Svenska byggnadskalkers inverkan på finkorniga jordars vägtekniska egenskaper

SVENSKA BYGGNADSKALKERS INVERKAN

PÅ FINKORNIGA JORDARS VÄGTEKNISKA EGENSKAPER av

Olli Wäre

RAPPORT Nr 41

STATENS VÄG- OCH TRAFIKINSTITUT

National Swedish Road and Traffic Research Institute

SVENSKA BYGGNADSKALKERS INVERKAN

PÅ FINKORNIGA JORDARS VÄGTEKNISKA EGENSKAPER

Olli Wäre

RAPPORT Nr 41

I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G

Sid

1.

INLEDNING

1

2. FÖRSÖKENS UTFÖRANDE OCH RESULTAT 2

2.1 Försöksmaterial 2

2.1.1 Jordar 2

2.1.2 Kalksorter 5

2.1.2.1 Kemisk sammansättning 5

2.1.2.2 Värmeutvecklingen under släckningsprøcessen 7

2.2

- KalkenS'Verkningssätt

_

_

10

2.2.1 Lerminerals struktur och egenskaper 10 2.2.2 Jordarnas mineralogiska_sammansättning 13

2.2.3 Kalkens inverkan på jordars struktur 16

2.2.3.1 Strukturomvandling \ 16

2.2.3.2 Långtidsreaktioner '20

2.2.3.3 Resultaten av strukturomvandlingsförsöken 24

2.3 'rVägtekniska'egenskaper hOs de valda

kalk-êpabiliserade jordarna

29

2.3.1' Provkropparnas tillverkning och förvaring 29

2.3.2 Vattenupptagning 31

2.3.3 Tryckhållfasthet 36

. 2.3.4 E-modul i ' 43

2.3.5 Tjällyftningsförsök 46 .'

2.3.5.1 Tjällyftningsprocessen - 47

2.3.5.2 Apparatur odh försöksprogram 49

2.3.5.3 Provningsresultat V 51 . 3. 'SAMMANFATTNING 57 LITTERATURFÖRTECKNING 59 Figurer 1 - 19

Bilaga- 1 - 12

VTI. Rapport Nr 41

Sid 1.

1. INLEDNING

Markstabilisering med kalk av finkorniga jordarter utgör en

modern vägbyggnadsmetod, vars lämplighet i re5p fall måste

bedömas ur teknisk och ekonomisk synpunkt med hänsyn till

jordarters egenskaper och tillstånd, de lokala förhållandena

samt den vid stabiliseringen använda kalksortens egenskaper. Med tanke på de aktuella jordarnas (kohesionsjordarnas) rik*

liga förekomst i Sverige bör förutsättningarna för ett om* fattande utnyttjande av kalkstabiliseringsteknik vara goda. Enär kalkens stabiliseringseffekt givetvis påverkas av egen

skaperna hos den kalksten, som använts vid kalkens framställ*

ning, är det av stor betydelse, att den ur teknisk och ekonom misk synpunkt fördelaktigaste kalksorten väljes vid resp stabi"

liseringsarbete. Detta förutsätter i sin tur tillräcklig känne* dom om inverkan på stabiliseringseffekten av skiljaktigheterna mellan olika i Sverige tillverkade kalksorter.

Beträffande finkorniga jordarters förekomst i Sverige, vilket således är en grundbetingelse för kalkstabilisering, kan bl a nämnas, att särskilt moränleror förekommer rikligt i Skåne utom dess nordliga inre del, där sandiga till moiga moräner dominerar, medan leror och lerrika jordar endast förekommer i obetydlig

omfattning. I kustområdena av Kalmar län samt Blekinge och Hal* land förekommer flerstädes lerrika jordarter, oftast moränleror och marina leror. I det mellansvenska låglandet finns omfattande

förekomster av marina, stundom kalkrika leror och kalkrika morän*

leror (t ex på västra Östgötaslätten). I den nordsvenska kust"

regionen förekommer rikligt lättare leror och mjälor, som även kan betraktas som lämpliga jordarter för kalkstabiliseringen. Mellan nyssnämnda region och fjällkedjan är däremot leriga jordar

tämligen sällsynta. Det är endast i centrala Jämtland och Siljansn bygden i Dalarna, som leriga jordar förekommer.r

VTI. Rapport Nr 41

_med dessa försök har i första hand varit att utr"na, vilka egen"

skaper hos de aktuella jordarna, som mest påverkas av de valda kalksorterna. Det är klart, att man endast genom laboratorie* försök inte kan kvantitativt bedöma kalkstabiliseringens verk"

liga inverkan på vägkonstruktionens funktion. Härför erfordras i full skala utförda provvägsförsök, som resultatmässigt upp* följas under flera år.

_2. FÖRSÖKENS UTFÖRANDE OCH RESULTAT

I det följande (2.1) klarlägges de vid undersökningen använda jordarnas och kalksorternas ur stabiliseringssynpunkt viktiga egenskaper. Under avsnitt 2.2 har först allmänt beskrivits strukturen hos de vanligaste lermineralen och därefter redo" visat de utvalda jordarnas mineralogiska sammansättning samt kalkens inverkan på deras struktur. Kalkstabiliserade jordars

hållfasthetsegenskaper under olika förvaringsförhållanden har behandlats i avsnitt 2.3.

2.1 Försöksmaterial

2.1.1 Jordar

För att erhålla en bred bas för försöksresultatens tolkning ut-valdes fyra, som undergrundsmaterial i Sverige ofta förekommande, finkorniga jordar, vilka p g a sina yttre egenskaper bedömdes

kunnde effektivt stabiliseras med kalk. Eftersom ett av huvud"

syftena med undersökningen var att utröna olika kalksorters egen* skaper som.jordstabiliseringsmedel, var det av stor betydelse att spridningen i'de utvalda materialens tornfördelning var stor.

JTI. Rapport Nr 41

Sid 3.

