsmodulus (D=droog; V=vochtig)

Berekende CBR-waarde [%]

Leeftijd [dagen] 7 28 56

Geval D V D V D V

CBR-index [%] 6,21 3,01 47,01 19,52 10,80 1,64

Voorspelde M1 [MPa]

A 3,00 1,45 22,72 9,43

Niet

uitgewerkt8

B 1,50 0,90 6,33 3,39

C 0,55 0,35 2,07 1,17

D 0,44 0,28 1,61 0,92

E 3,03 1,47 22,96 9,54

F 2,68 1,68 9,77 5,57

G (a) / 1,66 / /

G (b) 2,64 / 7,26 4,67

Bepaling van het drooggewicht van de verdichte grond

Op de bouwplaats kan een hogere verdichtingsenergie worden gebruikt dan in het laboratorium.

Door het verschil in verdichtingsgraad bestaat de mogelijkheid dat de methodes A-G, beschreven

in de voorgaande paragraaf, geen duidelijk verband kunnen leggen tussen de CBR-proeven en de

plaatproeven. De controle van deze hypothese gebeurt door het drooggewicht van een verdichte

grond van het laboratorium te vergelijken met deze van de bouwplaats.

De berekening van het drooggewicht verreist de kennis van het volume en de massa van de

grond. Omdat het volume van het gestoken monster niet gekend is, als gevolg van het

onregelmatige boven- en ondervlak van het monster, wordt de hierna beschreven procedure

toegepast.

Wanneer een voorwerp, waarvan het volume nog onbekend is, in water wordt ondergedompeld is

de massa van dit voorwerp gelijk aan de massa van het verplaatste water. Gebruikmakend van de

massadichtheid van het water en het voorwerp worden de massa’s omgezet naar volumes.

Bijgevolg is het volume van het voorwerp gekend. De omzetting gebeurt door de volgende

formule:

Waarbij:

V= volume in m³

Mw = massa van het verplaatste water in kg

ρ = massadichtheid in kg/m³

8 Niet uitgewerkt omwille van het ‘foutieve’ resultaat van de CBR-proeven na 56 dagen.


Om deze werkwijze voor dit geval toe te passen wordt het grondmonster vooraf omhuld door

een laag paraffine. Paraffine heeft de eigenschap een hydrofobe stof te zijn. Na de verharding van

de paraffine is het grondmonster waterafstotend en wordt het in een maatbeker met water

geplaatst. De massa van de verplaatste hoeveelheid water (MW) stemt overeen met de massa van

het grondmonster en de paraffine (Figuur 51). Gebruikmakend van de massadichtheid van het

water (ρ=1000 kg/m³) wordt het totale volume van het verplaatste water bekomen.

Na de vermindering van het totale volume met dit van de paraffine (ρ=910 kg/m³) is het volume

van het grondmonster gekend. Rest alleen nog de droge massa van de grond te bepalen. Dit

gebeurt door droging in de daartoe bestemde oven. Het drooggewicht wordt berekend volgens

de formules beschreven in Hoofdstuk 5.

Figuur 51: Foto en principe voor het bepalen van de massa en het volume van de grond

Het drooggewicht van het grondmonster bedraagt 19,16 kN/m³ en ligt daarmee hoger dan het

drooggewicht dat reeds uit de CBR-proeven gekend is (Bijlage E). Bij die proeven liggen de

waarden tussen 17,5 en 18,5 kN/m³. Rekening houdend met de grote spreiding tussen de

verschillende formules kan dit deels een verklaring vormen voor het verschil in resultaat tussen

de plaatproeven en de CBR-proeven. Maar ook andere onderzoekers hebben reeds vast gesteld

dat het moeilijk blijft een duidelijk verband te leggen tussen het labo en het terrein (o.a. [16] en

[29]). Afgezien van het verschil tussen de beide proeven, wijzen de resultaten van de

samendrukbaarheidsmoduli op het potentieel van papiervliegas als stabiliserend bindmiddel.

In dit opzicht lijkt het interessant om in het laboratorium, onder controleerbare omstandigheden,

een proefveld aan te leggen. Deze opstelling biedt interessante voordelen ten opzichte van het

werkelijke terrein. Onder meer de temperatuur, dosering en verdichtinsenergie zullen beter

gekend zijn. Voorts kan er op verschillende tijdstippen een plaatproef worden uitgevoerd wat op

het terrein vaak onmogelijk is omwille van de voortgang van de werken. Als laatste voordeel

wordt verwezen naar de volgende paragraaf. Grote en kleinere stenen kunnen immers vooraf uit

de grond worden verwijderd waardoor het wel mogelijk wordt om gestoken proefstukken uit het

proefveld te bekomen.


6.3.4 Gestoken monsters

Na het extruderen van de proefstukken wordt vastgesteld dat de proefstukken zijn uitgedroogd

en een te veel aan (grote) keien bevatten om significante resultaten op te leveren. Figuur 52 toont

een voorbeeld van zo’n proefstuk.

