FI69172B - Foerfarande foer foerstaerkning av markunderlag - Google Patents

Description

691 72

Menetelmä maa-alustan vahvistamiseksi - Förfarande för för-stärkning av markunderlag Tämä keksintö koskee maanlujitusmenetelmää, jossa lujitettavaan, kosteutta sisältävään maahan, arvottomaan mineraaliainee-seen eli jätteeseen tai maa-jäteseokseen sekoitetaan sementtiä ja betonin lisäainetta ja sitten tiivistetään.

Rakennettaessa katuja ja rautatielinjoja vahvistetaan tavallisesti alusta tai jakava kerros ennen kadun pintakerroksen sijoittamista taikka rautatienrakennuksen sepelikerroksen sijoittamista. Tämä tapahtuu nykyisin maanlujituksena tunnetulla menetelmällä, jolla mitä erilaisimmat maapohjat (kuohkeat massat), kuten esimerkiksi standardin DIN 18196 mukaiset maat, pölymäiset mineraaliaineet tai näiden seokset sekoitetaan veden ja sementin kanssa, esimerkiksi maan-jyrsimillä tai sekoituslaitoksissa ja sitten tiivistetään jyräämällä, esimerkiksi kumipyörävalsseilla. Maanlujitus-massan sisältämän sementin kovettumisella tulevat maanluji-tusmassan yksittäiset jyväset yhdistetyiksi lujaksi, kitatuksi rungoksi. Kun betonissa sementtikivi käytännöllisesti katsoen täydellisesti ympäröi jyväsiä, kittaa se maanlujotuksessa jyväset vain yksittäisissä pisteissä. Tämä johtuu siitä, että betonissa yleensä pyritään hyvin paljon suurempiin pu-ristuslujuuksiin ja sen mukaisesti käytetään enemmän sementtiä kuin mitä on tarpeen maanlujituksessa, jossa maapohjasta riippuen riittää 80-220 kg sementtiä kuutiometriä kohden (vastaten 4-16 % sementtiä).

Edellä mainituilla, pölymäisillä mineraaliaineilla eli arvottomilla mineraaleilla, joita seuraavassa ja patenttivaatimuksissa lyhyyden vuoksi nimitetään jätteiksi, tarkoitetaan luonnollisia ja keinotekoisia mineraaliaineita kuten lentotuhkia, polttojätteitä, muita pölymäisiä tai hienoa hiekkaa sisältäviä jätteitä kuivatus-, kostutus- ja sähköpölynpoistolaitoksista, __________ — -· II .

69172 hiesu- ja savipitoisia pesujätteitä soran ja louheen pesu-laitoksista, hiontaprosessien jäteaineita ja kaikenlaisia muita hienojakoisia epäorgaanisia ja orgaanisia jätteitä.

Johtuen erilaisista päämääristä ja erilaisista lisätyistä aineista on maanlujittamisella sementin avulla ja betonin-valmistuksella perustavaa laatua olevia teknologisia eroja.

Kun betonissa (sementtibetonissa) aina edellytetään käytännöllisesti katsoen täydellistä tiivistystä, niin että yksittäisten sora- ja hiekkajyvästen väliset ontot tilat lähes täydellisesti on täytetty sementtiliimalla, ei maanlujituk-sessa ole pyrittävä käytännöllisesti katsoen täydelliseen tiivistykseen. Hyvyyden määrääjänä on sen vuoksi betonissa (paitsi sementin hyvyyttä) vain sementtiliima, so. vesise-mentti ja siihen liittyvä kovetetun sementtikiven huokoisuus. Sitä vastoin ei maanlujituksessa voida asettaa mitään erityisiä, onttojen tilojen minimiin tähtääviä vaatimuksia. Myös hyvällä tiivistyksellä jää maanlujituksessa sen vuoksi jyväsrunkoon enemmän onttoja tiloja kuin betonissa. Kun betonissa tavallisesti pyritään jäännöshuokospitoi-suuteen noin 2,0 tilavuusprosenttia tai vähemmän ja vain poikkeustapauksissa, kuten katubetonissa kokonaishuokospitoi-suuteen noin 4 tilavuusprosenttia, on huokosten osuus maanlujituksessa 10-20 kertaa suurempi, so. mineraalionttotila sementillä tapahtuvassa maanlujituksessa vaihtelee laajalla alueella välillä noin 20-40 tilavuusprosenttia.

Koostumusten valmistaminen maanlujitukseen sementillä tapahtuu sen vuoksi betoninvalmistukseen verrattuna toisin perustein, nimittäin maapohjamekaniikkaan perustuen. Tämän lähtökohtana on järjestelmä kiinteäaineista sekä vedestä ja ilmasta huokosina. Periaatteellisesti pyritään mineraaliai-neiden mahdollisimman tiiviiseen kerrostukseen. Tämän mukaisesti ovat sementillä tapahtuvan maanlujituksen laadulle olennaisia määrityssuureita vesipitoisuus, sementtipi-toisuus ja tiivistyksen määrä.

69172

Sementillä tapahtuvassa maanlujituksessa voidaan käyttää jokaista ltoonnossa esiintyvää maapohjaa, joka voidaan murskata tarpeellisessa määrin, joka ei sisällä kovettumista häiritseviä aineita ja joka on sekoitettavissa sementin (hydro-fobioitu tai ei) ja veden sekä mahdollisesti sopivien lisäaineiden kanssa. Veden ja sementin suhde ei tässä ole missään betoniteknologian kaltaisessa vesisementtisuhteessa. Tämän johdosta ei ole olemassa mitään mahdollisuutta laskea "päämäärävarmasti" määrättyjä lujuusominaisuuksia sementin avulla suoritetulle maanlujitukselle.

Kuten edellä jo mainittiin, voidaan maanlujitus toteuttaa myös lisäämällä jätettä taikka, kuten jo on kokeellisesti suoritettu, käyttämällä pelkästään jätettä, kuten lentotuh-kaa. Tällöin pätevät samoin olennaisesti edellä mainitut seikat.

Lujitetuissa maa-sementti-seoksissa vaikuttaa vesi "voiteluaineena". Tämän mukaisesti on jokaista maata, jätettä tai maa/jäteseosta vast, jokaista maa-sementti-seoöta, maa-jäte-sementtiseosta tai jäte-sementti-seosta varten edellä mainittujen periaatteiden puitteissa olemassa ns. "optimaalinen vesipitoisuus", joka määritetään ns. Proctor-kokeessa (ks.

DIN 18127, Proctorkoe, ohjeen julkaisija Forschungsgesellschaft fiir das Strassenwesen) .

Vesivaatimus maanlujituksessa määräytyy siis "optimaalisen vesipitoisuuden" mukaan, joka - kuten on kuvattu edellä mainitussa ohjelehdessä - on määritettävissä maapohjamekaniikan sääntöjen mukaan. Tätä optimaalista vesipitoisuutta vastaavaan kuiva-ainetiheyteen (Proctortiheyteen) on pyrittävä myös rakennustoteutuksessa, edellyttäen, että Proctor-kokeen tulos siihen liittyvine koesylinterin valmistuksineen tarpeellisen tai sopivan sementtipitoisuuden määrittämiseksi vahvistaa välttämättömän puristuslujuuden saavuttamisen.

