Reuse of excavated Lime Modified Soils Hergebruik van uitgegraven gekalkte gronden

Transcriptie

1 Reuse of excavated Lime Modified Soils Hergebruik van uitgegraven gekalkte gronden Eindverslag TETRA-Project IWT Luc Boehme Miquel Joseph Zeger Sierens Glenn Strypsteen Jelle Benoot

2 Technisch Verslag ReLiMoS Onderzoeksprogramma en resultaten 1 INLEIDING - GEBRUIK VAN BEHANDELDE GRONDEN ALS POTENTIËLE ZANDVERVANGER IN ZANDCEMENT-MENGSELS EN SCHRAAL BETON. De Vlaamse bodem is rijk aan klei- en leemmineralen, maar arm aan bruikbaar zand voor bouwmaterialen. Hierdoor is Vlaanderen voor bouwzand in grote mate afhankelijk van de import uit onze buurlanden. Er zijn momenteel grote hoeveelheden uitgegraven (al dan niet historisch behandelde) gronden en zeefzanden beschikbaar (bij aannemers, TOP s en breekcentrales) waarvoor er geen gebruik in meer hoogwaardige toepassingen (funderingen van wegen en rioleringen) toegelaten is. In dit project wordt de haalbaarheid onderzocht om deze waardeloze uitgegraven gronden door middel van verbeterings- en/of stabilisatietechnieken op te waarderen tot waardevolle zandvervangers in zandcement en schraal beton bij funderingstoepassingen. Het valt ook te verwachten dat in de toekomst meer gronden vrijkomen die in het verleden behandeld werden de techniek van grondbehandeling vandaag steeds meer toegepast wordt. Hier wordt een overzicht gegeven en een eindconclusie gevormd van het project ReLiMoS. Eerst wordt het doel van grondbehandeling beschreven. In de volgende hoofdstukken wordt onderzocht hoe verdere stabilisatie de behandelde gronden (inbegrepen grondachtige zeefzanden en grond met stenen) kunnen opgewaardeerd worden om de bouwtechnische eisen ten aanzien van zandcement en schraal beton te bereiken. 2 VERANDERING VAN MINERALOGIE Het behandelen van grond (hetzij in situ hetzij op de uitgegraven en gestockeerde grond) heeft tot doel bepaalde materiaaleigenschappen van de grond te wijzigen. De beoogde verandering heeft tot doel de mineralogie van weinig draagkrachtige gronden dermate te wijzigen ten gunste van het draagvermogen en de verdichtbaarheid van de grond opdat deze grond toepasbaar zou worden in meer hoogwaardige toepassingen. Door de verbetering krijgt de uitgegraven grond een zanderig karakter. In de technische verslagen bijgevoegd bij Voortgangsrapport 4 en 5 zijn de gevolgen van het verbeteren van de grond duidelijk. Het gehalte aan fijne deeltjes daalt (in Figuur 1 van 25%M/M naar 5%M/M), alsook de plasticiteitsindex en de methyleenblauwwaarde (Figuur 2). Hieruit kan er besloten worden dat de watergevoeligheid verlaagt, de verdichtbaarheid en het draagvermogen verhoogt. De verbeterde gronden gedragen zich meer zoals een zand waardoor het toepassingsgebied van de behandelde gronden wordt verruimd.

3 MBW [g MB/kg grond] Percent zeefrest [%] Zandhoudende klei Zandhoudende klei + 2 % kalk CL kg cement 100 0,010 0,100 1,000 10,000 Korrelgrootte [mm] Figuur 1 - Daling in gehalte fijne deeltjes Zandhoudende klei Figuur 2 - Daling in MBW Zandhoudende klei + 2% kalk kg cement 3 ZANDCEMENT-MENGSELS Momenteel zijn behandelde gronden niet toegelaten in funderingstoepassingen bij wegeniswerken (rode laag in Figuur 3) of rioleringswerken (rode laag in Figuur 4). Om behandelde grond te gebruiken als zandvervanger in zandcement voor de fundering van wegen (SB 250 Hfdst5) moet er voldaan worden aan de eisen van een zandcement-fundering (Agentschap wegen en verkeer): - Minimale individuele druksterkte na 28 dagen 2 MPa - Minimale gemiddelde druksterkte na 28 dagen 4 MPa

4 Figuur 3 - Toepassingsgebied zandcement in fundering van wegen Bij een fundering in zandcement bij rioleringswerken (SB 250 Hfdst. 7) gelden volgende eisen: de minimale gemiddelde druksterkte na 28 dagen van proctor-proefstukken is 3,0 MPa. Als echter op verzoek van de aannemer, en onder toezicht van de aanbestedende overheid, kan aangetoond worden dat na 7 dagen de gemiddelde druksterkte van proctorproefstukken 2,0 MPa bedraagt, dan kan de aanbestedende overheid verzaken aan de proef op 28 dagen. Bij aanvaarding zijn de proefkosten voor de aanbestedende overheid, zo niet zijn ze voor de aannemer. Bij niet aanvaarding van de proef op 7 dagen doet de aanbestedende overheid de proef na 28 dagen en beschouwt de eerste proef als niet bestaande (Agentschap wegen en verkeer). Figuur 4 - Toepassingsgebied zandcement in fundering van rioleringen 4 PROEFPROGRAMMA In samenspraak met de gebruikersgroep werd, op basis van de bestaande theoretische kennis zoals beschreven in vorige hoofdstukken, een proefprogramma opgesteld om de meest relevante toepassingsmogelijkheden te onderzoeken. Voor een goed begrip worden eerst enkele veel gebruikte termen verklaard.

5 4.1 DEFINITIES Grondbehandeling Grondverbetering Grondstabilisatie Zeefzand Algemene naam voor een procedé om een grondsoort zodanig te veranderen dat het de functies kan vervullen waarvoor het bestemd is, zoals behandeling van uitgegraven grond met kalk en cement; dit houd zowel grondverbetering als grondstabilisatie in (OCW, 2004). Bewerking met een vrijwel ogenblikkelijk effect om de geotechnische eigenschappen van grond (draagvermogen, weerstand tegen indringing, verdichtbaarheid) te verbeteren (bv. verbetering met kalk of papiervliegas) (OCW, 2004). Bewerking met effecten op middellange of lange termijn om de mechanische kenmerken van grond in zeer aanzienlijke mate te verhogen, waardoor het materiaal duurzaam en definitief bestand wordt tegen water en vorst (bv. stabilisatie met cement). Zij resulteert onder meer in geleidelijke verharding van het mengsel in de weken en maanden na verdichting (OCW, 2004).. Het zeefzand is de zandachtige fractie die verkregen wordt bij het afzeven van puin voorafgaand aan het breken (brekerzeefzand), of het zand (sorteerzeefzand) dat ontstaat bij het zeven, van puin tot betongranulaat en menggranulaat bij een vergunde (sorteer)- inrichting voor behandeling van bouw- en sloopafval (COPRO, 2015). 4.2 BESCHRIJVING VAN DE BESTUDEERDE GRONDSAMENSTELLINGEN Er werd een parameterstudie uitgevoerd op alle gebruikte materialen: uitgegraven klei- of leemgrond, al dan niet vermengd met stenen, grond vermengd met zeefzand en historisch behandelde grond Uitgegraven grond De onderzochte gronden zijn afkomstig van verschillende werven in Vlaanderen met gronden rioleringswerken in uitvoering ten tijde van het ReLiMoS-onderzoeksprogramma. Het merendeel van deze betrokken gronden zijn plastische gronden met een hoog watergehalte. Het zijn gronden waarmee de aannemer problemen heeft om te verwerken. Deze gronden nemen in volume toe bij opname van een grote hoeveelheid water, met alle bijkomende gevolgen. De situering van de verschillende projecten en depots, waar een representatieve monstername is uitgevoerd, is weergegeven in Figuur 43. Elk project (= grondmonster) wordt gekenmerkt door een code: Uitgegraven grond (Ug) 1-8. De eigenschappen en kenmerken van de grondstalen zijn vooraf niet gekend. De bepaling ervan gebeurt aan de hand van een aantal gekende karakterisatieproeven (Atterbergse grenzen, korrelverdeling, organisch gehalte ). De eigenschappen van deze gronden (zie ook Tabel 2 tot en met Tabel 9) worden hierna afzonderlijk besproken. In Tabel 1 wordt een beschrijving gegeven van de verschillende uitgevoerde grondwerken. Tabel 1 - Beschrijving monsters uitgegraven grond Project/monster Werf Beschrijving Ug-1 Erpe-Mere Grondwerken en rioleringswerken [G.10]

6 Ug-2 Niet gekend Niet gekend, afkomstig van depot van de aannemer [G.3] Ug-3 Landen Rioleringswerken en het plaatsen van voorzieningen voor een waterzuiveringsstation [G.8] Ug-4 Kortrijk Grondwerken en rioleringswerken [G.4] Ug-5 Ug-6 Brugge Gent Aanleg industriële parking 200 m², ondergrond gestabiliseerd met 3 % bindmiddel, bestaande uit een mengsel van 70 %M/M CEMIII 32,5 en 30 %M/M ongebluste kalk. Aanleggen van een ballastplatform met bijbehorende wegenis (proefvak nr. 1) [G.7] Ug-7 Westerlo Niet gekend, afkomstig van depot van de aannemer [G.1] Ug-8 Oostende Grondwerken en rioleringswerken [G.4] Figuur 5 Situering grondmonsters Uitgegraven grond 1 (Ug-1) Figuur 6 Korrelverdeling Ug-1

7 Tabel 2 Eigenschappen van Ug-1 Absolute dichtheid 2570 kg/m³ Max droge dichtheid 1840 kg/m³ Vloeigrens 25,26 % Optimale watergehalte 12,88 % Plasticiteitsgrens 13,63 % ph 9,69 Plasticiteitsindex 11,63 % Classificatie Leemhoudend zand Minimaal kalkgehalte 2 % M/M Uitgegraven grond 2 (Ug-2) Tabel 3 Eigenschappen van Ug-2 Figuur 7 Korrelverdeling Ug-2 Absolute dichtheid 2590 kg/m³ Max droge dichtheid 1828 kg/m³ Vloeigrens 26,28 % Optimale watergehalte 11,77 % Plasticiteitsgrens 9,62 % ph 8,75 Plasticiteitsindex 16,65 % Classificatie Zandhoudende klei Minimaal kalkgehalte 2 % M/M Uitgegraven grond 3 (Ug-3) Figuur 8 Korrelverdeling Ug-3

8 Tabel 4 Eigenschappen Ug-3 Absolute dichtheid 2590 kg/m³ Max droge dichtheid 1583 kg/m³ Vloeigrens 36,70 % Optimale watergehalte 16,40 % Plasticiteitsgrens 23,04 % ph 9,03 Plasticiteitsindex 13,65 % Classificatie Kleihoudend zand Minimaal kalkgehalte 1 % M/M Uitgegraven grond 4 (Ug-4) Tabel 5 Eigenschappen Ug-4 Figuur 9 Korrelverdeling Ug-4 Absolute dichtheid 2340 kg/m³ Max droge dichtheid 1857 kg/m³ Vloeigrens 25,97 % Optimale watergehalte 11,35 % Plasticiteitsgrens 15,54 % ph 9,87 Plasticiteitsindex 10,43 % Classificatie Leem Minimaal kalkgehalte 1 % M/M Uitgegraven grond 5 (Ug-5) Figuur 10 Korrelverdeling Ug-5

9 Tabel 6 Eigenschappen Ug-5 Absolute dichtheid 2570 kg/m³ Max droge dichtheid 1733 kg/m³ Vloeigrens 24,98 % Optimale watergehalte 11,35 % Plasticiteitsgrens 8,77 % ph 6,64 Plasticiteitsindex 16,21 % Classificatie Zandhoudende klei Minimaal kalkgehalte 2 % M/M Organisch materiaal < 3 % Uitgegraven grond 6 (Ug-6) Tabel 7 Eigenschappen Ug-6 Figuur 11 Korrelverdeling Ug-6 Absolute dichtheid 2380 kg/m³ Max droge dichtheid 1900 kg/m³ Vloeigrens 25,26 % Optimale watergehalte 7,95 % Plasticiteitsgrens 13,63 % ph 8,67 Plasticiteitsindex 11,63 % Classificatie Leemhoudend zand Minimaal kalkgehalte 0,60 % M/M Organisch materiaal < 3 % Uitgegraven grond 7 (Ug-7) Figuur 12 Korrelverdeling Ug-7

10 Tabel 8 Eigenschappen Ug-7 Absolute dichtheid 2620 kg/m³ Max droge dichtheid 1810 kg/m³ Vloeigrens 24,02 % Optimale watergehalte 9,63 % Plasticiteitsgrens 10,35 % ph 9,69 Plasticiteitsindex 13,67 % Classificatie Zandhoudende klei Minimaal kalkgehalte 1,5 % M/M Organisch materiaal < 3 % Uitgegraven grond 8 (Ug-8) Tabel 9 Eigenschappen Ug-8 Figuur 13 Korrelverdeling Ug-8 Absolute dichtheid 2590 kg/m³ Max droge dichtheid 1826 kg/m³ Vloeigrens 21,55 % Optimale watergehalte 12,81 % Plasticiteitsgrens 7,45 % ph 8,55 Plasticiteitsindex 14,10 % Classificatie Kleihoudend zand Minimaal kalkgehalte 1,5 % M/M Organisch materiaal < 3 % Zeefzand met grond Voor deze proef wordt het proefstaal gekenmerkt door een code: Zeefzand met grond (Zg). De eigenschappen en kenmerken van de grondstalen zijn vooraf niet gekend. De karakterisatie ervan gebeurt aan de hand van een aantal gekende proeven zoals de bepaling van de Atterbergse grenzen, de korrelverdeling, het gehalte organisch materiaal Het gebruikte materiaal Zg-1 is zeefzand afkomstig uit het depot van de aannemer [G.3]. Zeefzand met grond (Zg-1)

11 Figuur 14 Korrelverdeling Zg-1 Tabel 10 Eigenschappen Zg-1 Absolute dichtheid 2570 kg/m³ Max droge dichtheid 1801 kg/m³ Vloeigrens 23,52 % Optimale watergehalte 11,94 % Plasticiteitsgrens 14,24 % ph 8,78 Plasticiteitsindex 9,28 % MBV 6,66 g/kg zeefzand Minimaal kalkgehalte 1 % M/M Organisch materiaal < 3 %

12 4.2.3 Historisch behandelde grond Met historisch behandelde grond wordt in dit project de gronden bedoeld die bij vroegere werken al eens een grondbehandeling kregen om hen geschikt te maken voor hun toepassing. Met name werden de proefvakken die in kader van dit project ReLiMoS werden gemaakt, terug monsters uitgegraven (1 à 3 maanden later) om verder te bestuderen. Elk proefmonster met historisch behandelde grond wordt gekenmerkt door een code: HBG (Historisch Behandelde Grond) X YYY met X = kalkgehalte en YYY = cementgehalte. De eigenschappen en kenmerken van de HBG werden bepaald aan de hand van een aantal gekende proeven (Atterbergse grenzen, korrelverdeling, organisch gehalte, enz.). De eigenschappen van de gronden worden hieronder afzonderlijk besproken. In Tabel 11 wordt een beschrijving gegeven van de verschillende proefmonsters. Tabel 11 Beschrijving proefmonsters historisch gekalkte grond Project/Reeks Werf Beschrijving HBG HBG HBG HBG Westerlo Oostende Oostende Uitgraving van proefvakken project ReLiMoS [G.1] Bindmiddelen: 2 % M-M CL90-Q; 200 kg/m³ CEM I 52,5 N Uithardingstijd: 3 maanden Uitgraving van proefvakken project ReLiMoS [G.4] Bindmiddelen: 3 % M-M CL90-Q; 150 kg/m³ CEM I 52,5 N Uithardingstijd: 42 dagen Uitgraving van proefvakken project ReLiMoS [G.4] Bindmiddelen: 3 % M-M CL90-Q; 210 kg/m³ CEM I 52,5 N Uithardingstijd: 42 dagen Tabel 12 Eigenschappen HBG Figuur 15 Korrelverdeling HBG Absolute dichtheid 2510 kg/m³ Max droge dichtheid 1487 kg/m³ Vloeigrens 37,15 % Optimale watergehalte 19,69 % Plasticiteitsgrens 17,32 % ph 12,51 Plasticiteitsindex 19,83 % MBV 2,63 g/kg grond Organisch materiaal < 3 % HBG-3-150