Figuur 52: Onbruikbaar proefstuk

6.4 Relatie met andere bindmiddelen

Gebaseerd op de chemische en mineralogische samenstelling en het productieproces vertoont

papiervliegas grote gelijkenissen met andere vliegassen. Papiervliegassen daarentegen bezitten wel

een hogere hoeveelheid vrije kalk (9 %). Deze vrije kalk kan, net zoals bij ongebluste kalk en

bepaalde hydraulische bindmiddelen, reageren met water tot Ca(OH)2 [8, 9].

Uit verschillende bevindingen blijkt dat de stabilisatie met papiervliegas en kalk een aantal

gelijkenissen vertonen. De belangrijkste ondervindingen en gelijkenissen worden hierna

weergegeven.

De resultaten van de watergehaltes vormen een eerste indicatie voor de reactie tussen de

papiervliegassen en de grond. Overeenstemmend met ongebluste kalk veroorzaakt papiervliegas

een onmiddellijke daling van het watergehalte met 2 tot 3 %. Verder wijzigt de textuur van de

grond van een plastisch naar een korrelig materiaal.

De dosering van 5 % papiervliegas voor grondstaal 1 en 5 % of 8 % papiervliegas voor

grondstaal 2 tonen een uitgesproken groei aan van de druksterkte na 56 dagen. Ook de CBR-

proeven van grondstaal 2 bevestigen dat puzzolane reacties plaatsvinden. Bovendien liggen de

resultaten van de verschillende doseringen vrij dicht bij elkaar waardoor voornamelijk de tijd een

invloed lijkt te hebben op de stabilisatie [45, 46].

In een verder onderzoek kunnen de puzzolane reacties onderzocht worden door middel van X-

stralendiffractie. Met behulp van deze test kunnen immers de puzzolane reactieproducten (CSH


en CAH) worden waargenomen [15]. De puzzolane reacties tonen namelijk aan dat

papiervliegassen naast grondverbeterende ook grondstabiliserende eigenschappen bezitten [7, 8].

Voorts vormen de resultaten van de vrije prismaproeven een indicatie dat papiervliegas,

aansluitend bij andere hydraulische bindmiddelen, voornamelijk geschikt is om gronden met een

lage plasticiteitsindex te stabiliseren. Uit deze proeven blijkt dat papiervliegas voor dit grondtype

een voordelige dosering oplevert ten opzichte van kalk en tot een duidelijke verhoging van de

sterkte leidt. Bij de CBR-proeven daarentegen leverde kalk voor dit grondstaal nog steeds de

hoogste sterkte op. Het is aangewezen om verdere proeven uit te voeren op een grotere

verscheidenheid aan dergelijke grondtypes en op die manier het gedrag van papiervliegas verder

te evalueren.

Tot slot blijkt uit de resultaten van het eerste grondstaal dat de CBR-waarden pas na 28 dagen de

richtwaarde van 25 % overschrijden. Bij de plaatproeven wordt na 3 dagen wel reeds een waarde

hoger dan de vereiste 11 MPa opgemeten. Bij het tweede grondstaal werd wel een waarde van

25 % opgemeten.

Besluit 71

7 Besluit

7.1 Algemeen besluit

Door middel van een literatuurstudie werd informatie verzameld over grondstabilisatie met de

gebruikelijke bindmiddelen: kalk, cement en vliegas. De nadruk lag op de chemische reacties die

leiden tot een verbeterd draagvermogen van de grond. Verder werd er in een inleidende studie

dieper ingegaan op de reeds verworven kennis van papiervliegassen. In het bijzonder kwamen

hier praktijk- en laboratoriumervaringen aan bod. Tevens werden een aantal aanvullende proeven

uitgevoerd om het gedrag van de papiervliegassen te evalueren en de resultaten van andere

onderzoekers al dan niet te bevestigen. Een mogelijke oplossing werd aangereikt die er kan toe

bijdragen dat papiervliegassen in de toekomst kunnen voldoen aan de norm prEN 13282-2.

De analyse van de druksterkte gebeurde gebruikmakend van vrije prismaproeven waarbij

verschillende doseringen werden beproefd. Voor het eerste grondstaal was er geen uitgesproken

verband tussen de verschillende toeslagpercentages. Sommige percentages vertoonden een

duidelijke verhoging van druksterkte terwijl bij andere percentages slechts een matige verhoging

werd waargenomen. De twee mogelijke verklaringen die werden aangereikt om deze resultaten

toe te lichten waren een verzadiging van het bindmiddel of uitdroging van de proefstukken. De

resultaten van de vrije prismaproeven vertoonden ook steeds een onderschatting van de

resultaten ten opzichte van de CBR-proeven.

De testen met betrekking tot het tweede grondstaal resulteerden wel in samenhangende

resultaten. Zowel tussen de doseringen onderling als tussen de beproevingstijden was er een

zichtbaar verband. De toeslagen van 5 % en 8 % papiervliegas gaven bovendien aan dat

puzzolane reacties een verdere toename van de druksterke veroorzaken. Bij deze proeven was er

bovendien een goed verband met de CBR-proeven.