V

69172

Proctor-kokeessa muodostetut koekappaleet tutkitaan seitsemäntenä ja/tai kahdentenakymmenentenäkahdeksantena päivänä niiden valmistuksen jälkeen puristuslujuuden suhteen (ks.

TW 74, Bundesminister filr Verkehr, Abt. Strassenbau) . Tällöin nousee lujuus likimäärin suoraviivaisessa suhteessa sementtipitoisuuden nousun kanssa. Interpolaatiolla päätellään saavutetusta puristuslujuudesta kysymyksessä oleva sementtitarve (vrt. Beton 19 (1969), ss. 19-24).

Suhdetta lujuusominaisuuksien ja vesisementtiarvon välillä kuten betonissa ei ole olemassa maanlujituksessa. Ns. "optimaalista tiivistystä" kuten betonissa ei myöskään ole maan-lujituksessa, sillä tiivistysaste määräytyy kulloinkin samasta mitasta määritetystä "Proctortiheydestä".

Vaikka maanlujitus sementillä antaa huomattavan parannuksen alustan ominaisuuksiin, erityisesti roudankestävyyteen kadun-ja rautatienrakennuksessa, on tällä menettelytavalla kuitenkin erilaisia varjopuolia. Kun lisätään vierasta vettä luji-tusmateriaalin oman vesipitoisuuden lisäksi rakennuspaikalla, ovat· lisämenettelyvaiheet tarpeen ja kustannukset kohoa-, . vat. Edelleen esiintyy sellaisessa maanlujituksessa tai routasuojakerroksissa niiden kovettuessa, kutistumisen johdosta ns. makrohalkeamia. Nämä tekevät tarpeelliseksi sen, että täytyy käyttää esimerkiksi suhteellisen paksuja bitumilla tai sementillä sidottuja kadunpäällysteitä, jotta vältettäisiin makrohalkeamien heijastuminen päällysteeseen.

On olemassa suuri tarve sellaisen menetelmän aikaansaamiseksi maanlujitukseen,joka olisi toteutettavissa yksinkertaisemmin ja huokeammin kuin aikaisemmat ja joka samalla johtaisi yhtä hyviin ja mahdollisesti parannettuihin ominaisuuksiin roudankestävyyden, kantokyvyn ja halkeamarakenteen suhteen. Tällöin on erityisen toivottavaa makrohalkeamien välttäminen, koska tällöin olisi kadunrakennuksessa mahdollista käyttää ohuempia bitumi- tai sementtisidoksisia päällysteitä, mikä ottaen huomioon maaöljyn niukkuuden ja kohoavan hinnan on tulevaisuudessa yhä välttämättömämpää.

5 691 72 Tämän mukaisesti on keksinnön lähtökohtana tehtävä saada aikaan menetelmä maan. lujittamiseksi ja sen mukaisesti valmistetut routasuojakerrokset, erityisesti kadun- ja rautatienrakennusta varten, joka menetelmä verrattuna tunnettuihin maanlujitusmenetelmiin sementin avulla on toteutettavissa yksinkertaisemmalla tavalla ja mahdollisesti käyttämällä vähäisempiä sementti- ja vesimääriä. Tämän lisäksi tulisi keksinnön mukaisen menetelmän johtaa vähentyneeseen makro-halkeamien muodostumiseen, niin että esimerkiksi kadunrakennuksessa voitaisiin käyttää ohuempia bitumilla tai sementillä sidottuja katupäällysteitä.

Keksinnön kohteena on sen vuoksi edellä esitetyn määritelmän mukainen maanlujitusmenetelmä jolle keksinnön mukaan on tunnusomaista, että betonin lisäaineena käytetään betoninnotkis-tinta ja/tai betonin juoksevuusainetta määrässä joka kuiva-aineena laskettuna on 2,5 - 5 %, edullisesti 3 - 4,5 % sementin painosta.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon kohteena on edellä mainittua laatua oleva menetelmä, jolle on tunnusomaista, että käytetään luonnollista kosteutta sisältävää maata eikä sen kosteuspitoisuutta nosteta.

On tunnettua betoninvalmistuksessa käyttää lisäaineita, kuten betonin notkistinta, betonin nopeutinta, ilmahuokosten muodos-tinta, tiivistysainetta, betonin hidastinta ja injektoinnin apuainetta sekä lisäaineita, kuten mineraaliaineita, orgaanisia aineita ja väriaineita. Maanlujituksessa ei kuitenkaan tähän asti ole käytetty sellaisia lisäaineita lukuunottamatta mineraalisia aineita (jätettä). Nyt on yllättäen keksitty, että notkistusaineiden kuten betonin notkistumien ja/tai betonin juoksevuusaineiden käyttäminen myös maanlujituksessa johtaa edullisiin tuloksiin huolimatta täysin toisenlaisista .olosuhteista. Niinpä voidaan esimerkiksi muuttumattomalla sementtipitoisuudella jättää pois vieraan veden lisääminen, so. lujitettavan aineen oma kosteus on riittävä. Tämä lisäksi 6 69172 johtaa notkistusaineiden lisääminen suurempiin puristuslu-juuksiin, niin että on mahdollista olennaisesti laskea semen ttiosuutta. Vesi- ja sementtipitoisuuden pienentämisestä on jälleen seurauksena vähemmän halkeamia lujitetussa massassa, niin että samalla tai korotetulla puristuslujuu-della ei enää esiinny makrohalkeamia kuten tähän asti oli tavallista. Pikemminkin on keksinnön mukaisissa maanlujituk-sissa enää otettava huomioon vain mikrohalkeamien esiintyminen. Toisin kuin tähänastisessa maanlujituksessa sementillä tekee tämä mahdolliseksi käyttää myös ohuempia bitumilla tai sementillä sidottuja kadunpäällysteitä, mikä itse maan-vahvistuksen säästöjen lisäksi johtaa edelleen kustannusten alenemiseen kadunrakennuksessa.

Betonin notkistimia (juoksevuusaineita, plastisointiaineita) on joitakin vuosikymmeniä sitten kehitetty ensi sijassa Saksassa ja Sveitsissä. Niiden tehtävänä on muuttaa jäykkä tuorebetoni ilman suurehkoja vesilisäyksiä plastiseksi tuorebetoniksi. Ennen betonin notkistusaineiden käyttämistä oli tavallista saada plastisempaa betonia suuremmalla sementti liimamäärällä, so. suuremmalla sementtilisäyksellä yhdistettynä suurempaan vesipitoisuuteen. Jo joitakin vuosia on sen lisäksi ollut olemassa betonin juoksevuusaineita, jotka vaikutukseltaan edustavat supernotkistimia.