De utvalda jordarna utgjordes av styv lera från Vallentuna,

lätt mellanlera från Hallstahammar, mjälig mo från Vännäs,

och moränlera från Skurup. Kornfördelningskurvorna för materia"

len har redovisats i fig 1. Stenhalten hos moränleran var 5% i genomsnitt, vilket inte framgår av figuren, eftersom kornför" delningen bestämdes på fraktionen < 20 mm.

Packningsegenskaperna hos jordarna både utan och med kalktillw sats bestämdes enligt AASHO-T99"metoden (standard proctor).

Resultaten härav har redovisats i fig 2. Kalkens inverkan på jordarnas packningsegenskaper behandlas närmare under avsnitt 2.2.3.

Humushalten, dvs halten av organiska beståndsdelar hos jordarna

-bestämdes med natronlutprovet enligt Svenska Cementföreningen.

Resultaten redovisas i tabell 1. Med tanke på kalkens verkningsu sätt som stabiliseringsmedel förefaller det mindre sannolikt,

att de små humusmängder, som normalt förekommer hos kohesionsm

jordar, skulle kunna ha någon nämnvärd inverkan på kalkens stabiliseringseffekt. Basutbytesförmågan i lermineral påverkas

föga av organiska jordar. Däremot är det svårare att säkert

förutse hnmusens inverkan på de s k puzzolanreaktionerna, vilka utgör en förutsättning för hållfasthetstillväxten hos kalk-stabiliserade jordar. Enär kalken har en neutraliserande effekt på humnsen bör emellertid risken för ofullständiga puzzolanreak_ tioner vid normala kalktillsatser betraktas som tämligen liten. Hög humushalt kan delvis vara förklaringen till den vid försöket

funna, relativt långsamma hållfasthetstillväxten (avsnitt 2.3.3) hos den lätta mellanleran och mjäliga mon, bägge med humusgrad 4. Resultaten av tryckbållfasthetsförsöken (avsnitt 2.3.3) synes

tyda på detta. Principen vid kalkstabilisering av humusrika

jordar med hög basutbyteskapacitet bör vara att kalkhalten

väljes så hög att den efter humusens neutralisering och basut-bytet kvarvarande kalkmängden är tillräcklig för de efterföljande puzzolanreaktionerna.

RÄTTELSE

Mun-W

Sid 4, Tabell 1, skall vara:

.Tabell 1. Resultat av laboratorieprovningar på jordar utan kalktillsats.

Ler- 'Vattenhalt för Optimal Max. skrymw Humusm

Jord_{- halt 1 - 2 - 3 vatten- dens1tet}_ _grad

, PL LL PI halt 3 SC-skalan Z % % Z Z kg/dm _ . 1 i

Styv lera

58

28,1 .55,2

27,1

28,0

1,45

2

i

Maränlera

18

12,9 . 25,1

12,2

10,5

1,99

1

1. Plasticitetsgräns 2. Flytgräns 3. Plasticitetsindex

VTI. Rapport Nr 41

Sid 4.

De omedelbara reaktionerna mellan kalk och lermineral (basnt*

bytet) leder oftast till markanta ändringar i.jordarnas konsiste+

rings ränser och utgör således ett tämligen bra mått på materiam .

lens bearbetbarhet efter kalktillsats. Enär omfattande provninga: skulle utföras angående kalkens inverkan på jordarnas packnings"

egenskaper och kornfördelning och enär härav erhållna resultaten

även karaktäriserar jonutbytets omedelbara inverkan på de aktuella jordarna, bestämdes konsistensgränserna endast för materialen utan kalktillsats. Plasticitetsgränsen, flytgränsen och därur beräknat plasticitetsindex för de ifrågavarande jordarna fram* går av tabell 1.

Tabellhlå_ Resultat av laboratorieprovningar på jordar utan kalk"

tillsats.

Jord Lern Vattenhalt för .Optimal Max skrym HumUS*

halt ] 2 ' 3 *vatten* densitet grad

PL7 LL PI halt SC" Z, :Z Z Z 2: 3128.13.11

Styv lera

58

55,2 28,1 27,]

28,0

1,45

2

VTI. Rapport Nr 41

2.1.2 Kalksorter

2.1.2.1 Kemisk sammansättning

Ett av huvudsyftena med undersökningen var att utröna olika i Sverige framställda byggnadskalkers effektivitet vid jordstabi* 1isering. Enar skillnader mellan olika kalksorter huvudsakligen

_eror på sammansättningen och strukturen hos den kalksten, varav kalken tillverkats (råstenen), utvaldes tre kalksorter,

framställda ur råsten från ordovieium m, silur 5 resp krit"

formationen. Dessa tre sorter skulle användas parallellt vid

alla prövningar.

I det följande kallas de aktuella kalkSorterna för ortoeer *,

silur * resp kritkalk, nämnda i ordning efter råstenens geO*

logiska ålder. Varje kalksort utgjordes av finmalen osläekt

kalk, huvudsakligen bestående av kaleiumoxid (CaO) och avsedd

i första hand till byggnadstekniska ändamål.

I tabell 2 har sammanfattats de vid undersökningen använda kalksorternas kemiska sammansättning enligt analys samt några uppgifter av betydelse ur stabiliseringssynpunkt.

3111 6,

Iabell 2

Ortocerkalk Silurkalk Kritkalk

Kemisk analys

CaO 69,4 vikt-% 92,3 vikt*Z 91,0 viktwä

CaO aktiv 36,9 """ 86,8 *"* 85,0 m m 180 . 1,6 -"- 0,4 -"- 1,3

-"--3102

12,1 w"«

2,8 e"w ^

6,0 -"u

Fe203

,

2,1 w"*

7 1, w"-

0,2 «"»

803

>

1

3,8 - "-

0

_

0 ...11.-.