Op basis van de resultaten van de vrije prismaproeven werd gesteld dat de doseringverhouding

van een grond met een lage plasticiteitsindex duidelijk lager ligt dan voor een grond met een hoge

plasticiteitsindex. Gebaseerd op dit onderzoek werd een kalk:papiervliegasverhouding van 3:4

aangeraden voor gronden met een lage plasticiteitsindex en 8:4 voor gronden met een hoge

plasticiteitsindex. Bovendien steeg de sterkte van het eerste grondstaal gemiddeld met een factor

3-5. Voor het tweede grondstaal was dit slechts met een factor 2. Hieruit volgt dat papiervliegas

in de eerste plaats een interessant alternatief vormt voor de stabilisatie van gronden met lage

plasticiteitsindex. De resultaten sluiten aan bij de richtlijnen die het OCW geeft voor hydraulische

bindmiddelen die een hoog aandeel vrije kalk bevatten. De proeven vormen, gezien de

onderschatting van de resultaten van de vrije prismaproeven ten opzichte van de CBR-proeven

bij het eerste grondstaal, echter slechts een indicatie. Nader onderzoek kan zich toespitsen op het

bepalen van een richtinggevende dosering voor een uitgebreider gamma gronden.

Besluit 72

Het draagvermogen van de behandelde grondstalen werd beoordeeld door middel van CBR-

proeven. Het eerste grondstaal vertoonde na 7 dagen een lichte stijging van de CBR-waarde en na

28 dagen werd een intense stijging waargenomen. Pas na de piekwaarde na 28 dagen bereikte de

CBR-waarde de richtwaarde van 25 %. De verdere stijging van het draagvermogen kon niet

worden onderzocht door het ‘foutieve’ resultaat van de proeven na 56 dagen. Voor deze terugval

van de druksterkte na 56 dagen werden een aantal mogelijke verklaringen aangereikt.

De resultaten van het tweede grondstaal bereikten wel de richtwaarde van 25 % maar dit

grondstaal bezat wel al een hogere beginsterkte. Voorts gaven de proeven voor dit grondstaal,

analoog aan de vrije prismaproeven, blijk van puzzolane reacties.

De plaatproeven toonden het potentieel aan van papiervliegassen, toch konden de

laboratoriumproeven deze positieve resultaten niet bevestigen. De resultaten van de plaatproeven

van het eerste grondstaal werden gekoppeld aan de resultaten van de CBR-proeven. Deze

formules gaven een onderschatting van de samendrukbaarheidsmodulus met een factor 7. Het

verschil in verdichtingsenergie en de klimatologische omstandigheden zijn mogelijke oorzaken

voor deze uiteenlopende resultaten.

Tot slot is het nog steeds aanbevolen om een vooronderzoek uit te voeren naar het gedrag en de

kenmerken van de stabilisatie van de grond met papiervliegassen. Een overdosering van de

bindmiddelen heeft een nadelig effect op de sterkte. Uit de testen blijkt immers dat, afhankelijk

van het grondtype, de gewenste dosering zeer uiteenlopend is.

7.2 Aanbevelingen voor verder onderzoek

Aan de hand van de resultaten van dit onderzoek kunnen de hierna vermelde elementen verder

worden onderzocht. Hierbij dient de onderzoeker rekening te houden met de bijhorende

aanbevelingen.

Papiervliegas kunnen op basis van hun samenstelling niet eenduidig worden in verband gebracht

met een welbepaald type bindmiddel. De chemisch en mineralogische samenstelling en het

productieproces vertoont gelijkenissen met klasse C-vliegassen. De hoeveelheid vrije kalk die

papiervliegas bezit sluit aan bij andere kalkproducten. In een bijkomend onderzoek kan de

nadruk liggen op hoe de fysico-chemische binding tussen papiervliegassen en kleimineralen tot

stand komt. Chemische en mineralogische analyses kunnen hiervoor worden aangewend.

Bijzondere aandacht kan uitgaan naar de puzzolane reacties dit in dit onderzoek werden

opgemerkt. Hiervoor kan onder meer gebruik worden gemaakt van X-stralendiffractie. Deze test

maakt het immers mogelijk om het tot stand komen van gehydrateerde calciumsilicaten en

-aluminaten waar te nemen.

Besluit 73

De resultaten van dit onderzoek en andere onderzoekers geven aan dat (papier)vliegassen

geschikt zijn voor het stabiliseren van grondtypes met een lage plasticiteitsindex. Een verder

onderzoek kan zich richten op het stabiliserend effect die papiervliegassen hebben op dergelijke

grondtypes. Op basis hiervan kan een richtinggevende dosering worden bepaald in functie van

het grondtype. Hierbij dient de onderzoeker rekening te houden dat proefstukken met betrekking

tot de druksterkte bij een toenemende leeftijd broos kunnen worden. Om die reden is het

aanbevolen zich, in de mate van het mogelijke, te beperken tot het gebruik van CBR-proeven.

