Ταξινόµηση Αντοχής και ιαβρωσιµότητας Αργιλλο-Αµµωδών Μιγµάτων

Ταξινόµηση Αντοχής και ιαβρωσιµότητας Αργιλλο-Αµµωδών Μιγµάτων Βελτιωµένων µε Τσιµέντο Classification of Cement Treated Clay-Sand Mixtures Related to their Strength and Slaking Index ΣΤΑΥΡΙ ΑΚΗΣ Ε. Τεχνικός Γεωλόγος, Λέκτορας, Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Τα διογκούµενα εδάφη περιέχουν αργιλλικά ορυκτά, κυρίως της οµάδας του σµεκτίτη (π.χ. µοντµοριλλονίτης), που εµφανίζουν µεγάλες αλλαγές όγκου κατά τη διάρκεια της ύγρανσής τους προκαλώντας καταστροφές στις υπερκείµενες κατασκευές. Τα παραπάνω προβλήµατα αντιµετωπίζονται µε κατάλληλη µέθοδο βελτίωσης των µηχανικών ι- διοτήτων των προβληµατικών εδαφών όπως είναι η σταθεροποίησή τους µε τσιµέντο. Το σύστηµα κατάταξης των αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων της έρευνας δίδει πληροφορίες για την α- νάπτυξη της αντοχής, το δείκτη διαβρωσιµότητας αλλά και του ποσοστού µπεντονίτη σε σχέση µε την αποτελεσµατική και αποδεκτή σταθεροποίησή τους µε το τσιµέντο. ABSTRACT: Swelling soils contain clay minerals of smectite group (i.e. montmorillonite) which are responsible for large volume increase upon wetting creating severe damage to overlying structures. Confronted with these problems a suitable ground improvement technique is needed to improve the engineering properties of these soils such as cement stabilization. The classification system of cement treated clay-sand mixtures in present research work characterizes and classifies the development of strength, slaking index and bentonite content for efficient cement stabilization. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η µεταβολή του όγκου των διογκούµενων ε- δαφών κατά τη διάρκεια της ύγρανσής τους µειώνει την αντοχή και την ανθεκτικότητά τους σε διάβρωση. Τα παραπάνω προβλήµατα αντιµετωπίζονται µε κατάλληλη µέθοδο βελτίωσης των µηχανικών ιδιοτήτων των προβληµατικών εδαφών σε επιφανειακές ή βαθιές εκσκαφές για να ελεγχθεί η αντοχή, η ανθεκτικότητα, η συµπιεστότητα και η διαπερατότητά τους παρέχοντας ταυτόχρονα σταθερότητα στη ανάπτυξη του ό- γκου τους. Η µίξη του εδάφους µε τσιµέντο (στην επιφάνεια ή σε βάθος) αποτελεί σοβαρή εναλλακτική λύση. Τα όρια Atterberg, η αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη και ο δείκτης διαβρωσιµότητας αποτελούν βασικά κριτήρια - δείκτες, για τη σταθεροποίηση των φυσικών εδαφών µε τσιµέντο (Stavridakis, 03). Επίσης η ανάπτυξη της βέλτιστης αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη και της ανθεκτικότητας σε διάβρωση (δοκιµή διαβρωσιµότητας κατά Franklin) συνδέονται άµεσα µε την ποιότητα της σταθεροποιηµένης εδαφικής µάζας. Λόγω των προαναφερθέντων η οµαδοποίηση των εδαφών που παρουσιάζουν όµοια γεωτεχνική συµπεριφορά συµβάλλει στην ταξινόµησή