.Hydraulisk modul1 3,7 "" 20,6 "w 14,0 u"«

Malfinhet 0." 0,2 mm 0 - 0,2 mm 0 * 0,2 mm

Tillverkare Ytongbolagen Kullebergs _ Cementa

Hällabrottet kalk AB Limhamn

' Rättvik

l 3 Hydraulisk modul: CaO + MgO

8102 + A1203 + Fe203

Av tabell 2 framgår, att CaO-halten hos ortocerkalken är påm fallande låg jämförd med de övriga kalksorterna, vilket kan

betraktas som karaktäristisk för denna kalksort. Ännu tydligare är skillnaden, om motsvarande jämförelse göres mellan halten

aktiv CaO hos kalksorterna. Med aktiv CaO avses den till hydrat

överförbara kalken.

O

Halten MgO är genomgående låg hos alla sve ska kalksorter,

g

beroende av 1a; magnesiumkarbonathalt hos råstenen. En ytterr

ligare karaktäristisk egenskañ hos ortocerkalken är att den höga

SiOy halten, som är ett känneteczen på kalkens hydrauliska egen"

skaper. Ett mera precicerat mått på dessa egenskaper är den s k hydrauliska modulen (se tabell 2), förutsatt att halten silikam

tiska beståndsdelar inte är alltför låg. Det hör betonass att

låg hydraulisk modul sålunda motsvaras av goda hydrauliska egen*

skaper. Ortocerkalk (hydraulisk modul i detta fall 3,7) brukar

betecknas som svagt hydraulisk, emedan silur och kritkalk

(hydraulisk modul i detta fall 20,6 IzSp 14,0) saknar hydrauli"

ska egenskaper av praktisk betydelse. Ortocerkalkens egenskap

som svag hydrauliskt bindemedel berörs Vidare i avsnittet om hållfasthetsprovningar (2.3.3).

2.1.2.2 Värmeutvecklingen under släckningsprocessen

Vid släckningen av kalciumoxid frigör s stora energimängder. Energiutvecklingen vid släckning av svenska kalksorter härrör pfaktiskt taget helt från kalciumoxidens övergång till

hydrat, beroende på att magnesiumoxiden endast förekommer i små kvantiteter och att dess överföring till hydrat inte kan äga runi vid normalt lufttryck. Enar den frigjorda energimängden, som huvudsakligen består av värmeenergi, är beroende av halten aktiv

' CaO hos kalken, återspeglar värmeutvecklingsförloppet tämligen

Väl kalkens latenta effektivitet vid jordstabilisering.

Ur praktisk stabiliseringssynpunkt är det av intresse att känna till temperaturförloppet hos ett stabiliserat skikt efter

kalkens inblandning, närmast med tanke på en kvantitativ bedömw ning av vattenavdunstningen från det stabiliserade skiktet t ex

i samband med utförandet av kalkstabiliseringsarbeten strax före och efter den kalla årstiden. Med hänsyn härtill utfördes

'n orienterande laboratorieprovning angående värmeutvecklingen(73

hos olika aktuella jord - kalk vatten *blandningar.

VTI. Rappørt Nr 41

i.

fiøwø_{lill ett torkat plOV pa 590 g av resp}h _ __'1 _ \._. 9 « v _ _ W _{material sattes i) e}\ , ,,, .3. 4- -Ö f. A

"'" m " . '° Ur * r' -- r 1' 14J' «- . n -- 7 -n t* ,- - . ' .-,.... 4 E F ?vi "' .

(M 5 Vikt a> halt av sett, varefter den enllgt AA5Hle93*

xr- w ' C) »x 1 : 1, -A z . rn \ . <' - är . . - r V '- -' -JA 'v1 M n ' w- : - - 7* r -- r- * - HN

:tratgaler1 par 1<asrw hC/lkl ljfâztcüüCJg (Jplilhtllêl Xüitlmülüudlläklüll illhlldlldéldáina Temperaturen hes resp blandning avlästes med 5 minuters mellanw rum med två termemetrars hjälp; Under provningen förvarades

blandningarna i eylindriska plastkärl med 10 cm diameter och 15 emhöjdc Blandningarnas volym 1 opaekat tillstånd varierade

. c ., _. _. .. . j 1., 1

W alltetter Jordarten mellan 0,7 och 150 dm t Bore provnlngen

L)

förvarades försöksmateri lenF 0en redskapen under 24 timmar 1 provningslokalen, varmed åstadtommes att temperaturer hos alla blandningar vie försökens början var densamma som rumstemperam turen, dvs +2lOCE Detta framgår även av fig 3, där provningsw

resultaten redovisatse

Resultaten av de utförda försöken överensstämmer i stort satt med

de av tillverkaren angivna uppgifterna om temperatnrtidsförloppet

hos resp kalksort under släekningspreeessen. Trots att Malten

lika,

aktiv Cao hes silur" och kritkalken var ungefär blev

reaktionsförloppet för de bägge kalkserterna olika. För krlt*

kalken kännetecknades förloppet av att reaktlenstemperatnren

ökade snabbt till ett relativt högt maximnmvärdes varefter aan avklingade förhållandevis hastigt. För silurkalken kännetecknades

förloppet däremot av en långsammare ökande temperaturs ett lägre maximumvärde ett mera utsträckt temperatursänkningsskede.

Skillnaden torde kunna förklaras av skiljaktigheten mellan vissa

fysikaliska egenskaper (finstrukturs porositety kapillaritet)

hos de aktuella kalksorterna. Släekningen av ortoeerkalken gav

reaktionstemperaturer med det lägsta maximumvärdet, :ågot som i

och för sig var väntat med hänsyn till den förhållandevis blyg"

samma halten aktiv CaO (36,9 Z).

Om.jämförelser görs mellan temperatur " tid (urverna / för de

fyra jordarna med tillsats av silnr* resp kritkalk, kan avsevärda skillnader observeras. När kritkalken använts som stabiliseringsw

nedel, har den högsta temperaturen_uppkommit hes moränleran, och den lägsta hos den styva leran. Samma iakttagelse kunde göras beträffande temperatnrförloppet hos de nämnda jordarna med silurw

VTI. Rapport Nr 41

alla jordar med tillsats av ortoeerkalk. Orsakerna till ovanw

nämnda skillnader torde främst vara de olika vattenhalterna hos

de fyra jordarna. Såsom redan nämnts uppfuktades varje jordmkalkw blandning till den för reSp blandning enl AASHOWT99 bestämda Optimala vattenhalten.

