Isotopsondemetoden. Morten Vanggaard MVGeoteknik.dk

Transkript

1 Isotopsondemetoden Morten Vanggaard MVGeoteknik.dk

2 Isotopsondemetoden Materialekrav Udstyr og metodebeskrivelse Komprimeringskrav, Vej/Bane og Byggeri Udledte værdier for sand, friktionsvinkel, lejringstæthed, Uensformighedstal Eksempel: Mætningsmålinger i kalkstabiliseret ler Vandindholdets indflydelse på Elasticitetsmodulet i ler.

3 Materialekrav en forudsætning for isotopsondemålinger Sigtekurve (U=d 60 /d 10, finstof indhold, kornstørrelser). Kornform og knusningsgrad (skarpe/runde korn). Mineralogi Los Angles forsøg (bløde/hårde korn). Plasticitetsindex, I p (ler) Styrkeforøgelse, P 30 (kalkstabiliseret ler) Rumvægt (γ nat ) Vandindhold (w nat ) CBR forsøg (Bæreevne) Standard proctor (w opt, γ max ) vibrationsindstampning (w mæt, γ mæt ).

4 Isotopsonde Historik: Sammenhæng mellem sandefterfyldning og isotopsondemetoden for Bundsikringsgrus, Stabilt Grus og Moræneler. SV notat 168:1986. Isotopsonden anvendes i dag pga. af hastighed og færre fejlkilder ved forsøget. Sand-/vandefterfyldning afvendes i dag hovedsageligt på slagger i DK.

5 Isotopsonde prvi 99-10:2011 (gældende): Måling af densitet og vandindhold med isotopsonde i Jord, Sand, Grus, Knust asfalt, Knust tegl, Knust beton og kalkstabiliseret lerjord samt Hydraulisk bundne bærelag. Isotopsonde anvendes ikke på flyveaske og forbrændingsslagger.

6 Isotopmetoden Densitetsmåling ved direkte transmision: Kilde: Gammakilde (Cæsium-137). Detektorer måler våddensitet i jord, sand, grus, knust asfalt, knust tegl og knust beton samt hydraulisk bundne materialer. Densitetsmåling ved backscatter Kilde: Gammakilde (Cæsium-137). Detektorer måler våddensitet af ca. 100 mm asfalteller betonlag. Vandindholdsbestemmelse: Kilde: Neutronkilde (Americium-Beryllium-241. Detektorer måler vandindhold af ca. 100 mm materiale

7 Komprimeringskrav Vej og Bane Komprimeringskrav fremgår af: AAB Bundsikring af sand og grus AAB Stabilt grus AAB Jordarbejder AAB Jordstabilisering (kun vej). Materialekrav til Vej fremgår af ovenstående AAB er, mens der er tillægskrav for Bane, jf. GAB-jord og BN-Normer (BN1-8, BN2-19).

8 AAB Jordarbejder.

9 Byggeri. Komprimeringskrav DGF referenceblad 8. Komprimeringskontrol (udkast) Simpelt gennemsnit af 5 målinger middel og mindsteværdi Statistisk godkendelse Materialekrav: Skal tilpasses det aktuelle projekt. Komprimeringskontrol udføres ved indbygninger > 0,6 m

10 Markjournal Resultaterne præsenteres som regel i skemaform. Alle relevante data for det enkelte forsøg og kontrol heraf (*) skal afrapporteres i en prøvejournal. Journalen bør som minimum indeholde følgende: - Dato - Sagsnavn, sagsnr., sted - Navne på tilsynsførende og kontrollant - Godkendelseskrav For hvert målepunkt bør endvidere indgå: - Målepunkt nr. - Placering, evt. på skitse eller (X,Y) - Kote til målepunkt evt. relativ (m under vejbefæstelse/sokkel/galge). - Materiale (BG/SG/andet) - Evt. forhold, der kan have indflydelse på måledata (*) Ved komprimeringskontrol efter middel/mindsteværdi skal en måleserie bestå af 5 målepunkter.

