| dc.description.abstract | Grunnforsterkning ved dypstabilisering er en vanlig måte å forbedre jordegenskaper samtidig som man unngår unødvendig grave- og fyllearbeid. En maskin med boretårn stabiliserer jorda ved å injisere et bindemiddel gjennom et roterende mikseverktøy. Bindemidler kan være enkeltkomponenter eller bestå av blandinger av forskjellige komponenter. Sement og kalk er de mest brukte bindemidlene i dag, selv om produksjonen slipper ut store mengder klimagasser. De siste årene har denne typen grunnforsterkning økt i popularitet, noe som har resultert i et større fokus på å gjøre eksisterende prosedyrer mer bærekraftige. Nye og alternative bindemidler og metoder blir kontinuerlig testet og implementert for å optimalisere alle aspekter av design- og installasjonsprosessen.
I denne oppgaven om dypstabilisering undersøkes feltprøver fra prosjekter som benytter installering med våt metode (WDM) og modifisert tørr metode (MDM). Målet er å vurdere homogeniteten og porøsiteten til prøvene ved hjelp av mikrocomputertomografi (μCT-analyse). En separat studie av laboratorieprøver har som mål å sammenligne en våt og tørr innblandingsmetode for å finne den optimale sammensetningen av bindemiddel i sensitiv leire. Prøver med vann-til-bindemiddel-forhold (wbr) på henholdsvis 8 og 16 ble blandet ved bruk av sement (CEM I), slagg (GGBS) og papiraske (PSA) som bindemiddel. Etter 28 dagers herding ble p-bølgehastighet og resultater fra en-aksial trykktesting (UCT) modellert som 3D-responsflater for å effektivt kunne evaluere ytelse og mulig bindemiddelinteraksjon. Ytterligere laboratorieprøver ble laget ved bruk av MDM-metoden tilpasset laboratoriet og våt innblandingsmetode for å studere effekten av å tilberede identiske prøver med ulike metoder.
Litteraturen viser at ytelsen og homogeniteten til feltstabilisert leire er i stor grad påvirket av blandingsarbeidet under installasjonen. I laboratoriet derimot, er kvaliteten mest påvirket av prepareringsmetoden brukt når prøvene tilvirkes. Her ble alle prøver tilvirket med metoden «rodding» for å isolere og undersøke effekten av å endre blandemetoden og sammensetningen av bindemidler. Andre faktorer som herdetemperatur og herdetrykk ble ikke justert mellom prøvene, selv om de også spiller en rolle i styrkeutviklingen.
Feltresultatene viste at WDM metoden gav en jevn tekstur med lite eller ingen porer i jorden som er stabilisert. Porøse områder var begrenset til skjøre biter av ustabilisert jord. MDM-prøvene var mer ujevne, med grovere tekstur, synlige spor av bindemiddel og jevnere fordeling av mindre porer og sprekker.
Laboratorieresultatene viste at prøvenes styrke- og deformasjonsegenskaper ble påvirket av blandingsmetoden. Ved en wbr på 8 gir våt metode mer konsistente prøver med mindre variasjon mellom identiske prøver enn den tørre metoden. Dette resulterer i responsflatemodeller med lavere standardavvik og bedre forutseende egenskaper. Om wbr økes til 16 gir tørr metode best egenskaper. For å maksimere styrke og stivhet ved 28 dagers herding, er den optimale sammensetningen av bindemiddel ca. 55 til 65 % CEM I og 35 til 45 % GGBS. Denne sammensetningen er uavhengig av blandemetode og wbr. Spredning i resultater og korrelasjonsproblemer gjør at PUNDIT-utstyret ikke er for øyeblikket egnet for måling av p-bølgehastighet i stabilisert jord. Til slutt ble det funnet at våt metode og MDM-metoden ikke gir prøver med tilsvarende egenskaper i laboratoriet. | |
| dc.description.abstract | Soil stabilization by deep mixing is a common way of improving soil properties while at the same time avoiding invasive excavation and filling. A machine with an attached drill-shaft stabilizes the soil by simultaneous mixing and binder injection. Binders can either be made from single components or be blends of different components. Cement and lime are the most frequently used binders today, even though their production emits large amounts of greenhouse gases. In recent years, deep mixing has gained in popularity, resulting in a greater focus on making the established procedures more sustainable. Alternative binders and methods are continuously being tested and implemented to optimize every aspect of the design and installation process.
In this thesis on deep stabilization, field samples from projects utilizing the wet deep mixing method (WDM) and the modified dry mixing method (MDM) were investigated. The aim was to assess the homogeneity and porosity of the samples by micro computed tomography (μCT-analysis). Further, a separate study of samples prepared in the laboratory aims to compare the wet and dry mixing method to find the optimal binder composition in sensitive clay. Samples with water to binder ratios (wbr) of 8 and 16 were prepared using cement (CEM I), ground granulated blast-furnace slag (GGBS), and paper sludge ash (PSA) as binders. After 28 days of curing, results from p-wave velocity and unconfined compression testing (UCT) were modelled as 3D response surfaces to efficiently evaluate performance and possible binder interaction. Additional laboratory samples were created using the MDM method adapted for the laboratory and the wet mixing method to study the effects of preparing identical samples with different methods.
The studied literature shows that the performance and homogeneity of field stabilized clay is largely influenced by the amount of mixing during installation. In the laboratory on the other hand, the quality is most influenced by the sample molding procedure. All of the tested samples were in this study molded with the rodding technique to examine the effects of altering the mixing method and binder composition. Other factors like curing temperature and curing stress were not varied to be able to compare the different binder compositions and mixing methods.
The field results showed that a very uniform texture with little to no entrapped air in the soil-binder mixture can be achieved with the WDM method. Porous areas were limited to brittle sections of unstabilized soil. In contrast, the MDM samples were less uniform, with a coarse texture, visible binder accumulation and a more even distribution of small pores and cracks.
The laboratory results showed that sample strength and deformation properties were affected by the mixing method. At a wbr of 8, wet mixing produces more consistent samples with less scatter between identical samples than the dry method. This results in response surface models with lower standard deviations and better prediction properties. When increasing the wbr to 16, findings are flipped, and the dry method is superior. To maximize strength and stiffness at 28 days of curing, an optimal binder composition of around 55 to 65 % CEM I and 35 to 45 % GGBS should be used regardless of mixing method and wbr. P-wave testing with the PUNDIT equipment is not currently suited for stabilized soils due to scatter and correlation inconsistencies. Finally, it was found that the wet mixing method and MDM method were not interchangeable when preparing samples in the laboratory. | |
