Καλώς ήλθατε

Συνδεθείτε ή εγγραφείτε ως Μέλη, προκειμένου να σχολιάσετε αναρτημένα άρθρα, slides κλπ ή/και να διατυπώσετε τις δικές σας απόψεις για οποιοδήποτε θέμα τεχνικού ενδιαφέροντος.

Παρασκευή, 20 Μαίου 2022

Στο άρθρο αυτό, το οποίο συντάχθηκε από τους κ.κ. Ι. ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΙΑ, Τεχνικό Γεωλόγο, Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε./ΕΥΔΕ/ΜΕΔΕ, Ε. ΣΤΑΥΡΙΔΑΚΗ, Τεχνικό Γεωλόγο, Λέκτορα A.Π.Θ., Σ. ΤΣΟΤΣΟ, Dr Πολιτικό Μηχανικό, Καθηγητή Α.Π.Θ.και Θ. ΧΑΤΖΗΓΩΓΟ, Dr Πολιτικό Μηχανικό, Καθηγητή Α.Π.Θ., παρουσιάζεται η επίδραση του τσιμέντου σε διάφορα είδη εδάφους ήτοι άμμο, μπεντονίτη, καολινίτη καθώς και σε μίγματα αυτών.

Η επίδραση του τσιµέντου στα Ορια Atterberg, στην συρρίκνωση, την αντοχή και την διάβρωση του εδάφους The effect of cement on soils Atterberg limits, shrinkage, strength and slake durability ΧΡΙΣΤΟ∆ΟΥΛΙΑΣ I., Τεχνικός Γεωλόγος, Υ.ΠΕ.ΧΩ.∆.Ε./ΕΥ∆Ε/ΜΕ∆Ε ΣΤΑΥΡΙ∆ΑΚΗΣ E., Τεχνικός Γεωλόγος, Λέκτορας A.Π.Θ. ΤΣΟΤΣΟΣ Σ., Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής Α.Π.Θ. ΧΑΤΖΗΓΩΓΟΣ Θ., Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής Α.Π.Θ.ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται η επίδραση του τσιµέντου σε διάφορα είδη εδάφους ήτοι άµµο, µπεντονίτη, καολινίτη καθώς και σε µίγµατα αυτών. Ειδικότερα εξετάζεται η επίδραση του τσιµέντου στα φυσικά και µηχανικά χαρακτηριστικά των εδαφών έρευνας καθώς και των εδαφικών µιγµάτων, όπως αυτά διαµορφώθηκαν στο εργαστήριο για τις ανάγκες της έρευνας. Τα εδαφικά µίγµατα σταθεροποιήθηκαν µε διάφορα ποσοστά τσιµέντου ώστε να προσδιοριστεί η οικονοµικότερη χρήση τσιµέντου και ύστερα από συµπύκνωση και σταθερό χρόνο συντήρησης ελέγχθηκε κατά πόσο ανέπτυξαν ικανοποιητική αντοχή και αντεπεξήλθαν στις δοκιµές αντοχής σε διάβρωση (slake durability)ABSTRACT In this article the effectiveness of cement on three characteristic types of soil and clayey admixtures with several percentages of cement has been examined. The soils under investigation were, fine sand, bentonite and kaolinite. Atterberg limits, linear shrinkage, unconfined compressive strength and slake durability tests were used as criteria of soil improvement by cement.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα προϊόντα της ενυδάτωσης του τσιµέντου είναι ένυδρες ασβεστοπυριτικές και ασβεστοαλλουµινικές ενώσεις, δηλαδή παράγεται ένα σηµαντικό ποσοστό άσβεστου το οποίο τσιµεντοποιεί το συνδετικό υλικό µεταξύ των κόκκων του εδάφους. Σε αυτή την ιδιότητα οφείλεται η βασική ικανότητα της αντίδρασης του τσιµέντου µε την άργιλο. Το τελικό αποτέλεσµα της αντίδρασης αυτής είναι, αύξηση του ορίου