De aanleg van een proefveld in het labo kan een oplossing bieden om een beter verband te

leggen tussen het laboratorium en het terrein. Een dergelijk proefveld biedt vele voordelen. Het

proefveld kan worden aangelegd onder gecontroleerde omstandigheden zodat onder meer de

temperatuur, de dosering, de verdichtingsenergie,… beter gekend zijn. Bovendien kan er op

meerdere tijdstippen een plaatproef worden uitgevoerd wat op het terrein vaak onmogelijk is

omwille van de voortgang van de werken.

.

Literatuurlijst en bronvermelding 74

8 Literatuurlijst en bronvermelding

8.1 Literatuurlijst

[1] Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW), Handleiding voor grondbehandeling met

kalk en/of cement.

[2] W. De Corte, Civiele technieken: wegenbouw. (cursus)

[3] Agricultural Trading Agency International, Infobrochure.

[4] P.A. Finke & R. Langohr, Bodemkunde, 2007. (cursus)

[5] US Department of Transportation: Federal Highway Administration, „Fly Ash Facts for

Highway Engineers”.(elektronische bron)

[6] Proviacal, Calci-behandeling: principes en werkwijze, 2009.

[7] Sherwood, Soil Stabilisation with Cement and Lime: State-of-the-Art Review, London, 1993.

[8] Á. Kézdi, Stabilized Earth Roads, Budapest, 1979.

[9] D. Verastegui, Stress-strain behaviour of very soft soil under treatment with binders, 2009.

[10] Braja M. Das, Principles of Foundation Engineering, Sacramento: California State

University, 2003.

[11] Office of Geotechnical Engineering, Design Procedures for Soil Modification or

Stabilisation, Indianapolis, Indiana, 2009.

[12] The Cement and Concrete Association of New Zealand, The manufacture of portland

cement, 1989.

[13] Belgische Beton Groepering, Betontechnologie, 2006.

[14] Roger K. Seals, Cementitious Stabilization.

[15] L. Libbrecht, Onderzoek naar grondstabilisatie met ongebluste kalk en met een alternatief

materiaal van bouw- en slooppuin, 2009-2010. (thesis)

[16] Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving, Diepe grondstabilisatie in

Nederland, 2001.

[17] Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW), „Stabilisatie van grond voor

onderfunderingslagen,” 2011.

[18] Onderzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW), De belgische vliegassoorten:

eigenschappen als bouwvulstoffen, Brussel.

[19] Anil Misra et al., „Physico-mechanical behavior of self-cementing,” 2004.

[20] Robert L. Parsons, „Engineering Behavior of Stabilized Soils,” 2002.

[21] American Society for Testing and Materials „Standard Practice for Characterizing Fly Ash

for Use in Soil Stabilization - Appendix: Soil Stabilization with Fly Ash”.

[22] Mackiewicz M. Scott & E. Glen Ferguson, „Stabilization of Soil with Self cementing Coal


Ash,” 2005.

[23] Tuncer B. Edil et al., „Stabilizing Soft Fine-Grained Soils with Fly Ash,” 2006.

[24] Robert L. Parsons, „Engineering Behavior of Stabilized Soils,” 2002.

[25] WTCB, CE markering voor bouwkalk, 2008.

[26] BAS: research and technology, Deelonderzoek 1: Karakterisering van ECO-lime, 2010.

[27] Vlaamse overheid, „Standaard Bestek 250 voor de wegenbouw”.

[28] J.Bril & D.Boels, „Onderbouwing kwaliteitsborging hydrostab: aanvullende veld-,

laboratorium en modelonderzoek,” 2006.

[29] P.M.S. Bujulu, A.R.Sorta, G.Priol & A. J. Emdal, ,,Potential of Wastepaper sludge ash to

replace cement in deep stabilization of quick clay,” Noorwegen, 2004.

[30] Betoniek, „Cement in de grond,” 2002.

[31] Agricultural Trading Agency International, Vertrouwelijke informatie.

[32] K.U.Leuven Research and Development, Proeven op Vliegas, 2008.

[33] J. Furniere, Het effect van luchtbelvormers op de duurzaamheid van beton met vliegas,

2009-2010. (thesis)

[34] US Department of Transportation: Federal Highway Administration, „Geothechnical

Aspects of Pavements”. (elektronische bron)

[35] American Society for Testing and Materials, „Standard Test Method for Particle-Size

Analysis of Soils”.

[36] F. De Smedt, Grondmechanica. (cursus)

[37] A. Verruijt, Grondmechanica, 2001.

[38] American Society for Testing and Materials, „Standard Test Methods for Liquid Limit,

Plastic Limit, and Plasticiy Index of Soils”.

[39] http://epg.modot.org, „Category:1001_general_requirements_for_material,” 2011.

(elektronische bron)

[40] American Society for Testing and Materials, „Standard Test Method for Laboratory

Determination of Water Content of Soil and Rock by Mass”.