11 Udledte værdier sandfyld I d,φ pl,u Materialekrav: Sand- og grusfyld max. kornstørrelse 60 mm, højst 10% i ler- og siltfraktion og max. 1% organiskindhold, max. stenstørrelse 60 mm. Komprimeringskrav: SP/I D Middelværdi Mindste værdi Fundamenter 98%SP/0,7 97%SP/0,6 Gulve 97%SP/0,6 96%SP/0,5 SBI-anvisning Fundering af mindre bygninger. I D Middelværdi Mindste værdi Fundamenter/ Gulve 0,65 0,55

12 Bestemmelse af uensformighedstal, U fra friktionsvinkel og lejringstæthed DS 415, 1984, side 27:(Emperisk formel), Geoteknisk kategori 2: φ pl = 33-3/U + (15 4/U)I D Fraddrag for 10% silt = 2% Fraddrag for afrundede korn = 3% Bestemmelse af U: I D = 0,65 + U = 1,6 + fraddrag(silt) => φ pl = 37 I D = 0,65 + U = 3,0 + fraddrag(silt) + afrundede korn => φ pl = 36 I D = 0,65 + U = 7,0 + fraddrag(silt) + afrundede korn => φ pl = 37 I D = 0,70 + U = 4,0 + fraddrag(silt) + afrundede korn => φ pl = 37

13 Bestemmelse af friktionsvinkel i sand φ tr Fastlæggelse af friktionsvinkel φ tr Udføres normalt Ved triaxialforsøg Eller med sondering (DP, SPT, CPT). DS/EN , Annex G (DP) DS 415 (Emperi) φ pl = 1,1 x φ tr I D = 0,70 => φ pl = 1,1 x 34 = 37.

14 Udledte værdier for sandfyld For en skarpkornet sandfyld som opfylder kravene til BG, iht. AAB Bundsikring, med tillægskravet U 1,6, der komprimeres til en komprimeringsgrad målt med isotopsonde på > 98% SP eller >95 %VIB, kan man i Geoteknisk kategori 2 og CC2 regne med en friktionsvinkel φ pl,k > 37 eller φ tr,k > 34. Ved større bygninger og tungt belastede fundamenter bør friktionsvinkler bestemmes via triaxialforsøg og/eller sonderinger i felten.

15 Eksempel: Copenhagen Markets (CM), Taastrup. Indbygning af m 3 kalkstabiliseret Moræneler.

16 Mætningsmålinger, S r iht. AAB Jordstabilisering på CM Hvor: w = Vandindhold [%] (Isotopsonde) Ρ tør = Tørrumvægt [Mg/m 3 ] (Isotopsonde) Ρ s = 2,65 Mg/m 3 Kontrol plan: Kontrol felter 96 stk x 2500 m 2 Accept kriterie: 75% S r i gennemsnit. 65% S r minimumsværdi.

17 Isotopsondemålinger i kalkstabiliseret ler Reaktions- og hærdningstid er temperaturafhængig. Vandindhold i ler før CaO tilsætning: w nat > w opt. Komprimeringskontrol i kalkstabilisering skal udføres kort tid efter indbygning (5-30 min). Komprimeringskontrol i kalkstabilisering skal kombineres med: A) Bæreevnemålinger (E vd > 60 MPa) B) PH bestemmelser (PH > 10,5% => cementering). (*) (*)Ref. MOE, kontrol. rap. CM,2014

18 Standard proctorforsøg på moræneler og CaO % betydning på rumvægt Ref. Grontmij, lab. rap. CM,2009

19 Vandindholdets betydning for E-værdi (resilient modulus, M r ) ved konstant tørdensitet. (Lerjord). R m1 = M r /M r(opt) Tendenskurve som er baseret på 27 triaxialforsøg, viser at: E-værdien, ved konstant tørdensitet falder ved et vandindhold, w > w opt.

20 Vandindholdets betydning for E-værdi (resilient modulus, M r ) ved uændret komprimeringsenergi. (Lerjord). R m1 = M r /M r(opt) Tendenskurve som er baseret på 21 triaxialforsøg viser at: E-værdien, ved uændret komprimeringsenergi falder ved w > w opt.

21 Opsumering Isotopsondemetoden kan bestemme rumvægt og vandindhold i friktionsjord, kohæssionsjord samt kalk/cement bundne blandninger heraf. Tolkning af isotopmålinger kræver supplerende oplysninger i form af laboratorieforsøg. Friktionsvinkel i sand afhænger af A) Komprimeringsgrad /Lejringstæthed B) Kornform C) Uensformigheds tal D) Finstofindhold. Et komprimeringskrav på I D = 0,7 / 98%SP / 95%VIB målt med isotopsonde for et skarpkornet BG med et U > 1,6 svarer til φ pl,k > 37. Rumvægten reduceres ved jordstabilisering Elastisitetsmodulet for ler falder ved w nat > w opt.

22