πλαστικότητας και παράλληλα µείωση του ορίου υδαρότητας, του δείκτη πλαστικότητας, της γραµµικής συρρίκνωσης, και της δυνατότητας µεταβολής όγκου. Παράλληλα αυξάνεται η φέρουσα ικανότητα (CBR) του υλικού, η αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη και η αντίσταση σε διάβρωση. Συνήθως ποσοστά τσιµέντου 28% (Bell, 1978, 1993) είναι επαρκή για να βελτιώσουν αξιόλογα τη θλιπτική αντοχή και να µειώσουν τη διαβρωσιµότητα όλων των εδαφικών υλικών που αναµιγνύονται (Jones 1958, Croft 1967, Bell 1978, Van Impe 1989). Η δοκιµή ελέγχου της αντοχής σε διάβρωση κατά Franklin µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την µελέτη της έκτασης και του µεγέθους διαβρωσιγενών φαινοµένων, τα οποία προκαλούνται από διαδοχικά µεταβαλλόµενες κλιµατολογικές συνθήκες ύγρανσης και ξήρανσης. Επίσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί, για να ελεγχθούν εδαφικά µίγµατα ενισχυµένα µε τσιµέντο για την προστασία πρανών γεωφραγµάτων, αρδευτικών καναλιών, λιµνοδεξαµενών κ.λ.π., µέσα στα οποία η στάθµη του ύδατος µεταβάλλεται µε την εποχή του έτους.1/9 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Ε∆ΑΦΟΥΣ Άµµος Μπεντονίτης 1 Καολινίτης 1 Μπεντονίτης 2 Καολινίτης 2∆ΙΕΡΧΟΜΕΝΟ % Νο4 100Νο10 Νο40 9084 — — — —ΟΡΙΑ ATTERBERGΝο200 30 100 100 100 100LLPLΡΙΝΡ 509,0 53,0 111,5 34,0ΝΡ 39,0 44,0 42,3 29,6ΝΡ 470 9,0 69,3 4,4USGS SM CH CL CH CLΓΡΑΜΜΙΚΗ ΣΥΡΡΙΚΝΩΣΗ (%) 42,5 - 49.7 4.0 20,1 -25,5 3,0Πίνακας 1: Φυσικά χαρακτηριστικά εδαφών έρευνας (Engineering properties of tested soil samples)2. Ε∆ΑΦΗ ΕΡΕΥΝΑΣ Ως µη συνεκτικό έδαφος επιλέχθηκε µια µέση έως λεπτόκοκκη ποταµίσια άµµος µε οµοιόµορφη κοκκοµετρική διαβάθµιση και συντελεστή κατά Hazen 2.19 < 5, (Πίνακας 1).Το υλικό κατά USCS κατατάσσεται στην οµάδα SM.• Ως ενεργό πλαστικό γεωυλικό επιλέχθηκε ο βιοµηχανικός ορυκτός µπεντονίτης 1 ως το πλέον •διογκούµενο αργιλικό υλικό το οποίο προσροφώντας νερό δύναται να αυξήσει τον αρχικό όγκο κατά πολύ. Ως µη διογκούµενο µε χαµηλή πλαστικότητα λεπτόκοκκο αργιλικό υλικό, επιλέχθηκε ο βιοµηχανικός καολινίτης 1.3. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ ΣΤΟΥΣ ∆ΕΙΚΤΕΣ Ε∆ΑΦΟΥΣ Για να διαπιστωθεί η επίδραση του τσιµέντου στα όρια Atterberg παρασκευάστηκαν µίγµατα εδάφους-τσιµέντου στα οποία ελέγχθηκαν οι µεταβολές των ορίων µετά από 7 και 28 ηµέρες συναρτήσει των ποσοστών τσιµέντου και του χρόνου συντήρησης. Εδαφικά δείγµατα διερχόµενα από το κόσκινο No 40 (USCS) αναµίχθηκαν µε υγρασία πλησίον του ορίου υδαρότητας και µε διάφορα ποσοστά τσιµέντου (2, 4, 6, 10%) κατά βάρος. Τα µίγµατα προστατεύτηκαν σε σακούλες πολυαιθυλενίου, αριθµήθηκαν και τοποθετήθηκαν στο θάλαµο συντήρησης σκυροδέµατος