[41] American Society for Testing and Materials, Standard Test Methods for Laboratory

Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort.

[42] American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for CBR (California

Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils.

[43] American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Unconfined

Compressive Strength of Cohesive Soil.

[44] M. Budhu, Soil mechanics and foundations, Arizona, 2007.

[45] S. Bhattacharja & J. I. Bhatty, „Comparative Performance of Portland Cement and Lime


Stabilization of Moderate to High Plasticity Clay Soils,” 2003.

[46] N. C. Consoli, L. da Silva Lopes, D. Foppa, K. S. Heineck, ,,Key parameters dictating

strength of lime/cement treated soils,” 2009, pp. 111-118.

[47] F.Gullentops & L.Wouters, „Delfstoffen in Vlaanderen,” 1996.

[48] Aykut Senol et al., „Soft subgrades’ stabilization by using various fly ashes,” 2006.

[49] Ping et al., „Developing Correlation Relationship Between Modulus of Subgrade Reaction

and Resilient Modulus for Florida Subgrade Soils,” Transportation Research Record: Journal of the

Transportation Research Board, 2011.

[50] Alberta Transportation and Utilities (AT&U), „Pavement Design Manual,” 1997.

[51] S. Beena, „Suitability of Using California Bearing Ratio Test to Predict Resilient Modulus,”

2005.

[52] Putri et al. „Evaluation of Modulus of Elasticity and Modulus of Subgrade Reaction of Soils

Using CBR Test,” Journal of Civil Engineering Research, 2012.

8.2 Andere bronnen

www.brrc.be

www.carmeuse.be

www.cric.be

www.fhwa.dot.gov

www.kalkflash.be

www.storaenso.com

www.vliegasunie.nl

http://www.brrc.be/

http://www.carmeuse.be/

http://www.cric.be/

http://www.fhwa.dot.gov/

http://www.kalkflash.be/

http://www.storaenso.com/

http://www.vliegasunie.nl/

Bijlagen 77

9 Bijlagen

A. Grondkarakteristieken

1. Algemene grondkarakteristieken

Grondstaal 1 Grondstaal 2

Korrelsamenstelling fractie

>IV [%] 68,30 0,00

IV [%] 23,50 0,50

III [%] 28,30 1,90

II [%] 35,50 48,30

I [%] 12,70 49,30

Andere eigenschappen

Slibgehalte [%] 28,80 74,20

vloeigrens [%] 35,20 82,10

uitrolgrens [%] 18,30 27,00

plasticiteitsindex [%] 16,90 55,10

humusgehalte [%] 0,80 1,70

kalkgehalte [%] 9,00 4,60

groepsymbool ASTM* GC CH

activiteitsindex [%] 1,30 1,10

MBW [g MB/100 g] 0,42 6,62

*GC= clayey gravel; CH= clay of high plasticity

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0020,0040,0080,0160,0310,0630,1250,2500,5001,0002,000

do

orv

al

[%]

diameter van de zeefopening [mm]

Korrelverdelingsdiagram

grondstaal 1

grondstaal 2

Bijlagen 78

2. Grondclassificatie

Gebruikte tabel voor de benaming van de grond. Het betreft hier een kopie uit het werk van De

Smedt [36].

Bijlagen 79

B. Proctorcompacties

1. Keuze van de verdichtingsmethode

Grondstaal Parameter

Waarde

Methode

netto gewicht in gram 4831,42

C 1

zeefrest bij 20 mm in gram 799,27

in % 16,54

zeefrest bij 10 mm in gram 1465,62

in % 30,34

Grondstaal Parameter

Waarde

Methode

netto gewicht in gram 2442,81

B 2

zeefrest bij 20 mm in gram 0

in % 0

zeefrest bij 10 mm in gram 0

in % 0

Bijlagen 80

2. Grondstaal 1

Compactie - bij natuurlijk watergehalte Compactie - bij 'volledig' droog monster

Zeving Zeving

netto 4831,42 g netto 2107,67 g

zeefrest 20 mm 799,27 g 16,54 % zeefrest 20 mm 403,84 g 19,16 %

zeefrest 10 mm 1465,62 g 30,34 % zeefrest 10 mm 652,91 g 30,98 %

Watergehalte vooraf Watergehalte vooraf

watergehalte 19,04 % watergehalte 3,71 %

Proctor Proctor

Massa mal+grond 10,453 kg Massa mal+grond 9,948 kg

Massa mal 6,107 kg Massa mal 6,107 kg

Massa grond 4,346 kg Massa grond 3,841 kg

rho_m 2,10 Mg/m³ rho_m 1,86 Mg/m³

rho_d 1,70 Mg/m³ rho_d 1,76 Mg/m³

gamma_d 16,68 kN/m³ gamma_d 17,29 kN/m³

Watergehalte achteraf Watergehalte achteraf


Proctor proef

Algemeen – Cilindrische mal

Diameter (d) 0,152 m

Totale hoogte (htot) 0,174 m

Hoogte grond (hgrond) 0,114 m

Hoogte ring (hring) 0,060 m

Massa mal 6,107 kg

Volume grond 0,0021 m³

Bijlagen 81

Compactie 1 Compactie 2



Proctor Proctor












Proctor Proctor









16,50

17,00

17,50

18,00

18,50

19,00

19,50

20,00

20,50

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

dro

og

gew

ich

t [k

N/

m³]

watergehalte [%]