Maanlujituksessa samoin käytettävät jäteaineet korottavat nykyisen teknologisen tietämyksen mukaan maanlujituksen tuo-retilassa, saavutetun tiivistyksen jälkeen, tuoreen kantoker-roksen näkyvää koheesiota. Lisäksi ovat tietyt mineraaliset hienoaineet latenttihydraulisia, so. ne tiettyyn asteeseen saakka johtuen stimuloinnista portland-sementti-klinkkeri-osilla ottavat osaa kovettumiskäyttäytymiseen, so. on mahdollista vähentää sementtiä järjestelmän "halkeamia edistävänä" ainesosana.

Notkistimina ja juoksevuusaineina betoninvalmistuksessa toimivat tekniikan tason mukaisesti olennaisesti seuraavat aineet: 7 69172 1. Preparaatit sulfiittijätelipeästä (ligniinisulfohapot tai näiden suolat), 2. hiili- ja oksihiilihapot sekä näiden suolat, näiden yhdisteiden ja detergenttien derivaatit, 3- tietyt silikonit, 4. sulfonoidut melamiini-formaldehydi-kondensaatiotuotteet (supernotkistimet), 5. kondensaatiotuotteet naftaliinisulfonihaposta ja formaldehydistä, 6. preparaatit sokerilajeista, jotka johtuen niiden kove-tustapahtumaa hidastavasta vaikutuksesta mahdollisesti yhdistetään kalsiumkloridiin, 7. naftaliinin kanssa analogiset kondensaatiotuotteet antraseeneista, 8. sulfonoitu fenoliformaldehydikondensaatti ja 9. kohdissa 1-8 mainittujen aineiden yhdistelmät.

(Mainittujen aineiden sulfoniryhmiä sisältäviä yhdisteitä on tavallisesti kaupassa tarjolla niiden natriumsuolojen muodossa ja niitä myös käytetään tässä muodossa.) Käytännössä käytetään betoninvalmistukseen betonin notkistus-liuoksia sementtiosuudesta laskettuna 0,2 % - maksimaalises-ti 1,5 %. Tällöin on väistämättömästi kysymys rajoitetusta liukoisuudesta yleensä 20-30 prosenttisiksi liuoksiksi. Näiden lisäaineiden suuremmista määristä ei yleensä ole mitään lisäetuja, vaan ne johtavat liian voimakkaaseen juoksevuu-teen, ilman poistumiseen katubetoneista ja ei-toivottavan pitkään kovettumishidastukseen. Saksassa on betonin juokse-vuusaineiden käyttämisen ohjeena sementtibetonissa normi DIN 1045.

Vaikka on oletettavissa, että sementin "klinkkeritaasit" maanlujituksessa sementillä samoin kuin betoninvalmistuk-sessa tulevat vuorovaikutukseen veden kanssa, on maanlujituksessa betoniin verrattuna joitakin painavia eroja. Kun 8 69172 lisäseokset A, B» C normin DIN 1045 mukaan osoittavat pin- 2 toja noin 0,8-4,6 m /kg, kulkevat seulontakäyrät lujitettavalle hiekalle ja maalle suurella etäisyydellä betoni-seulon-takäyristä hieno...keskijyväkokoalueella. Ominaispinta on arvioitava vain likimäärin noin 10,0 m /kg. Johtueit·’ maanlujituksessa sementtiliiman (sementti + vesi + huokoset) paljon vähäisemmästä tilavuusosuudesta, on maanlujituksessa käytetyn sementtiliimamäärän yläpinta paljon suurempi kuin vastaava pinta betonissa. Tästä on seurauksena jo aikaisemmin mainittu suuri huokostilavuus maanlujitusmas-soissa. Edelleen on maanlujituksen suhteellisen vähäisestä sementtiliimamäärästä seurauksena se, että sen jakaantuminen koko maajärjestelmään ei voi olla jatkuva. Tämä johtaa maanlujitusmassoissa "pistemäiseen maaosasten kattaukseen" sementtiliimalla. Johtuen dispersioaineen veden puutteesta kantoaineena sementille dispergoituneeksi faasiksi muodostuvat sementtijyväsryhmät lukuisiksi jyväspakkauspisteiksi. Johtuen sementtijyvästen yhteenkasaantumisesta suuremmiksi ryhmiksi tapahtuu suuremman sementtipakkaantuman läpihydra-taatio yhä tiheämmäksi tulevalla geelinmuodostuksella ja tilavuuden suurenemisella jatkuvasti hitaammin, kuitenkin yhä etenevästi. Tämä on yhtenä perustana usein moititulle myöhäislujuudelle pitempien aikavälien jälkeen.

Nyt on yllättäen keksitty, että käyttämällä betonin notkistus-aineita ja/tai betonin juoksevuusaineita maanlujitusmassois-sa voidaan vesiosuus vähentää noin 70 litraa/m ja kuitenkin saadaan riittävästi tiivistämiskelpoinen rakenneaine, vaikka aikaisemmissa maanlujitusmassoissa paljon suurempaa pintaa (verrattuna betoniin) varten käytettävissä on olennaisesti pienempi sementtiliimamäärä ja vähäinen vesipitoisuus ei enää varmista juoksevan faasin jatkuvuutta maanlujitusrakenne-aineseoksen sisällä. On otaksuttava, että tämä ilmiö perustuu siihen, että notkistus- tai juoksevuusaineet eivät ainoastaan aiheuta dispergoivaa vaikutusta sementtiosasiin vaan niiden vaikutus laajenee myös betonin hienoimpiin ainesosasiin.

9 69172

Toteutetut kehitystyöt ovat osoittaneet, että on mahdollista veden säästäminen aina 50 % laskettuna "optimaalisesta vesipitoisuudesta". Yllättävästi saavutetaan kuitenkin käyttökelpoisia tuloksia vasta hyvin paljon suuremmilla notkistusainekonsentraatioilla kuin betoninvalmistuksessa on tavallista. Sopiviksi ovat osoittautuneet - laskettuna sementtipitoisuudesta - määrät 2,5-5 % ja edullisesti 3-4,5 % kuiva-ainetta pulverimuodossa.

Maanlujitukseen sopivat betoninnotkistimet ja betonin juokse-vuusaineet voidaan lisätä kuiva-aineena, so. pulverimuodossa. Sitä vastoin saadaan juoksubetonin valmistukseen DIN 1045 mukaan käyttää vain juoksevia betonin juoksevuusainei-ta. Notkistimet ja juoksevuusaineet voivat tulla lisätyiksi myös juoksevassa muodossa, jolloin on käytettävä sellaisia määriä,että saadaan edellä annetut, kuiva-aineesta lasketut konsentraatiot. Ne voidaan juoksevassa muodossa ennen se-menttilisäystä ruiskuttaa maapohjalle taikka sijoittaa se-koittimeen tai pulverimuodossa yhdessä tai erikseen sementin sirotuslaitteiden avulla sirotella maapohjalle taikka antaa sekoittimeen tai myös ennen sijoittamista lujitettavalle maalle perusteellisesti sekoittaa sementin kanssa.