µέχρι την ηµέρα δοκιµής, ώστε να µη µεταβληθεί η υγρασία τους. Στα µίγµατα µε µεγάλα ποσοστά τσιµέντου (6,8,10%) κατά τη διάρκεια της συντήρησης παρατηρήθηκε έντονη τσιµεντοποίηση των κόκκων του µίγµατος, οπότε αναγκαστικά έγινε δεύτερη θραύση και κοσκίνισµα, από το κόσκινο No 40, κάθε µίγµατος και µετά έγιναν οι έλεγχοι υδαρότητας και πλαστικότητας. Στα Σχήµατα 1 και 2 δίνεται η µεταβολή των ορίων Atterberg συναρτήσει του χρόνου και των ποσοστών τσιµέντου (Χριστοδουλιάς & Γιάνναρος, 1992).Σχήµα 1: Επίδραση προσθήκης τσιµέντου στα όρια Atterberg του µπεντονίτη 1 (Influence of cement addition on Atterberg limits of bentonite 1)2/9 Προκειµένου να ελεγχθεί η επίδραση του τσιµέντου στη γραµµική συρρίκνωση των µιγµάτων της έρευνας, µετά τη θραύση των δοκιµίων σε ανεµπόδιστη θλίψη, το υλικό κάθε δοκιµίου θρυµµατίσθηκε, κοσκινίστηκε στο κόσκινο No 40 και στη συνέχεια αφού αναµίχθηκε µε νερό, ώστε να είναι πλησίον του ορίου υδαρότητας, τοποθετήθηκε σε ειδική τυπάδα σύµφωνα µε το Πρότυπο BSI 1377 και µετρήθηκε η µεταβολή της γραµµικής συρρίκνωσης µετά από 7 ηµέρες, διότι στα δοκίµια των 28 ηµερών ήταν αδύνατο, λόγω της σκληρότητας που είχαν αποκτήσει. Στον Πίνακα 2 αναφέρεται η µεταβολή της γραµµικής συρρίκνωσης στα δυο βασικά είδη εδάφους συναρτήσει του χρόνου συντήρησης των 7 ηµερών και των ποσοστών τσιµέντου (2, 6, 8, 10, 12%). Τσιµέντο %Γραµ.Συρκ. ΜπεντονίτηΓραµ.Συρκ. Καολινίτη0 2 4 6 8 10 1249,7 43,8 41,7 39,5 30,2 25,0 23,34,0 3,5 1,8 1,6 1,3 1,1 0,9Πίνακας 2: Επίδραση του τσιµέντου στη Γραµµική Συρρίκνωση (Effect of cement on Linear Shrinkage)Σχήµα 2: Επίδραση προσθήκης τσιµέντου στα όρια Atterberg του καολίνη 1 (Influence of cement addition on Atterberg limits of kaolinite 1).4. ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΙΓΜΑΤΟΣ Κατά τη διάρκεια προετοιµασίας των δοκιµίων, µετά από πολλές δοκιµές και συγκρίσεις, διαπιστώθηκε ότι το µίγµα µπεντονίτη-καολινίτη-άµµου και τσιµέντου παρουσίαζε αδυναµία συµπύκνωσης και διαµόρφωσης σχήµατος. Επιπλέον παρουσίαζε µικρές αντοχές και µεγάλη διάβρωση πολλές φορές µη µετρήσιµες. Για το λόγο αυτό θεωρήθηκε ότι θα έπρεπε να αντικατασταθεί ο ενεργός µπεντονίτης 1 (LL= 509%) και ο επίσης ενεργός καολινίτης 1 (LL= 53%) µε δύο παρόµοια υλικά µικρότερης ενεργότητας οπότε χρησιµοποιήθηκαν µπεντονίτης 2 µε LL=111.5% και καολινίτης 2 µε LL= 34% (Πίνακας 1). Επίσης όπως αναφέρει ο Akpokodje (1986) το µίγµα αργίλου-άµµου σε αναλογία 1:1, όπως συµβαίνει περίπου µε το µίγµα 20Μ25Κ55Α,(20% µπεντονίτη, 25% καολινίτη, 55% άµµο) παρουσιάζει καλύτερη αντοχή και εργασιµότητα και χρειάζεται µόνο 4.5% ποσοστό τσιµέντου (δηλαδή 50% µικρότερο από αυτό που