Proctorcurve - Grondstaal 1

Bijlagen 82

3. Grondstaal 2

Compactie - bij natuurlijk watergehalte Compactie - bij 'volledig' droog monster

Zeving Zeving

netto 2442,81 g

netto 2381,96 g

zeefrest 20 mm 0 g 0 % zeefrest 20 mm 0 g 0 %

zeefrest 10 mm 0 g 0 % zeefrest 10 mm 0 g 0 %


watergehalte 34,98 %


Proctor Proctor

Massa mal+grond 7,135 kg

Massa mal+grond 6,794 kg

Massa mal 5,406 kg

Massa mal 5,406 kg

Massa grond 1,729 kg

Massa grond 1,388 kg

rho_m 1,86 Mg/m³

rho_m 1,49 Mg/m³

rho_d 1,36 Mg/m³

rho_d 1,34 Mg/m³

gamma_d 13,34 kN/m³

gamma_d 13,11 kN/m³




Proctor proef



Totale hoogte (htot) 0,176 m


Hoogte ring (hring) 0,060 m

Massa mal 5,406 kg


Bijlagen 83




Proctor Proctor












Proctor Proctor









12,00

12,50

13,00

13,50

14,00

14,50

15,00

15,50

16,00

10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00

dro

og

gew

ich

t [k

N/

m³]

watergehalte [%]

Proctorcurve - Grondstaal 2

Bijlagen 84

C. UCS resultaten van grondstaal 1

1. 7 dagen

2 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 86,32 mm

Diameter 38,03 mm w, voor 19,20 %

Curing periode 7 dagen w, na 18,53 %

Toeslagmiddel kalk

Toeslagpercent 2 % qu 0,0464 N/mm²

46,43 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

4 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 86,47 mm

Diameter 38,52 mm

w, voor 18,89 %

Curing periode 7 dagen

w, na 18,03 %

Toeslagmiddel kalk

Toeslagpercent 4 %

qu 0,1235 N/mm²

123,46 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

3 % Papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 85,32 mm

Diameter 38,39 mm

w, voor 18,91 %


w, na 17,35 %

Toeslagmiddel Papier- vliegas

Toeslagpercent 4 %

qu 0,1322 N/mm²

132,21 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

5 % Papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 63,91 mm





111,37 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bijlagen 85

8 % Papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 83,29 mm

Diameter 38,22 mm

w, voor 19,58 %


w, na 16,49 %


Toeslagpercent 8 %

qu 0,0742 N/mm²

74,16 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bindmiddel & toeslag Druksterkte [kN/m²]

2 % kalk 46,43

4 % kalk 123,46

3 % Papiervliegas 132,21



0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]

Unconfined compression strength Grondstaal 1 - 7 dagen

2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

Bijlagen 86

2. 28 dagen

2 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 85,67 mm Diameter 38,57 mm w, voor / %

Curing periode 28 dagen w, na / %

Toeslagmiddel Kalk Toeslagpercent 2 % qu 0,1300 N/mm²

129,96 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

4 % kalk

Vrije prismaproef




142,73 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

3 % papiervliegas

Vrije prismaproef





148,29 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

5 % papiervliegas

Vrije prismaproef





114,30 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bijlagen 87

8% papiervliegas

Vrije prismaproef





138,76 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min


2 % kalk 129,96

4 % kalk 142,73




0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]


2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

Bijlagen 88

3. 56 dagen

2 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 85,93 mm Diameter 37,82 mm w, voor 19,20 %



126,05 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

4 % kalk

Vrije prismaproef




185,08 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

3 % papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 86 mm





156,02 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

5 % papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 77,08 mm





232,20 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bijlagen 89

8 % papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 80,33 mm





52,68 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min


2% kalk 126,05

4% kalk 185,08




0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]


2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

Bijlagen 90

D. UCS resultaten van grondstaal 2

1. 7 dagen

2 % kalk

Vrije prismaproef




472,69 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

4 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 85,82 mm

Diameter 38,08 mm

w, voor 25,20 %


w, na 26,12 %

Toeslagmiddel Kalk

Toeslagpercent 4 %

qu 0,5196 N/mm²

519,62 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

3 % Papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 79,49 mm

Diameter 38,11 mm

w, voor 25,74 %


w, na 24,32 %

Toeslagmiddel Papier vliegas

Toeslagpercent 3 %

qu 0,4476 N/mm²

447,59 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

5 % Papiervliegas

Vrije prismaproef





455,23 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bijlagen 91

8 % Papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 85,34 mm Diameter 38,37 mm

w, voor 24,55 %


w, na 21,01 %

Toeslagmiddel Papier vliegas

Toeslagpercent 8 %

qu 0,5357 N/mm²

535,66 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min


2 % kalk 472,69

4 % kalk 519,62




0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]


