Pilaristabiloinnin kenttä- ja laboratoriolujuuksien suhde koestabilointikohteissa

Abstract

Syvästabiloinnin suunnittelussa stabiloidun maan puristuslujuuden määrittämiseen tarvitaan kenttä-/laboratoriolujuuskerrointa. Tämän työn tavoitteena oli määrittää kenttä-/laboratoriolujuuskertoimen arvoja uusiosideaineseoksille perustuen koestabilointikohteiden laboratorio- ja kenttätutkimuksiin (stabiloitavuuskokeet ja valvontakairaukset). Tämän tutkimuksen tuloksia on tarkoitus hyödyntää Väyläviraston päivitetyssä Syvästabilointiohjeessa.

Tutkimustuloksia kerättiin yhteensä kuudesta eri pilaristabilointikohteesta: Malminkenttä, Topinpuisto, Luhtitie, Länsiranta, Kuninkaantammi ja Ilokkaanrinne. Tässä työssä vertailtiin samalla sideainereseptillä tehtyjen yhtä pitkään lujittuneiden stabiloitavuuskoekappaleiden yksiaksiaalisia puristuskoetuloksia (leikkauslujuudeksi muutettuna) ja stabilointipilareiden pilari- ja pilarisiipikairausten keskiarvoleikkauslujuuksien tuloksia. Työssä tehtiin lisäksi stabiloitavuuskokeiden vertailututkimus kolmen laboratorion välillä.

Tutkimustuloksista laadittiin kenttä-/laboratoriolujuuskertoimet side-aineilla: Nordkalk Terra Green, Terra POZ, Terra GTC, Terra KC, Finnsementti CEMIII/A ja CEMIII/B ja lentotuhka+sementti -seoksille (UPM, PVO ja InfraStabi). Tulosten perusteella havaittiin odotusten mukaisesti, että pienemmillä laboratoriolujuuksilla on suurempi kenttä-/laboratoriolujuuskerroin kuin suuremmilla laboratoriolujuuksilla. Lisäksi sideaineilla CEMIII, GTC ja InfraStabi oli tyypillistä se, että stabiloitavuuskokeilla laboratoriossa saavutettiin suurempia leikkauslujuuksia kuin koepilareissa kentällä. Sideaineilla POZ, Green ja LT+CEM saavutettiin puolestaan koepilareissa suurempia lujuuksia kuin laboratoriossa.

Tutkimustuloksista koottiin kolme kuvaajaa sideaineille, joiden kenttä-/laboratoriolujuuskertoimet vastasivat toisiaan. Tutkimuksessa mukana olleille sideaineille määritetyt kenttä-/laboratoriolujuuskertoimet ovat selvästi suurempia kuin käytössä olevan Liikenneviraston ohjeen 2018 sideaineille määritetyt kenttä-/laboratoriolujuuskertoimet.

In the design of deep mixing, a field and laboratory strength ratio is used to determine the compressive strength of the stabilized soil. The objective of this study was to determine field and laboratory strength ratio values for recycled binders based on laboratory stability tests and site investigations of column stabilization sites. The results of this study are intended to be used in the updating of Finnish Transport Infrastructure Agency's (FTIA) Deep Stabilization Guidelines.

Research results were collected from a total of six different column stabilization sites: Malminkenttä, Topinpuisto, Luhtitie, Länsiranta, Kuninkaantammi and Ilokkaanrinne. In this work, the laboratory test results (uniaxial compression strength converted to shear strength), and quality control soundings test results (column penetrometer and vane penetrometer for deep stabilized soil) were compared. The laboratory test specimens were done with the same clay, binder recipe, and curing time as the columns. The work also included a laboratory comparison test between three laboratories.

From the research results, field and laboratory strength ratios were compiled for binders: Nordkalk Terra Green, Terra POZ, Terra GTC, Terra KC, Finnsementti CEMIII/A and CEMIII/B and fly ash+cement mixtures (UPM, PVO and InfraStabi). Based on the results, it was found, that lower laboratory strengths have a higher field and laboratory strength ratio than higher laboratory strengths. In addition, it was typical for the binders CEMIII, GTC and InfraStabi that higher shear strengths were achieved in the stability tests in the laboratory than in the columns in the field. The binders POZ, Green and LT+CEM, on the other hand, achieved higher strengths in the field columns than in the laboratory.

From the research results, three nomographs options were compiled for binders whose field and laboratory strength ratios corresponded to each other. The field and laboratory strength ratios of the binders included in the study are clearly higher than the field and laboratory strength ratios determined for binders in the 2018 guidelines of the FTIA.