Sopivaksi aineeksi notkistamista varten on kokeissa osoittautunut erityisesti sulfonoitu naftaliiniformaldehydikonden-saatti. Muita käyttökelpoisia notkistusaineita voidaan vain silloin käyttää käytännössä, kun mitään tähän asti todettuja kovettumishaittoja eikä tilavuusmuutoksia (paisumista) enää esiinny. Tässä yhteydessä on erityisesti kaupan olevien betoninotkistimien ja betonin juoksevuusai-neiden usein korkea sokeripitoisuus tullut negatiivisesti merkittäväksi (ks. jäljempää).

Mahdollisuudella veden säästämiseen noin 50 % on suuria taloudellisia ja teknillisiä etuja. Taloudelliset edut perustuvat siihen, että useimmat maanlujitukseen valmistetut katujen ja teiden raakatasot eivät enää tarvitse mitään esikas-telua. Kastelulaitteiden valmiinapitämisestä voidaan siten 10 691 72 luopua. Suurena teknillisenä etuna on se, että johtuen voimakkaasti alennetuista kosteusmääristä tulevat myös ku-tistumis- ja halkeamanmuodostus samoin voimakkaasti vähennetyiksi. Jo esitetyistä kirjallisuusviittauksista on tunnettua, että halkeamanmuodostukseen maanlujituslaitoksissa vain vähäisessä määrin vaikuttaa suurempi puristuslujuus. Paljon suuremmassa määrin syntyvät halkeamat kutistumisen johdosta perustuen hienojyväisen massan kapillariteettiin. Keksinnön mukaisessa maanlujituksessa on kutistushalkeamien muodostuminen voimakkaasti vähennetty mikrohalkeaman muodostukseen saakka tai jää kokonaan pois, koska siinä onnistutaan voimakkaammin alentamaan teknillisesti normaalisti välttämätöntä vesikyllästysarvoa.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisella notkistusaineiden käyttämisellä suurempia puristuslujuuksia. Keksinnön mukaisesti saavutettavista suuremmista puristuslujuuksista on taas seurauksena taloudellinen lisäetu sillä tavoin, että normaalitapaukseen verrattuna on lujuutta menettämättä mahdollista sementin säästö.

Maanlujituksessa käytettävistä jäteaineista tullee tulevaisuudessa saamaan suuren merkityksen erityisesti lentotuhka, koska sitä tulee suuria määriä ja sitä on tähän asti voitu ottaa mielekkääseen käyttöön vain vähäisessä määrin. Keksinnön puitteissa suoritetut kokeet ovat kuitenkin osoittaneet, että Ientotuhkan korvausmahdollisuudet maanlujituksessa voimakkaasti riippuvat sen ominaisuuksista. Sopivaksi arvosteluperusteeksi on tähänastisissa kokeissa osoittautunut hehku-tushäviöiden suuruus.

Parhaiten sopivaa keksinnön mukaiseen menetelmään on pienimmän hehkutushäviön omaava lentotuhka (lentotuhka 1, jonka hehkutushäviö on enintään 5 painoprosenttia), jota voidaan käyttää yksinään tai mielivaltaisessa suhteessa maahan sekoitettuna. Sopivat määrät lentotuhkaa sekoituksina maan kanssa ovat 30-70 % ja erityisesti noin 50 %. Lentotuhka, jolla on suurempi hehkutushäviö (lentotuhka 2, jonka hehkutushäviö 69172 on 5-8 painoprosenttia) on vain poikkeustapauksissa yksinään käytettävissä maanlujitukseen. Tavallisesti voidaan sellaisia lentotuhkia kuitenkin aina 60 % määrään saakka, edullisesti 40-50 % lisätä lujitettavaan maahan. Myöskään lentotuhka, jolla on suuri hehkutushäviö (lentotuhka 3, jonka hehkutushäviö on yli 10 paino-%, esim. aina 40 painoprosenttiin saakka ja ylikin), ei yksinään sovellu maanluj itukseen, mutta sitä voidaan lisätä lujitettavaan maahan aina 20 % määriin saakka. Tässä yhteydessä viitattakoon kuitenkin siihen, että edellä mainitut eri lentotuhkien määrät on kytketty siihen, että valmistettavalle maanlujituk-selle riittävät TW 74 vaatimukset. Jos maanlujitukselle asetetaan suurempia tai pienempiä vaatimuksia, silloin muuttuvat erityisesti niiden lentotuhkien mahdolliset käyttömäärät, joilla on suuremmat ja suuret hehkutushäviöt.

Suoritusmuodot selityksessä ja seuraavissa esimerkeissä ovat olennaisesti kytketyt TW 74 annettuihin vaatimuksiin. Luonnollisesti ei keksinnön mukainen menetelmä kuitenkaan ole rajoitettu näiden vaatimusten täyttämiseen, vaan keskitason ammattimies voi halunsa mukaan sovittaa keksinnön mukaisen menetelmän mainituista vaatimuksista poikkeaviin vaatimuksiin.

Esimerkki 1

Tiettyjä maapohjia tutkittiin sementtipitoisuudella 7 % aluksi normaalisti Proctorin mukaan. Tätä varten kuivatettiin näytemaita useita päiviä. Tämän jälkeen alkoi koe Proctorin mukaan vesipitoisuudesta noin 1,0-1,5 %. Vesipitoisuutta nostettiin portaittain kulloinkin 1,5 % kunnes on tultu ohi optimaalisen pisteen. Lopullinen vesipitoisuus oli 10,5 %. Siten yli 7 kosteusportaan suoritettu Proctorkoe antoi edustavalle maalle (routavarma hiekka SE normien DIN 18 196 ja ZTVE-StB 76 mukaan) Proctor-arvon 1,87 g/m ja optimaalisen vesipitoisuuden 9,0 %.

12 691 72

Samalla maamateriaalilla suoritettiin sen jälkeen Proctor-kokeet samoin kosteusportain kuitenkin lisäämällä notkisti-mia ja juoksevuusaineita pulverimuodossa annoksina välillä 2,5 % ja 5,0 %, laskettuna näytteen sementtipitoisuudesta. Havaittiin, että jo vesipitoisuus välillä 3,0 ja 4,5 % antoi kuivatilatiheyksiä, jotka ovat lähellä 100 % Proctor-tiheyttä (normaalitapaus). Vesipitoisuuksilla yli 4,5 % osoittivat nämä aineet Proctor-tiheyksiä paljon yli 100 %.

Tämän jälkeen suoritetut puristuslujuuskokeet Proctor-sylintereillä antoivat suurempia lujuuksia kuin normaalit maanlujitusmassat, so. ilman notkistimien lisäystä valmistetut maanlujitusmassat.