2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

Bijlagen 92

2. 28 dagen

2 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 85,74 mm

Diameter 38,17 mm

w, voor 25,07 %


w, na 24,36 %

Toeslagmiddel Kalk

Toeslagpercent 2 %

qu 0,5346 N/mm²

534,63 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

4 % kalk

Vrije prismaproef




580,80 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

3 % papiervliegas

Vrije prismaproef





453,58 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

5 % - papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 85,76 mm

Diameter 38,12 mm

w, voor 25,25 %


w, na 22,74 %


Toeslagpercent 5 %

qu 0,4742 N/mm²

474,19 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bijlagen 93

8 % papiervliegas

Vrije prismaproef





559,08 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min


2 % kalk 534,63

4 % kalk 580,80




0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0 1 2 3 4 5 6

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]


2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

Bijlagen 94

3. 56 dagen

2 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 77,79 mm



Toeslagmiddel Kalk


124,29 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

4 % kalk

Vrije prismaproef

Lengte 81,77 mm



Toeslagmiddel Kalk


246,29 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

3 % papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 84,77 mm





448,18 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

5 % papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 85,05 mm





883,98 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min

Bijlagen 95

8 % papiervliegas

Vrije prismaproef

Lengte 85,12 mm





779,83 kN/m²

Snelheid 0,5 mm/min


2 % kalk 124,29

4 % kalk 246,29




0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

dru

ksp

an

nin

g

[N/

mm

²]

Axiale rek [%]


2% kalk

4% kalk

3% vliegas

5% vliegas

8% vliegas

Bijlagen 96

E. CBR resultaten van grondstaal 1

1. 7 dagen

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]

CBR-curve: grondstaal 1 - 7 dagen

vochtig

droog



Totale hoogte (htot) variabel m


Hoogte belasting (hbelasting) variabel m

Massa mal variabel m


Grondmonster 1 – 7 dagen

Droog (A) Vochtig (B)

CBR 1 4,41 1,94

CBR 2 6,21 3,01

w, voor 1 [%]* 18,72 19,98

w, voor 2 [%] 17,18 18,35

w, na [%] 17,89 18,54

M, grond voor [kg] 4,408 4,711

M, grond na [kg] 4,378 4,722

γd, voor CBR [kN/m³] 17,53 18,55

γd, na CBR [kN/m³] 17,31 18,57

*w,voor 1= voor mengen; w,voor 2= onmiddellijk na mengen; w, na= na CBR-proef

Bijlagen 97

2. 28 dagen

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]


vochtig

droog










CBR 1 47,01 19,52

CBR 2 /(>max.kracht) 19,51

w, voor 1 [%] 17,08 17,08

w, voor 2 [%] 14,79 16,11

w, na [%] 13,01 17,61


M, grond na [kg] 4,411 4,445

γd, voor CBR [kN/m³] 18,29 17,52

γd, na CBR [kN/m³] 18,19 17,61

Bijlagen 98

3. 56 dagen

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]


vochtig

droog










CBR 1 6,76 1,20

CBR 2 10,80 1,64

w, voor 1 [%] 21,07 21,22

w, voor 2 [%] 20,08 19,20

w, na [%] 18,50 18,48


M, grond na [kg] 4,434 4,589

γd, voor CBR [kN/m³] 17,14 17,74

γd, na CBR [kN/m³] 17,44 18,05

Bijlagen 99

4. Onbehandeld

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]

CBR-curve: grondstaal 1 - onbehandeld

vochtig

droog










CBR 1 1,42 0,77

CBR 2 1,42 0,83

w, voor 1 [%] / /

w, voor 2 [%] 18,39 19,30

w, na [%] 18,47 18,13


M, grond na [kg] 4,712 4,752

γd, voor CBR [kN/m³] 18,61 17,98

γd, na CBR [kN/m³] 18,54

18,75

Bijlagen 100

F. CBR resultaten van grondstaal 2

1. 7 dagen

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]


vochtig

droog










CBR 1 27,20 4,26

CBR 2 19,61 6,02

w, voor 1 [%] 26,05 25,56

w, voor 2 [%] 24,20 24,63

w, na [%] 23,74 31,77


M, grond na [kg] 3,790 3,952

γd, voor CBR [kN/m³] 14,18 14,04

γd, na CBR [kN/m³] 14,27 13,98

Bijlagen 101

2. 28 dagen

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]


vochtig

droog










CBR 1 27,58

10,77

CBR 2 34,57 11,57

w, voor 1 [%] 26,78 26,78

w, voor 2 [%] 24,03 23,65

w, na [%] 22,49 30,43


M, grond na [kg] 3,683 3,853

γd, voor CBR [kN/m³] 13,94 13,57

γd, na CBR [kN/m³] 14,01 14,44

Bijlagen 102

3. 56 dagen

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]


vochtig

droog










CBR 1 56,33 12,92

CBR 2 /(>max.kracht) 14,25

w, voor 1 [%] 24,72 24,23

w, voor 2 [%] 22,76 21,57

w, na [%] 19,61 33,67


M, grond na [kg] 3,608 3,864

γd, voor CBR [kN/m³] 14,37 14,12

γd, na CBR [kN/m³] 14,06 13,47

Bijlagen 103

4. Onbehandeld

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0 2 4 6 8 10 12 14

span

nin

g

[N/

mm

²]

vevorming [mm]

