Sammenligning av ulike bindemidler for dypstabilisering av kvikkleire

Abstract

Denne masteroppgaven undersøker udrenert skjærfasthet for kvikkleire stabilisert med ulike bindemidler. Det er tilsammen laget 126 prøver med stabilisert leire som er testet i enaksialt trykkapparat etter herding i 1, 7 og 28 dager. Materialet som er benyttet i forsøkene er kvikkleire fra Norwegian Geo-Test Sites Tiller-Flotten. Av bindemidler er det benyttet syv ulike blandinger av Cement Kiln Dust (CKD) og sement fra Norcems fabrikk i Brevik, samt en blanding av CKD og sement fra Slite i Sverige. Det er også gjort forsøk med en blanding av kalk og sement. CKD er et biprodukt fra sementproduksjon som hovedsakelig inneholder brent kalk, sement og aske fra forbrenning. Fordi CKD er et biprodukt er det ingen CO2 -utslipp knyttet til produksjonen, og bruk av CKD i dypstabilisering kan bidra til å senke utslippene betraktelig. Laboratorieundersøkelsene i masteroppgaven er todelt; del 1 er hovedsakelig en sammenligning av ulike sammensetninger av Cement Kiln Dust og forskjellige sementtyper i ulike blandingsforhold. Sementtypene som er undersøkt er Industrisement, Standardsement FA (med flygeaske for lavere CO2 -utslipp) og Mikrosement (finmalt Industrisement). Bindemidlene er tilsatt i en mengde på 90 kg per m3 leire. Resultatene viser at bruk av mikrosement gir økt tidlig fasthet og blandingen med Standardsement FA gir bedre 28-dagers fasthet med ca. 20% lavere CO2 -utslipp. Den mest effektive blandingen med hensyn på fasthet og CO2 -utslipp er CKD/Mikrosement med blandingsforhold 70/30. Del 2 av laboratorieundersøkelsene er en ren sammenligning av 50/50 CKD/Industrisement og 50/50 kalk/Industrisement for innblandingsmengdene 60, 90 og 120 kg/m3. Resultatene viser at blandingen med CKD oppnådde tydelig høyere 28-dagers skjærfasthet for alle innblandingsmengder. Alle blandinger som er undersøkt ga 28-dagers skjærfasthet over 200 kPa.

This master thesis examines the undrained shear strength of quick clay stabilized with different binders. A total of 126 samples were tested in an unconfined pressure test rig after hardening for 1, 7 and 28 days. The quick clay was collected from Norwegian Geo-Test Sites Tiller - Flotten. Seven different binder-combinations with Cement Kiln Dust (CKD) and cement from the Norcem cement plant in Brevik and one mix with CKD and cement from the Cementa cement plant in Slite in Sweden were used. One mix with lime and cement were also used. Cement Kiln Dust is a by-product from cement manufacturing that contains lime, cement and ash from the cement kiln. CKD has no CO2 emissions, and using it as a binder with the deep mixing method can reduce the total emissions considerably. The laboratory investigations in the thesis were separated in two parts. Part 1 was a comparison between different combinations of CKD and three types of cement. The cements used were Norcem Industrisement, Norcem Standardsement FA (cement containing fly ash to lower CO2 emissions) and Norcem Mikro (Norcem Industrisement with higher fineness). There were added 90 kg of binder per m3 of clay. The results show that using Norcem Micro will increase the early age shear strength. Standardsement FA gives a higher 28-day shear strengt with about 20% lower CO2 emissions. The most efficient combination with regards to strength and emissions was a mix with 70% CKD and 30% Norcem Micro. Part 2 of the laboratory investigations was a comparison between 50/50 CKD/Norcem Industrisement and 50/50 lime/ Norcem Industrisement. In this part there were binder dosages of 60, 90 and 120 kg/m3. The blend with CKD reached higher 28-day strengths for all dosages. All of the combinations that were investigated reached 28-day shear strength above 200 kPa.