13 Tabel 13 Eigenschappen HBG Figuur 16 Korrelverdeling HBG Absolute dichtheid 2530 kg/m³ Max droge dichtheid 1530 kg/m³ Vloeigrens 33,53 % Optimale watergehalte 17,29 % Plasticiteitsgrens 15,84 % ph 12,54 Plasticiteitsindex 17,69 % MBV 2,90 g/kg grond Organisch materiaal < 3 % Natuurlijk watergehalte 13,53 % HBG Tabel 14 Eigenschappen HBG Figuur 17 Korrelverdeling HBG Absolute dichtheid 2510 kg/m³ Max droge dichtheid 1530 kg/m³ Vloeigrens 34,89 % Optimale watergehalte 16,81 % Plasticiteitsgrens 17,00 % ph 12,53 Plasticiteitsindex 17,89 % MBV 2,93 g/kg grond Organisch materiaal < 3 % Natuurlijk watergehalte 13,42 %

14 4.3 VERANDERING IN DE MINERALOGIE Het behandelen van grond (hetzij in situ hetzij op de uitgegraven en gestockeerde grond) heeft tot doel bepaalde materiaaleigenschappen van de grond te wijzigen. De beoogde verandering heeft tot doel de mineralogie van weinig draagkrachtige gronden dermate te wijzigen ten gunste van het draagvermogen en de verdichtbaarheid van de grond opdat deze grond toepasbaar zou worden in meer hoogwaardige toepassingen. De wijzigingen in mineralogie kunnen aangetoond worden bij het meten van volgende parameters van een grondsoort: korrelverdeling, plasticiteitsindex en methyleenblauwwaarde. De eigenschappen van de grond wordt voor het verbeteren en na het verbeteren van de grond getest Korrelverdeling a b c d Figuur 18 Verandering in de mineralogie: korrelverdeling In Figuur 18 wordt de verandering in mineralogie aan de hand van de verandering in korrelverdeling geïllustreerd. In alle gevallen (a, b, c en d) daalt het gehalte aan fijne deeltjes (> 63 µm) na een behandeling met kalk en/of cement. Door de verbetering van de gronden klitten de fijne kleideeltjes samen tot stabiele kruimels.

15 Bij Figuur 18a daalt het gehalte aan fijne deeltjes van de uitgegraven grond Ug-1 van 40 naar 20 % na behandeling met 2 %M/M kalk CL90-Q. Bij Figuur 18b daalt bij het gebruikte zeefzand het gehalte fijne deeltjes van 20 naar 4 % na een verbetering met 1 %M/M kalk CL90-Q. Bij Figuur 18c daalt het gehalte fijne deeltjes van Ug 7 na behandeling met 2 %M/M CL90-Q en 200 kg/m³ CEM I 42,5. Figuur 18d geeft een afname weer van 40 naar 3 % van de fijne deeltjes van de uitgegraven grond Ug-8 na toevoeging van 1,5 %M/M CL90-Q Plasticiteitsindex a b c d Figuur 19 Verandering in mineralogie: plasticiteitsindex Het draagvermogen en de verdichtbaarheid van klei- en leemgronden is afhankelijk van het watergehalte van de grond. Klei- en leemgronden kunnen in drie fasen voorkomen: vloeibaar, plastisch en vast. Hoe hoger het kleigehalte, hoe groter de plastische fase. Bij een hoge plasticiteitsindex is de grond sterk gevoelig voor volumeveranderingen onder invloed van water. Bij zand is deze plastische fase nagenoeg onbestaande. Het verbeteren van grond en zeefzand met kalk zorgt ervoor dat de plasticiteitsindex daalt. De vloeigrens blijft over het

16 algemeen constant (Figuur 19a, b en d) terwijl de plasticiteitsgrens stijgt. Hierdoor wordt het verschil tussen de vloeigrens en de plasticiteitsgrens (plasticiteitsindex) kleiner. (OCW, 2004). Volgens ISO/TS :2004 gebeurt het bepalen van de plasticiteitsindex enkel op de fractie kleiner dan 0,4mm. In Figuur 19d is de hoeveelheid behandelde grond met fractie kleiner dan 0,4mm slechts 30 %. Aangezien de plasticiteitsindex een beeld van de plasticiteit van de totale grond beoogd, zijn de resultaten op die manier niet representatief. Deze methode is bijgevolg niet geschikt voor het testen van plasticiteitsindex bij gecementeerde (kalk + cement) gronden Methyleenblauwwaarde De methyleenblauwwaarde is een manier om de kleihoudendheid van de gronden te meten. De grond wordt in suspensie gebracht en de hoeveelheid methyleenblauw die bindt met de kleideeltjes (< 2 µm) wordt gemeten. Aangezien de kleideeltjes het grootste vermogen hebben om het methyleenblauw te adsorberen, geeft deze proef een algemene schatting van de hoeveelheid klei in de grond. De MBW wordt uitgedrukt in g methyleenblauw per kg droge grond (OCW, 2004). Figuur 20a daling van MBW van 11,4 naar 9,1 na verbetering met 2 %M/M CL90-Q; Figuur 20b daling van MBW van 6,7 naar 4 na verbetering met 1 %M/M CL90-Q; Figuur 20c daling van MBW van 8,5 naar 2,6 na behandeling met 2 %M/M CL90-Q en 200 kg/m³ CEM I 42,5; Figuur 20d daling van MBW van 12,5 naar 6,7 na verbetering met 1,5 %M/M CL90-Q. a b

17 MBW [g MB/kg grond] MBW [g MB/kg grond] c d Ug - 7 Ug % CL kg/m³ cement Figuur 20 Verandering in mineralogie: methyleenblauwwaarde Ug - 8 Ug ,5% CL Besluit De gevolgen van het verbeteren van grond zijn met bovenstaande proefresultaten duidelijk aangetoond: het gehalte aan fijne deeltjes daalt, alsook de plasticiteitsindex en de methyleenblauwwaarde. Dit resulteert in een daling van de watergevoeligheid en een verbetering van de verdichtbaarheid en het draagvermogen. De verbeterde gronden gedragen zich meer zoals zand waardoor het toepassingsgebied van de behandelde gronden wordt vergroot.

18 4.4 BEHANDELDE GRONDEN ALS POTENTIËLE ZANDVERVANGER IN ZANDCEMENT-MENGSELS In dit hoofdstuk wordt het gebruik van verschillende grondtypes als basismateriaal voor zandcement-mengsels bestudeerd Experimentele procedure Om een maximale droge dichtheid te verkrijgen, en bijgevolg een maximale sterkte, is het nodig om onbehandelde en behandelde gronden te verdichten met een watergehalte dat zo dicht mogelijk bij hun optimale watergehalte ligt (Jaquin, Augarde, Gallipoli, & Toll, 2009). Wanneer cement wordt toegepast om grond te stabiliseren is het maximaal gehalte aan cement dat kan worden toegevoegd, strikt verbonden aan het optimum watergehalte. Het zou inefficiënt zijn het cementgehalte te verhogen als er niet genoeg water aanwezig is om het te hydrateren. Water speelt een cruciale rol in het stabilisatieproces. In een praktische situatie is het meestal niet mogelijk om de grond te verdichten met het optimale watergehalte. Het natuurlijke watergehalte van de grond is in natte periodes hoger dan het optimale watergehalte. In droge periodes kan dan eventueel water bijgevoegd worden tot het optimale watergehalte bereikt wordt. In ReLiMoS werd zowel met het optimale watergehalte als het natuurlijke watergehalte gewerkt. Het natuurlijke watergehalte is het watergehalte bij de monstername van de grond. Tijdens de proeven werd de grond gedroogd eerst in de omgevingslucht en daarna in een geventileerde droogstoof bij een temperatuur van 45 C, zonder deze waarde te overschrijden om wijzigingen in de eigenschappen van de grond te vermijden. Vervolgens werd het materiaal gehomogeniseerd en gebroken op 5mm. Na deze handeling werd de grond bewerkt met de gewenste hoeveelheden bindmiddelen Bepaling van het optimum watergehalte De bepaling van het optimum watergehalte gebeurt doorgaans met een standaard of een versterkte Proctor-verdichting. Voor de uitgevoerde proeven werd de standaard Proctorverdichting gebruikt volgens de procedure beschreven in de norm NBN EN AC (2010) (NBN, 2010). Bij de bepaling van het optimum watergehalte voor onbehandelde grond werd het grondmateriaal gedroogd in een geventileerde droogoven gedurende 48 uur op 45 C en bevochtigd tot het gewenste watergehalte. Na verdichting werd het proefstuk voor de bepaling van het watergehalte en droge dichtheid, opnieuw gedroogd in een geventileerde droogoven bij een temperatuur van 45 C. De procedure werd minstens zevenmaal herhaald voor verschillende watergehaltes waarbij de watergehaltes aan weerszijden van het Proctoroptimum (aan de natte en aan de droge kant) gelegen zijn. Het optimum watergehalte wordt bepaald door de droge dichtheid uit te zetten in functie van het watergehalte. Voor behandelde gronden verliep de procedure enigszins anders. Oven-gedroogde grond werd voor minstens 5 minuten gemengd met een berekende hoeveelheid bindmiddel. Vervolgens werden verschillende proefmonsters gemaakt met bekende watergehaltes. Omdat de toevoeging van water kationenuitwisseling, flocculatie en puzzolane reacties veroorzaakt, werd de verdichting binnen 45 minuten na bevochtiging voltooid om ongewenste resultaten te voorkomen. Omwille van het verlies van (niet-verdampbaar) water ten gevolge van de bovengenoemde reacties kan, in tegenstelling tot de onbehandelde grondmonsters, het juiste watergehalte niet bepaald worden via droging in de droogoven. Daarom werd bij elk proefmonster een berekende hoeveelheid water gevoegd. Na verdichting werd elk proefstuk in een vochtige omgeving geplaatst (RH 94 ± 2 %) bij 20 C. Van elk proefstuk waarvan een Proctor-kromme werd opgesteld, werd na 28 dagen de axiale

19 druksterkte bepaald. De resultaten werden uitgezet in grafieken die de verandering van de druksterkte in relatie tot het watergehalte weergeven. Figuur 21 is een voorbeeld van de verdichtingskrommes van uitgegraven grond Ug-2 bij verschillende kalkdoseringen (0 %, 1 % en 3 % CL90-Q) en cementdoseringen (100 kg/m³ CEM III/A 42,5 N LA). Een duidelijke wijziging in optimum watergehalte is vast te stellen. Bij een toenemende dosering kalk verschuift het optimum naar rechtsonder. Bij een cementbehandeling is een groter maximale droge dichtheid dan bij het natuurlijk materiaal duidelijk zichtbaar. Figuur 21 - Relatie droge dichtheid en watergehalte bij verschillende bindmiddeldoseringen bij Ug-2 (zandhoudende klei) Effect van uithardingstijd op de druksterkte De evolutie van de axiale druksterkte in functie van de tijd is een belangrijke parameter om te voldoen aan de opgelegde mechanische eisen voor cementgebonden funderingen. In Figuur 22 wordt het verloop van de proefreeks met uitgegraven grond Ug-4 voorgesteld. Elk proefstuk, met verschillende doseringen van cement (100 kg/m³ CEM III/A 42,5 N LA) en ongebluste kalk (0 %, 1 %, 2 % en 3 % CL90-Q), werd verdicht bij het optimale watergehalte. De datapunten geven de axiale druksterkte weer op verschillende uithardingstijdstippen (d.i. 7, 14 en 28 dagen). De logaritmische trendlijn toont het verloop voor de druksterkte versus de uithardingstijd. De trendlijnen werden bepaald in de vorm volgens de volgende vergelijking: qu = axiale druksterkte; t = uithardingstijd; q u = q u0 + a ln(t) Vergelijking 1 qu0 en a zijn coëfficiënten verkregen via de kleinste kwadratenmethode.

20 Figuur 22 - Axiale druksterkte vs. uithardingstijd voor leemhoudend zand De minimale vereiste druksterkte na 7 dagen voor een zandcementfundering bij rioleringswerken bedraagt 2 MPa. Na 28 dagen uitharding moet dit minstens 3 MPa bedragen voor funderingen bij rioleringen en 4 MPa bij funderingen van wegen (Febelcem, 2004). Figuur 22 toont dat bij een dosering met 3 %M/M ongebluste kalk en 100 kg/m³ CEMIII/A 42,5N LA, de mechanische vereiste na 7 dagen behaald is (2,31 MPa), maar niet na 28 dagen (2,58 MPa < 3 MPa). Een hoger cementgehalte is dus vereist om de vooropgestelde eisen te behalen Effect van watergehalte op 28 dagen druksterkte Gebruikte grond: Ug-2 De proefstukken die gebruikt werden om van uitgegraven grond Ug-2 behandeld met verschillende bindmiddeldoseringen het optimum watergehalte te bepalen, werden na 28 dagen ouderdom getest op axiale druksterkte. De gestabiliseerde grondmonsters werden gedrukt volgens de procedure beschreven in de norm NBN EN (2003) (NBN, 2003). De belasting op de proefstukken werd aangebracht met een druktoename van 0,14 MPa/sec, conform de norm. Het gehalte cement (CEM III/A 42,5N LA) van het verwerkte (verdichte) mengsel bedraagt 100 kg/m². De resultaten zijn weergegeven in Figuur 23. De vorm van de Proctor-curve hangt af van watergevoeligheid van het materiaal. Hoe spitser de curve verloopt, hoe belangrijker het is dat het watergehalte zeer dicht bij het optimale watergehalte ligt om de gewenste densiteit te verkrijgen. Hoe platter de curve verloopt, hoe gemakkelijker het zal zijn om de gewenste densiteit te verkrijgen zonder zich zorgen te moeten maken over het watergehalte. Een hoog watergehalte is echter negatief voor de mechanische weerstand (Febelcem, 2004). De kromme die het druksterkteverloop in functie van het watergehalte weergeeft, verloopt parallel met de Proctor-curve. De optimale hoeveelheid water is doorgaans met 0,5 tot 1 % naar links verschoven ten opzichte van de Proctor-curve. De grafiek toont aan dat het watergehalte van de gestabiliseerde grond dicht bij de optimale waarde van de Proctor-proef moet liggen. Idealiter mag deze niet meer dan 2 % onder en 1 % boven het Proctor-optimum liggen (Febelcem, 2004). De invloed van het watergehalte op de verdichting en op de druksterkte wordt weergegeven in Figuur 23. De optimale volumemassa wordt verkregen bij een watergehalte van ongeveer 12,5 %. Een

21 afwijking van 1 % van dit optimum watergehalte brengt al snel een aanzienlijke daling van de volumemassa teweeg. Een kleine schommeling in de volumemassa veroorzaakt bovendien grote variaties in de druksterkte. Figuur 23 - Verband tussen de schijnbare droge volumemassa, de druksterkte en het watergehalte bij Ug-2 De axiale druksterkte stijgt bij toenemende relatieve dichtheid (Little, 1995). Het is belangrijk om dicht tegen het optimale watergehalte te werken. Om dit te illustreren wordt in Figuur 24 de axiale druksterkte uitgezet ten opzichte van de relatieve dichtheid voor Ug-2 behandeld bij verschillende gehaltes ongebluste kalk. Figuur 24 - De axiale druksterkte versus de relatieve dichtheid voor met kalk behandelde grond (Ug-2)