τους όσον αφορά τη βελτίωσή τους µε το τσιµέντο. Σε σχέση µε τα προηγούµενα, στην παρούσα έρευνα σύνθετα τριγωνικά διαγράµµατα σχεδιάστηκαν για να ταξινοµήσουν και συσχετίσουν το όριο υδαρότητας αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων (σύνθεση των αργιλλικών µιγµάτων) µε τις µηχανικές ιδιότητές τους όπως την αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη και το δείκτη διαβρωσιµότητας σε συνδυασµό µε την ποιότητα της σταθεροποίησής τους. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 1

2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Ε ΑΦΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΑΣ Ο Bell (1976) και άλλοι έχουν χαρακτηρίσει ε- νεργό τη συµπεριφορά του µοντµοριλλονίτη και αδρανή του καολινίτη όσον αφορά τη σταθεροποίησή τους µε το τσιµέντο. Στην παρούσα ερευνητική εργασία οι δοκι- µές έγιναν σε σταθεροποιηµένα µε τσιµέντο αργιλλικά µίγµατα που αποτελούνταν από µπεντονίτη, καολίνη και πυριτική άµµο. Χρησι- µοποιήθηκαν οι εµπορικώς διαθέσιµοι καολίνης και άµµος, ενώ ο µπεντονίτης ήταν φυσικός (Πίνακας 1). Η κοκκοµετρική διαβάθµιση της άµµου (µέση έως λεπτή) ήταν οµοιόµορφη µε συντελεστή ο- µοιοµορφίας κατά Hazen 2,19 (D = 165µm). 3. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΟΚΙΜΊΩΝ - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ - Τα όρια Atterberg των αργιλλικών µιγµάτων υπολογίστηκαν σύµφωνα µε το BSI 1377. - Τα κυλινδρικά δοκίµια παρασκευάσθηκαν σύµφωνα µε το A.S.T.M. 1632-96. - Τα δοκίµια συµπυκνώθηκαν µε βέλτιστη υ- Πίνακας 1. Ιδιότητες φυσικών δεικτών (χαρακτηριστικών αργίλλων) Table 1. Index properties of clays Φυσικός Ιδιότητες Μπεντονίτης M γρασία και µέγιστη ξηρά πυκνότητα (τυποποιη- µένη µέθοδος Proctor - Standard Proctor test) σύµφωνα µε το BSI 1377 δ2 και BSI 1924. - Η επιλογή του 4% τσιµέντου έγινε για να δώσει αισθητές αλλαγές στην αντοχή και διαβρωσιµότητα. - Τα αργιλλικά µίγµατα σταθεροποιηµένα µε τσιµέντο συντηρήθηκαν σε 95,5% σχετική υ- γρασία και θερµοκρασία 21 ο C, για 28 ηµέρες. - Η αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη (q u ) µετρήθηκε σε συσκευή (πρέσα) µονοαξονικής θλίψης Versa Tester εµπορικώς διαθέσιµη από την Soil Test Inc. - Τα κυλινδρικά δοκίµια υποβλήθηκαν σε ανε- µπόδιστη θλίψη, µε ρυθµό φόρτισης 0,64 mm/min και είχαν διαστάσεις 35,5 mm διάµετρο και 71 mm µήκος. - Προκειµένου να ελεγχθεί η αντοχή σε διάβρωση των δοκιµίων σταθεροποιηµένων µε τσιµέντο, χρησιµοποιήθηκε η συσκευή Franklin (Franklin and Chandra, 1972). Τελικά υπολογίστηκε ο δείκτης διαβρωσιµότητας (slaking index) του δεύτερου κύκλου, που είναι το κλάσµα του συνολικού βάρους του διαβρωθέντος ξηρού υλικού µετά από 2 κύκλους διάβρωσης, Καολίνης K Άµµος Α Όριο υδαρότητας (%) 112 34 - Όριο πλαστικότητας (%) 42 - είκτης πλαστικότητας (%) 69 4 - Φυσική Υγρασία (%) 12 1 0,2 Λεπτότερο από 74 µm (%) 0 0 0,5 Μοντµοριλλονίτης (%) 36 - - Πίνακας 2. Ταξινόµηση και χαρακτηρισµός αντοχής σε διάβρωση (Franklin and Chandra, 1972). Table 2. Classification and characterization of durability (Franklin and Chandra, 1972). Ταξινόµηση αντοχής σε διάβρωση είκτης αντοχής σε διάβρωση Id 2 (%) είκτης διαβρωσιµότητας 0-Id 2 (%) Ε πολύ χαµηλή 0-25 0-75 Α χαµηλή 25-75- Φ Ο µέση -75-25 Σ υψηλή 75-90 25- Β Ρ Α Χ Ο Σ πολύ υψηλή 90-95 -5 εξόχως υψηλή 95-0 5-0 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 2

προς το βάρος του αρχικού ξηρού υλικού και συµβολίζεται ως (0 - Ιd 2 )(%), (Πίνακας 2). Τα κυλινδρικά δοκίµια που υποβλήθηκαν στη δοκιµή µέτρησης της αντοχής σε διάβρωση του Franklin είχαν διαστάσεις 35,5 mm διάµετρο και 23,7 mm µήκος. - Το ερευνητικό πρόγραµµα περιελάµβανε 66 (22 x 3) δοκίµια για τη µέτρηση της αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη και 242 (22 x 11) δοκίµια για τη µέτρηση του δείκτη διαβρωσιµότητας. 4. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ γιλλικά µίγµατα σταθεροποιηθούν µε προσθήκη σταθερού ποσοστού τσιµέντου, σε ένα ορισµένο ποσοστό συµπύκνωσης και ηµέρες συντήρησης, η τροφοδότηση µε Ca ++ που προέρχεται από το τσιµέντο στο πλέγµα των αργιλλικών ορυκτών είναι σταθερή. Εποµένως η µείωση της αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη και η αύξηση του δείκτη διαβρωσιµότητας (slaking index) οφείλεται στην αυξηµένη ανάγκη σε παροχή Ca ++ ώστε να κορεσθούν τα ελεύθερα αρνητικά φορτία της επιφάνειας των αργιλλικών ορυκτών. Ταυτόχρονα ο δείκτης διαβρωσιµότητας αυξάνει όσο το αργιλλικό πλέγµα διογκώνεται ε- νώ αυξάνει και η ποσότητα νερού που συγκρατείται στα αργιλλικά εδάφη. Οι δοκιµές διαβρωσιµότητας χρησιµοποιούνται σε συνδυασµό µε άλλες δοκιµές (δείκτες) όπως π.χ. µε τη δοκιµή αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη, για την ταξινόµηση και ποιοτικό έ- λεγχο εδαφών που πρόκειται να σταθεροποιηθούν µε τσιµέντο (Morgenstern and Eigenbrod, 1974). Τελικά η έλλειψη βιβλιογραφικών αναφορών Πίνακας 3. Αργιλλικά µίγµατα και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά τους. Table 3. Clayey mixtures designs and their geotechnical engineering characteristics. 28 ηµέρες συντήρηση No Όριο 0% συµπύκνωση Αργιλλικά γd max W opt q u είκτης διαβρωσιµότητας µίγµατα (kg/m 3 υδαρότητας ) (%) LL(%) (kn/m 2 ) (0 - Id 2 ) (%) 4% τσιµέντο 1 0K** 1314 31, 34,00 00 15,00 2 M90K** 16 33, 47, 3290 26,00 3 MK** 1298 34,,28 54,00 4 25M75K** 1294 35, 53,37 24 69,00 5 35M65K** 1286 35,72 61,12 90, 6 *M62,5K7,5A** 15 21,78 54,70 32 90, 7 25M62,5K12,5A** 15 21,23 48,00 34 87,00 8 M62,5K17,5A** 1542,90 43,65 30 85,00 9 15M62,5K22,5A** 1558, 39,00 3900 52,00 M62,5K27,5A** 1578,02 36, 40 22,00 11 M25K45A** 1644 18,48 42, 