Testing av skjærstyrke i Multicem og CKD utført med treaksialt apparat

Abstract

Det har i mange år blitt brukt ulike bindemidler til å stabilisere undergrunnen og øke fastheten i bløt jord og leire. En relativ ny bindemiddelsform som brukes mer og mer er Multicem. Multicem selges som oftest i en blanding av 50% sement og 50% CKD. Det er gjort få tester med større andel CKD enn 50%. CKD betegnes som et biprodukt. Mer bruk av CKD vil dermed redusere CO2-utslippet.

I denne masteren ble tre ulike blandinger med Multicem testet for tre ulike innblandingsmengder for å se om bruk av mer CKD kan gi høy nok fasthet og skjærstyrke i bakken. For å tilrettelegge for mer realistiske resultater har prøvene blitt testet med treaksialt apparat framfor enaks som er mest vanlig. Resultatene viser at blandinger med mest sement gir høyest styrke, og prøvene med bare CKD gir lav styrke. Innblandingsmengden utgjorde ikke stor forskjell mellom prøvene. Størst styrke ble målt med en innblandingsmengde på 75Kg/m3 med 50/50 blanding Multicem. Prøven med 75Kg/m3 og 75/25 CKD/Sement gav høyest forholdstall mellom styrke og CO2-utslipp med en styrke på ca 130KPa ved 2% tøyning. E-modulen for prøvene viser en lineær trend mellom økende mengde sement og fasthet. Forsøkene viste lavest E-modul for prøver mye CKD og høyest fasthet for prøvene med mer sement. Benyttelse av kun CKD viste seg å ikke gi ønskelig optimal styrke, mens bruk av 75/25 CKD/sement kan benyttes ved tilfeller der kravene for styrke ikke er så høye.

Samtidig som treaksprøvene ble lagd og testet, ble en rekke temperaturmålinger av de ulike bindemiddlene gjennomført. Dette ble gjort for å få en bedre indikasjon på hva forventet temperatur kan være inne i bakken når bindemiddlene blandes med leire. Disse målingene ble gjort ved både 20°C og 8°C. Ved 8°C gikk reaksjonene mye langsommere enn ved 20°C. Ved større mengde sement gikk temperaturutviklingen langsommere. Høyest nådd temperatur ble oppnådd ved 103°C med en blanding på kun CKD herdet ved 20°C.

For videre arbeid anbefales det å utforske flere innblandingsmenger og blandeforhold med ulikt celletrykk for å få et mer tydeligere resultat. I tillegg til dette anbefales det å sette mer lys på temperatureffekten ved herding av KS-peler.

Over several years an abundance of different binders have been used to stabilize the ground to achieve a higher strength in soft and clayey soil. A new binder that has been used more recently is Multicem. Multicem is often sold as a mixture of 50% cement and 50% CKD. There are few tests performed on samples with a share of CKD more than 50%. CKD is often listed as a biproduct. More use of this substance will reduce the CO2-emissions.

For this master three different binder mixtures with Multicem were tested with three different amounts to see if the use of more CKD could increase the strength of the soil. To get more realistic results, the samples were tested with a triaxial apparatus instead of a uniaxial which is most common. The results show that the mixtures with most cement give the highest strength, and the samples with only CKD gave lower. The amount of mixture did not impact the strength greatly. Highest strength measured was with an amount of 75kg/ m3 with a 50/50 mixture of Multicem. The sample with 75Kg/m3 and 75/25 CKD/Cement gave the highest ratio between strength and CO2 emission with a shear strength of 130KPa at 2% strain. The E-module for the samples showed a linear trend. Low E-module for samples with a lot of CKD, and higher for samples with more cement. The use of only CKD proved to not give sufficient strength, although use of 75/25 CKD/Cement can be useful for instances where the requirements for strength is not that high.

Simultaneously several temperature measurements for the different binders were done. These were done to give a better indication of what one could expect the temperature to be in the ground when mixed with clay. The experiments were done in both 20°C and 8°C. At 8 °C the reactions were much slower than at 20°C. With more cement the temperature development went slower. Highest achieved temperature at 103°C was achieved with a mixture of only CKD at 20°C.

It is recommended in the future to do more research with mixture content and different binders, including different cell pressure to get a more accurate result. Additionally, it seen as interesting to look further into the temperature effect during the curing process of the KS-piles.