Detta innebar, att vattenhalten hos resp jordmkalkwblandning

var för styv lera: 28%, för lätt mellanlera: 23%, för mjälig mt:

20% och för moränlera: lth Eftersom vattenhalterna för de olika jordmkalkwblandningarna var olika är temperatur"tid kurvorna givetvis inte direkt jämförbaras men ur vägbyggnadsteknisk syn* punkt är det naturligtvis väl så viktigt att känna till värme" utvecklingen hos blandningar med just den vattenhalt, som före-kommer-eller riktigare eftersträvas i praktiken. Enar provvikten, för blandningen med styv lera var 15% högre än för blandningen

med moränlera, p g a den högre vattenhalten, förefaller det natuligt, att temperaturen blev högre hos provet med den lägre

vikten. Det kan nämnas; att den teoretiskt erforderliga mängden släekningsvatten är 32%, räknat på vikten aktiv CaO, vilket inne

bär, att endast 8 g vatten bands kemiskt hos de aktuella blandw

ningarna, som hade en tillsats av 25 g silurr resp kritkalk. Bert

för släekningen teoretiskt erforderliga vattenmängden utgör

endaSt 5,7% resp 7,0% av den vattenmängd, som motsvarar den opti"

mala vattenhalten hos blandningar med styv leraresp moränlera. Trots att vattenhalten var högre för blandningen med lätt mellan

lera och således större - uppmättes för denna blandning högre temperaturer än för blandningen med mjälig mo. Orsaken till skillnaderna torde i första hand vara olikheter i blandningarnas

skrymdensitet och värmeledningsegenskaper. På grund av stora olik"

heter i jordarnas kornfördelning blev blandningarnas våta skrymä densitet även i opackat tillstånd mycket varierande.

VTI. Rapport Nr 41

Sammanfattningsvis kan konstateras, att den frigjorda vid den osläckta kalkens (tillverkad av svenska kalksta

ning huvudsakligen härrör från vattnets förening men Värmeutvecklingen återspeglar således halten akt den ur vägbyggnadsteknisk synpunkt specifika

osläckta kalken, nämligen torkningseffekten, är bernna grundval enbart av värmeutvecklingen är det emellertin ligt att förutse en Viss kalksorts lämplighet som joz« ringsmedel. Detta visar bl a hållfasthetsutvecklingen aktuella jordarna efter kalkinblandning, vilket närmar under avsnitt 2.3.2.

2.2 Kalkens verkningssätt

För ett kalkstabiliserat material utgör jorden vanliga! Vikt*Z, medan resten beStår av vatten och kalk.

De jordar, som betraktas som lämpliga för kalkstabilitx' innehåller som regel lera till mängder varierande mel?

60 viktmz. Mängden lera i blandningen är större än mn:w

satt kalk. Eftersom kalkens stabiliseringseffekt huvuü.

'\

baserar sig på reaktioner mellan lermineral och kalnistp

har i detta avsnitt först redovisats lermineralens ur 3,

ringssynpunkt Viktiga egenskaper.

2.2.1 Lerminerals struktur och egenskaper

Lermineral anses vara förvittringsprodukter av primär: (mineral förekommande i eruptiva och metamorfa bergaç? de antingen genom förändring av de primära mineralen; genom en direkt uppbyggnad från joner (i lösning fömcf joner), som först gått i lösning genom kemiska angrngv primära mineralen.

Lermineralens indelas vanligen i tre huvudgrupper nämh l) kaolinit , 2) illit- och montmorillonitgruppen.

egenskapza ;energin släck* CaO. villren. den möjw llise-EP: ;handlas ueral bilda" *er eller :Zl 8 vs ?

JTI. Rapport Nr 41

Varje gr1pp innehåller fleraolika mineral, vilka i stort sett

har samma hjganad, medan den kemiska sammansättningen däremot är olika.

lllit utgör det vanligaste lermiteraiet i svenska jordar. Trots att kaolinit och montmorillonit huvudsakligen förekommer endast

i Skånes moränleror, kan emellertid en närmare granskning av

samtliga tre mineralgrupper anses berättigad med tanke på den stora skillnaden mellan deras ur kalkstabiliseringssynpunkt viktiga egenskaper.

Illithalten hos svenska lerjordar uppgår till ungefär 60W7OZ, utom i Skånes moränleror, där halten ligger vid SOdöOZ och där

0

även montmorillonithalten på sina ställen kan vara sa hög, att jordars fysikalisknkemiska egenskaper tydligt påverkas (Tamm och Wiklander);

En mineralogisk undersökning.(2.2.2) av de i detta sammanhang

aktuella lerorna visade att sammansättningen överensstämde

relativt bra med de ovannämnda uppgifterna om lermineralens förekomst i Sverige. Det bör dock redan nu påpekas, att lerorna hade en mycket komplicerad sammansättning, och innehöll flera lermineral, som inte helt kunde identifieras.

Alla lermineral är i princip uppbyggda av två eller flera skikt av kiselsyratetraedrar och aluminium* (även Mg" eller Fe*)

oktaodrar. De ovannämnda mineralgruppernas struktur scmt yttre

och inre dimensioner framgår av figur 4. Kornformen hos ler* mineralen är utpräglat bladig.

Lermineral har i regel negativ laddning som kan bero på katjonu utbyte i kristallgittret, adsorberade anioner och brutna kemiska bindningar, speciellt i partiklarnas kortändar. Lermineralens förmåga att adsorbera katjoner varierar med den för jonbyte tillgängliga ytans storlek, vilken även varierar med lermineral.

Katjoner adsorberas närmast av lerpartikelns yttre ytor, men

även av s k inre ytor mellan två angränsande treskikt, under

förutsättning att de sammanhållande krafterna mellan treskikten

är förhållandevis svaga, som fallet är med montmorillonit och i

VTI. Rapport Nr 41 ]32§3t:i.;6311()zn. 122111₈ CD 'g o-'0 _x L A ..H a .. ,M0 1, n,..s,_.', ' ,,. r '.