χρειάζεται για να σταθεροποιηθούν η άµµος και η άργιλος 2 ξεχωριστά), για να επιτευχθεί η αντοχή 17.5 kg/cm των Βρετανικών προδιαγραφών, µε αποθήκευση 7 ηµερών.3/9 Αυτό οφείλεται αφενός µεν στο ποσοστό και στο µέγεθος κόκκων της άµµου πού δίνει τις πρέπουσες επαφές µεταξύ των κόκκων και αφετέρου στο ποσοστό της αργιλικής φάσης, που µε το ίδιο ποσοστό τσιµέντου απελευθρώνονται επαρκή ιόντα ασβεστίου, ικανά να σχηµατίσουν προϊόντα, τα οποία περιβάλουν τους αργιλικούς και αµµώδεις κόκκους και δηµιουργούν σκελετό σηµαντικής αντοχής και ανθεκτικότητας στο µίγµα 20Μ25Κ55Α. Τελικά ο Akpokodje (1986) αναφέρει ότι η ανωτέρω µέθοδος σταθεροποίησης αυτού του µίγµατος, συνεισφέρει στην οικονοµία των έργων και αυξάνει ταυτόχρονα την φέρουσα ικανότητα του οδοστρώµατος. Για τους λόγους αυτούς επιλέχθηκε και παρασκευάστηκε το παραπάνω µίγµα µε ποσοστά τσιµέντου 4,8,12% κατά βάρος αντίστοιχα. Τα δοκίµια συµβολίζονται µε τον κωδικό 20Μ25Κ55Α.5. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ ΣΤΗΝ ΑΝΤΟΧΗ Για τη µελέτη της επίδρασης του τσιµέντου στην αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη, παρασκευάστηκε µίγµα µε αναλογία 20% µπεντονίτη, 25% καολινίτη, 55% άµµο και ποσοστά τσιµέντου 4,8,12% κατά βάρος αντίστοιχα. Τα δοκίµια συµβολίζονται µε την κωδική ονοµασία 20Μ25Κ55Α. Τα κυλινδρικά δοκίµια κατασκευάστηκαν µε πυκνότητα και βέλτιστη υγρασία εκείνη της αντιστοίχου τροποποιηµένης δοκιµής Proctor. Τα δοκίµια είχαν διάµετρο 3,55 cm, ύψος 7,1 cm (ASTM 163263,1998) και συµπυκνώθηκαν στατικά στη ζητούµενη πυκνότητα. Τα δοκίµια προστατεύτηκαν µέσα σε σακούλες πολυαιθυλενίου, αριθµήθηκαν και διατηρήθηκαν στο θάλαµο συντήρησης σκυροδέµατος για 7 και 28 ηµέρες. Όλα τα δοκίµια συµπυκνώθηκαν στο 95% της µέγιστης εργαστηριακής πυκνότητας κατά Proctor e και συντηρήθηκαν σε θάλαµο µε σχετική υγρασία 95.5% και θερµοκρασία 21 C. Η αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη µετρήθηκε σε συσκευή µονοαξονικής θλίψης, µε µηκυνσιόµετρο ακρίβειας 1x 0,00254 cm και οι µετρήσεις επιβολής βάρους από δυναµόµετρο ακρίβειας 1x 0,000254 cm. Ο ρυθµός φόρτισης της συσκευής ήταν 0.6604 mm/λετττό. Στο Σχήµα 3 και στον Πίνακα 3 φαίνεται η µεταβολή της αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη συναρτήσει των ποσοστών τσιµέντου και του χρόνου συντήρησης.