22 4.4.4 Effect van het bindmiddel op mechanische eigenschappen van zandcement-mengsels Gebruikte grond: Ug-1 & Ug-2 Kalkgehalte De invloed van het kalkgehalte op de druksterkte van de proefstukken werd onderzocht op uitgegraven gronden Ug-1 en Ug-2. De resultaten van de druksterkteproeven op de proefstukken van Ug-1 (leemhoudend zand) en Ug-2 (zandhoudende klei) zijn weergegeven in Figuur 25. De proefmonsters werden vervaardigd met cementgehalte (CEM III/A 42,5 N LA) van respectievelijk 100 en 150 kg/m³, en een toevoeging van verschillende hoeveelheden ongebluste kalk (1, 2 en 3 %). Figuur 25 toont dat er een aanzienlijke toename is van de gemiddelde druksterkte tussen de monsters behandeld met 150 kg/m³ cement in vergelijking met de proefstukken behandeld met 100 kg/m³ cement. De druksterkte bereikt een maximum bij een optimale kalkdosering van 1 %M/M, zowel bij Ug-1 als bij Ug-2. Figuur 25 - Axiale druksterkte resultaten van gemiddelde waarden voor Ug-1 (links) en Ug-2 (rechts) Verschillende studies tonen aan dat de axiale druksterkte van grond gestabiliseerd met kalk en cement, een maximale waarde bereikt bij een optimaal kalkgehalte en verdicht bij hun optimum watergehalte (Khattab & Aljobouri, 2012), (Ciancio, Beckett, & Carraro, 2014). Een methode om het optimum kalkgehalte te identificeren, bestaat erin verschillende proefstukken aan te maken met verschillende doseringen aan ongebluste kalk en daarvan de druksterkte te bepalen. Het kalkgehalte waarbij het proefstuk een maximale druksterkte behaalt, is het optimum kalkgehalte. Deze methode om het optimum kalkgehalte via de axiale druksterkte te bepalen, is echter nogal omslachtig en tijdrovend. De alternatieve methode van Eades en Grim (Eades & Grim, 1966) werd eerder beschreven in Mengselontwerp en sterktekarakteristieken, pagina 80. Deze alternatieve methode voor de bepaling van het optimum kalkgehalte is gebaseerd op een ph-meting van de grond: Proefbeschrijving: 20 g van met kalk behandelde grond wordt gezeefd op 425 µm en gemengd met 100 ml gedestilleerd water. Het mengsel wordt geschud voor 30 sec, en vervolgens nog eens 30 sec om de 10 min gedurende een uur. De ph van de verkregen suspensie wordt vervolgens getest met een elektronische ph meter geijkt met een ph 12 bufferoplossing. Het optimum kalkgehalte correspondeert met de minimale kalkgehalte nodig om een ph van 12,4 te verkrijgen. Dit stemt overeen met

23 een kalkverzadigde oplossing. Hoewel de test wordt uitgevoerd op de fijne fractie van het behandeld materiaal, dit is de meest reactieve fractie bij kalkstabilisatie, wordt verondersteld dat het resultaat van de test toepasbaar is op de gehele korrelverdeling van het materiaal. Figuur 26 toont resultaten van de ph-test vergeleken met de resultaten gevonden voor de axiale druksterkte op Ug-1 en Ug-2 gestabiliseerd bij eenzelfde hoeveelheid cement (respectievelijk 100 en 150 kg/m³ CEM III/A 42,5 N LA) en bij verschillende kalkgehaltes (1 %, 2 %, 3 % CL90-Q). Figuur 26 toont dat het optimale kalkgehalte bepaald met behulp van de ph-methode een goede overeenkomst toont met het optimum kalkgehalte van 1 % zoals eerder bepaald via de axiale druksterktetesten (ph = ± 12,4 bij 1 % kalkgehalte). De resultaten tonen aan dat de mengsels bereid met een kalkgehalte < 1 %, onvoldoende kalk hadden om het poriënwater te verzadigen. De ph van het mengsel was lager dan 12,4 waardoor de oplosbaarheid van silicaten en aluminaten in de kleimineralen niet hoog genoeg was om volledig te reageren met de beschikbare Ca 2+ ionen (Ciancio, Beckett, & Carraro, 2014). Anderzijds suggereert Figuur 26 dat de grondmaterialen, bereid met kalkgehaltes boven 1 %, voldoende kalk hadden om het poriënwater te verzadigen, zoals blijkt bij ph > 12,4. De puzzolane reacties worden in dit geval geregeld door de beschikbaarheid van water en niet door het gehalte aan het beschikbare bindmiddel. Er is te weinig water om de hydratatie van alle cementdeeltjes te laten plaatsvinden. Daardoor is de aanmaak van cementachtige verbindingen van de proefstukken kleiner met als gevolg lagere druksterktes. Een hoger kalkgehalte kan mogelijks resulteren in hogere sterktes indien extra water wordt toegevoegd. Bij een kalkgehalte lager dan het optimale kalkgehalte, is er onvoldoende ongebluste kalk aanwezig in het mengsel om een goede verbetering/verkruimeling van de uitgegraven grond te bekomen. Uit deze testen en literatuur (Eades & Grim, 1966) (Ciancio, Beckett, & Carraro, 2014) blijkt dat de ph-methode een betrouwbare methode is. Hierdoor kan de proeftijd en de kosten die nodig zijn voor druksterktetesten, aanzienlijk gereduceerd worden.

24 Figuur 26 - Axiale druksterkte en ph proefresultaten versus kalkgehalte voor Ug-1 (boven) en Ug-2 (onder) Voor beide grondtypes (Ug-1 en Ug-2) voldoet de maximale druksterkte bij 1 % optimum kalkgehalte en cementgehalte van respectievelijk 100 en 150 kg/m³ aan de druksterkte-eis na 28 dagen uitharding. Beide gemiddelde waarden bereiken druksterktes groter dan 3 MPa.

25 Cementgehalte Gebruikte grond: Ug-1 Het effect van het cementgehalte op de stabilisatie van vooraf met kalk behandelde grond Ug-1 (axiale druksterkte na 28 dagen uitharding),, wordt weergegeven in Figuur 27. Het gaat om leemhoudend zand waar bij verschillende kalkgehaltes (1 %, 2 %, 3 %) met verschillende cementgehaltes (0, 100 en 150 kg/m³) gestabiliseerd werden. De druksterkte op 28 dagen neemt lineair toe met een toenemend cementgehalte. De mengsels behandeld met 1 %M/M kalk hebben een grotere druksterkte dan mengsels met 2 %M/M en 3 %M/M kalk. Dit komt vermoedelijk door een tekort aan water doordat een deel van het water geconsumeerd werd door de reactie met CaO, waardoor niet alle cementdeeltjes konden hydrateren en een vaste structuur vormen. Alle proeven werden uitgevoerd met een constant watergehalte van 13%M/M voor een optimum verdichting bepaald voor 1 %M/M kalk CL90-Q en 100 kg cement CEM III/A 42,5 N LA. Figuur 27 - Relatie tussen de maximale druksterkte en cementgehalte van grond behandeld met ongebluste kalk bij verschillende cementgehaltes Het effect van het cementtype op de druksterkte wordt weergegeven in Figuur 28. De proeven werden uitgevoerd op mengsels van leemhoudend zand (Ug-1) behandeld met 1 % kalk en vervolgens gestabiliseerd met een cementgehalte van 8 %M/M. Drukproeven tonen aan dat Proctor-proefstukken met CEM I 52,5 R tot 50 % sterker zijn dan Proctorproefstukken met CEM II/B-M 32,5 N en tot 15 % sterker dan proefstukken met CEM III/A 42,5 N LA. Voor toepassingen van uitgegraven grond zoals zandcement-mengsels voor funderings-toepassingen worden echter best geen snelle/reactieve cementtypes zoals CEM I gebruikt wegens de beperkte verwerkbaarheidsduur. Bemerk: alle mengsels werden aangemaakt met een watergehalte van 15 %M/M.

26 Figuur 28 - Druksterkte in functie van uithardingstijd Onderzoek naar grondstoffen voor HBWs: papiervliegas Papiervliegas wordt sedert enkele jaren gebruikt bij grondverbeteringswerken. Volgens de Europese normen voor Hydraulische Bindmiddelen voor de Wegenbouw (HBW) NBN EN en -2 is papiervliegas een secundaire grondstof voor de productie van HBW (NBN, 2013) (NBN, 2015). Papiervliegas is een restproduct uit het verbrandingsproces van afval van papierrecyclingprocessen. Met zijn latent puzzolane eigenschappen vormt het een potentiele grondstof voor HBW (Bujulu, Sorta, Priol, & Emdal, 2004). Papiervliegas bevat omwille van zijn herkomst uit de papierindustrie, gemiddeld 9 % vrije kalk (Vermeersch, 2012). Omwille van het gebruik in de praktijk, is het wenselijk om ook dit alternatief te bestuderen. Om een vergelijkbaar resultaat te bekomen tussen behandeling met kalk en met papiervliegas moet de dosering van papiervliegas 2 tot 2,5 maal deze van ongebluste kalk zijn (Vermeersch, 2012). Uit ander onderzoek blijkt dat het gebruik van papiervliegas vooral interessante eigenschappen heeft voor het drogen van fijn zanderige grond met een lage plasticiteitsindex (Vermeersch, 2012). Het gebruik van papiervliegas leidt tot een grondverbetering, in het bijzonder zorgt het voor een daling van het watergehalte. Grond die te nat is om goed verdichtbaar te zijn kan aldus geschikt gemaakt of verbeterd worden voor verder stabilisatie - hydraulische bindingen worden immers niet of nauwelijks gevormd. In ReLiMoS werd het effect van papiervliegas op de druksterkte van het behandelde materiaal onderzocht. Er werden proefstukken gemaakt waarbij de uitgegraven grond verbeterd werd met verschillende papiervliegasgehaltes. Bij de zandhoudende klei (Ug-2) werd een dosering tot 10 %M/M gebruikt, terwijl er bij leemhoudend zand (Ug-3) een dosering tot 6 %M/M gebruikt werd. Aan het einde van de uithardingstijd van 28 dagen werden de met papiervliegas behandelde proefstukken getest op druksterkte. Figuur 29 toont het verband tussen de druksterkte en de hoeveelheid toegepaste papiervliegas. De druksterkte bereikte een maximum bij een dosering van 8 tot 9 %M/M bij Ug-2 en bij Ug-3 een dosering van 4 tot 5 %M/M.

27 Figuur 29 - Relatie tussen de zuurtegraad (ph), de druksterkte en het papiervliegasgehalte voor Ug-2 (boven) en Ug-3 (onder) De ph van verzadigd papiervliegas was ongeveer 12,4. Dit stemt overeen met de waarde bij het gebruik van ongebluste kalk, aangezien papiervliegas een gehalte aan CaO bevat. De phmethode, om snel en eenvoudig het optimum kalkgehalte te bepalen, werd eveneens getest bij het gebruik van papiervliegas. Figuur 29 toont het minimale papiervliegasgehalte nodig om een ph van 12,4 te verkrijgen. Verondersteld werd dat de test toepasbaar is op de gehele korrelverdeling van het materiaal. Bemerk dat het optimum papiervliegasgehalte veel hoger ligt dan het optimum kalkgehalte bij eenzelfde grondtype omdat papiervliegas een kleinere hoeveelheid vrije CaO bezit dan ongebluste kalk. Voor beide reeksen werd een goede overeenkomst gevonden tussen het optimum papiervliegasgehalte bij axiale druksterkte-testen en de ph-test. De resultaten, voor de zandhoudende klei (Ug-2), weergegeven in Figuur 29 tonen aan dat de materialen, bereid met een papiervliegasgehalte < 9 %M/M, onvoldoende kalk hadden om het poriënwater te verzadigen. De grond had minder capaciteit om op te lossen in calciumsilicaten en calciumaluminaten omdat de ph-omgeving lager was dan 12,4. Er was

28 echter voldoende water om alle calcium te hydrateren tot silicaat-producten. Het hydratatieproces was onvoldoende om de maximale sterkte van het materiaal te bekomen. Anderzijds suggereert Figuur 31 dat de mengsels die bereid waren met papiervliegasgehaltes boven de 9 % M/M, voldoende kalk hadden om het poriënwater te verzadigen, zoals blijkt uit een ph > 12,4. Het mengsel bevatte daarentegen onvoldoende water om de beschikbare kalk volledig te hydrateren, zoals te lezen in Tabel 15 waar de water/papiervliegasverhouding daalt bij toenemende gehaltes aan papiervliegas. Tabel 15 - Papiervliegasgehalte, optimum watergehalte, ρ d,max en water/papiervliegas-verhouding voor Ug-1. Papierasgehalte (%) Optimum watergehalte (%) 11,77 14,34 14,89 15,15 15,55 16,00 16,14 w/p verhouding - 2,87 2,48 2,16 1,94 1,78 1,61 ρd,max (kg/m³) De puzzolane reacties werden in dit geval geregeld door de beschikbaarheid van water en niet door het gehalte aan het beschikbare bindmiddel. Daardoor is de aanmaak van cementerende verbindingen van de proefstukken met > 9 % papiervliegas kleiner met kleinere gemiddelde druksterktes als gevolg. De overeenkomst tussen het optimum papiervliegasgehalte bepaald via ph en axiale druksterkte toont aan dat beide proefmethoden geschikt zijn voor de bepaling van een goede raming van het optimum papiervliegasgehalte. Er zijn nog meer proeven nodig om deze hypothese volledig te onderbouwen. Als blijkt dat deze methode betrouwbaar is, kan eenvoudig een ruwe schatting worden gemaakt van het optimum papiervliegasgehalte. Daardoor kunnen de proeftijd en de kosten die nodig zijn voor de bepaling van druksterkte aanzienlijk gereduceerd worden. Opmerking: met de ph-methode wordt het gehalte CaO getest. Bij lagere hoeveelheden papiervliegas zorgt de toegevoegde droge massa en het lage gehalte CaO daarenboven voor een verbetering van de grond door de waterbehoefte van het papiervliegas waardoor grond droger wordt na menging met papiervliegas. Hydraulische Bindmiddelen voor de Wegenbouw (HBW) Hydraulische Bindmiddelen voor de Wegenbouw (HBW) zijn bindmiddelen die voldoen aan de Europese Normen NBN EN en -2 (NBN, 2013) (NBN, 2015) (deze normen vormen de basis van de CE-markering) en zijn speciaal ontwikkeld voor gebruik in grondbehandeling en gebonden granulaire materialen zoals gestabiliseerd zand, steenslagfunderingen en schraal beton. De ruime keuze aan samenstellende elementen (portlandklinker, alle ingrediënten gekend uit de cementnormen (hoogovenslak/ vliegas/ kalksteenmeel ), andere soorten vliegas en slak, verschillende soorten kalk) laat toe producten te maken die de voordelen van kalk (sterke wijziging van het watergehalte en de mineralogie) en cement (hoge weerstand) te combineren en dit in functie van de te behandelen types grond of granulaire materialen. Bij de stabilisatie ligt een belangrijke focus op een voldoende lange verwerkbaarheid van de ermee behandelde materialen. De aanduiding van de HBW volgens EN geeft de gebruiker (naast de sterkte-eigenschappen) een inzicht in de samenstelling:

29 In ReLiMoS werd er gewerkt met twee verschillende Hydraulische Bindmiddelen voor de Wegenbouw: HRB N4 S72 K25 Doroport S van Holcim - productgamma Georoc. Dit product is voornamelijk geschikt voor stabilisatie en laat toe, na een trage aanloopperiode (lange verwerkbaarheid) hoge sterktes op lange termijn te bekomen; HRB N3 K48 V21 CL90-Q21 Ws10,4 % Dorosol C van Holcim - productgamma Georoc. Dit product bevat zowel ongebluste kalk als hydraulische componenten en laat toe beide stappen (verbetering en stabilisatie) in één enkele behandeling te realiseren. Voor de resultaten wordt verwezen naar volgende paragraaf (Mengsels 1 en 2). Proeven met verschillende hydraulische bindmiddelen De invloed op de mechanische eigenschappen van de Proctor-proefstukken door het gebruik van verschillende soorten HBW, werd onderzocht. Verschillende types HBW werden gebruikt bij de vervaardiging van de proefstukken. Volgende mengsels werden vervaardigd: Mengsel 1: Leemhoudend zand + 2 % M/M kalk CL90-Q + 7 % M/M HRB N4; Mengsel 2: Leemhoudend zand + 9 % M/M HRB N3; Mengsel 3: Leemhoudend zand + 2 % M/M kalk CL90-Q + 7 % M/M cement CEM II/B-M 32,5 N; Mengsel 4: Leemhoudend zand + 4 % M/M papiervliegas + 7 % M/M cement CEM II/B-M 32,5 N. De toevoeging van cement/hbw gebeurde steeds 1u na het behandelen met kalk of papiervliegas. Alle mengsels werden verdicht bij hetzelfde watergehalte van 16%M/M. De resultaten zijn weergegeven in Figuur 30. Het verloop van de druksterkte van mengsel 3 en 4 zijn gelijkaardig. De kleine stijging van mengsel 3 t.o.v. mengsel 4 is vermoedelijk te wijten aan het toevoegen van 2 %M/M extra droge massa waardoor het watergehalte van het mengsel wellicht dichter bij het optimale watergehalte komt. Mengsel 2 heeft eenzelfde type verloop als mengsel 3 en 4, met een toename van de druksterkte van 23 % ten opzichte van mengsel 3. Hieruit kan geconcludeerd worden dat het mogelijk is grondverbetering én stabilisatie in één enkele gecombineerde stap uit te voeren De curve van mengsel 1 heeft een ander verloop in vergelijking met de andere curves. Na een trage aanloop met een lage druksterkte na 7 dagen, stijgt de druksterkte vanaf 3 à 4 weken hoger dan de andere mengsels. Deze curve is het gevolg van de samenstelling van het bindmiddel, met name de werking van de latent hydraulische component in dit HBW.