Vstewbindningsn mellan Lvs sugisossnds Lvaskilt l kdolisiL

är rslativt stark och hindrar därigenom vattenmolekylo; och andra joner att tränga in mellan lsrmineralsns olsmontsrskikt,

Detta medför? att ur vägbngnsdssyUponkt kan leror tillhörande

ksolinitgroppsr betraktas som myskst stabila. Jämförda med

andra loror av silikatiskt ursprung har sådana egenskaper som

plasticitst3 kohssion, svällning och krympning hos kaolinit

0 .a n . 0 .. v 2 0 c o .

mycket lags vardsn. Ros illit sr 'aliumjonwbindningen mellan

slowsntsrskiktsn ofullständig och betydligt svagare än den ovannämnda vätsmbindningon. Detts möjliggör katjonsdsorption

' . i U . .. ... . . '* .. . ._4.. i - ' ...1-1!

i bsgranssd omfattning sven på inre ytor mellan Lrsskikl e

illit betraktas som mindre stabilt än kaoliwit.

Svagast är de sammanhållsode krafterna mellan slementsrskikten

i montmorillonit. Binoningon åstadkommas av ett vattenskikr innehållande utbytbara kstjoner och vars dimensioner kan variera. Formbsständighéton hos lsror bestående huvudsakligen av montmorillonit är som en följd härav mycket dålig och

yttrar sig närmast så, att leran uppvisa* störa volymändringsr

vid vattenbaltsvsriationsr.

vass tjocklek varierar alltefter lermineralet och som därjämte på

och koncontra* vsrkas av de adsorberande jonernss egenskapox

tion. Ds avbslanserade kstjonerna, som själva är hydratissrads,

dvs omgivna av ett vattenskikt, är tätast grupperade på ler psrtikelns yta som ett onkelskikt, det s k stornskiktst. Av stor betydelse, när det gäller kolloidpartiklsrnas koagolering,

är potentialen på sternskiktets yttre yta, den s k zetawpotsn"

tialen. Låg koncentration av envärda joner på partikolytsn med

färjan hög zetsmpotentisl, vilket förhindrar kosgulering.

Understiger zotavpotsutialon en viss gräns, framkallad exempel"

vis av hög koncentration av envärds kstjoner, kan partiklarna

komma så nära varandra, att leran kosgulorar. Sssma resultat kan även åstadkommas med något lägre koncentration av tvåvsrda

VTI. Iåajvp( rf: 141'

41-kâlkens föxsta ganska Snabba stabiliserlngäoffekt (Jfr 4.293).

I om lösnlng beflntliga katjoner mad större bináningssäyrka

u; - .ø » a .1 . ,V v , :' f ,. .- .am :: . 14,! . 3 . '. M.

ezsdttel Leman duSOdeLåde JOUQL med lagle minomllgbstyLde

;r :ni nu 0- 0

Med fortramüande formagaL " c:

0 6 us *

blndnlnggstyMkan avgas har Jonernas

1

i'" * ^ 7 * 'E "i * 1*'v' n-'-1''N Hr' > I' 4. -7-- - u .* r* v' . . 1'a « 519-r'- 7» -Cç'f' -n

gonLomoL tidLgdLG aábwlbülddü pouejc BlüdnlüngLfIhdM ;ox

+ 1+ 2+ Y m Tw

h w Mg m Ca m'li.

i

Joncn: VäXCl IL följzuzdo wahling: Iüa

** n 5 (Å . ' t: _ ,3 O '- , .x . 4 7..

Jonbytesáoxmagans praktiska betydelse behandla» 1 avomltt

I

r' i N .N - . , .. ,15,_,." ,. . ,få - .. . ,. . . , ,. 1 .MM

24.39 dar resulLaLon av folsokon angáende kalkems sLLuLLLL

g. 0 .i ' . t.,

omvandlande formaga far de aktuolla lerjordarna redov1saLs.

252.2 De provade jordarnas mineraloglska sammansättning

Motivet för undersökningen var att go en miuexalogiSk karäktew ristik av de för provningen utvaLda jordarna för att tolkningen

av résultaton från laboratorioföxsökon med jordwkalkwblauánlngar

shuåle underlättas.

.II-.

. a a 0 . o I 0

Den mineraloglska sammaHSMttnlngen bestämdes ondaSE pa tro av

de fyra *alda jordarna. Lorhalten hoS en av jordarna, Mjälig mo, var så låg (5 %), att närmare kännedom om lorfraktionens

sammansättning inte ansågs vara nödvändig med tanke på den tillsatta kalkens verkningssätt.

Undersökningen, Som.utfördes av Sveriges Geologiska Undorsök ning, omfattade bestämning av jonutbyteskapacitet såväl på

hela provet, som på < 2 uwfraktionen samt röntgendiffraktionsw analys. För den mineralOgiska analysen uppdelados proven efter

2m20

dispergering i No,P20 lösning i fraktionen < 2 H, us

N 7

amt halten organisk C resp CaCO _{bcisi (1.371411 (-2 b .}- _31....1,....

U)

> 20 u. Även pH 3,

W.. o .. I 0 . . o 0 _ i 0 v a _

bor mineralbostamnlngon upptogs dlffraktlogram pa de Olika j01d (D A H.: ?ud i

0 .5 0 0 i 0 C;

fraktlonerna med anvandnlng av ollka preparerlngsteknlk pa S. monterat notorial (orienterat efter skiktminoralons basplan)

VTI. Rapport Nr 41

Sid 14.

Dessutom förbehandlades < 2 n-fraktionen på olika sätt för att

få fram karakteristiska utslag för olika lermineral.

Redan i detta sammanhang kan påpekas att lerorna hade en mycket komplicerad sammansättning och att - trots de många olika

behand-lingarna * en fullständig identifiering ej varit möjlig.