Σχήµα 3: Η επίδραση του τσιµέντου στην αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη (7 και 28 ηµέρες) - Effect of cement on the unconfined compressive strength (7 and 28 days).4/9 ΤΣΙΜΕΝΤΟ %7 ΗΜΕΡΕΣ 2 kg/cm28 ΗΜΕΡΕΣ kg/cm0% 4% 6% 8% 10% 12%2,24 28,6 33,7 44,9 60,3 71,12,28 30,0 47,1 65,1 68,8 82,62Πίνακας 3: Θλιτττική αντοχή του µίγµατος 20Μ25Κ55Α µε 95% συµπύκνωση (Unconfined strength for mixture 20M25K55A having 95% compaction)Παράλληλα έγινε προσπάθεια σύγκρισης των αποτελεσµάτων αντοχής, µε αυτά που έχει δηµοσιεύσει ο Taki, (2000) µε σκοπό να διαπιστωθούν διαφορές ή οµοιότητες στις αντοχές για τα αµµώδη εδάφη, (Σχήµα 4). Ο υπολογισµός του βάρους τσιµέντου στον άξονα χ , έγινε λαµβάνοντας υπόψη, το βάρος και τον όγκο κάθε δοκιµίου καθώς και το αντίστοιχο ποσοστό τσιµέντου, για κάθε µίγµα. Όπως φαίνεται στο Σχήµα 4, οι αντοχές σε θλίψη του µίγµατος 20Μ25Κ55Α τοποθετούνται µέσα στα όρια αντοχής για τα αµµώδη εδάφη που περιγράφει ο Taki, (2000). Επαληθεύεται ταυτόχρονα το τελικό διάγραµµα που µελέτησε ο Akpokodje,(1986) σύµφωνα µε το οποίο µίγµα 1:1 αργίλου προς οµοιόµορφη άµµο (όπως το 20Μ25Κ55Α), παρουσιάζει µεγαλύτερες αντοχές σε διάφορα ποσοστά τσιµέντου από ένα αµµώδες έδαφος, γιατί µε την αύξηση του ποσοστού της άµµου παρουσιάζεται και αύξηση των σηµείων επαφής των κόκκων, µε αποτέλεσµα να χρειάζεται µεγαλύτερο ποσοστό τσιµέντου για να αναπτύξει το αργιλικό µίγµα επαρκή ανθεκτικότητα (Σταυριδάκης,1997).Σχήµα 4: Επίδραση του τσιµέντου στην αντοχή του µίγµατος 20Μ25Κ55Α σε σύγκριση µε τρία βασικά είδη εδάφους (After Taki, 2000) (Effect of cement on the unconfined compressive strength for the mixture 20M25K55A in comparison of three basic soils)5/9 6. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ ΣΤΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ∆ΙΑΒΡΩΣΙΜΟΤΗΤΑΣ Προκειµένου να ελεγχθεί η αντοχή σε διάβρωση των δοκιµίων 20Μ25Κ55Α µε διάφορα ποσοστά τσιµέντου, χρησιµοποιήθηκε η συσκευή Franklin, (Franklin & Chandra,1972) η οποία έχει υιοθετηθεί από το I.S.R.M. ως συσκευή προσδιορισµού της αντοχής σε διάβρωση µε τριβή και κρούση (slake durability) των βραχωδών σχηµατισµών. Η συσκευή αποτελείται από τύµπανο που στην κυλινδρική επιφάνεια έχει κόσκινο µε άνοιγµα κυψελίδων 2 mm και από ένα δοχείο ορθογωνίου διατοµής, εντός του οποίου υπάρχει νερό και περιστρέφεται το τύµπανο µε ταχύτητα 20 rpm. Μέσα στο τύµπανο τοποθετούνται 10 - 12 κύλινδροι εδαφικών µιγµάτων που έχουν ύψος 2,37 cm, διάµετρο 3,55 cm και ζυγίζουν ο καθένας 40 - 45 gr, ώστε συνολικά να δίνουν ένα δείγµα βάρους 450-500 gr. Η προσοµοίωση των διαστάσεων έγινε έτσι ώστε να είναι παρόµοιες µε αυτές που περιγράφει η ISRM. Η ετοιµασία των δοκιµίων έγινε σε ειδική τυπάδα (µήτρα) που κατασκευάστηκε για το σκοπό αυτό (ASTM 163263,1998). Τελικά υπολογίστηκαν: α. Ο δείκτης της αντοχής σε διάβρωση (slake durability index) πού είναι το κλάσµα του βάρους του ξηρού υλικού που αποµένει στο δείγµα µετά την δοκιµή, προς το βάρος του αρχικού ξηρού υλικού και συµβολίζεται ως ldi(%). β. Ο δείκτης διαβρωσιµότητας (slaking index) πού είναι το κλάσµα του βάρους του διαβρωθέντος ξηρού υλικού, προς το βάρος του αρχικού ξηρού υλικού και συµβολίζεται ως (100 - ldi) (%).