30 90,00 12 25M25KA** 1662 18,00 39, 30 74,00 13 M25K55A** 16 17, 32, 4700 38,00 14 15M25KA** 1695 17,28 27,00 40 31,00 15 12,5M25K62,5A** 1707 16,94 25, 50 28,00 16 5M25K70A 1735 16,28 18,70 54 17, 17 25M75A 1753 15,84, 30 82,00 18 MA 1771 15, 26,25 40 76,00 19 82,5K17,5A** 1434 27, 28,05 50 7,00 62,5K37,5A** 1571 22, 21,25 60 7, 21 KA** 1656 19, 17,00 7900 6, 22 25K75A 1827 13, 8, 79,00 *M62,5K7,5A M = % φυσικός µπεντονίτης, 62,5K = 62,5% καολίνης, 7,5A = 7,5% άµµος ** Αργιλλικά µίγµατα µε <65% κόκκους µεγέθους > 74µm Στην παρούσα έρευνα, στα αργιλλικά µίγµατα µε άµµο, όσο αυξάνει το ποσοστό των αργιλλικών υλικών αυξάνουν και τα ελεύθερα αρνητικά φορτία στην επιφάνεια των αργιλλικών ορυκτών και εποµένως αυξάνει το όριο υδαρότητας (Bell, 1976). Από τη στιγµή όµως που τα ανωτέρω αρ- σχετικών µε τον έλεγχο κατά πόσο ένα εδαφικό δείγµα είναι δυνατόν να σταθεροποιηθεί ή όχι όταν τεθούν τιµές προδιαγραφών στο 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 3

K (êáïëßíçò) 0K (1) ( ) ðåéñáìáôéêü áðïôåëýóìáôá (Ðßíáêáò 3) ôïìýò ôïõ 5,, 15,, 25, % ìðåíôïíßôç (M) (Ó Þìáôá 5, 6) 70 90 (5) (I) (4) (2) (3) (19) (6) (7) (8) (9) () (III) () (IV) ( ) ôïìýò ðåéñáìáôéêþí áðïôåëåóìüôùí 0K = 0% êáïëßíçò 0M = 0% ìðåíôïíßôçò 0A = 0% Üììïò (21) 65% 70 (II) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (22) 90 A (Üììïò) 0M (VI) (V) M (17) (18) M 25M M 15M 5M 0A M (ìðåíôïíßôçò) 90 70 Σχήµα 1. Τριγωνικό διάγραµµα ανάπτυξης των Σχηµάτων 2-6. Figure 1. Representation in a triangle of schemes for the development of Figures 2-6. δείκτη διαβρωσιµότητας ή την αντοχή σε ανε- µπόδιστη θλίψη, οδήγησε στην εκπόνηση της παρούσας εργασίας µε σκοπό: α) τον υπολογισµό των ορίων αντοχής και δείκτη διαβρωσιµότητας που καθορίζουν την ποιότητα της σταθεροποίησης µε τσιµέντο, β) την πρόβλεψη της βέλτιστης τιµής αντοχής και δείκτη διαβρωσιµότητας που δίδουν ικανοποιητική σταθεροποίηση. Για την υλοποίηση του πειραµατικού µέρους της έρευνας αυτής παρασκευάστηκαν κυρίως αργιλλικά µίγµατα µε > 35% διερχόµενο υλικό από το κόσκινο Νο 0 (74µm) σύµφωνα µε το Σύστηµα Ταξινόµησης κατά AASHO ή HRB και ταξινοµήθηκαν ως άργιλλοι ή ιλυοαργιλλώδη υλικά. Το τριγωνικό διάγραµµα του Σχήµατος 1 παρουσιάζει την ποσοστιαία ανάπτυξη του µπεντονίτη, καολίνη και άµµου των αργιλλοαµµωδών µιγµάτων (Πίνακας 3), τις θέσεις των πειραµατικών αποτελεσµάτων της αντοχής, του δείκτη διαβρωσιµότητας και του ορίου υ- δαρότητας (Πίνακας 3), τις τοµές 5,, 15,, 25, % µπεντονίτη (Σχήµατα 5, 6) και τις το- µές των πειραµατικών αποτελεσµάτων για τον σχεδιασµό των, ίσης αντοχής, ίσης διαβρωσι- µότητας και ίσης υδαρότητας, καµπυλών (Σχήµατα 2, 3). Το Σχήµα 2 εµφανίζει την ανάπτυξη της α- ντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη σε όλα τα αργιλλοαµµώδη µίγµατα. Σ' αυτό το