- 'L

Jämförelse mellan 2 - 20 u-fraktionerna: De tre proven bestod

till större delen av kvarts och fältspater. Kvartshalten kan

ligga på 30 Z, för moränleran troligen 40 Z. Totala fältSpatS* halten var av liknande storleksordning. I den styva leran och

lätta mellanleran fanns amfibol 5 * 10 Z, medan moränleran endast

innehöll en ringa mängd härav, < 1 Z. Samtliga prov visar även i denna fraktion lermineralreflexer, vilket tyder på närvaro av illit, klorit och ev kaolin, vermikulit och sannolikt även

mont-morillonit.

Jämförelse mellan < 2 u-fraktionerna: Ur kalkstabiliseringssyn*

punkt var denna fraktion av större intresse än 2 " 20 urfraktionen. Kvarts och fältspatshalterna var lägre, samtidigt som lermineralen helt naturligt ökat sin andel.

Sammanfattningsvis kan följande korta beskrivning ges av ler* mineralen i de olika proverna:

Styv lera 5 innehåller illit, klorit, något

montmorillo-nit samt eventuellt vermikulit. Troligen före-'kommer dessa mineral även blandskiktade.

Kaolin har inte med säkerhet påvisats.

Lätt mellanlera : lermineralen utgöres i detta prov av.illit,

kaolin, montmorillonit, eventuellt något vermikulit och möjligen även blandskikt.

Klorit är inte påvisbart, men kan förekomma

i låg halt.

innehåller illit, klorit och vermikulit. Ett

Moränlera

blandskiktsmineral av ca 70 Z illit och 30 Z

montmorillonit förekommer. Sannolikt även en en mindre halt montmorillonit.

VTI. Rapport 'k

llr 41

Jonntbyteskapacitet (CEC) kan definieras som en jords förmåga

O_.1

att binda katjoner under rådande omständigheter. Denna förmaga

är närmast beroende av lermineralens art och lerbalten hos

jorden. Ur "kalkstabiliseringssynpunkt"-är jonutbyteskapaciteten

av stor betydelses eftersom den utgör ett relativt mått på den

Canjonmängd, som adsorberas av en jord vid strukturomvandlingsr

processen. - För bestämning av jonutbyteskapaciteten användes, .'")

en metod vid vilken leran överföres i strontiumlera genom behandling av SrClz. Efter nttvättning av överskott SrClzy

bestäms Sr-halten med röntgenflnorescensr Srmhalten omräknas till mekv utbytbar katjon/lOO g. Resultaten av jonutbytesbestämw

ningarna framgår av tabell 3, där specifika jonutbyteskapacim

tetens undre gränsvärde för några typiska i jordproven före*

kommande lermineral även har sammanställts.

Det var något förvånande att CEC i totalprovet av den styva

leran var högre än för < 2 nwfraktionen. Möjligen kan detta bero på att leran vid uppdelningen inte varit fullständigt dispergew rad och att därigenom särskilt lerrika konglomerat hamnat i de

grövre fraktionerna. Övriga prov hade en mera normal bild.

Moränlereprovet < 2 p, som visade den högsta montmorillonit" halten, hade också högsta CEC"värdet. Bedömd från sistnämnda värde torde 2 u-fraktionen hålla ca 20 Z montmorillonit.

Tabell 3. Sammanställning av resultatet av mineralogisk under* sökning. Bredvid resp mineral anges katjonutbyteskapacitetens (CEC) lägre gränser för resp standardmineral.

ä_ Styv lera Lätt mellan- loränlera

:{ lera Kaolin ( 3 mekv/lOO g) (x) (X) ix Klorit (10 -" ) XX x (x) Illit (10 *"m ) xxx XX XX Montmorillonit (80 """ ) x (x) xx Vermikulit (100 " M ) (X) X (X) Blandskikt (x) XX x

0120 < 2 p

' men/100 g

9

10

17

pH

6,85

5,45

6,55

Organiskt kol

0,72

1,00

0,16

2.2.3 Kalkens inverkan på jordars struktur

Genom inblandning av kalk i kohesionär jord kan betydliga för-ändringar åstadkommas i jordens fysikaliska egenskaper. På grund" val av kalkens verkningssätt indelas stabiliseringsproeessen vanligen i två huvudstadier: lerfraktionens koagulering genom jonutbyte samt långtidsreaktioner av kemisk karaktär mellan kalk och jordens olika mineral. Dessa företeelser behandlas

närmare i de två närmast följande avsnitten (2.2.3.1 och 2.2.3.2).

Kalksorternas strukturomvandlande förmåga undersöktes genom

korngraderingsbestämningar på de fyra jordarna både 7 och 42 dygn efter kalktillsats. Packningsegenskaperna hos

jordwkalk-blandningar återSpeglade även strukturomvandlingen och utgjorde

således ett komplement till korngraderingsbestämningarna. Resultaten av de båda försöken har redovisats tillsammans i

avsnitt 2.2.3.3.

2.2.3.1 Strukturomvandling

De förändringar, som omgående efter kalktillsats uppkommer i

jorden, har huvudsakligen förklarats av lerans ochkolloidernas

jonutbytesförmåga, på vilken deras koagulering och den omedelw bara stabiliseringseffekten ansetts vara baserad. Under de

. senaste åren har emellertid framställts kompletterande teorier

för kalkens strukturomvandlande förmåga, enligt vilka man inte enbart genom jonutbyte kan förklara de fysikaliska förändringar i jorden som förorsakats av kalken.

Enligt Diamond och Kintor (1965) skall sålunda de omedelbara reaktionerna betraktas som fysikalisk adsorption av kalcium" hydroxid på lerpartiklarnas ytor. Härigenom kan i de

koagulera-de lerflockarnas kontaktpunkter genom omekoagulera-delbara kemiska

reak-tioner uppstå svaga bindningar, som förändrar de fysikaliska egenskaperna hos'finkorniga jordar. Som bevis på den tidigare teorins bristfällighet framhålles bl a att många naturliga

kalciumjordar (mättade med Cavjoner) helt saknar den stabilitet, som kan åstadkommas genom kalkinblandningen.