Σχήµα 5: Μείωση του δείκτη διαβρωσιµότητας ανάλογα µε τα ποσοστά τσιµέντου (Relationship between slaking index and cement percentage)Ο δείκτης της αντοχής σε διάβρωση και ο δείκτης διαβρωσιµότητας µετρήθηκαν κατά την ξήρανση και ύγρανση των δειγµάτων. Ο υπολογισµός του δείκτη αντοχής σε διάβρωση του πρώτου κύκλου δίνεται από τον τύπο:Επίσης ο δείκτης διαβρωσιµότητας του πρώτου κύκλου ισούται µε (100 - Id1)%.6/9 Εάν επαναληφθεί η δοκιµή σε δεύτερο κύκλο, ο δείκτης αντοχής σε διάβρωση του δεύτερου κύκλου δίνεται από τον τύπο:και ο δείκτης διαβρωσιµότητας του δεύτερου κύκλου ισούται µε (100 - ld2)% Στην παρούσα έρευνα έγιναν δύο κύκλοι διάβρωσης. ΤΣΙΜΕΝΤΟ %28 ΗΜΕΡΕΣ 2 kg/cm0% 4% 8% 12% Πίνακας 4:7 ΗΜΕΡΕΣ 2 kg/cm 90,1% 39,1% 15,3% 9,4%80,8% 26,8% 11,0% 7,2%Σχέση µεταξύ δείκτη διαβρωσιµότητας και ποσοστού τσιµέντου (Relationships between slaking and cement content)7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ Πολλές σηµαντικές φυσικές και µηχανικές ιδιότητες (πλαστικότητα, υδαρότητα, εργασιµότητα, συµπύκνωση, φέρουσα ικανότητα, αντοχή, αντοχή σε διάβρωση) των γνωστών εδαφών βελτιώνονται µε τη χρήση τσιµέντου ως πρόσθετο. Παρόλα αυτά οι ιδιότητες των διαφόρων µιγµάτων εδάφους - τσιµέντου διαφέρουν και εξαρτώνται από το είδος του εδάφους, την ποσότητα του πρόσθετου και το χρόνο συντήρησης (Bell, 1993). Η προσθήκη τσιµέντου στο µπεντονίτη προκάλεσε αύξηση του ορίου πλαστικότητας µείωση του ορίου υδαρότητας ενώ ο δείκτης πλαστικότητας µειώθηκε δραστικά. Η παρουσία του τσιµέντου επέδρασε δραστικά, απορροφώντας το νερό µέσα από τα µόρια του υλικού. Παράλληλα τα ιόντα ασβεστίου αντικατέστησαν τα ιόντα νατρίου και καλίου και η έναρξη της σκλήρυνσης του ασβεστίου, προκάλεσε κροκίδωση των αργιλικών µορίων, µε αποτέλεσµα να µειωθεί δραστικά ο δείκτης πλαστικότητας και να βελτιωθούν οι δείκτες εδάφους του υλικού. Μία µικρή αλλά αναµενόµενη διαφορά παρατηρήθηκε, στον καολινίτη όπου είχαµε αύξηση του ορίου υδαρότητας όπως ακριβώς έχει αναφερθεί και από άλλους (Van Impe, 1989). Επειδή όµως παράλληλα αυξήθηκε και το όριο πλαστικότητας, τελικά επιτεύχθηκε µείωση του δείκτη πλαστικότητας. Η γραµµική συρρίκνωση των αργιλικών δειγµάτων (µπεντονίτη 1 και καολίνη 1) µειώθηκε σηµαντικά µε την προσθήκη τσιµέντου. Όπως παρατηρούµε στον Πίνακα η γραµµική συρρίκνωση µειώθηκε ανάλογα µε το ποσοστό τσιµέντου ενώ µε το υψηλότερο ποσοστό (12%) µειώθηκε κατά 50% της αρχικής τιµής. Η διεργασία αυτή ήταν αποτέλεσµα