30 Figuur 30 - Axiale druksterkte in functie van de uithardingstijd Invloed van een hoog watergehalte op de mechanische eigenschappen van zandcementmengsels Behandeling met kalk Uit voorgaande proefreeksen bleek dat het watergehalte en het kalkgehalte een grote invloed hebben op de mechanische eigenschappen van zandcement-mengsels met grond als zandvervanger. In vorige proefreeksen werd enkel gewerkt met het optimale watergehalte, terwijl in deze proefreeks met een hoger watergehalte gewerkt werd om zo een praktische situatie beter te benaderen. In deze proefreeks werd zandhoudende klei (Ug-2) gebruikt om dit effect te beoordelen. Hierbij werden proefstukken vervaardigd bij verschillende kalkgehaltes (0 tot 4 % Cl90-Q), verschillende watergehaltes (14 tot 18 %) en dit bij een constant cementgehalte CEM III/A 42,5 N LA van 8 % de droge massa grond. Bij watergehaltes boven 18 % bleek het onmogelijk om proefstukken te vervaardigen om nadien treffelijk uit de cilindrische mallen te ontkisten. De proefstukken, met verschillende bindmiddeldosering en watergehaltes, werden op 28 dagen ouderdom getest op axiale druksterkte volgens de procedure beschreven in de norm NBN EN (2003) (NBN, 2003). De belasting op de proefstukken werd aangebracht

31 met een druktoename van 0,14 MPa/sec. De resultaten van de druksterkteproeven op de proefstukken met zandhoudende klei zijn weergegeven in Figuur 31. Figuur 31 Axiale druksterkte voor zandhoudend klei bij verschillende gehaltes aan kalk en water Figuur 31 toont dat voor elk watergehalte (d.i. 14, 16 en 18 %) er telkens een uniek verband bestaat tussen de axiale druksterkte en het kalkgehalte. Vaststelling: bij een watergehalte van 14 %, werden hogere axiale druksterktes gehaald dan bij hogere watergehaltes. De droge dichtheid van de grond neemt af met de toename van het watergehalte (zie Figuur 32). Dit spreekt voor zich aangezien de dichtheid van water lager is dan de dichtheid van de gronddeeltjes. De axiale druksterkte bereikt telkens een maximum bij een bepaalde kalkdosering. Bij 14 % water is de druksterkte maximaal bij ongeveer 3 % kalktoevoeging. Wordt een hogere dosering genomen, dan heeft het mengsel onvoldoende water om de kalk volledig te hydrateren, waardoor de bindende eigenschappen onbenut worden en de druksterkte daalt. Merk op: bij deze conclusie is de hydratatie van het cement (constant gehouden 8 % toevoeging) niet ingerekend. Bij een constant watergehalte van 16 % blijkt dat het optimum kalkgehalte hoger ligt dan 3 %, nl. ongeveer 4 %. Nu heeft het mengsel wel voldoende water om de kalk volledig te hydrateren in tegenstelling tot een watergehalte van 14 %. Maar bij een watergehalte van 18 % is het een ander verhaal. Uit Figuur 31 blijkt dat het optimum kalkgehalte terug naar links is verschoven. Het optimum kalkgehalte ligt nu ongeveer bij 2 %. Theoretisch zou dit optimum verder naar rechts moeten liggen, verder dan het optimum bij een watergehalte van 16 %. Hieruit blijkt dat bij een te hoog watergehalte (in dit geval 18 %) en hogere percentages aan ongebluste kalk (3 4 %) de grond na de behandeling nog een te hoog watergehalte bevat om de gewenste druksterkte te bereiken. Een onderling verband tussen de verschillende watergehaltes en het daarbij horend optimum kalkgehalte, kan niet worden afgeleid. Uit voorgaande resultaten blijkt dat de droge dichtheid en bijgevolg de druksterkte van de behandelde grond stijgt bij een toenemend gehalte aan cement. In deze proefreeks werd gebruik gemaakt van een constante cementdosering. In plaats van meer kalk toe te voegen aan het mengsel, zou eventueel meer cement moeten worden toegevoegd.

32 Figuur 32 - Droge dichtheid i.f.v. het kalkgehalte voor zandhoudende klei. Figuur 33 toont het verloop van de druksterkte in functie van het watergehalte bij kalkgehaltes van 0 tot 4 %. Daaruit blijkt dat voor kalkgehaltes van 0 tot 3 % de maximale druksterkte links van 14 % watergehalte ligt (nadert het optimum watergehalte en bijgevolg maximale droge dichtheid). Bij een kalkgehalte van 4 % ligt het optimum watergehalte ongeveer bij 16 %. In Figuur 31 resulteert dit in een maximale druksterkte bij 4 % kalk en 16 % water. Op Figuur 33 kan eveneens worden afgeleid dat een toenemend watergehalte een negatieve invloed heeft op de druksterkte. De invloed van het kalkgehalte wordt alsmaar kleiner naarmate het watergehalte stijgt. Bij een watergehalte van 18 % liggen de druksterktes dicht bij elkaar. Hieruit kan geconcludeerd worden dat kalk hier niet het optimale bindmiddel was om deze gronden te behandelen bij een hoger watergehalte. De extra hoeveelheid toegevoegde kalk wordt niet optimaal benut aangezien de sterktes bij elkaar liggen. Figuur 33 - Verloop van de axiale druksterkte i.f.v. het watergehalte bij 8 % cement Behandeling met papiervliegas

33 Er werden proefstukken gemaakt met verschillende gehaltes aan papiervliegas (0 tot 4 %), verschillende watergehaltes (14 tot 18 %) en met een constant cementgehalte van 8 %M/M CEMIII 42,5N LA (t.o.v. de droge massa van de grond). De proefstukken, met verschillende bindmiddel- en watergehaltedoseringen, werden na 28 dagen ouderdom beproefd op axiale druksterkte volgens de procedure beschreven in de norm NBN EN (2003) (NBN, 2003). De belasting op de proefstukken werd aangebracht met een druktoename van 0,14 MPa/sec. De resultaten van de druksterkteproeven op de proefstukken met Ug-2 zijn weergegeven in Figuur 34. Figuur 34 - Axiale druksterkte voor zandhoudende klei bij verschillende gehaltes aan papiervliegassen en water met 8 % cement. Figuur 34 toont dat voor elk watergehalte (14, 16 en 18 %) er telkens een uniek verband bestaat tussen de axiale druksterkte en het papiervliegasgehalte. Bij een watergehalte van 14 % worden er hogere druksterktes verkregen dan bij hogere watergehaltes. De droge dichtheid daalt met een toenemend watergehalte. De axiale druksterkte bereikt een maximum bij bepaalde papiervliegasdoseringen. De vergelijking van de resultaten in Figuur 34 met deze in Figuur 31, toont dat bij gebruik van papiervliegassen voor elk watergehalte lagere druksterktes worden verkregen dan bij het gebruik van ongebluste kalk. Dit is merkbaar bij de watergehaltes van 16 % en 18 %. Bij 18 % water en 2 % bindmiddel bedraagt de druksterkte bij ongebluste kalk 3,1 MPa en bij papiervliegassen 2,6 MPa. Dit is een afname met 17 %. Papiervliegas bevat minder vrije kalk waardoor er minder actieve stoffen deelnemen aan het hydratatieproces [4]. Dit zorgt voor zwakkere bindingen, wat resulteert in een kleinere mechanische weerstand. Zoals bij het gebruik van ongebluste kalk, kan een onderling verband tussen de verschillende watergehaltes en het daarbij horend optimum papiervliegasgehalte niet aangetoond worden. Om het chemisch proces beter te begrijpen zijn meer proefreeksen nodig. Als een te behandelen grond bestaande uit zandhoudende klei, een aanvankelijk watergehalte heeft van 14 %, dan blijkt dat 2 % papiervliegasdosering en 8 % cement, een axiale druksterkte van ongeveer 4 MPa oplevert. Heeft diezelfde grond op een andere locatie op de werf een hoger watergehalte, bijvoorbeeld 18 %, dan blijkt dat een grotere toevoeging aan papiervliegas (3 % bijvoorbeeld) diezelfde druksterkte van 4 MPa niet

34 behaalt. Een hogere toevoeging aan bindmiddel (kalk en/of papiervliegas), bij hogere watergehaltes, leidt niet rechtstreeks tot betere resultaten Invloed van wachttijd tussen het verbeteren en stabiliseren van grond als basismateriaal voor zandcement-mengsels Uitdroging van gekalkte grond Er werd een hoeveelheid grond Ug-1 met een watergehalte van 18 %M/M behandeld met 1 %M/M kalk. De evolutie van het watergehalte werd bepaald op verschillende tijdstippen: 0d; 0,5d (6u); 2d; 7d; 14d; 21d en 28 dagen. Tegelijkertijd werd eenzelfde hoeveelheid grond met hetzelfde watergehalte aangemaakt zonder toevoeging van kalk. Op dezelfde tijdstippen werd het watergehalte van de niet-behandelde grond gemeten. Op die manier werd het verschil in uitdrogingsgedrag tussen met kalk behandelde grond (met 18 %M/M water) en niet behandelde grond (met 18 %M/M water) aangetoond. Deze data werd opgemeten in binnen-omstandigheden (geen wind) bij een gemiddelde temperatuur van ± 13 C en een relatieve vochtigheid van 50 tot 60 %. Figuur 35 - verschil in uitdrogingsgedrag tussen grond A met kalk en grond A zonder kalk In Figuur 35 zijn de uitdrogingscurven van onbehandelde grond en van gekalkte grond weergegeven. Beide gronden hebben een initieel watergehalte van 18 %M/M. Door toevoegen van kalk daalde het watergehalte onmiddellijk met ± 1 %M/M. De daling van het watergehalte is op te splitsen in twee delen: 0,2 %M/M door het toevoegen van droge stof (kalk) en 0,8 %M/M door de reactie van kalk, water en kleimineralen. Na 28 dagen is het watergehalte van de gekalkte grond 6,7 %M/M, terwijl het watergehalte van de onbehandelde grond nog 10,5 %M/M is. De verkruimeling van de gekalkte grond zorgt ervoor dat de gekalkte grond sneller uitdroogt dan de onbehandelde grond.

35 Variatie in wachttijd tussen het verbeteren met kalk en het stabiliseren met cement van de grond In deze proefreeks werd de wachttijd tussen het verbeteren van de grond met kalk en het stabiliseren van de gekalkte grond met cement, gevarieerd. Op dezelfde tijdstippen als waarop het watergehalte bepaald werd (zie uitdroging van gekalkte grond ), werden proefstukken gemaakt waarbij de gekalkte grond gestabiliseerd werd met cement (CEM II/B- M 32.5N). Er werd geen extra water toegevoegd. De tijd tussen het bekalken van de grond en het cementeren van de gekalkte grond varieerde als volgt: 0d; 0,5d; 2d; 7d; 14d; 21d en 28 dagen (tweetrapsmengen). Nadien werden de watergehaltes op de verschillende tijdstippen gekoppeld aan de behaalde druksterktes van de proefstukken. Daarna werden met de verschillende watergehaltes proefstukken gemaakt, waarbij de kalk en het cement op hetzelfde tijdstip (eentrapsmengen) werden toegevoegd. Op die manier werd het verschil tussen een eentrapsmengproces en een tweetrapsmengproces aangetoond. Figuur 36 - Variatie in wachttijd tussen verbeteren met kalk en stabiliseren met cement van de grond - Tweetrapsmengproces Bij tijdstip 0 werd kalk toegevoegd bij de natte grond (18 %M/M). Het watergehalte zakte onmiddellijk naar 16,5 %M/M. Hierbij werd 8 %M/M cement bijgevoegd en werden er drie Proctor-proefstukken gemaakt. Zes uur later was het watergehalte gezakt tot 15,8 %M/M. Ook hier werd 8 % cement bijgevoegd en werden drie proefstukken gemaakt. Deze procedure werd herhaald op volgende tijdstippen: 2 dagen, 7 dagen, 14 dagen, 21 dagen en 28 dagen. - Eentrapsmengproces Bij het tweetrapsmengproces werd op de verschillende tijdstippen het exacte watergehalte bepaald. Dit watergehalte werd gebruikt om exact dezelfde mengsels te

36 maken, waarbij er een eentrapsmengproces werd toegepast. De kalk en het cement werden op hetzelfde moment toegevoegd (kalk 10 min inwerken cement). Het verloop van de druksterkte bij beide mengprocessen is gelijkaardig aan het verloop van een Proctor-curve. De druksterkte bereikt een maximum wanneer het vochtgehalte van de mengsels gelijk is aan het optimale vochtgehalte van de onbehandelde grond. Uit de resultaten in Figuur 36 blijkt dat er klein verschil zit in het uitvoeren van Proctorproefstukken via een tweetraps- en een eentrapsmengproces: de druksterkte die bereikt wordt is ongeveer 0,2 à 0,5 MPa hoger in het geval van het tweetrapsproces. Het afzonderlijk toevoegen van kalk en cement zorgt ervoor dat de grondverbetering evolueert. De kalk krijgt meer tijd om in te werken en de kleideeltjes te laten samenklitten tot stabiele kruimels Invloed van verdichting van voorheen gekalkte grond op de druksterkte van zandcement-mengsels In deze proefreeks werden twee hoeveelheden grond Ug-1 gekalkt. Eén hoeveelheid met 1 %M/M kalk, de andere met 2 %M/M kalk, beiden met 13 %M/M water. Van beide batches werd een deel verdicht volgens de versterkte Proctor-proef (NBN EN (2010) (Bureau voor normalisatie, 2010)), het andere deel werd onverdicht gelaten. Na een maand werd deze voorheen gekalkte grond gebruikt als grondstof voor zandcement-mengsels. De verbeterde grond werd gemengd met 6 %M/M cement (CEM II/B-M 32,5N) en het watergehalte van 13 %M/M werd behouden. Figuur 37 - historisch gekalkte grond in zand-cement-mengsels: druksterkte i.f.v. kalkgehalte Van de voor deze proefreeks gebruikte grond Ug-1 is gekend dat het optimaal gehalte aan kalk op 2 %M/M ligt. Het gevolg hiervan is te zien in Figuur 37. Bij 2 %M/M kalk wordt de hoogste sterkte behaald (2,10 2,30 MPa). Het verschil tussen de druksterkte van de proefstukken van de onverdichte en de verdichte voorheen gekalkte grond is klein (ongeveer 0,15 à 0,30 MPa). Aan de hand van deze proefreeks kan gesteld worden dat het al dan niet verdichten van voorheen gekalkte grond blijkbaar geen invloed heeft op de structuur en toepasbaarheid van de voorheen gekalkte grond als basismateriaal voor zand-cementmengsels.