VTI. läapçwrrt lä? 41

Vidare har nan konstaterat att för vissa jordar en del envärda Namjoner stannat kvar på lerpartiklarna trots överskottet av

Camjoner efter kalktillsatsl Slutligen hävdar författarna, att

vissa jordar från början kan vara koagulerade, men trots detta

0 I r'\

behöver kalkstabiliseras för att kunna användas som vagbyggw nadsmaterial. Enligt denna teori baserar sig både strukturomw vandlingen och den senare hållfasthetstillväxten på samma

mekanism och vilket bättre skulle förklara alla de företeelser,

som uppkommer i jord vid kalktillsats.

Stocker (1969) anser däremot, på grundval av resultaten av om*

fattande laboratorieundersökningar angående kalkens inverkan på delvis pulveriserade jordmaterial, att ingen fysikalisk adsorption av kalcinmhydroxid på lerpartiklarnas ytor före" kommer. Vid kalktillsättning för stabilisering åtgår viss del av kalken för katjonutbytet och även om hänsyn tages till att

utbyteskapaciteten ökar genom det förändrade pH"värdets uppgår

den härigenom förbrukade kalkmängden högst till 0,5 vikt"Z°

Den återstående delen av kalktillsatsen bidrar helt till

'bildandet av nya mineral i lerpartiklarnrs kontaktpnnkter och därigenom från början upphov till hållfasthetstillväxten. ger

För dessa teorier saknas tillsvidare tillräckligt bevismaterial och de kan således inte betraktas som allmängiltiga förklaringar för stabiliseringsnekanismen. Ur rent praktisk väghyggnadsw synpunkt är det dock tillräckligt att känna till kalkstabilisew

rade jordars egenskaper och under vilka förhållanden de aktuella

förändringarna <an väntas uppkomma. Med hänsyn härtill redom visas i det följande struktnromvandlingens inverkan på jordarnas

egenskaper endast på grundTal av katjonutbytet.

Koagulering. Lerfraktionens koagulering genom kalktillsättning ligger till grund för de fysikaliska förändringar, som avsevärt

förbättrar finkornigajordars stabilitet. Den kalkmångd, som

behövs för lerkolloidernas fullständiga utflockning5 är närmast beroende av rest jords katjonutbyteskapaeitet, som i sin tur påverkas av lerpartiklarnas mineralogiska sammansättning (2.2.1)

JTI. Rapport Nr 41

Sid 18.

samt mevärdet och halten organiska beståndsdelar. Men ökande phnvärde och humushalt tilltar jordens katjonutbyteskapaeitet. Koaguleringsprocessen är teoretiskt mycket kortvarig, men vid praktiska kalkstabiliseringsarbeten kan flera månader erfordras för ett fullständigt jonutbyte, eftersom större jordklnmpar, som alltid förekommer även efter noggrann inblandning, kan på*' verkas av Cawjoner endast genom diffusion, vilket är en tidsm

krävande process. I praktiken kan man påskynda förbättringen i

lerjordarnas bearbetbarhet.

Kornstorleksfördelning. En åskådlig uppfattning om koaguleringens kvantitativa inverkan på jordens struktur erhålles lättast genom bestämning av kornstorleksfördelningen hos jorden före reSp efter kalkinhlandningen. I samband med slamningsanalysen måste 'dispergeringsmedel användas, varvid en viss risk för upplösning

av de i början förhållandevis svaga bindningarna mellan de

genom jonutbytet koagulerade lerpartiklarna kan föreligga.

Enligt Lund och Ramsay (1959) har emellertid dispergeringsmedlet natriumpyrofosfat, som också användes vid den föreliggande

undersökningen, inte visat någon upplösande effekt under den tid, som dispergeringen normalt pågår. Koaguleringsprocessen är

vanligen slutförd inom ett par timmar, men O'Flaherty och Andrews (1967) har visat att avsevärda ändringar kan inträffa i korngradering ännu 72 timmar efter kalkinblandningen. Vid låga kalkhalter (1*2 Z) förekom t o m en viss dispersion, med vid högre kalkhalten (ä 4 Z) ökade koaguleringsgraden med tiden. Det är högst sannolikt, att den nämnda ökningen beror på lång tidsreaktionerna, eftersom jonutbytet uppnått jämnviktsläget betydligt tidigare.

Konsistensgränser. Som en direkt följd av lerfraktionens koagulew ring ökar jordens plasticitetsgräns vid kalktillsättningen,

vilket samtidigt medför en ökning av jordens fasta konsistens_ område och därigenom även en höjning av den optimala vatten* halten. En del av det vatten, som före kalktillsats varit adsorp" tivt bundet omkring lerpartiklarna, blir rörligt när zetarpotenw

7TI. Rapport Nr 41

ringen. Det i ₃orden befintliga vattnet kan således inte mera

försämra möjligheterna att utföra en effektiv packning.

.1 i,

. .. . r - ... 0 1.

Normalt raeker det med le Z kalk for att asta komme ren huven

sakliga ökningen i plasticitetsgränsen och ytterligare kalktillw

sats utöver denna mängd medför endast ringa ökning. Sambandet mellan flytgränsen och den tillsatta ralkmängden är däremot mycket växlande. Eftersom flytgransen med tilltagande kalkhalt

v 'a _ 5 O _ q. ' ', _V00_4*_ .0

som regel okar 1 langsammare takt an plastieitetsgransens for"

orsakar en ökning i kalkhalten nästan alltid en minskning av plasticitetsindexet.