της ποζολανικής δράσης των ασβεστιτικών και πυριτικών ενώσεων του τσιµέντου, οι οποίες ενεργοποιήθηκαν µέσα στις 7 ηµέρες της ανάµιξης, µε αποτέλεσµα να βελτιωθούν τα µηχανικά χαρακτηριστικά των αργιλικών δειγµάτων. Όλα τα εδαφικά δείγµατα παρουσίασαν αύξηση της αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη µε την προσθήκη τσιµέντου. Η τελική αντοχή αυξήθηκε περισσότερο 20 φορές (στα δοκίµια των 7 και 28 ηµερών) από την αντοχή των αρχικών µιγµάτων (Πίνακας 3). Παρά το γεγονός ότι τα δοκίµια περιείχαν 20% µπεντονίτη ο οποίος είναι διογκούµενο υλικό, η αύξηση της αντοχής που έδειξαν τα δείγµατα είναι εντυπωσιακή. Φαίνεται ότι η λεπτόκοκκη σύσταση του καολινίτη και του µπεντονίτη, συµπληρώνει τα κενά των κόκκων της άµµου (55%), ενώ ο συνδυασµός µε το τσιµέντο εξουδετερώνει τις πλαστικές ιδιότητες της αργίλου, οπότε δηµιουργείται ισχυρός σκελετός έναντι των επιβαλλόµενων τάσεων, (Σταυριδάκης,1997).7/9 • Στα δοκίµια µε 4% τσιµέντο η αντοχή αυξήθηκε κατά 10 φορές από την αρχική πµή. Αυτό το• •µικρό ποσοστό τσιµέντου συµβάλει στην οικονοµία του έργου, διότι επιτρέπει τη χρησιµοποίηση πλαστικών εδαφικών σχηµατισµών για την κατασκευή επιχωµάτων, τα οποία υπό κανονικές συνθήκες απορρίπτονται. Στα δοκίµια µε 8% τσιµέντο η αύξηση της αντοχής είναι πιο εντυπωσιακή και έφθασε τις 30 φορές. Τέλος στα δοκίµια µε 12% τσιµέντο η αύξηση της αντοχής είναι παραπλήσια µε αυτή του ισχνού σκυροδέµατος (80 kg/cm ).Η τοποθέτηση των µετρήσεων της αντοχής των δοκιµίων σε ανεµπόδιστη θλίψη, στο διάγραµµα του Σχήµατος 4, (Taki, 2000), σε συνδυασµό µε την έρευνα Akpokodje,(1986) δίνει ενθαρρυντικά αποτελέσµατα ως προς την επαναληψηµότητα των δοκιµών, διότι ταυτίζονται πλήρως µε τα όρια που ορίζει το διάγραµµα για τα αµµώδη εδάφη. Η διάβρωση (slaking) των αργιλικών εδαφικών µιγµάτων που σταθεροποιήθηκαν µε τσιµέντο, συµπυκνώθηκαν στο 95% της µέγιστης εργαστηριακής πυκνότητας και συντηρήθηκαν επί 7 και 28 ηµέρες, µειώθηκε ανάλογα µε την αύξηση του ποσοστού τσιµέντου. Ειδικότερα, τα δοκίµια µε 4% τσιµέντο παρουσίασαν αρκετά καλή αντίσταση σε διάβρωση, µετά από δύο κύκλους σε τριβή και κρούση µε νερό, και είχαν απώλεια υλικού κατά 40% στις 7 ηµέρες και 30% στις 28 ηµέρες. Τα δοκίµια µε 8% τσιµέντο παρουσίασαν καλύτερη συµπεριφορά µετά από δύο κύκλους σε τριβή και κρούση µε νερό, µε απώλεια υλικού της τάξης του 15% στις 7 ηµέρες και 10% στις 28 ηµέρες. Τα δοκίµια µε 12% τσιµέντο παρουσίασαν εντυπωσιακή αντοχή σε διάβρωση µετά από δύο κύκλους σε τριβή και κρούση µε νερό, µε απώλεια υλικού της τάξης του 10% στις 7 ηµέρες και 8% στις 28 ηµέρες. Συµπερασµατικά παρουσιάζεται σηµαντική βελτίωση της ανθεκτικότητας του