37 4.4.8 Gebruik van zeefzand als basismateriaal voor zandcement-mengsels In deze proefreeks werd zeefzand als mogelijke zandvervanger voor zandcement-mengsels onderzocht. Het gebruikte zeefzand Zg-1 werd gekalkt met 1 %M/M kalk. Zes mengsels werden gemaakt waarbij het watergehalte werd gevarieerd tussen 11 %M/M (< Proctoroptimum), 13 %M/M (= ± Proctor-optimum) en 15 %M/M (> Proctor-optimum) en met een variërend cementgehalte (CEM II/B-M 32.5N) van 6 %M/M ( kg cement/m³) en 8 %M/M ( kg cement/m³). De cementgehaltes werden gekozen op basis van voorgaand oriënterend onderzoek. Druksterkte De proefstukken werden na 28 dagen ouderdom getest op de axiale druksterkte volgens de procedure beschreven in de norm NBN EN (2003) (NBN, 2003). De belasting op de proefstukken werd aangebracht met een druktoename van 0,14 MPa/sec. Figuur 38 - Zeefzand in zand-cement-mengsels: druksterkte i.f.v. watergehalte Figuur 38 toont de druksterkte van de proefstukken in functie van het watergehalte. De druksterkte bereikt een maximum bij een watergehalte dat gelijk is aan het optimale watergehalte bepaald bij de Proctor-proef. Bij alle watergehaltes, zowel bij de proefstukken met 6 %M/M cement als bij de proefstukken met 8 %M/M cement, werd voldaan aan de eisen voor de druksterkte voor zandcement-mengsels in funderingstoepassingen. Bij een cementgehalte van 6 %M/M zal de gemiddelde druksterkte vermoedelijk lager zijn dan 4 MPa bij een lager watergehalte dan 11 %M/M of een hoger watergehalte dan 15 %M/M. Splijttreksterkte

38 De splijttreksterkteproef heeft tot doel de breukspanning van een proefstuk te bepalen onder een diametraal aangebrachte drukkracht op een beschrijvende van de proefcilinder. Het is in wezen een trekproef aangezien de proefstukken overwegend aan trekspanningen worden onderworpen (Figuur 39). Deze proef is ook gekend als de Braziliaanse splijtproef (NBN, 2003). Figuur 40 toont het treksterkteverloop van de proefstukken. Daarbij valt een analoog verloop als bij de druksterkte waar te nemen. De maximale Figuur 39 - Splijttreksterkte treksterkte wordt bereikt bij het optimale watergehalte, zoals bepaald met de Proctor-proef. De verhouding tussen de treksterkte en de druksterkte in deze proefreeks is van de grootteorde van ± 5 %. Er wordt aangenomen dat gestabiliseerde grond vorstbestendig is als er een minimale treksterkte van 0,25 MPa wordt bereikt (OCW, 2004). Bij deze proefreeks is dit voor (bijna) alle proefstukken het geval. Figuur 40 - Zeefzand in zand-cement-mengsels: splijttreksterkte i.f.v. watergehalte Zwel De aanwezigheid van sulfaten in de grond kan aanleiding geven tot zwelproblemen in de toepassing van de gestabiliseerde gronden. In natte omstandigheden kan calcium (afkomstig van kalk en cement) reageren met in de grond aanwezige aluminium- en sulfaatmineralen tot vorming van calcium-aluminium-sulfaat-hydraten. Deze hydraten ettringiet en thaumasiet hebben een expansievermogen tot 250 %. Over het algemeen wordt gesteld dat de zwelling bij hydraulisch gebonden mengsels niet groter mag zijn dan 5 % (Higgins, Phipps, & Coates, 2013). Het testen van de zwelgevoeligheid bij hydraulisch gebonden mengsels gebeurt volgens de norm NBN EN (2004) (NBN, 2004). Hierbij worden Proctor-proefstukken gedurende 72 uren bewaard in een klimaatruimte bij een temperatuur van 20 C en een relatieve vochtigheid die hoger is dan 90 %. Vervolgens wordt het volume opgemeten. Daarna worden de proefstukken 14 dagen ondergedompeld in water van 40 C. Na deze twee weken worden de proefstukken uitgehaald en wordt het volume opnieuw opgemeten (OCW, 2004). De waarden in Tabel 16 tonen een verwaarloosbare zwel bij de zandcement-mengsels. De reactie van het bindmiddel met de grond zorgt niet voor zwelproblemen.

39 Tabel 16 Zeefzand in zandcement-mengsels: zwel Watergehalte 6 % cement 8 % cement 11 % -0,7 % -0,1 % 13 % -0,6 % -0,3 % 15 % 0,4 % 0,3 % Na 28 dagen werden de bij 40 C onder water bewaarde proefstukken, samen met de andere proefstukken gedrukt. Figuur 41 - zeefzand in zandcement-mengsels: vergelijking druksterkte (6 % cement) bij al dan niet onderdompelen in water van 40 C Figuur 42 - zeefzand in zandcement-mengsels: vergelijking druksterkte (8 % cement) bij al dan niet onderdompelen in water van 40 C De resultaten zijn weergegeven in Figuur 41 en Figuur 42. De druksterkte bij de proefstukken die ondergedompeld waren, is hoger dan bij de normale proefstukken. Door de hogere temperatuur werden de puzzolane en hydraulische reacties versneld waardoor hogere sterktes sneller bereikt worden.

40 4.4.9 Gebruik van grond met stenen als basismateriaal Bij uitgravingen en opbraak van ondergrondse constructies kan het voorkomen dat de grond gemengd wordt met stenen. Uitgegraven bodem kan tot max 25 % bijgemengd zijn met puin, stenen om conform VLAREBO toegepast te worden. Bij een gehalte stenen meer dan 25 % moet de partij gezeefd worden vooraleer hij toegepast kan worden. De steenachtige fractie en de uitgegraven bodem worden hierbij gescheiden. Bij een gehalte aan stenen van minder dan 25 %, wordt dit materiaal volledig als uitgegraven bodem beschouwd en valt het onder de VLAREBO-wetgeving. Uitgegraven bodem die overeenkomt met dit laatste type samenstelling is het soort uitgegraven bodem waarop proeven in dit onderzoeksproject werden uitgevoerd. Dit soort uitgegraven bodemmateriaal met minder dan 25 % stenen kan bijvoorbeeld afkomstig zijn van de opbraak van historisch behandelde grond. Dit is de situatie die in de hiernavolgende proefreeks werd gesimuleerd. In deze proefreeks werd de gebruikte historische behandelde grond opgebroken uit een proefvak met een mengsel gestabiliseerde grond met 3 % kalk CL90-Q en 150 kg/m³ CEM I 52,5N, daarna gedroogd en vermalen. Aan dit materiaal werden stenen in de vorm van gerecycleerde betongranulaten (RCA) toegevoegd. De toegevoegde fractie stenen in de proefmengsels werd gevarieerd tussen 0 % - 12,5 % - 25 % en de grootte van de stenen (RCA) tussen de fractie 4/8 mm en 4/20 mm (bij vast watergehalte 16 % en vaste cementdosering 8 % CEM III/A 42,5 N LA). Uit de proeven blijkt dat de druksterkte stijgt naarmate het gehalte en de grootte van de stenen stijgt (Figuur 43). De stenen (RCA) zorgen voor een sterk skelet van het mengsel. Het relatief cementgehalte ten opzichte van het gehalte grond neemt toe naarmate het gehalte aan stenen stijgt, waardoor de gehele matrix sterker werd. De vooropgestelde eisen van 3 MPa bij funderingstoepassingen bij rioleringswerken en 4 MPa bij funderingstoepassingen bij wegenwerken werden voor alle mengsels ruim gehaald. Figuur 43 - Druksterkte i.f.v. verschillende mengsels Gebruik van historisch behandelde grond als basismateriaal voor zandcement-mengsels Historisch behandelde grond is uitgegraven grond die in het verleden reeds behandeld werd. Deze uitgebroken grond kan bijvoorbeeld uit de onderfundering of het baanbed van wegen en industriële terreinen komen. In dit project werd het gebruik van historisch behandelde gronden gesimuleerd door de verschillende proefvakken die werden vervaardigd, na 2 maanden terug uit te breken, te drogen en te breken in een kaakbreker in het laboratorium. Vervolgens werd dit behandelde grond-granulaat als basismateriaal gebruikt om Proctor-

41 proefstukken mee te maken. De gronden in kwestie betrof leemhoudend zand en werd tijdens de uitvoering van de proefvakken al behandeld met respectievelijk 3 % kalk CL90-Q en 150 kg CEM I 52,5 N (HBG-3-150) en 3 % kalk CL90-Q en 210 kg CEM I 52,5 N (HBG-3-210). Voor deze proefreeks werd er gewerkt met een variatie in watergehalte van 16 tot 22 % en in cementgehalte CEM III/A 42,5 N LA van respectievelijk 6 en 8 %. De proefstukken werden op 28 dagen ouderdom getest op axiale druksterkte. De procedure om gestabiliseerde grondmonsters te drukken wordt beschreven in de norm NBN EN (2003) (NBN, 2003). De belasting op de proefstukken werd aangebracht met een druktoename van 0,14 MPa/sec. De resultaten worden weergegeven in Figuur 44 en Figuur 45. Figuur 44 - Druksterkte ifv watergehalte bij HBG Figuur 45 - Druksterkte ifv watergehalte bij HBG Er werd voor beide curves een maximale druksterkte bereikt rond het Proctor-optimum van de historisch gekalkte gronden bij een watergehalte van 17 tot 19 %M/M. Bij een toevoeging van 8 %M/M cement CEM III/A 42,5 N LA is dit voor HBG een druksterkte van 6,94 MPa en voor HBG een druksterkte van 6,98 MPa en bij 6 %M/M cement CEM III/A 42,5 N LA is dit voor HBG een druksterkte van 5,62 MPa en voor HBG een druksterkte van 6,29 MPa. De druksterkte van beide samenstellingen varieert in beperkte mate met een veranderend watergehalte tussen 15 en 20 %M/M. De resultaten voor HBG en HBG zijn op kleine verschillen na gelijklopend. Hieruit blijkt dat de invloed van het cementgehalte in de oorspronkelijke historisch behandelde grond geen invloed heeft op de druksterkte van de zandcement-mengsels vervaardigd met deze behandelde grond. De vooropgestelde eisen van 3 MPa bij funderingstoepassingen bij rioleringswerken en 4 MPa bij funderingstoepassingen bij wegenwerken worden voor beide materialen zowel voor 6 % en 8 % gehaald Besluiten In het Standaardbestek 250 voor de wegenbouw is met een bindmiddel gestabiliseerde grond enkel als onderfundering type III opgenomen. Om uitgegraven gronden als zandvervanger voor zandcement in funderingstoepassingen voor rioleringswerken te gebruiken, is een minimale druksterkte-eis na 28 dagen van 3 MPa noodzakelijk. Bij

42 zandcement in funderings-toepassingen voor wegen is een minimale druksterkte van 4 MPa na 28 dagen vereist. Aan de hand van voorgaand onderzoek (Beke, 2013) (Vandevoorde, ) en verschillende geteste invloeden blijkt dat het zeker mogelijk is om uitgegraven grond, zeefzand, grond met stenen en historisch behandelde grond te gebruiken als basismateriaal voor zandcement-mengsels voor toepassing in funderingen van rioleringen en wegen. Er zijn wel enkele belangrijke opmerkingen te maken bij het gebruik van deze gronden. Het watergehalte is een belangrijke factor bij het stabiliseren van gronden en zeefzanden. Bij het optimale watergehalte worden de beste mechanische eigenschappen behaald. Bij watergehaltes lager dan het optimale watergehalte moet er water toegevoegd worden om zo een optimale verdichting te kunnen realiseren. Bij watergehaltes hoger dan het optimale, is er een voorbehandeling nodig om de grond te laten uitdrogen. Door de grond voor te behandelen met kalk, hydraulische bindmiddelen voor de wegenbouw HBW (met een kalk-component) of papiervliegas, treedt er een verkruimeling op van de grond zodat de grond luchtiger wordt en sneller uitdroogt. De keuze van het type bindmiddel (klassieke, genormaliseerde oplossingen en mogelijke alternatieven) bij het behandelen van grond heeft een grote invloed op de mechanische eigenschappen van de mengsels. Het behandelen van de grond kan opgesplitst worden in het verbeteren van de grond (wijzigen watergehalte, veranderen van grondstructuur) en het stabiliseren van de grond (creëren van samenhang en sterkte). Het verbeteren van grond (met kalk, HBW (met een kalk-component) of papiervliegas) alleen is niet genoeg om na 28 dagen te voldoen aan de eisen voor een zandcementfundering bij rioleringen of wegenis. Bijkomende stabilisatie met cement of HBW (met een hydraulische component) is meestal noodzakelijk. Enkele specifieke bindmiddelen (bv. Dorosol C van Holcim - productgamma Georoc) kunnen de verbetering en stabilisatie van de gronden combineren om zo de gewenste eisen te behalen in één enkele behandelingsstap. Het soort grond is bepalend voor de hoeveelheid en type bindmiddelen die gebruikt worden. Uitgegraven klei- en leemgronden worden eerst verbeterd, daarna gestabiliseerd. Zeefzanden (tenminste als ze niet veel grond bevatten) en historisch behandelde gronden hebben een zanderig karakter en hebben weinig tot geen verbetering nodig. Bij deze historisch behandelde gronden en zeefzanden is er bijgevolg minder bindmiddel nodig om aan de eisen te voldoen.

43 4.5 BEHANDELDE GRONDEN ALS ZANDVERVANGER IN SCHRAAL BETON In dit hoofdstuk werd het gebruik van verschillende grondtypes als basismateriaal voor schraal beton bestudeerd Mengselontwerp Bij het gebruik van grondtypes als basismateriaal voor schraal beton werden verschillende mengsels onderzocht. 1) Bij het eerste mengsel werden de verhoudingen tussen de verschillende bestanddelen van schraal beton bepaald door de voorschriften van Febelcem (Febelcem, 2004). Die voorschriften stellen dat de beste mechanische prestaties worden verkregen bij schraal beton met een continue korrelverdeling en waarvan de korrelverdelingskromme binnen de graderingsgebieden valt die op het 13 e Belgische Wegencongres in Brugge (1973) zijn vastgelegd (Figuur 46). De criteria voor het samenstellen van schraal beton zijn tamelijk ruim. In de praktijk kan gebruik gemaakt worden van bijna alle types steenachtige materialen die op de markt verkrijgbaar zijn. Het is wel belangrijk dat het gehalte aan fijne deeltjes ( 63 μm) van het mengsel de 5 %M/M niet overschrijdt (cement niet inbegrepen). Het wordt daarom aanbevolen om zeker geen zand te gebruiken waarvan het gehalte aan fijne deeltjes groter is dan 10 %M/M. Als het gehalte aan fijne deeltjes hoger is, is er immers veel meer water vereist voor het bevochtigen van het mengsel. Het cementgehalte van schraal beton bedraagt minstens 100 kg/m³ en het watergehalte mag 8 %M/M van de massa van het droge mengsel niet overschrijden. Figuur 46 Graderingsgebieden voorschriften Febelcem 2) Het tweede mengsel van schraal beton in funderingstoepassingen is gebaseerd op een bestaand mengsel van schraal beton, opgesteld door gebruiker G.3. Hierbij werd zand, betongranulaat 0/10 en betongranulaat 4/20 gebruikt. De zandfractie is ± 10 %M/M ten opzichte van het volledige granulatenskelet. Deze fractie werd in deze studie volledig vervangen door verbeterde grond. In Figuur 47 wordt de vergelijking gemaakt van dit mengsel met de voorschriften van Febelcem.