CBR-curve: grondstaal 2 - onbehandeld

vochtig

droog










CBR 1 16,86 0,77

CBR 2 13,57 0,99

w, voor 1 [%] / /

w, voor 2 [%] 24,32 25,03

w, na [%] 23,89 41,23


M, grond na [kg] 3,829 4,440

γd, voor CBR [kN/m³] 14,39 15,47

γd, na CBR [kN/m³] 14,63 14,65

Bijlagen 104

G. Plaatproeven van grondstaal 1

Tijdens een eerste belastingsstap worden drie zettingen geregistreerd s1, s2 en s3. Een voorbeeld

van deze drie zettingen wordt getoond in de onderstaande Figuur a. Door middel van het

gemiddelde van deze drie zettingen bij het begin en het einde van de proef wordt het

zettingsverschil (Δs) bekomen. Het bijhorende drukverschil (Δp) wordt weergegeven aan de hand

van Figuur b. Alle proeven werden uitgevoerd met een plaat met een oppervlakte van 200 mm².

Figuur a: Opgemeten zettingsverschil tijdens 1 belastingsstap

Figuur b: Opgemeten Drukverschil tijdens 1 belastingsstap

Bijlagen 105

24 h

Plaatproef 1

p [MPa] s1 [mm] s2 [mm] s3 [mm] s [mm]

0,02 0 0 0 0

0,05 0,670 0,700 0,670 0,680

0,10 0,920 0,960 0,950 0,943

0,15 1,170 1,210 1,200 1,193

0,20 1,750 1,700 1,780 1,743

Δp=0,15 MPa

Δs=1,06 mm

M1=22,54 MPa

Plaatproef 2


0,02 0 0 0 0

0,05 1,080 1,080 1,060 1,073

0,10 6,300 6,320 6,260 6,293

0,15 1,020 9,550 10,240 9,997

Δp=0,15 MPa

Δs=8,92 mm

M1=1,78 MPa

Plaatproef 3


0,02 0 0 0 0

0,05 0,700 0,740 0,710 0,720

0,10 3,080 3,100 3,060 3,080

0,15 4,850 4,950 4,830 4,877

0,20 7,260 7,320 7,200 7,260

Δp=0,15 MPa

Δs=6,54 mm

M1=3,66 MPa

Plaatproef 4


0,02 0 0 0 0

0,05 0,950 1,000 1,000 0,983

0,10 2,900 2,930 2,910 2,913

0,15 6,200 6,300 6,250 6,250

0,20 8,300 8,050 7,950 8,100

Δp=0,15 MPa

Δs=7,14 mm

M1=3,36 MPa

Bijlagen 106

72 h

Plaatproef 1


0,02 0 0 0 0

0,05 0,052 0,058 0,520 0,054

0,10 1,750 1,820 1,750 1,773

0,15 3,950 4,030 3,920 3,967

0,20 6,300 6,250 7,000 6,517

Δp=0,15 MPa

Δs=5,98 mm

M1=4,01 MPa

Plaatproef 2


0,02 0 0 0 0

0,05 0,005 0,014 0,012 0,010

0,10 0,500 0,570 0,580 0,550

0,15 0,980 0,950 0,960 0,963

0,20 0,142 0,146 0,148 1,453

Δp=0,15 MPa

Δs=1,35 mm

M1=17,73 MPa

Plaatproef 3


0,02 0 0 0 0

0,05 0,100 0,100 0,800 0,933

0,10 0,500 0,500 0,490 0,497

0,15 0,820 0,850 0,840 0,837

0,20 1,220 1,260 1,250 1,243

Δp=0,15 MPa

Δs=1,15 mm

M1=20,82 MPa

Plaatproef 4


0,02 0 0 0 0

0,05 0,010 0,080 0,080 0,087

0,10 0,051 0,550 0,500 0,520

0,15 0,87 0,910 0,900 0,893

0,20 1,30 1,270 1,290 1,287

Δp=0,15 MPa

Δs=1,20 mm

M1=19,95 MPa

Bijlagen 107

Studie naar de mogelijkheden van grondstabilisatie met behulp … · 2012-11-21 · moisture...

Documents

Transcript of Studie naar de mogelijkheden van grondstabilisatie met behulp … · 2012-11-21 · moisture...