διάγραµµα οι τι- µές µέγιστης αντοχής παρουσιάζονται κατά µήκος της περιοχής -65% άµµου (Σχήµα 5). Στο Σχήµα 3 παρουσιάζεται η ανάπτυξη του δείκτη διαβρωσιµότητας. Μέγιστες τιµές του δείκτη διαβρωσιµότητας παρουσιάζονται στο % και ελάχιστες στο -65% άµµο (Σχήµα 6). Στο Σχήµα 4 φαίνεται η ανάπτυξη του ορίου υδαρότητας των αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων. Σύµφωνα µε τη βιβλιογραφία αργιλλικά ε- δάφη µε LL % και PI 18% σταθεροποιούνται επιτυχώς µε τη χρήση οικονοµικών ποσοστών τσιµέντου (Godin, 1962), εµφανίζοντας αντοχή σε ανεµπόδιστη θλίψη µεγαλύτερη από 1754 kn/m 2 (όριο αποδεκτό στη Μ. Βρετανία) 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 4

K (êáïëßíçò) (2) (I) 00 (3) (4) 0K (1) 00 00% (19) 50 00 Áíôï Þ óå áíåìðüäéóôç èëßøç 4/0/28 ðåéñáìáôéêü áðïôåëýóìáôá õðïëïãéóìýíá áðïôåëýóìáôá ßóçò áíôï Þò êáìðýëåò (kn/m 2 ) ðåñéï Þ ìýãéóôçò áðüäïóçò ôçò óôáèåñïðïßçóçò áñãéëëïáììùäþí ìéãìüôùí ìå ôóéìýíôï (5) (6) (7) (8) () (9) (III) () 7000 70 (21) 65% (11) (II) (12) (13) (15) (14) (16) 00 (22) 70 7000 00 50 A (Üììïò) 00 0M (VI) 00 (17) (18) LL M (V) 15M 0A M (ìðåíôïíßôçò) Σχήµα 2. Ανάπτυξη της αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων σταθεροποιη- µένων µε 4% τσιµέντο, συµπυκνωµένων 0% και συντηρηµένων για 28 ηµέρες. Figure 2. Development of unconfined compressive strength of clay-sand mixtures treated with 4% cement, compacted at 0% and cured for 28 days. µετά από 7 ηµέρες συντήρηση. Στο Σχήµα 5 παρουσιάζεται η επίδραση της άµµου και µπεντονίτη στην ανάπτυξη της αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη των αργιλλοαµµωδών µιγµάτων. Τα παραπάνω αποτελέσµατα δεικνύουν ότι όσο µεγαλύτερο είναι το ποσοστό της άµµου τόσο υψηλότερη είναι η αντοχή (η φέρουσα ι- κανότητα των κόκκων της άµµου). Επίσης στο ίδιο σχήµα φαίνεται η αρνητική επίδραση του µπεντονίτη στις τιµές της αντοχής. Στο Σχήµα 6 φαίνεται η ισχυρή επίδραση του ποσοστού µπεντονίτη στις τιµές του δείκτη διαβρωσιµότητας. Οι καµπύλες αυτές υποδηλώνουν ότι όσο µεγαλύτερο είναι το ποσοστό του µπεντονίτη τόσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διαβρωσιµότητας. Επίσης φαίνεται ότι το ποσοστό άµµου από 0% έως % δηµιουργεί αντιφατικά αποτελέσµατα µεταξύ του δείκτη διαβρωσιµότητας και της αντοχής (Stavridakis, 05b), διότι η αντοχή (Σχήµα 5) και ο δείκτης διαβρωσιµότητας (Σχήµα 6) αυξάνουν όσο αυξάνει το ποσοστό καολίνη ή άµµου. Όσο υψηλότερο είναι το ποσοστό καολίνη και άµµου δηµιουργείται µεγαλύτερος αριθµός επαφών µεταξύ των κόκκων του καολίνη και άµµου γι' αυτό απαιτείται µεγαλύτερο ποσοστό τσιµέντου για να αναπτυχθούν ισχυροί δεσµοί µεταξύ τους και υψηλότερη ανθεκτικότητα σε διάβρωση. Είναι προφανές ότι το 4% τσιµέντο δεν είναι αρκετό να ελέγξει τον δείκτη διαβρωσιµότητας σε σταθεροποιηµένα