44 Figuur 47 Gradering mengsel 2 v/s mengsel Gebruik van zeefzand als zandvervanger in schraal beton Bij het gebruik van mengsel 1 wordt een mengverhouding van 40 %V/V zeefzand (Zg-1) en 60 %V/V gerecycleerde granulaten (RCA 4/20) toegepast. Hiermee werd een continue korrelverdeling bekomen, zoals voorgesteld in Figuur 48. Bij deze verhoudingen werd het watergehalte van het zeefzand gelijkgesteld aan het natuurlijk watergehalte: 20 %M/M. Bij volledig droge gerecycleerde granulaten komt dit neer op een resulterend watergehalte van het hele mengsel van 8 %M/M. Er werd een cementgehalte van 150 en 200 kg/m³ CEM II/B-M 32,5 N gebruikt. Figuur 48 Zeefzand in schraal beton: mengselontwerp Tabel 17 geeft de mechanische eigenschappen weer van schraal beton met zeefzand als zandvervanger. De eis voor schraal beton als funderingstoepassing van 12 MPa, wordt enkel gehaald bij de mengsels met 200 kg cement/m³. Een cementgehalte van 150 kg/m³ is te laag om schraal beton te gaan gebruiken als fundering. De resultaten van de splijttreksterkte van het schraal beton zijn relatief hoog ten opzichte van de druksterkte van de proefstukken (15 tot 17 %). Doordat de onderliggende laag (bv. onderfundering) meestal minder stijf is, komen hoge trekspanningen onderin de laag schraal

45 beton. Om deze trekspanningen lager te houden dan de treksterkte van het schraal beton, is het nodig dat het schraal beton een hoge treksterkte heeft, wat hier het geval is. De druksterkte van de proefstukken die ondergedompeld waren, is hoger dan die van de proefstukken die bij standaardomstandigheden (90 % RV, 20 C) bewaard werden. De reacties van het cement en de kalk met de grond worden versneld door de hoge temperatuur van het waterbad. Tabel 17 Zeefzand in schraal beton: mechanische eigenschappen Cementgehalte Druksterkte [MPa] Splijttreksterkte [MPa] Druksterkte na onderdompeling (40 C) [MPa] 150 kg/m³ 8,87 1,52 11, kg/m³ 12,19 1,73 13, Gebruik van historisch gekalkte grond als zandvervanger in schraal beton Mengsel 1 Bij het gebruik van historisch behandelde grond als zandvervanger in schraal beton in mengsel1 werd er een mengverhouding van 50 %V/V historisch gekalkte grond (HBG-1) en 50 %V/V gerecycleerde granulaten gekozen. In Figuur 49 is te zien dat er bij deze verhouding een continue korrelverdeling wordt bekomen. Figuur 49 Historisch gekalkte grond in schraal beton: mengselontwerp Figuur 50 geeft de resultaten weer van de druksterkte met een variërend cementgehalte ( kg/m³). De druksterkte-eis voor schraal beton werden enkel behaald bij een cementgehalte van 250 kg/m³. Bij cementgehaltes van 150 en 200 kg/m³ zijn de druksterktes te laag.

46 Figuur 50 Schraal beton druksterkte i.f.v. cementgehalte Mengsel 2 10 % historisch gekalkte grond werd gebruikt om het natuurlijk zand te vervangen (Figuur 47). Zoals vast te stellen in Figuur 51, werd de vooropgestelde druksterkte-eis van 12 MPa gehaald vanaf een cementgehalte van 180 kg/m³. Door het lage gehalte (10 %M/M) en het zanderig karakter aan historisch gekalkte grond kan er op een relatief rendabele manier schraal beton vervaardigd worden. Figuur 51 - Druksterkte ifv cementgehalte schraal beton Besluit Uit de proefresultaten blijkt dat de druksterkte van het schraal beton sterk afhankelijk is van het mengsel en van het soort grond. Bij mengsel 1 is de fractie uitgegraven grond groot (40 tot 50 %) zodat er veel extra cement moest worden toegevoegd om de daling in druksterkte te compenseren. Bij mengsel 2 werden resultaten behaald voor de druksterkte waarbij het schraal beton voldeed aan de eisen voor funderingstoepassingen (12 MPa) en dit bij rendabele cementgehaltes. Hier is eveneens het soort grond bepalend voor de hoeveelheid bindmiddel dat dient toegevoegd worden. Historisch behandelde gronden hebben een zanderig karakter en kunnen dienen als zandvervanger in schraal beton.

47 5 RESULTATEN VAN PROEVEN IN SITU 5.1 PROEFUITVOERING VOOR GESTABILISEERDE UITGEGRAVEN GROND ALS TOEPASSING IN EEN FUNDERINGSLAAG (GENT, MEI 2015) Inleiding Deze proefuitvoering werd mogelijk gemaakt door gebruiker [G.7]. Het proefvak is gelokaliseerd in de zeehaven van Gent, vlakbij de site van LCI Infrabel (Figuur 52). Daar waren stabilisatiewerkzaamheden aan de gang om een ballastplatform met bijbehorende wegenis te bouwen. De aanwezige grond werd behandeld als toepassing voor de onderfunderingslaag. Tijdens de stabilisatiewerkzaamheden werd het proefvak gerealiseerd. Het heeft een dikte van 25cm en een oppervlakte van ongeveer 2 m breedte en 5 m lengte. Het proefvak werd aangelegd, met als doel: Het verloop van de vrije druksterkte in de tijd te volgen; Het verloop van de splijttreksterkte in de tijd te volgen; Het verloop van het watergehalte in de tijd te volgen. Met behulp van het proefvak kan tevens de uitvoerbaarheid van de behandeling op ware grootte worden nagegaan en kan het onderzoek uit de studie in het laboratorium aan de praktijk worden getoetst. Proefvak nummer 1 Figuur 52 - Situering van het proefvak Gebruikte materialen Een representatieve hoeveelheid grond werd ontnomen op verschillende plaatsen in het grondstabilisatieproject en bewaard in hermetisch afgesloten zakken om schommelingen in het natuurlijk watergehalte te voorkomen. Volgens visuele herkenning kunnen deze monsters homogeen gegroepeerd worden in één batch. Na grondige menging werden enkele belangrijke eigenschappen van de grond bepaald. De korrelverdeling is weergegeven in Figuur 53. Andere fysische en geotechnische parameters, zoals de plasticiteitsindex, het natuurlijk watergehalte, optimum watergehalte en optimum dichtheid worden in Tabel 18 weergegeven. Gebruik makend van de Atterbergse grenzen, absolute dichtheid, organisch materiaal en korrelverdeling, wordt de grondsoort geclassificeerd volgens het Standaardbestek 250 (Agentschap wegen & verkeer, 2015). In Figuur 54 wordt een staal van het monster visueel weergegeven.

48 Figuur 53 - Korrelverdeling van het beproefde materiaal Volgens de classificatie van het Standaardbestek 250 (Agentschap wegen & verkeer, 2015), kan de grond geclassificeerd worden als een consistente grond die min of meer samenhangend is. Meer gespecifieerd gaat het om een middelmatig zandhoudende grond. Tabel 18 - Enkele fysische en geotechnische eigenschappen van de te stabiliseren grond Eigenschappen Beproefde materiaal Absolute dichtheid 2,29 D10 (mm) 0,158 D30 (mm) 0,530 D60 (mm) 2,909 Fijnenfractie (%) 1,45 Kleifractie (< 2 µm) (%) - Leemfractie (2 µm 63 µm) (%) 1,45 Zandfractie (63 µm 2 mm) (%) 52,43 Grindfractie (2 mm 20 mm) (%) 30,08 Steenfractie (> 20 mm) (%) 16,04 Uniformiteitscoëfficiënt 18 Krommingscoëfficiënt 0,61 Vloeigrens (%) 21,33 Plasticiteitsgrens (%) - Plasticiteit van de fijnen - MBW < 2 Max. droge dichtheid (kg/m³) 1906 Optimum watergehalte (%) 7,95 Natuurlijk watergehalte (%) 12,78 Organisch materiaal (%) 1,28 Vrije druksterkte (MPa) 0,172 ph (-) 8,67 Benaming volgen SB 250 Middelmatig-zandhoudende grond Het gehalte aan organisch materiaal (1,3 %) is kleiner dan de toegestane grens van 3 %. Gevaar voor mogelijke aanwezigheid van sulfaten, nitraten en fosfaten is verwaarloosbaar. Bijgevolg is de grond geschikt om gestabiliseerd te worden.

49 Figuur 54 Gebruikte grond Bij het vooronderzoek naar het mengselontwerp werd de toe te passen hoeveelheid behandelingsmiddel bepaald. Bij de bepaling van het optimum kalkgehalte werd de methode van Eades en Grim gebruikt (Eades & Grim, 1966). Het laat toe dat het gestabiliseerd materiaal een maximale druksterkte behaalt bij een minimum dosering aan ongebluste kalk. Figuur 55 ph proefresultaten versus kalkgehalte voor het beproefd materiaal Figuur 55 toont dat het optimale kalkgehalte, bepaald met behulp van de ph methode, 0,5 % bedraagt. Dit gehalte is van toepassing op de gehele korrelverdeling van het materiaal. Aangezien het 0/63µm-gehalte kleiner is dan 12 % en de MBW kleiner is dan 2 gaat het hier om een vorstbestendige grond, waarvan een volledig mengselontwerp niet noodzakelijk is. Deze grond kan in principe enkel met cement gestabiliseerd worden (OCW, 2010). Er wordt geopteerd om het proefvak te stabiliseren met een cementgehalte van 160 kg/m³ grond. Dit is een cementgehalte dat wordt toegepast bij zandcementfunderingen. Bij voorkeur wordt het cementtype CEMIII/A 42,5N LA gekozen. Het is een hoogovencement dat als hoofdbestanddelen portlandklinker (K) en gegranuleerde hoogovenslak (S) bevat. Het gehalte hoogovenslak is begrepen tussen 36 % en 65 %. Het cement CEMIII/A 42,5N LA is een cement met begrensd alkali-gehalte (LA): het Na2O-equivalent is kleiner dan 0,90 %. In Tabel 19 wordt de chemische samenstelling weergegeven. Door zijn beperkt alkali-gehalte is het cement bijzonder geschikt in het geval dat het risico op de alkali-granulaatreactie reëel is (Holcim, sd).

50 Tabel 19 - Chemische samenstelling van CEMIII/A 42,5N LA Eigenschappen Resultaten Eisen % (EN & NBN B12-109) CaO 51,3 - SiO2 23,5 - Al2O3 8,1 - Fe2O3 2,6 - MgO 4,4 - Na2O 0,36 - K2O 0,65 - Na2O-eq 0,79 0,90 SO3 3,2 4,0 Cl - 0,03 0,10 Gloeiverlies 1,8 5,0 Onoplosbare rest 0,6 5, Uitvoering proefvak Voor de uitvoering van het proefvak werd de grond gestabiliseerd in situ. De behandeling gebeurt steeds in een laagdikte die de gebruikte mengmachine aankan. Hier werd gekozen voor een laagdikte van 25 cm. De te stabiliseren laag werd eerst losgewoeld en genivelleerd vooraleer de laag werd behandeld. De volgende uitvoeringsmiddelen en technieken werden ingezet: Voorbereiding van de grond; Spreiden; Mengen; Verdichten. Voorbereiding van de grond Het gehele oppervlak werd in een eerste stap losgewoeld en genivelleerd met een bulldozer. De voorbereiding verlicht namelijk het werk van de menger en wijzigt de vochttoestand van de grond. Bij het loswoelen werden de grofste kluiten, die zich moeilijker laten vermengen, verkleind. De grond wordt losgemaakt en belucht (Figuur 56). Figuur 56 - Voorbereidingswerken

51 Spreiden Leveren van het cement in bulk Het cement met cementtype CEM III/A 42,5 N LA werd in een bulkwagen van 29 ton geleverd en rechtstreeks in de strooiwagen gelost. Dit vergt een goede coördinatie tussen de productie van het behandelingsmiddel en de voortgang van het werk (Figuur 57). Figuur 57 - Levering van het cement in bulkwagens Strooien De strooier die werd gebruikt heeft een volumetrische dosering, is zelfrijdend en heeft een gesloten laadbak. Bij deze strooier komt het behandelingsmiddel aan de achterzijde uit de machine. De dosering is gekoppeld aan de rijsnelheid van de strooier en is voorzien van sensoren die het gewicht controleren. De regeling is eenvoudiger en de spreiding is nauwkeuriger (Figuur 58). De strooibreedte is ongeveer 2m en kan worden aangepast door met halve strooibreedtes te werken. De capaciteit van de strooier bedraagt 11 ton en het debiet kan variëren tussen 5 en 60 kg/m². Figuur 58 - Zelfrijdende spreidingsmachine met rupsbanden In het proefvak werd een cementgehalte gebruikt van 160 kg/m³ grond. De juiste dosering moet bijgevolg aangepast worden in de boordcomputer van de spreidingsmachine. Als de funderingsdiepte 25 cm bedraagt, kan eenvoudig de juiste dosering worden ingesteld. Dit komt uiteindelijk neer op 40 kg/m². Mengen

52 Deze bewerking heeft tot doel, het cement op een gelijkmatige manier in de grond te mengen. Doordat de grond van zandhoudende aard was, waren twee werkgangen van de machine voldoende om de behandelde grond voldoende fijn en homogeen te mengen. De mengdiepte van de mengmachine bedroeg ongeveer 25 cm (Figuur 59). Figuur 59 - Mengen van het cement in de grond met behulp van een freesinstallatie Verdichting en resultaat Op de bouwplaats wordt gepoogd om na een aantal werkgangen van de trilwals een droge dichtheid in situ te verkrijgen die de Proctor-dichtheid benadert. Vooral voor funderingen moet de behandelde grond zeer zorgvuldig worden verdicht. Dit vergt veel verdichtingsenergie (Figuur 60). Na een aantal werkgangen van de trilwals werd een mooi effen oppervlak gecreëerd. Het proefvak werd nadien afgebakend met een rood-wit lint (Figuur 60). Figuur 60 - Verdichting van het proefvak met behulp van een trilwals Resultaten en discussie Druksterkte en watergehalte in functie van de uitharding De evolutie van de axiale druksterkte in functie van de tijd is een belangrijke parameter om te voldoen aan de opgelegde mechanische eisen voor cementgebonden funderingen. Figuur 61 toont de gemiddelde datapunten van de axiale druksterkte en het watergehalte op verschillende uithardingstijdstippen (5, 14 en 28 dagen) weer. De logaritmische trendlijn zorgt voor een goede fit voor de druksterkte versus de uithardingstijd. De trendlijnen werden bepaald in de vorm volgens de volgende vergelijking:

53 q u = q u0 + a ln(t) Vergelijking 2 qu = axiale druksterkte; t = uithardingstijd; qu0 en a zijn coëfficiënten verkregen via de kleinste kwadratenmethode. Figuur 61 - Axiale druksterkte en watergehalte in functie van de uithardingstijd van Proctorproefstukken Na 28 dagen uitharding moet de minimaal vereiste druksterkte voor zandcement als funderingstoepassing minstens 4 MPa bedragen (Febelcem, 2004). Figuur 61 toont dat bij een dosering van 160 kg/m³ CEM III/A 42,5N LA, de mechanische sterkte na 28 dagen (4,6 MPa) is behaald. Splijtsterkte in functie van uitharding De evolutie van de splijttreksterkte in functie van de tijd kan een belangrijke parameter zijn om te voldoen aan de opgelegde mechanische eisen voor cementgebonden funderingen. Figuur 62 toont de gemiddelde datapunten van de splijttreksterkte op verschillende uithardingstijdstippen (d.i. 5, 14 en 28 dagen). Figuur 62 - Relatie tussen de splijttreksterkte en uithardingstijd van Proctor-proefstukken