Esimerkki 2

Tutkittiin Proctorin mukaan hiekkaa (hiekanotto suokanava; routasuojahiekka SE DIN 18 196 mukaan, maa Fl) lisäämällä 7 % sementtiä ja 2,5 % notkistinta, laskettuna sementtipitoisuudesta. Saatiin kuviossa 1 kuvatut Proctor-käyrät.

Notkistimena oli kysymys ligniinisulfonaatista. Valmistajan annostussuositus (ajateltu betonille) ylitettiin kymmenkertaisesti. Kuten nähdään kuviossa 1 annetuista Proctor-käy-ristä, havaittiin selvä nousu kuivatiheydessä.

Koekappaleissa, joissa oli 5 % notkistinta, laskettuna sementistä, havaittiin myös hyvä notkistamisvaikutus. Johtuen käytetyn ligniinisulfonaatin hyvin suuresta sokeripitoisuudesta ja tähän liittyvästä kovettumishidastuksesta ei tosin 7 päivän kuluttua saatu mitään käyttökelpoisia puristuslujuus-arvoja.

Esimerkki 3

Esimerkin 2 mukainen koe toistettiin käyttämällä kahta muuta notkistusainetta. Notkistusaine B koostui ligniinisulfonaat-tien ja melamiini-formaldehydi-kondensaattien yhdistelmästä.

13 691 72

Notkistusaine C koostui ligniinisulfonaattien ja naftalii-nisulfonaattiformaldehydikondensaattien yhdistelmästä.

Molempia notkistusaineita käytettiin määrät 2,5 ja 5 % sementtimäärästä laskettuna. Saadut kuivatiheydet Proctorin mukaan on annettu kuvioissa 2 ja 3.

Havaittu notkistamisefekti oli sangen hyvä (vrt. kuvioita 2 ja 3). Ligniinisulfonaattien suuren sokeripitoisuuden vuoksi olivat saadut puristuslujuusarvot vain osittain tyydyttävät.

Esimerkki 4

Esimerkin 2 mukainen koe toistettiin käyttämällä kaupasta saatavana olevaa sulfonoitua naftaliiniformaldehydikonden-saattia sen natriumsuolan muodossa (notkistin A) notkistus-aineena. Notkistusainetta käytettiin 1,5, 2,5 ja 5,0 % sementtimäärästä laskettuna. Saadut Proctor-käyrät on annettu kuviossa 4.

Tulokset osoittavat, että jo vesipitoisuudella 3-4,5 % saadaan maanlujitukselle tarpeellinen vähimmäistiivistys 98 % normaalista Proctor-tiheydestä.

Tutkimus koekappaleilla, joiden vesipitoisuus oli 4,5 %, antoi noin 1/3 korkeammat puristuslujuusarvot (7 päivän kuluttua) kuin vastaava koekappale ilman notkistimen lisäämistä. Tämä osoittaa, että käytettäessä notkistumia voidaan sementtipitoisuutta "normaaliin" sementillä tapahtuvaan maanlujitukseen verrattuna alentaa noin 1/3 (ks. esim. 6).

Esimerkki 5

Edellä annetussa selityksessä on moneen kertaan korostettu, että betoni valmistetaan hyvin pienellä jäännöshuokososuudella, kun taas maanlujituksessa huokososuus on 10-20-kertainen betoniin verrattuna. Kirjallisuus ja nyt tehdyt tutkimukset osoittavat, että maanlujitusta voidaan pitää routavarmana, 14 691 72 kun rakenneosassa on saavutettu puristuslujuus 2,5 N/mm2.

Tämä betoniin verrattuna huomattavan alhainen vähimmäispu-ristuslujuus perustuu siihen, että vedessä varastoitaessa-kaan maanlujitusaineen koekappale ei ota läheskään niitä vesimääriä, joita se huokostilavuutensa perusteella voisi ottaa. Siten on käytettävissä jäänmuodostukseen riittävä huokostilavuus sitä tilavuuden muutosta varten, kun vesi muuttuu jääksi (plus 9 %).

Tarkoituksella tutkia roudan vaikutusta koekappaleisiin rou- ta-kaste-vaihteluissa esimerkeissä 3 ja 4 kuvatuilla notkis- tus-ja juoksevuusaineannostuksilla, valmistettiin Proctor- koesylintereitä, joissa oli 7 % pectacrete-sementtiä. Kun koesylintereillä 7 päivän kuluttua oli puristuslujuus noin 2 5 N/mm , alkoivat kokeet ohjelehden "Merkblatt fUr eignungs-prvifungen bei Bodenverfestigung mit Zement, Forschungsgesell-schaft filr das Strassenwesen, Arbeitsgruppe Untergrund-Unterbau, Ausgabe 1975, Absatz 4.4.3-FrostprUfung" mukaisesti. Muutoksena kohtaan 4.4.3 ei määritetty pituudenmuutoksen mitta-arvoa vain ensimmäisen ja kahdennentoista routavaiku-tuksen jälkeen vaan pituudenmuutos määritettiin jokaisen routavaikutuksen jälkeen, jotta siten paremmin saataisiin näkyviin routimisnousujen kehityskulku. 12:n routa-kaste-vaihtelun jälkeen keskeytettiin kokeet ja mittausarvot esitettiin graafisesti (ks. kuvio 5).

Koekappaleet sisälsivät sementistä laskettuna 2,5 % notkeutin-ta A, B tai C. Proctor-sylinterin korkeus oli 12 cm. Sallittu pituudenmuutos kahdennentoista routa-kaste-vaihtelun jälkeen on maksimaalisesti 1 o/oo. 1 o/oo 12 emistä on 0,12 mm.

Edelleen määritettiin koesylintereiden puristuslujuus 7 ja 28 päivän jälkeen sekä routa-kaste-vaihtelun päätyttyä. Tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon.

2 69172

Puristuslujuus, N/mm

Notkistin A Notkistin B Notkistin C

7 päivän jälkeen (ilman routaa) 5,9 2,3 5,5 28 päivän jälkeen (ilman routaa) 9,9 8,6 6,2 12:n routa-kaste- vaihtelun jälkeen 7,2 2,9 2,9

Saadut tulokset osoittavat, että kaikkia kolme notkistusai-netta käytettäessä saatiin käyttökelpoisia puristuslujuus-arvoja. Mitä tulee pituudenmuutokseen 12 routa-kaste-vaihte-lun jälkeen antoi vain notkistin A vaaditun pituudenmuutok-sen alle 1 o/oo, nimittäin pituudenmuutoksen alle 0,1 mm. Kuten myös käy ilmi puristuslujuusarvoista käytettäessä not-kistimia B ja C, tulee notkistimien B ja C suuri sokeripitoisuus negatiivisesti havaittavaksi myös routa-kaste-vaihtelukokeissa.