µε τσιµέντα αργιλλο-αµµώδη µίγµατα που περιέχουν 0- % άµµο, 0-% µπεντονίτη και καολίνη. Συνήθως το ποσοστό του µπεντονίτη, σε µίγµατα µπεντονίτη-άµµου που χρησιµοποιούνται για διαφραγµατικούς τοίχους ανέρχεται στο ποσοστό 4-13% του ξηρού βάρους αυτών των µιγµάτων (Sällfors και Öberg-Högsta, 02). Μεγαλύτερα ποσοστά µπεντονίτη τείνουν να περιβάλλουν τους κόκκους της άµµου (αδρανών υλικών) µε αποτέλεσµα τα µίγµατα να παρουσιάζουν υψηλή πλαστικότητα και επο- µένως δύσκολα συµπυκνώνονται αναπτύσσο- 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 5

0K (1) (2) (I) (3) (19) (4) 70 (5) 90 (6) (9) () (7) (8) K (êáïëßíçò) % () Äåßêôçò äéáâñùóéìüôçôáò 4/0/28 ðåéñáìáôéêü áðïôåëýóìáôá õðïëïãéóìýíá áðïôåëýóìáôá ßóçò äéáâñùóéìüôçôáò êáìðýëåò (0 - Id2) (%) ðåñéï Þ ìýãéóôçò áðüäïóçò ôçò óôáèåñïðïßçóçò áñãéëëïáììùäþí ìéãìüôùí ìå ôóéìýíôï (III) (21) 65% (11) (12) (II) (13) (15) (16) (14) (22) A (Üììïò) 0M 90 (17) (18) 70 (VI) LL M (V) 15M 0A M (ìðåíôïíßôçò) Σχήµα 3. Ανάπτυξη του δείκτη διαβρωσιµότητας αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων σταθεροποιηµένων µε 4% τσιµέντο, συµπυκνωµένων 0% και συντηρηµένων για 28 ηµέρες. Figure 3. Development of slaking index of clay-sand mixtures treated with 4% cement, compacted at 0% and cured for 28 days. ντας ταυτόχρονα µικρή αντοχή και ανθεκτικότητα σε διάβρωση. Εποµένως οι τιµές µπεντονίτη από 4 έως 13% ορίζουν περιοχές αποτελεσµατικής σταθεροποίησης (ικανοποιητικές αντοχές, µικρή διαπερατότητα και χαµηλό δείκτη διαβρωσιµότητας) στα αργιλλο-αµµώδη µίγµατα χρησιµοποιώντας χαµηλά (οικονοµικά) ποσοστά τσιµέντου, (Stavridakis, 04). Συγκρίνοντας τα τριγωνικά διαγράµµατα των Σχηµάτων 2, 3, 4 µε τα Σχήµατα 5, 6, µια περιοχή µε τη µέγιστη απόδοση στη σταθεροποίηση µε τσιµέντο αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων µε LL %, άµµο µεταξύ % έως - 65% άµµο και µπεντονίτη λιγότερο από 15%, εµφανίζει υψηλές τιµές αντοχών που κυµαίνονται µεταξύ 37 και 79 kn/m 2 και µέσες έ- ως χαµηλές τιµές δείκτη διαβρωσιµότητας που κυµαίνονται µεταξύ 55 και 65%. Η προηγούµενη σύγκριση αποκαλύπτει δεύτερη περιοχή αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων µε όριο υδαρότητας µεταξύ 26 και % που παρουσιάζει ελάχιστη απόδοση στη σταθεροποίηση µε τσιµέντο, µεταξύ % έως - 65% άµµο και µπεντονίτη από 15 έως % και εµφανίζει χαµηλότερες τιµές αντοχών που κυµαίνονται µεταξύ 32 και 47 kn/m 2 και µέσες έως πολύ υψηλές τιµές δείκτη διαβρωσιµότητας που κυµαίνονται µεταξύ 55 και 85%. Τελικά τα τριγωνικά διαγράµµατα εµφανίζουν τρίτη περιοχή που παρουσιάζει τη µικρότερη απόδοση στην σταθεροποίηση µε τσιµέντο αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων µε όριο υδαρότητας > %, µεταξύ % έως -65% άµµο και µπεντονίτη από 15 έως % εµφανίζοντας χαµηλές τιµές αντοχών που κυµαίνονται