54 Tussen de axiale druksterkte en de splijttreksterkte bestaat een lineair verband. Figuur 63 toont dit aan. Uit de resultaten kan afgeleid worden dat de grootte van de splijttreksterkte ongeveer 10 % van de axiale druksterkte bedraagt. Figuur 63 - Relatie tussen de splijttreksterkte en axiale druksterkte van Proctor-proefstukken

55 5.2 TESTUITVOERING GESTABILISEERDE UITGEGRAVEN GRONDEN ALS TOEPASSING IN SLEUFAANVULLINGEN EN FUNDERINGSLAGEN (WESTERLO, OKTOBER 2015) De mogelijkheid om deze testen uit te voeren werd ons aangeboden door de aannemer [G.1]. De proefmengsels werden vervaardigd in de mengcentrale van het bedrijf. De proefvakken en de sleufaanvulling werden aangelegd op een braakliggend veld. Volgende testen werden uitgevoerd met de twee beschikbare gronden: Het verwerken van gekalkte grond in een mengcentrale; Proefvak voor sleufaanvulling met verbeterde grond; Proefvak voor een funderingslaag uit gestabiliseerde grond (zandhoudende klei); Proefvak voor een funderingslaag uit gestabiliseerde grond (kleihoudend zand). Door het uitvoeren van testen in situ kon het laboratoriumonderzoek aan de praktijk getoetst worden. Volgende elementen werden opgevolgd bij de proefvakken voor de funderingslaag uit gestabiliseerde grond: Verloop van de axiale druksterkte in de tijd; De uitvoeringswijze (verwerkingstechnieken, verdichtingstechnieken ). Bij het proefvak voor de sleufaanvulling werd de puntweerstand in functie van de tijd opgevolgd met behulp van een slagsondering Materialen De twee soorten gronden waarmee de workshops zijn uitgevoerd, zijn afkomstig van het depot van de aannemer [G.1]. Ze bevatten beiden een bepaalde hoeveelheid klei (zandhoudende klei: 10 %; kleihoudend zand: 7 %), waardoor ze moeilijk te verwerken zijn. Vooraf werd er een laboratoriumstudie uitgevoerd om de eigenschappen van de gronden te bepalen. De plasticiteitsindex, het natuurlijk watergehalte, de absolute dichtheid, het gehalte aan organisch materiaal en de korrelverdeling werden bepaald op een staalname uit de TOP van de firma. De resultaten hiervan zijn weergegeven in Figuur 64 en Tabel 20. Volgens de classificatie van het Standaardbestek 250 (Agentschap wegen & verkeer, 2015), kunnen de gronden geclassificeerd worden als een consistente grond die min of meer samenhangend is. Meer gespecifieerd gaat het om zandhoudende klei (grondsoort 1) en kleihoudend zand (grondsoort 2).

56 Figuur 64 - Korrelverdeling van de onderzochte materialen Tabel 20 - Fysische en geotechnische eigenschappen van de te stabiliserende grondsoorten Eigenschappen Grondsoort 1 Grondsoort 2 Afbeelding Absolute dichtheid (kg/dm³) 2,62 2,53 D10 (mm) 0,021 0,0075 D30 (mm) 0,08 0,07 D60 (mm) 0,135 0,26 Fijnenfractie (%) 16,38 27,20 Kleifractie (%) 9,70 7,01 Leemfractie (%) 6,68 20,20 Zandfractie (%) 83,62 60,21 Grindfractie (%) 0 12,59 Uniformiteitscoëfficiënt 6,43 34,67 Krommingscoëfficiënt 2,26 2,51 Vloeigrens (%) 25,97 21,96 Plasticiteitsgrens (%) 15,54 15,76 Plasticiteitsindex (%) 10,43 6,19 Natuurlijk watergehalte (%) 17,93 18,17 Organisch materiaal (%) < 3 < 3 ph (-) 7,8 9,5

57 5.2.2 Vooronderzoek Bij het vooronderzoek naar het optimale mengsel werd de toe te passen hoeveelheid bindmiddel voor de twee gronden bepaald. Bij het bepalen van het optimale kalkgehalte werd de methode van Eades en Grim gebruikt (Eades & Grim, 1966). Het optimum kalkgehalte correspondeert met het minimale kalkgehalte nodig om een ph van 12,4 te verkrijgen. Figuur 65 toont de resultaten van de ph-test bij verschillende kalkdoseringen. Voor beide grondsoorten is het optimum kalkgehalte 2 %M/M. Dit kalkgehalte werd voor de uitvoering van sleufaanvulling en de proefvakken aangehouden. Figuur 65 - ph proefresultaten versus kalkgehalte van de beproefde grondsoorten Sleufaanvulling Bij een sleufaanvulling is een goede verdichtbaarheid van de gebruikte grond een eis. Hiervoor werd de grond enkel gekalkt, niet gecementeerd. De grond werd verbeterd, niet gestabiliseerd om de uitgraafbaarheid te garanderen. Mengsel M1: Kleihoudend zand + 2 %M/M kalk Mengsel M2: Zandhoudend klei + 2 %M/M kalk Proefvakken voor een funderingslaag uit gestabiliseerde grond (zandhoudende klei en kleihoudend zand) De verbeterde grond, gebruikt als zandvervanger in zandcement-mengsels, werd gestabiliseerd met cement om aan de druksterkte-eis voor een funderingslaag te voldoen. Vooraf werden de twee grondsoorten met 2 %M/M kalk gemengd. Daarna werden ze in een tweede stap met verschillende cementgehaltes gemengd. Via richtproeven op Proctorproefstukken van vijf dagen werd een cementgehalte gekozen. De monstername van de twee grondsoorten werd uitgevoerd in een periode met veel regen. Hierdoor is het natuurlijk watergehalte van beide grondsoorten zeer hoog (± 18 %M/M). Een hoog cementgehalte is bijgevolg noodzakelijk om de grote hoeveelheid water in het mengsel te compenseren. Richtproeven voor cementgehalte Beide grondsoorten (zandhoudend klei en kleihoudend zand) met een watergehalte van 18 %M/M, werden vooraf behandeld met 2 %M/M kalk CL90-Q. Nadien werden de twee grondsoorten gestabiliseerd met verschillende percentages cement, respectievelijk 10, 12, 14 en 16 %M/M. Na vijf dagen werd de axiale druksterkte bepaald en vergeleken met de eisen die gesteld worden voor zandcement-funderingen (Agentschap wegen & verkeer, 2015).

58 Figuur 66 - Richtproeven voor cementgehalte na 5 dagen: axiale druksterkte i.f.v. cementgehalte Bij een zand-cement-mengsel voor funderingstoepassingen wordt er geëist om na 28 dagen een minimale individuele sterkte van 2 MPa en een minimale gemiddelde sterkte van 4 MPa te behalen. Er wordt een cementgehalte van 14 %M/M ten opzichte van de droge massa grond gekozen. Dit resulteert in een cementgehalte van ± 200 kg/m³ (afhankelijk van de verdichting). Mengsel M3: Kleihoudend zand + 2 %M/M kalk CL90-Q kg cement CEM I 42,5 per m³ Mengsel M4: Zandhoudend klei + 2 %M/M kalk CL9-Q kg cement CEM I 42,5 per m³ Uitvoering proefvakken en sleufaanvullingen Mengen van kalk De twee gronden werden vooraf gemengd met 2 %M/M kalk (Figuur 67). De gekalkte grond werd een week lang in een overdekte loods gestockeerd. Door de chemische reactie van de grond met kalk en de verandering in mineralogie, kan de grond drogen. De plastische kleiachtige grond verandert in een korrelige grond, waardoor het water in de hoop grond de kans krijgt om te verdampen. De snelheid van verdampen is afhankelijk van de omgevingsfactoren. Het watergehalte voor het kalken van de grond is voor beide gronden 18%M/M. Een week na het kalken, net voor het mengen met cement, bedroeg het watergehalte nog slechts 12,5 %M/M voor de zandhoudende klei en 12 %M/M voor het kleihoudend zand.

59 Figuur 67 - Bekalken van de grond in centrale Mengen van gekalkte grond met cement Het mengen van een kleiachtige grond met een hoog watergehalte wordt momenteel bij de firma G.1 niet uitgevoerd uit vrees voor het vastklitten van de grond in de menger. Door het verbeteren van de gronden met kalk, verandert de mineralogie van de grond. De grond wordt korreliger waardoor het mengen van de gekalkte grond met cement in de betoncentrale wel lukt (Figuur 68). Zoals eerder vermeld, werd er 200 kg/m³ cement toegevoegd aan de mengsels voor de proefvakken, zowel voor bij de zandhoudende klei als voor bij het kleihoudend zand. Het cementtype dat hier gebruikt werd, was CEM I 42,5. Om de hoeveelheid toegevoegde droge stof (cement) te compenseren, wordt er bij de gronden extra water toegevoegd (zandhoudend klei: 40 l/m³; kleihoudend zand: 60 l/m³). Hierdoor steeg het watergehalte van de zandhoudende klei naar 14 %M/M en van het kleihoudend zand naar 14,4 %M/M. Figuur 68 - Betoncentrale Figuur 69 - Verdichting van de sleufaanvulling met een verdichtingswiel Uitvoering van de sleufaanvulling

60 De gekalkte grond werd met een kraan in een sleuf aangebracht, waarna de grond in verschillende lagen met een verdichtingswiel verdicht werd (Figuur 69). Zowel mengsel 1 (zandhoudend klei + 2 %M/M) als mengsel 2 (kleihoudend zand + 2 %M/M) werden aangebracht in de sleuf. Bij het uitvoeren van de sleufaanvulling is de verdichtbaarheid van de grond van groot belang. De verdichtbaarheid wordt getest met een slagsondering. Omdat in deze testuitvoering grond als aanvullingsmateriaal gebruikt wordt, is het nodig om na 7 en 28 dagen de slagsondering uit te voeren. De verdichtbaarheid van de gronden moet aan volgende eisen voldoen (OCW, 2010): 7 dagen na uitvoering o Maximale gemiddelde indringing: 40 mm per slag; o Maximale individuele indringing: 60 mm per slag. 28 dagen na uitvoering o Maximale individuele indringing: 40 mm per slag. De verdichtbaarheid ligt voor beide gronden binnen de toegelaten eisen. Mengsel 1 heeft een betere verdichting dan mengsel 2. Dit is voornamelijk te wijten aan het lager kleigehalte van de zandhoudend klei (7 %) t.o.v. het kleihoudend zand (10 %). Tabel 21 - Verdichtbaarheid van mengsel 1 en mengsel 2 als aanvulling in een sleuf Mengsel1: Zandhoudend klei + 2 %M/M Mengsel 2: Kleihoudend zand + 2 %M/M Gemiddelde indringing na 7d 28,1 mm/slag 24,0 mm/slag Maximale indringing na 7d 55,0 mm/slag 35,0 mm/slag Gemiddelde indringing na 28d 23,2 mm/slag 15,8 mm/slag Maximale indringing na 28d 40,0 mm/slag 30,0 mm/slag Uitvoering van een proefvak voor een funderingslaag met gestabiliseerde grond De behandelde grondsoorten werden aangebracht en genivelleerd met een kraan, waarna ze verdicht werden met een trilwals (Figuur 70 en Figuur 71). Een goede verdichting is heel belangrijk voor de uiteindelijke mechanische eigenschappen van de funderingslaag. Figuur 70 - Aanbrengen van het proefvak met de kraan Figuur 71 - Verdichten van het proefvak met de trilwals Na het aanbrengen van de proefvakken werd na 7 dagen overgegaan tot het ontnemen van enkele boorstalen om de druksterkte van de proefvakken in de tijd te kunnen opvolgen.

61 Figuur 72 - Axiale druksterkte op boorkernen uit de uitvoering met mengsel 3 in functie van de uithardingstijd Figuur 73 - Axiale druksterkte op boorkernen uit de uitvoering met mengsel 4 in functie van de uithardingstijd De resultaten van de axiale druksterkte op verschillende uithardingstijdstippen is weergegeven in Figuur 72 (Mengsel 3: Kleihoudend zand + 2 %M/M kalk CL90-Q kg cement CEM I 42,5 per m³) en in Figuur 73 (Mengsel 4: Zandhoudend klei + 2 %M/M kalk CL90-Q kg cement CEM I 42,5 per m³). Bij een zand-cement-mengsel voor funderingstoepassingen wordt er op 28 dagen een minimale individuele druksterkte van 2 MPa en een minimale gemiddelde druksterkte van 4 MPa geëist (Agentschap wegen & verkeer, 2015). De mengsels M3 en M4 voldoen aan de eisen voor de druksterkte. Sommige boringen haalden lagere druksterktes. Deze worden benoemd als uitschieters in Figuur 72 en Figuur 73. De lagere sterktes zijn te wijten aan vervuilingen in de proefstukken zoals isolatie, hout Deze data werden niet meegenomen in de uiteindelijke verwerking van de resultaten Vergelijking laboratoriumproeven met kernboringen proefvak Aan de hand van de dichtheid en de druksterkte van de proefstukken kunnen de resultaten van de laboratoriumproeven en die van de metingen op de boorkernen genomen uit het proefvak met elkaar vergeleken worden. De Proctor-proefstukken in het laboratorium werden met dezelfde samenstelling als het uitgevoerde proefvak gemaakt. Deze Proctorproefstukken werden vergeleken met de boorkernen die genomen werden uit het uitgevoerde proefvak. Dit werd enkel voor het kleihoudend zand uitgevoerd (mengsel M3). Via de verdichtbaarheid van de grond is het mogelijk om een indruk te krijgen van het draagvermogen van de gestabiliseerde grond. Een verdichting met een Proctor-hamer wordt in het algemeen als een ideale verdichting beschouwd. In de praktijk wordt voor een fundering meestal een dichtheid van minimaal 95 % van de Proctor-waarde geëist (De Smedt, 2013). Het is bijgevolg noodzakelijk om de dichtheid van de boorkernen van het proefvak te vergelijken met de Proctor-dichtheid die verkregen werd in het laboratorium. Tabel 22 - Vergelijking resultaten Proctor-proefstukken en boorkernen Proctor-proefstukken Boorkernen Droge dichtheid [kg/m³] Druksterkte [MPa] 4,85 4,59

62 Zoals in Tabel 22 weergegeven, benadert de dichtheid van de boorkernen de dichtheid van de Proctor-proefstukken met 98 %. Naast de dichtheidscontrole, werd de druksterkte van de boorkernen vergeleken met de Proctor-proefstukken. Hier is het eveneens noodzakelijk dat de druksterkte van de boorkernen de Proctor-druksterkte benadert. De druksterkte van de boorkernen benadert de druksterkte de druksterkte van de Proctor-proefstukken met 95 %. Deze waarde is aanvaardbaar. Laboratoriumproefresultaten kunnen gebruikt worden als basis voor praktische uitvoeringen op de werf.