Esimerkki 6

Esimerkissä 4 viitattiin siihen,että notkistimen lisääminen johtaa noin 1/3 suurempiin puristuslujuusarvoihin, niin että notkistinta käytettäessä sementtipitoisuutta voidaan alentaa noin 1/3 verrattuna "normaaliin" maanlujitukseen sementillä. Tämän osoittamiseksi tutkittiin huuhteluhiekkaa "SE" DIN 18 196 ja ZTV StB 76 mukaan Proctorin mukaisesti. Tällöin muutettiin aluksi sementtipitoisuutta vakiovesipitoisuudella 4,5 %. Sementtipitoisuudella 4,6 % havaittiin Proctorin mukaan kuivatiheys 1,840 ja puristuslujuus seitsemän päivän jälkeen 2,4 N/mm , kun taas sementtipitoisuudella 7,0 % kuivatiheys Proctorin mukaan oli 1,871 ja puristuslujuus n seitsemän päivän jälkeen 4,5 N/mm . Nämä tulokset vahvistavat edellä esitetyn toteamuksen, että lujuuden nousu on likimain suoraviivaisessa suhteessa sementtipitoisuuden nousuun.

-Π— 16 691 72

Edelleen tutkittiin koekappaleita, joiden vesipitoisuus oli 4,5 %, sexnenttipitoisuus 4,6 % ja jotka sisälsivät notkis-tinta A 3 % sementtimäärästä laskettuna. Havaittiin kuiva-tilatiheys 1,898 ja puristuslujuus seitsemän päivän jälkeen 4,4 N/mm . Tämä osoittaa, että notkistimen lisääminen tosiasiallisesti tekee mahdolliseksi noin 1/3 sementin säästämisen ilman, että puristuslujuus huononee.

Suoritettujen kokeiden puitteissa tutkittiin myös koekappaleita, jotka vesipitoisuudella 4,5 % sisälsivät vain annetut määrät notkistinta A mutta ei lainkaan sementtiä. Osoittautui, että jo pelkästään notkistimen A lisääminen antoi paremman tiivistyksen, so. korkeammat kuivatilatiheydet Proctor-kokeessa. Tämä vahvistaa sen, että notkistusaineella on dispergoiva vaikutus ei ainoastaan sementtiosasiin vaan myös maan hienoimpiin osasiin (vrt. edellä).

Esimerkki 7

Suoritettiin useita koesarjoja pesemättömällä hiekalla 0/8 mm (hiekka SE normin DIN 18 196 mukaan) lisäämällä lentotuh-kia 1, 2 ja 3, jotka edellä aikaisemmin on selitetty. Lento-tuhka 1, jossa on vähäinen hehkutushäviö, oli peräisin hiili-voimalaitoksesta Kiel-Ost, lentotuhka 2, jolla on suurempi hehkutushäviö, hiilivoimalaitoksesta Wedel ja lentotuhka 3, jolla on suuri hehkutushäviö, hiilivoimalaitoksista Tiefstaak ja Neuhof»Hamburg. Otettiin Proctor-käyrät eri koostumuksille.

Koe A: Otettiin Proctor-käyrä hiekalle lisättynä 4 paino- osalla sementtiä 100 paino-osaa hiekkaa kohti. Tällöin oli maksimaalinen kuivatiheys 1,919.

Koe B: Otettiin Proctor-käyrät koostumukselle, jossa oli 100 paino-osaa hiekkaa, 2 paino-osaa sementtiä ja 4 paino-osaa lentotuhkaa. Kokeet suoritettiin ilman notkistusaineen lisäystä ja notkistusaineen kera (3 % sementistä laskettuna). Saadut maksimaaliset kuivatiheydet on esitetty seuraavassa taulukossa.

17 691 72

Koe C: Koe B toistettiin sillä erolla, että käytettiin 4 paino-osaa sementtiä. Saadut maksimaaliset kuivatiheydet on samoin esitetty jäljempänä olevassa taulukossa.

Koe D: Koe C toistettiin sillä erolla, että lentotuhkan osuus nostettiin 15 paino-osaan. Tulokset on samoin esitetty taulukossa jäljempänä.

Koe E: Koe D toistettiin sillä erolla, että lentotuhkan osuus nostettiin 30 paino-osaan. Tulokset on samoin esitetty taulukossa jäljempänä.

Koe F: Koe E toistettiin sillä erolla, että lentotuhkan osuus nostettiin 50 paino-osaan. Tulokset on samoin esitetty seuraavassa taulukossa.

Kuivatiheydet (g/cm^)

Lentotuhka 1 Lentotuhka 2 Lentotuhka 3

Koe Ilman not- Notkisti- Ilman not- Notkisti- Ilman not- Notkistin ta men kanssa kistinta men kanssa kistinta kisti- men _'__kanssa B 1,931 1,960 1,922 1,951 C 1,964 1,984 1,933 1,969 D 2,028 2,068 1,993 2,035 1,950 1,977 E 2,034 2,057 1,977 1,997 1,839 1,850 F 1,962 2,000 1,899 - - -

Seoksilla lentotuhkan 1 kanssa oli pulverimaista notkistusai-netta käytettäessä suurimmat kuivatilatiheydet. Ilman pul-verinotkistimen käyttämistä olivat tiheydet yksiselitteisesti alempia. Seoksilla lentotuhkan 2 kanssa oli olennaisesti samat kuivatiheyserot, kuitenkin liikkuvat kuivatiheydet yleensä hieman niiden kuivatiheyksien alapuolella, jotka saatiin seoksilla lentotuhkan 1 kanssa. Lentotuhka 3 suhtautuu siinä suhteessa voimakkaasti toisin kuin molemmat ensin mainitut lentotuhkat, että seoksen kuivatiheydet taloudellisesti kiintoisilla lentotuhkaosuuksilla yli 15 paino- ΤΓ ...-.

18 691 72 osaa laskevat voimakkaasti. Pienemmät kuivatiheydet ovat yhteydessä suureen huokososuuteen ja yleensä myös heikompiin lujuusominaisuuksiin. Vastaavasti toteutetut Proctor-kokeet teräslevysisäänpanolla osoittivat/ että jyvästen pirstoontuminen oli suurin lehtotuhkalla 3. Todettiin, että aivan yleisesti kuivatiheyden alentuessa lentotuhka-osuuden samanaikaisesti noustessa jyvästen pirstoutuminen näyttää vähenevän.

Yhteenvetona edellä esitetyistä Proctor-kokeista voidaan havaita, että lentotuhkilla, joiden palava jäännös (hehkutus-häviö) on noin 3 % (lentotuhka 1), on hyvät ominaisuudet myös suurempana sekoitusosuutena, lentotuhkilla, joiden hehkutushäviö on aina noin 8 % saakka, on hieman vähemmän suotuisat ominaisuudet ja lentotuhkilla, joiden hehkutus-häviöt ovat yli 10 %, on epäedullisimmat ominaisuudet kuiva-tiheyden kehittymisessä.

Eräillä perusresepteillä valmistettiin Proctor-sylintereitä puristuslujuuksien määrittämiseksi 7 ja 28 päivän jälkeen.