µεταξύ 31 και 37 kn/m 2 και µέσες έ- ως πολύ υψηλές τιµές δείκτη διαβρωσιµότητας που κυµαίνονται µεταξύ 55 και 90%. Στα τριγωνικά διαγράµµατα (Σχήµατα 2, 3), τα αργιλλικά µίγµατα σταθεροποιηµένα µε τσι- µέντο που περιέχουν % µπεντονίτη εµφανίζουν εξόχως υψηλό δείκτη διαβρωσιµότητας (έως πλήρη διάλυση) και αντοχή µεταξύ 00 και kn/m 2. Η αντίθεση αυτή µεταξύ των τι- µών αντοχής και ανθεκτικότητας υποδηλώνει ό- 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 6

55 K (êáïëßíçò) (3) (4) 0K (1) 35 34 45 (2) (19) % 25 ðåéñáìáôéêü áðïôåëýóìáôá õðïëïãéóìýíá áðïôåëýóìáôá ßóçò õäáñüôçôáò êáìðýëåò ðåñéï Þ ìýãéóôçò áðüäïóçò ôçò óôáèåñïðïßçóçò áñãéëëïáììùäþí ìéãìüôùí ìå ôóéìýíôï (5) (6) 55 (7) (8) (9) () () (11) (12) (13) (14) (21) 15 15 (15) 23 (16) 25 65% 11.5 (22) A (Üììïò) 0M 35 25 45 38.535 (17) (18) 15 LL M 15M 0A M (ìðåíôïíßôçò) Σχήµα 4. Ανάπτυξη του ορίου υδαρότητας αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων σταθεροποιηµένων µε 4% τσιµέντο, συµπυκνωµένων 0% και συντηρηµένων για 28 ηµέρες. Figure 4. Development of liquid limit of clay-sand mixtures treated with 4% cement, compacted at 0% and cured for 28 days. Σχήµα 5. Τοµές σύµφωνα µε το Σχήµα 1 και 2 για τη µελέτη της επίδρασης του µπεντονίτη και άµµου στην αντοχή. Figure 5. Sections according to Figure 1 and 2 for the assessment of bentonite and sand influence on strength. Σχήµα 6. Τοµές σύµφωνα µε το Σχήµα 1 και 3 για τη µελέτη της επίδρασης του µπεντονίτη και άµµου στο δείκτη διαβρωσιµότητας. Figure 6. Sections according to Figure 1 and 3 for the assessment of bentonite and sand influence on slaking index. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 7

τι θα πρέπει να λαµβάνεται υπ' όψιν ως παράγων ασφαλείας, σε γεωτεχνικές εργασίες, ο δείκτης διαβρωσιµότητας ειδικά σε περιβαλλοντικές συνθήκες εναλλαγής ύγρανσης-ξήρανσης ή ενυδάτωσης ή εµφάνισης δυναµικών οριζόντιων τάσεων (π.χ. κατά τη διάρκεια σεισµικών γεγονότων ή εδαφικών µετακινήσεων λόγω κατολισθήσεων), (Stavridakis, 05a). 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 1) Η αύξηση του ποσοστού µπεντονίτη επηρεάζει αρνητικά την αντοχή και ανθεκτικότητα σε διάβρωση αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων σταθεροποιηµένων µε τσιµέντο. 2) Αύξηση του ποσοστού άµµου από 0% έως % αυξάνει την αντοχή και το δείκτη διαβρωσιµότητας. Η αύξηση της αντοχής συνδέεται µε την αύξηση του ποσοστού άµµου (φέρουσα ι- κανότητα των κόκκων άµµου) ενώ η αύξηση του δείκτη διαβρωσιµότητας συνδέεται µε ασθενείς δεσµούς που αναπτύσσονται µεταξύ του τσιµέντου και του εδαφικού πλέγµατος. 3) Σε αργιλλο-αµµώδη µίγµατα που περιέχουν από % έως -65% άµµο η σταθεροποίηση µε τσιµέντο αναπτύσσεται οµαλά, η αντοχή αυξάνει και ο δείκτης διαβρωσιµότητας µειώνεται. 