63 5.3 TESTUITVOERING VOOR HET GEBRUIK VAN VERBETERDE UITGEGRAVEN GRONDEN ALS TOEPASSING VOOR FUNDERINGSLAGEN (OOSTENDE, APRIL 2016) De mogelijkheid om verschillende proefvakken uit te voeren werd ons aangeboden door gebruiker [G.4]. De proefvakken werden aangelegd in samenwerking met gebruiker [G.3], die de mengcentrale ter beschikking stelde. De proefvakken werden aangelegd op een braakliggend terrein in de haven van Oostende. Volgende proefvakken werden aangelegd: Proefvak 1 (zandcement): Proefvak 2 (zandcement): Mengmethode: mengcentrale Mengmethode: infrezen ter plaatse Verdichtingsmethode: trilwals Verdichtingsmethode: trilwals Gehalte gekalkte grond: 1700 kg/m³ mengsel Gehalte gekalkte grond: 1700 kg/m³ mengsel Gehalte cement: 150 kg/m³ mengsel Gehalte cement: 150 kg/m³ mengsel Vochtgehalte: ± 18 % M/M Vochtgehalte: ± 18 % M/M Proefvak 3 (zandcement): Mengmethode: mengcentrale Verdichtingsmethode: trilwals Gehalte gekalkte grond: 1700 kg/m³ mengsel Gehalte cement: 180 kg/m³ mengsel Vochtgehalte: ± 18 % M/M Proefvak 5 (zandcement): Mengmethode: mengcentrale Verdichtingsmethode: verdichtingswiel Gehalte gekalkte grond: 1700 kg/m³ mengsel Gehalte cement: 210 kg/m³ mengsel Vochtgehalte: ± 18 % M/M Proefvak 4 (zandcement): Mengmethode: mengcentrale Verdichtingsmethode: trilwals Gehalte gekalkte grond: 1700 kg/m³ mengsel Gehalte cement: 210 kg/m³ mengsel Vochtgehalte: ± 18 % M/M Proefvak 6 (zandcement): Mengmethode: infrezen ter plaatse Verdichtingsmethode: verdichtingswiel Gehalte gekalkte grond: 1700 kg/m³ mengsel Gehalte cement: 150 kg/m³ mengsel Vochtgehalte: ± 18 % M/M Proefvak 7 (schraal beton): Mengmethode: mengcentrale Verdichtingsmethode: trilwals/trilplaat Mengsel: o Vochtgehalte: 11 % o 180 kg cement De cementgehaltes werden verder bepaald in het vooronderzoek. Het cementtype (CEM I 52,5 N) is bepaald door de beschikbare cement in de mengcentrale van de gebruiker [G.3]. De resultaten van de proefvakken werden opgevolgd en als volgt verwerkt: Tijdens de aanleg van de proefvakken werden de mengsels gebruikt om 4 Proctorproefstukken per proefvak aan te maken. Na de aanleg van de proefvakken werden er boorkernen genomen om drukproeven uit te voeren op 28 dagen. Dit kwam neer op het boren van drie kernboringen per proefvak.

64 5.3.1 Gebruikte materialen De grond die gebruikt werd, was afkomstig van grondwerken in de Sint-Paulusstraat in Oostende. De grond werd reeds behandeld met ± 3 %M/M kalk CL90-Q. De verbeterde grond is het basismateriaal waarmee gewerkt werd. Vooraf werd er een laboratoriumstudie uitgevoerd om de eigenschappen van de gronden te bepalen. De plasticiteitsindex, het natuurlijk watergehalte, de absolute dichtheid, het gehalte aan organisch materiaal en de korrelverdeling werden bepaald op een staalname van de verbeterde grond in de haven van Oostende. De resultaten hiervan zijn weergegeven in Figuur 74 en Tabel 23. Figuur 74 - Korrelverdeling van de verbeterde grond Tabel 23 - Fysische en geotechnische eigenschappen van de verbeterde grond Eigenschappen Beproefd materiaal 1 Vloeigrens (%) 14,52 Plasticiteitsgrens (%) 9,03 Plasticiteitsindex (%) 5,49 Natuurlijk watergehalte (%) 18,12 Organisch materiaal (%) < 3 ph (-) 12,51 MBW 3,84

65 5.3.2 Toepassingsgebied Zand-cementmengsels Bij zand-cementmengsels voor funderingstoepassingen wordt er geëist om na 28 dagen een minimale individuele druksterkte van 2 MPa en een minimale gemiddelde sterkte van 4 MPa te behalen (Agentschap wegen & verkeer, 2015). Bij een fundering in zandcement bij rioleringswerken gelden volgende eisen: de minimale gemiddelde druksterkte na 28 dagen van Proctor-proefstukken is 3,0 MPa. Echter, als op verzoek van de aannemer en onder toezicht van de aanbestedende overheid kan aangetoond worden dat na 7 dagen de gemiddelde druksterkte van Proctor-proefstukken 2,0 MPa bedraagt, dan kan de aanbestedende overheid verzaken aan de proef op 28 dagen. Bij aanvaarding zijn de proefkosten voor de aanbestedende overheid, zo niet zijn ze voor de aannemer. Bij niet aanvaarding van de proef op 7 dagen doet de aanbestedende overheid de proef op 28 dagen en beschouwt de eerste proef als niet bestaande (Agentschap wegen & verkeer, 2015). Schraal beton Bij schraal beton voor funderingstoepassingen wordt er op 28 dagen een minimale individuele druksterkte van 9 MPa en een minimale gemiddelde sterkte van 12 MPa geëist (Agentschap wegen & verkeer, 2015) Vooronderzoek Zand-cementmengsels Bij het vooronderzoek naar het optimale mengsel voor een zandcement-fundering werd de aan de verbeterde grond toe te voegen hoeveelheid cement bepaald. De verbeterde grond, gebruikt als zandvervanger in zand-cementmengsels, werd gestabiliseerd met cement (CEM III/A 42,5N LA) om aan de eisen voor de axiale druksterkte van een funderingslaag te voldoen. Vooraf werd de grond met 3 %M/M kalk CL90-Q gemengd. De invloed van het cementgehalte en het watergehalte zijn parameters die onderzocht werden. Richtproeven voor cementgehalte De verbeterde grond werd gestabiliseerd met verschillende cementgehaltes, respectievelijk 10, 13 en 16 %M/M. Op 28 dagen werd de axiale druksterkte bepaald en vergeleken met de eisen die gesteld worden aan de druksterkte van zandcement-funderingen. Zoals in Figuur 75 te zien, werd er na een uithardingstijd van 28 dagen enkel bij een cementgehalte van 16 %M/M, 4 MPa behaald. Deze druksterktes werden behaald bij een watergehalte van 16 %M/M.

66 Figuur 75 - Axiale druksterkte na 28 dagen ifv cementgehalte (w = 16 % M/M) Richtproeven voor watergehalte Het watergehalte is een variabele parameter die hoofdzakelijk bepaald wordt door de weersomstandigheden. Een optimale verdichting kan pas bereikt worden bij een optimaal watergehalte. Dit gehalte is hier voor de verbeterde grond 13 %. Aangezien de periode januari-februari een natte periode was, zal het watergehalte hoogstwaarschijnlijk hoger zijn dan het optimale watergehalte. Er werden richtproeven uitgevoerd in het laboratorium om de invloed van het watergehalte van de grond op de mechanische eigenschappen van de Proctor-proefstukken te bestuderen. Verschillende proefstukken werden gemaakt waarbij het watergehalte varieerde met respectievelijk 12, 15, 18 en 21 %M/M. Het cementgehalte (CEM III/A 42,5N LA) werd constant gehouden op 13 %M/M. Figuur 76 - Axiale druksterkte na 28 dagen ifv watergehalte (c = 13 % M/M) Zoals vast te stellen in Figuur 76 is de druksterkte van de behandelde grond sterk afhankelijk van het watergehalte van de grond. De kromme die de evolutie van de druksterkte in functie van het watergehalte weergeeft, heeft een verloop dat vergelijkbaar is met dat van een Proctor-curve. Het optimale watergehalte om de maximale druksterkte te behalen ligt bij 14 tot 15 %M/M. Een hoog watergehalte is echter negatief voor de mechanische weerstand. Schraal beton

67 Mengselontwerp Bij het vooronderzoek naar het mengselontwerp van schraal beton in funderingstoepassingen werd er geopteerd om twee verschillende mengselontwerpen te testen. 1) Bij het eerste mengselontwerp voor schraal beton als funderingstoepassing werd er enkel verbeterde grond en grove gerecycleerde granulaten 8/16 gebruikt. Bij het ontwerp werd rekening gehouden met voorschriften voor schraal beton volgens Febelcem (Febelcem, 2004). Het cementgehalte (CEM III/A 42,5N LA) bedraagt minstens 100 kg/m³ en het watergehalte mag 8 %M/M niet overschrijden. De beste mechanische prestaties worden verkregen bij schraal beton met een continue korrelverdeling en waarvan de korrelverdelingskromme binnen de graderingsgebieden (Figuur 77) valt die op het 13 e Belgische Wegencongres in Brugge zijn vastgelegd (Febelcem, 2004). Door middel van de korrelkrommes van alle gebruikte materialen worden de mengverhoudingen van de verschillende materialen opgesteld zodat de korrelverdeling van het totale mengsel binnen de aanbevolen graderingsgrenzen ligt. Een optimale korrelverdeling werd bereikt met een gehalte van 40 % verbeterde grond en 60 % grove granulaten. Figuur 77 - werkelijke korrelverdeling v/s aanbevolen graderingsgrenzen mengselontwerp 1 2) Het tweede mengselontwerp van schraal beton voor funderingstoepassingen is gebaseerd op een bestaand mengsel van schraal beton, opgesteld door gebruiker G.3. Hierbij wordt zand, betongranulaat 0/10 en betongranulaat 4/20 gebruikt. De zandfractie is ± 10 %M/M ten opzichte van het volledige granulatenskelet. Deze fractie werd in deze studie volledig vervangen door verbeterde grond.

68 Figuur 78 - werkelijke korrelverdeling v/s aanbevolen graderingsgrenzen mengselontwerp 2 Richtproeven - Mengselontwerp 1 De eerste richtproeven werden met mengselontwerp 1 uitgevoerd. Het cementgehalte werd gevarieerd tussen 150 en 300 kg cement /m³. Figuur 79 - Richtproeven cementgehalte mengselontwerp 1 Figuur 79 toont de druksterkte in functie van het cementgehalte. Enkel bij 300 kg/m³ komen de resultaten van de druksterkte in de buurt van de eis om schraal beton als fundering te gebruiken. Dit cementgehalte is te hoog om op een rendabele manier schraal beton te maken. Het gehalte aan verbeterde grond is bij dit mengselontwerp nog te groot, waardoor de negatieve invloed van de verbeterde grond te zwaar doorwegen. - Mengselontwerp 2 Bij mengselontwerp 2 werd de uitharding van een standaard-mengsel opgevolgd. Het schraal beton heeft een cementgehalte van 180 kg/m³.

69 Figuur 80 - Sterkte-ontwikkeling schraal beton mengselontwerp 2 In dit mengselontwerp is er slechts een kleine fractie verbeterde grond aanwezig (10 %M/M). Bij een rendabel cementgehalte (180 kg/m³) wordt de eis van 12 MPa voor funderingstoepassingen in schraal beton benaderd (Figuur 80). Een kleine stijging van het cementgehalte is aangewezen om de eis volledig te halen. Het proefvak met schraal beton werd in dit project niet uitgevoerd door een tijdsgebrek. Verder onderzoek is vereist om de mengselbepaling te optimaliseren Uitvoering proefvakken Proefvakken 2 en 6: 150 kg CEM I 52,5 N/m³ Bij proefvakken 2 en 6 werd er cement ter plaatse ingefreesd in de verbeterde grond. Eerst werd cement uitgestrooid op de verbeterde grond. Het cement werd afgewogen. Aan de hand van de rijsnelheid van de tractor werd een bepaald debiet cement door de strooier gelaten. Hierbij werd de cementdosering gecontroleerd via afweging van de hoeveelheid cement op een plaat met gekende oppervlakte. Na het uitstrooien werd de cement ingefreesd in de grond. Voor proefvak 2 werd het zandcement-mengsel verdicht met een trilwals, voor proefvak 6 werd een verdichtingswiel gebruikt. Figuur 81 - uitstrooien (links) en infrezen (rechts) van cement

70 Figuur 82 - Verdichten van het zandcement-mengsel: trilwals (links) en verdichtingswiel (rechts) Proefvakken 1 en 3 Bij proefvak 1 en 3 werden respectievelijk 150 kg CEM I 52,5 N/m³ en 180 kg CEM I 52,5 N/m³ grond gemengd in een mengcentrale. Vervolgens werden de mengsels getransporteerd naar de plaats van uitvoering. Daar werden de twee proefvakken verdicht met een trilwals. Proefvakken 4 en 5 Bij proefvak 4 en 5 werd 210 kg CEM I 52,5 N/m³ grond gemengd in de mengcentrale. Het zandcement-mengsel werd gespreid over twee proefvakken. Bij proefvak 4 werd het zandcement-mengsel verdicht met een trilwals, proefvak 5 werd verdicht met een verdichtingswiel Resultaten Per proefvak werden er vier Proctor-proefstukken gemaakt met hetzelfde materiaal waarmee de proefvakken zijn vervaardigd. Nadien werden er per proefvak drie boorkernen ontnomen. Deze boorkernen werden getest op 28 dagen. Invloed van cementgehalte op de druksterkte van zandcement-mengsels met grond Om de invloed van het cementgehalte op de mechanische eigenschappen van zandcement met grond te onderzoeken, werden de resultaten van proefvakken 1, 3 en 4 vergeleken met elkaar. Deze mengsels met respectievelijk 150, 180 of 210 kg CEM I 52,5 N/m³ werden gemengd in een mengcentrale, getransporteerd en verdicht met een trilwals. Figuur 83 - Druksterkte Proctor-proefstukken na 7 en 28 dagen

71 Figuur 84 - Druksterkte na 28 dagen Proctor-proefstukken en kernboringen Uit de resultaten in Figuur 83 en Figuur 84 is af te leiden dat zandcement-mengsels met een cementgehalte van 180 kg/m³ en 210 kg/m³ geschikt zijn om te gebruiken in funderingstoepassingen. De zandcement-mengsels met grond met 150 kg cement/m³ zijn enkel geschikt om te gebruiken in fundering bij rioleringswerken. De boorkernen hebben telkens een druksterkte die ± 85 % van de druksterkte van de Proctor-proefstukken bedraagt. Invloed van de mengmethode op de druksterkte van zandcement-mengsels met grond Om de invloed van de mengmethode op de druksterkte van zandcement-mengsels te onderzoeken worden de resultaten van proefvak 1 en 2 vergeleken (Figuur 85). De druksterkte van het mengsel waarbij de cement ter plaatse ingefreesd werd, is duidelijk hoger dan de druksterkte van het mengsel waarbij de cement in een mengcentrale ingemengd werd. Het mengen in een mengcentrale kan algemeen als nauwkeurig worden aangenomen. Figuur 85 - Invloed van mengmethode: 150 kg cem/m³

72 De bepaling van de hoeveelheid cement die in de verbeterde grond gefreesd wordt, is afhankelijk van de snelheid van de tractor en de nauwkeurigheid van de weegschaal. In dit geval werd er meer cement toegevoegd dan 150 kg/m³. Invloed van verdichtingsmethode op de druksterkte van zandcement-mengsels met grond Om de invloed van de verdichtingsmethode op de druksterkte van zandcement met grond te onderzoeken, werden proefvak 2 (150 kg cement/m³, trilwals, ingefreesd) en 6 (150 kg cement/m³, verdichtingswiel, ingefreesd) enerzijds en proefvak 4 (210 kg cement/m³, trilwals, mengcentrale) en 5 (210 kg cement/m³, verdichtingswiel, mengcentrale) anderzijds, met elkaar vergeleken (Figuur 86). De druksterkte van Proctor-proefstukken van de twee types mengsels zijn uiteraard dezelfde. Het verschil in verdichtingsmethoden is enkel af te leiden uit de druksterktes van de boorkernen. De boorkernen die verdicht werden met behulp van een trilwals, halen een druksterkte van ± 85 % van de Proctor-druksterkte. Boorkernen die verdicht werden met behulp van een verdichtingswiel, halen een druksterkte van ± 75 % van de Proctordruksterkte. Figuur 86 - Invloed van verdichtingsmethode op druksterkte 5.4 BESLUIT Gedurende de projectduur werden testen uitgevoerd om de theoretische kennis opgedaan in het laboratorium om te zetten in praktische proeven. Hierbij werden er verschillende proefvakken aangelegd waarbij verschillende parameters werden gevarieerd en getest. Volgende besluiten kunnen worden gesteld na afloop van de testen op de verschillende proefvakken. 1) De dichtheden van de boorkernen zijn lager dan de dichtheden van de Proctorproefstukken. Dit is afhankelijk van de verdichtingsmethode. Bij het verdichten van behandelde grond met een trilwals, is de dichtheid van de boorkernen % van de Proctor-dichtheid. Bij het verdichten van de behandelde grond met een verdichtingswiel, schommelt de dichtheid van de boorkernen rond 75 % van de Proctor-dichtheid.