υλικού µε την πάροδο του χρόνου, που οφείλεται στο όπ το ποσοστό απελευθέρωσης των ιόντων του ασβεστίου κατά την ενυδάτωση και υδρόλυση του τσιµέντου αυξάνει, όσο αυξάνει και το χρονικό διάστηµα συντήρησης µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία ισχυρότερου εδαφικού σκελετού που επιφέρει και µείωση στη διάβρωση.8/9 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Akpokodje, G. E., (1986). A method of reducing the cement content of two stabilized Niger delta soils. Quarter. Jour, of Eng. Geology, London, Vol. 19, pp 359 - 363, U.K. A.S.T.M. D 558-57 (1998). Moisture - Density relations of soil-cement mixtures. A.S.T.M. D 1632-63 (1998). Standard method of making and curing soil-cement compression and flexure test specimens in the laboratory. B.S.I.1377 (1990). Methods of test for soils for Civil Engineering purposes.B.S.I. 1924 1990. Bell, F.G. (1978). Foundation Engineering in Difficult Ground, Buttenworths, London, U.K. Bell, F.G. (1993). Engineering treatment of soils. Chapman and Hall, London,U.K. Croft, J.B. (1967). The influence of soil mineralogical composition on cement stabilization. Geotechnique, V. 17, London. Franklin, J.A. & Chandra,R. (1972). The slake durability test. Intm. J. Of Rock Mech. Min. Sc. Vol. 9, pp 325-341. Jones C.W. (1958). Stabilization of expansive clay soils with hydrated lime and portland cement. Bulletin Highway Research Board, No 193, Washighton D.C. , USA. Σταυριδάκης, E. (1997). Μελέτη της ∆ιαβρωσιµότητας και συσχετισµός της µε την αντοχή σε αναµττόδιστη θλίψη εδαφών σταθεροποιηµένων µε τσιµέντο. ∆ιδακτορική διατριβή, Τµήµα Πολ. Μηχ. Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Taki, О., (2000). Ground Improvement Reinforcement and Grouting. Deep Mixing Database. Intm. Soc. For Soil Mech. And Geotchn. Eng. (ISSMGE - TC -17). Van Impe, W.F. (1989). Soil Improvement Techniques and their Evolution. Balkema, Rotterdam, Netherlands, Chapter 4.1 Χριστοδουλιάς I. & Γιάνναρος X. (1992). Βελτίωση εδαφών µε χρήση πρόσθετων. ου Πρακτικά 2 Πανελλήνιου Συνεδρίου Γεωτεχνικής Μηχανικής. ΤΕΕ, 4ΕΘ, Θεσσαλονίκη, 21-23 Οκτωβρίου, Τ.2, σελ. 133-140.9/9
Εισάγετε το όνομά σας. *
Εισάγετε το e-mail σας. *
Μήνυμα
Κάντε ένα σχόλιο για το άρθρο. Το μήνυμα σχολίου σας θα δημοσιοποιηθεί μετά από έγκριση από την αρμόδια Επιτροπή.
*

Σφάλμα

Εισάγετε το όνομά σας.

Σφάλμα

Εισάγετε το e-mail σας.

Σφάλμα

Εισάγετε μήνυμα σχολίου.

Σφάλμα

Προέκυψε ένα λάθος κατά την αποστολή του σχολίου σας, παρακαλώ δοκιμάστε ξανά αργότερα.

Μήνυμα

Το μήνυμα σχολίου απεστάλη επιτυχώς. Θα δημοσιευτεί το συντομότερο δυνατό μετά την έγκριση του από την αρμόδια Επιτροπή.