Kaikissa perusresepteissä oli hiekkaosuus 100 paino-osaa ja vesiosuus 4,5 paino-osaa. Pulverinotkistinmäärä oli 3 % laskettuna sementtipitoisuudesta. Kulloinkin valmistettiin koesylinterit 3, 5 ja 7 paino-osalla sementtiä laskettuna hiekasta ja lentotuhkasta. Saatujen puristuslujuusarvojen graafisesta esityksestä riippuvaisena sementtiosuudesta määritettiin se sementtitarve, joka antaa normin TW 74 mukaan riittävän puristuslujuuden. Käytetyissä perusresepteissä oli seuraavat määrät lentotuhkaa:

Perusresepti A: 4 paino-osaa lentotuhkaa 1

Perusresepti B: 4 paino-osaa lentotuhkaa 2

Perusresepti C: 15 paino-osaa lentotuhkaa 1 Perusresepti D: 30 paino-osaa lentotuhkaa 1 Perusresepti E: 30 paino-osaa lentotuhkaa 3 Perusresepti F: 15 paino-osaa lentotuhkaa 3 19 £ 69172 c α> ·· g φ Γ" to ί> td > (Ο ^ to ο — φ I «Τ «3· >0 inOOOlO N O w O I m ρ £ meetNLO «χ> Γ'* σ σ Ο η (0 ·Η ***«·* ·« «.*.*>.»*· ·* +J(ö mrorn^· ’«r η π m ro ^ α c •Η - Ρ C C <0 <ϋ td &xm 0) 3 ·Η ω g -ρ f'· td ^ td

σι ad ^ C

— O Ή (N vH

«N | -P g g g O -P O m g oo t" p g cc *» * \ r td (d td o \ -hq) h ® i i i i jztOiHiiii <dnj<dc !S(dgiH -- rH rH tncoto

w Cu d> O O O -P

to C i i l Id c r~- 0) o o o >

0) tl) c C C -H

φ ^ ·Η -H ·Η »H

^ rH td td td o rH td :td Dj Dj 04 ad td -m -P td

•n to :td in O m 0) <H

O-H C tonoodH

C I -P r-. ^ Md * » ·* 3 <d

MdO-P Ή ro > Ή ro f N (Ί 3 H

> CC (N ro m 'S· O m -h on vo to on ro σι -n O

•H -Hd) ·* * * v ^ Md ****** » -H -H -rt 3 3 :td td g m io m 'M* i—i Tr D σ oo t\i oo m r~ h h hh ft DDjO) rH OOOtOtd

tO 00 3 <H

r- m m to to to -P td 3 3 3 to to to 3 3 3 -H c 3 3 tn tn to P φ

3<d 3 OOOC-P

•n (d to iH -H -H Dj tO

3tOMd 3 -P -P -P 3 HO-H rH +J+J -PP g 101-P ^ to C C C 3 -rl 30-P fM 3 tN φφφΌ-Ρ P cc tN r~ oo σι oo O 4J <t\ oo γη O σ O g g g td td tO *rl(U ****** to ***** * m φ oi td (3 H td S ro (n ro (N O ts -p ro ro in i£> O ro tn en tn tn i>

P Dj 3 M

3 to 3 ^ ^ ^ „

Pj ro Pj rl tN n jt

•H

-P

Dj O) to ω

P

to CPQUQW&j CpqUQWClj 3

P

<D

Pj 20 691 72

Edellisessä taulukossa esitetyt tulokset osoittavat, että asettaen pohjaksi 7 tai 28 päivän puristuslujuudet mitattuna normin TW 74 mukaan, sementin tarpeessa esiintyy huomattavia eroja lentotuhkan osuuden kasvaessa. Tämä tekee selväksi, että lentotuhkan latenttihydrauliset ominaisuudet voivat johtaa suurempaan jälkikovettumiseen. Lentotuhka 1 vaatii sekoitusosuudella 30 paino-osaa lOO paino-osaan hiekkaa pulverinotkeutinta käytettäessä enää vain 3 paino-osaa sementtiä, so. siis vähemmän kuin noin 50 % tekniikan tason mukaan tavallisesta sementtiosuudesta. Jos kuitenkin lentotuhkaa 1 käytetään vain 4 paino-osaa 100 paino-osaa hiekkaa kohden, niin nousee sementintarve vain 3,5-3,7 paino-osaan .

Seokset, joissa on 4 paino-osaa lentotuhkaa 2, nostavat sementin tarvetta vain vähäisesti, 3,8-3,9 paino-osaan. Jopa laadullisesti huonointa lentotuhkaa, nimittäin lentotuhkaa 3, voidaan käyttää vielä 15 paino-osaa, jolloin sementin tarve nousee noin 4,5 paino-osaan. Sitä vastoin käyttäytyvät seokset, joissa on 30 paino-osaa lentotuhkaa 3, epäedullisesti, koska niissä ilmenee riittämättömät lujuusominaisuudet.

Huomionarvoisena on tuotava esiin, että kaikki sementtitarve-määrät perustuvat lujuusominaisuuksiin seoksissa, joissa maan-lujitusmassassa on 4,5 paino-osaa vettä. Tämä on kauttaaltaan tärkeä edellytys, yhdessä suhteellisen vähäisen semen-tintarpeen kanssa,pitkälti halkeamista vapaalle maanlujitus-päällystekonstruktioille.

Esimerkki 8

Tarkoituksella tutkia kalkkikivijauhon vaikutusta pölymäi-senä tuotteena maanlujitusseoksen peruskoostumuksessa, suoritettiin jälleen ensin Proctor-kokeita mineraalialneiden toisiinsa vaikuttamisen selvittämiseksi sekä kokeita käyttämällä pulverinotkistinta ja ilman notkistimen käyttämistä. Kuten edellä, ilmeni myös tässä erilaisia Proctor-käyriä, 21 69172 so. samalla reseptillä oli pulverinotkeutinta sisältävän seoksen Proctor-käyrä yläpuolella sellaisen seoksen Proctor-käyrää, jossa tätä notkeutinta ei ollut. Perus-reseptillä suoritetuissa kokeissa puristuslujuuden määrittämiseksi koekappaleilla 7 ja 28 päivän jälkeen (vrt. esim. 7) saatiin samanlaiset tulokset kuin esimerkissä 7, jolloin sementintarve normin TW 74 vaatimaa puristus lujuutta varten 7 päivän jälkeen oli 3,80 paino-osaa ja normin mukaiseen lujuuteen 28 päivän jälkeen perustuen 4,14 paino-osaa. Perusreseptin mukainen koostumus muodostui 100 paino-osasta hiekkaa ja 15 paino-osasta kalkkikivijauhetta. Pulverinotkistinosa oli vakio 3 %, sementin määrästä laskettuna. Myös tässä ilmeni huomattavasti pienempi sementintarve ja nimenomaan vesipitoisuudella noin 50 % optimaalisesta vesipitoisuudesta. Tämä valtava veden säästö on aina myös otettava huomioon arvosteltaessa kaikkia kuvattuja tuloksia.