4) Το 15% µπεντονίτη συνδυαζόµενο µε όριο υδαρότητας % αργιλλο-αµµωδών µιγµάτων σταθεροποιηµένων µε τσιµέντο καθορίζει περιοχές ελάχιστης και µέγιστης απόδοσης στη βελτίωσή τους: α) Αργιλλο-αµµώδη µίγµατα που περιέχουν % έως -65% άµµο µε ποσοστό µπεντονίτη < 15% και LL < % χαρακτηρίζουν περιοχές µέγιστης απόδοσης στη βελτίωσή τους. β) Αργιλλο-αµµώδη µίγµατα που περιέχουν % έως -65% άµµο µε ποσοστό µπεντονίτη > 15% και όριο υδαρότητας µεγαλύτερο από 26% χαρακτηρίζουν περιοχές ελάχιστης απόδοσης στη βελτίωσή τους. 5) Αργιλλο-αµµώδη µίγµατα που περιέχουν % µπεντονίτη παρουσιάζουν εξόχως υψηλές τιµές δείκτη διαβρωσιµότητας (πλήρης διάλυση του δοκιµίου), σε αντίθεση µε τις τιµές της α- ντοχής που κυµαίνονται από 00 kn/m 2 έως kn/m 2. by cement". Bulletin of the Association of Eng. Geologists, Vol. XIII, No 4, pp. 267-278. BSI 1377, "Methods of test for soils for Civil Engineering purposes". BSI 1924, "Methods of test for stabilized soils". Franklin, J.A. and Chandra, R. (1972), "The slake durability test". Int. J. Rock Mech. Min. Sc., Vol. 9, pp. 325-341. Godin, P.M. (1962), "Emploi et perspectives de la stabilization au ciment en technique routiêre". Annales de l' institut technique du bâtiment et des travaux publics. No 169, pp. 38-64 (in French). Morgenstern, R.N. and Eigenbrod, D.K. (1974), "Classification of Argillaceous Soils and Rocks". J. of Geotech. Eng. Div., Proc. Of American Soc. of Civ. Engineers, Vol. 0, No GT, pp. 1137-1156. Sällfors, G. and Öberg-Högsta, A.L. (02), "Determination of hydraulic conductivity of sand-bentonite mixtures for engineering purposes", Geotech. and Geol. Eng., 65-. Stavridakis, I.E. (03), "Influence of composition of soils on their stabilization by cement". 12 th Asian Reg. Conf. on Soil Mech. and Geotech. Eng. Singapore, pp. 545-548. Stavridakis, I.E. (04), "The effect of Bentonite on strength and durability of cement stabilized clayey admixtures". Proc. of the 5 th Int. Conf. on Ground Improvement Techn., Malaysia, pp. 297-4. Stavridakis, I.E. (05a), "Assessment and influence of bentonite content on the development of engineering parameters of cement treated clayey mixtures under soaked conditions". Proc. of the 16 th Int. Conf. on Ground Improv. Techniques, Portugal, pp. 561-568. Stavridakis, I.E. (05b), "Engineering behaviour of bentonite-kaolin-sand mixtures, stabilized by cement". Proc. of 11 th Int. Conf. on Computer Methods and Advances in Geomechanics, Italy, pp. 381-388. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ASTM D. 1632-96, "Standard Practice for Making and Curing Soil-Cement Compression and Flexure Test Specimens in the Laboratory". Bell, F.G. (1976), "The influence of the Mineral Contents of clays on their stabilization 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/06 8