Yhtäpitäviä kokeita suoritettiin käyttämällä kvartsikivi-jauhoa. Saavutettiin vastaavia tuloksia, jolloin esim. käytettäessä 15 paino-osaa kvartsikivijauhoa 100 paino-osaa hiekkaa kohden (hiekka SE, normin DIN 18196 mukaan) osoittautui sementintarve normin TW 74 vaatimuksen mukaan 7 päivän kuluttua 3,85 paino-osaksi.

Esimerkki 9

Kuten esimerkissä 5 on selitetty, tutkittiin esimerkkien 7 ja 8 mukaisen koostumuksen omaavia koekappaleita routa- kaste-vuorottelumenetelmällä. Vain hiekka-lentotuhka-seok- set, joiden Proctor-sylinterillä 7 päivän jälkeen oli puris- 2 tuslujuudet alle 2,0-2,5 N/mm , osoittivat yli 1 o/oo ulottuvia pituudenmuutoksia. Kaikilla muilla koostumuksilla, myös niillä, joissa oli suurimmat määrät kivijauhoa, olivat pituudenmuutokset sallituissa puitteissa.

Tutkimukset kvartsijauholla edustavat kuitenkin ilmiötä, joka päinvastoin kuin kaikissa muissa kokeissa, joissa tulokset osoittivat vähäistä pituuden suurenemista, osoitti- 22 691 72 vat vähäistä pituuden lyhenemistä. Nämä pituuden lyhenemiset liikkuivat kuitenkin kaikki alle 1 o/oo:n (0,12 mm).

Yhteenvetona voidaan todeta, että pelkästään alkulujuus maanlujituksessa, ei kuitenkaan mineraaliaineiden osuus, voi olla syynä routavaurioihin.

Routa-kaste-vaihtelun vaikutusten tutkimiseksi tutkittiin sen jälkeen koekappaleiden puristuslujuus. Tällöin osoittautui, että millään koekappaleella ei ollut sellaista puristus-lujuuden alenemista, joka viittaisi siihen, että olisi tapahtunut lujuutta vahingoittavaa roudan vaikutusta. Pikemminkin osoittivat roudan vaikutuksen jälkeen koestetut koekappaleet keskimäärin korkeampia puristuslujuustuloksia kuin normaalit 28-päivän-puristuslujuustulokset. Täten on saatu todiste siitä, että hienoimpien osasten, <0,06 mm, määrän korottaminen maanlujitusmassoissa ei johda roudan vahingoittavaan vaikutukseen rakenteessa.

Esimerkki 10 Täydennyksenä edellä esitetyille esimerkeille 7-9 tutkittiin Proctor-kokeilla lentotuhkia ilman hiekkalisäyksiä. Kokeet suoritettiin aina notkeutinpulveria lisäämällä ja ilman notkeutinta. Kun lentotuhka 3 käytettäessä 6 tai 10 paino-osaa sementtiä lentotuhkan 100 paino-osaa kohden notkisti-men kanssa ja ilman notkistinta antoi käytännössä käyttökelvottomia tuloksia, johti notkistinpulverin lisääminen lentotuhkaan 2 selvään nousuun kuivatiheydessä ja puristus-lujuudessa. Vielä olennaisesti korkeammalla kuin lentotuh-kalla 2 olivat kuivatiheydet lentotuhkalla 1. Myös tässä tapauksessa johti notkistusaineen lisääminen voimakkaaseen nousuun puristuslujuuksissa.

Näyttää siltä, että maanlujitusmassoille, jotka koostuvat vain lentotuhkasta ja sementistä, ei voida ilmaista mitään yksiselitteistä Proctor-arvoa. Kuivatiheyttä kuvaavan käyrän nousu johtaa ylimpään arvoon, joka on yhteydessä veden 23 691 72 poistumiseen kokeen aikana. Kaikkien kolmen lentotuhkan vertaaminen viittaa siihen, että veden tarve on sitä suurempi, mitä suurempi on hehkutushäviö.

Lentotuhkalla 1 suoritetut kokeet, joissa sementti pulveri-notkistimen kera tai ilman notkistinta sekoitettiin lento-tuhkaan ja sitten tapahtui veden lisääminen, osoittivat, että vesiosuudella 50 % maksimaalisesta vedentarpeesta not-kistusaineen käyttäminen johti sementtitarpeen vähenemiseen noin 35-40 %. Nostettaessa vesipitoisuus maksimaaliseen vesipitoisuuteen noin 16 painoprosenttia saatiin puristuslu-juudessa nousua. Tämä jälleen tekee mahdolliseksi paljon pienempien sementtimäärien käyttämisen. On kuitenkin huomattava, että halkeamien muodostumisen todennäköisyys lisääntyy mahdollisuuden mukana luovuttaa suuria määriä kosteutta maanlujituskerroksesta. Kuten jo edellisissäkin esimerkeissä määritettiin sementin tarve normin TW 74 kriteerioiden mukaisesti.

Kaikissa kuvatuissa esimerkeissä käytettiin hydrofobista (vedenkestäväksi tehtyä) sementtiä (pectacrete-Zement, ks. DE-PS 13 00 856, 13 03 934, 16 42 380 ja 16 46 502). Esimerkeissä 7-10 käytettiin pulverimaisena notkistusainee-na kaupassa saatavana olevaa sulfonoitua naftaliiniformalde-hydikondensaattia.

Claims (4)

69172 24

1. Maanlujitusmenetelmä, jossa lujitettavaan, kosteutta sisältävään maahan, arvottomaan mineraaliaineeseen eli jätteeseen tai maa jäteseokseen sekoitetaan sementtiä ja betonin lisäainetta ja sitten tiivistetään, tunnettu siitä, että betonin lisäaineena käytetään betoninnotkistinta ja/tai betonin juoksevuusainetta määrässä joka kuiva-aineena laskettuna on 2,5 - 5 I, edullisesti 3 - 4,5 % sementin painosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, , että käytetään luonnollista kosteutta sisältävää maata eikä sen kosteuspitoisuutta nosteta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että betoninnotkistimena tai betonin juoksevuusaineena käytetään ligniinisulfonaatteja, sulfonoituja melamiiniformalde-hydikondensaatteja, sulfonoitua naftaliiniformaldehydikondensaat-tia, notkistavia silikoneja, sulfonoitua antraseeniformaldehydi-kondensaattia, sulfonoitua fenoliformaldehydikondensaattia, hiili- ja oksihiilihappoja, näiden suoloja ja näiden yhdisteiden johdannaisia, detergenttejä tai kahden tai useamman näiden aineiden sekoituksia.

4. Patentivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään 1/3 vähemmän sementtiä kuin olisi tarpeen maanlujitusaineen saman puristuslujuuden saavuttamiseksi ilman betoninnotkistimen ja/tai betonin juoksevuusaineen lisäämistä.