Optimal vattenhalt och maximal torr skrymdensitet

Vid stabilisering av finjordsrika jordar med kalk ökar den optim

mala vattenhalten nästan undantagslöst och som en följd härav

minskar samtidigt den maximala torra sksyndensitetenv Dessa

företeelser är den logiska följden av de förändringar i jordens'«,o

.C

struktur, som uppkommer vid kalktillsattningax. Packningsresnlw tatet för jordmkalknblandningar är väsentligen beroenöe av tiden mellan kalkinblandningen_och packningen. Enligt undersökningar av Mitchell och Hooper (l961) minskade i ett fall den torra skrymdensiteten med 7 X, om packningen utfördes-först 24 timmar efter kalkinblandningen. Den lägre packningsgraden medförde en minskning av 28wdygnswhållfastheten med 30.2. Enligt författarna kunde denna hållfasthetsminskning kompenseras genom ett ökat

packninvsarhete. Det anförda exemplet tyder på att långtidsreakm

tionerna föga inverkar på hållfasthetsutveeklingen under de första 24 timmarna. På grundval av detta exempel skall emellerw

tid inte för omfattande slutsatser göras, när det gäller håll

fasthetsutveeklingens beroende av tiden mellan kalkinblandningen och packningen. I praktiken kan en fördröjning av packningen ha ekonomisk betydelse på så sätt att ökat packningsarbete

er-frodras för att den eftersträvade packningsgraden skall kunna

Jill. Rapport Nr 4]

U) p. C14 N C)

Svällning och krympning hos jorden minskar vid kalkstabilisering vilket är naturligt med hänsyn till att de Ca-mättade ler"

partiklarna inte påverkas av vatten; även om omfattande ändringar

snabbt kan ske i vattenfördelningen i jorden på grund av (tillw

fälligt) ökad vattengenomsläpplighet. Detta innebär, att vatten

upptagningsbenägenheten hos vissa leror kan öka kraftigt genom kalktillsats men trots detta blir svällningen obetydlig.

Permeabiliteten utgör en av de egenskaper, som avsevärt för* ändras av kalken. vaärdet hos fin och mellanleror kan om*

gående öka med så mycket som 2 tiopotenser. Denna ändring blir emellertid inte varaktig, utan permeabiliteten avtar åter inom

några månader till ungefär samma värden som erhölls före kalk*

inblandningen, ett förhållande som baserar sig på bildandet av nya mineral under långtidsreaktionerna varvid hålrummen åter* igen börjar minska.

Tjälfarlighet. Eftersom tjälningsprocessen bl a regleras av jordw ens vattengenomsläpplighet sker en markant okning av kalkstabiliw serade jordars tjälfarlighet omedelbart efter kalktillsats, men tjälfarligheten minskar åter med avtagande permeabilitet och tilltagande hållfasthet.

2.2.3.2 Långtidsreaktioner

Hållfasthetstillväxten och den ökade stabiliteten hos kalk" stabiliserade jordar anses härröra från bildandet av nya mineral

med cementerande egenskaper i de koagulerade.lerflocharnas

kontaktpunkter. Dessa nya mineral bildas långsamt genom kemiska reaktioner mellan kalk och jordens silikater och aluminater. Reaktionerna börjar samtidigt med jonutbytet och pågår l"5 år, under vilken tid hållfasthetStillväxt således kan väntas ske. Diamond och Kinter (1966) anser att de fysikaliska förändringar,

som sker i jorden vid strukturomvandlingen, huvudsakligen beror

på bildandet av de första små kvantiteterna reaktionsprodukter .

liknande teori. Eftersom de flesta jordarna innehåller fri kiselsyra och olika silikater och aluminater, förefaller det naturligt, att deras reaktioner med kalk leder till bildandet av olika kalciumsilikathydrater har konstaterats förekomma i tre modifikationer: l) CSE-gel, vanligen kallad gel, som i

cementet huvudsakligen svarar för hållfasthetstillväxten,

2) CSH (I) med låg kalciumhalt, och 3) CSH (II) med något högre kalciumhalt.'

Alla CSHrmodifikationer är dåligt kristalliserade och därigenonl svårupptäckta. Däremot har alla kalciumaluminathydrater väl*

bildade kristaller. Ingen gelbildning har kunnat iakttas. Av de många kalciumaluminathydrater, som numera är kända, utgör tetra-kalciumaluminathydratet den allmännast förekommande reaktionse

produkten.

Enär kalciumaluminathydraterna har en särskilt låg löslighet i mättad kalklösning, betraktas de som mycket beständiga mineral. Temperaturens inverkan på bildandet av kalciumsilikat och kal* ciumaluminathydrater är högst väsentlig: vid högre temperaturer påskyndas reaktionshastigheten, och även helt nya reaktionS* produkter kan uppstå. Vid rumstemperatur har kaolinit, illit resp montmorillonit tillsammans med kalk visat sig bilda

tobermotitgel (= CSH"gel) och kalciumaluminathydrat

-(= C4AH12C02), (Diamond, White och Dolch). Vid +6OOC förekommer kalciumsilikathydratet i CSH (I) w modifikation, kalciumalnmi

nathydrat har observerats endast i kaolinit-kalk*blandningen

och där i kubisk C3AH -modifikation. Till följd₆ av detstora

antalet olika uppkomna reaktionsprodukter, vilkas bildande väsentligen beror på jordens mineral och yttre reaktions

för-hållanden, kan hållfasthetstillväxten hos kalkstabiliserade

jordar bli högst varierande.

A=A1203,H=HO

1'Förkortninganc = CaO, S = SiOz,

JTI. Rappart Nr 41

Sid 22°

I . U 1 ' n. JL. ,y 0 . 'i . ., ' r - .7 ul

»-Om de nya Mineralens bllânlngSsatL lader flCLü Ollka Upplâtt"

. ' " ' "l 4 'I . A '1. '. ' <0 .. .p .' ,...,.

ningara hnllgt hades, mlahøls och Grlm (l962) masta klsel$ylan

förgt gå i lösning för att kalciumsilikathyärater skall kunna

Vilket således förutsätter ett relativt högt pHWvärda

bllaas,

1 markvätckan. Dlämønd och'Kinter (lGéÖ) manar därgmots att reaktionerna sker dirakt mellan lermineralens yttre yta och på åenna fygikaliskt uisorberad kalciumhydroxld. Ett tredje

' '-6 J- - ° . .5:- ,. _ av. ' _ - -g- ul _.. H. , ..' .J ,. .

alternatlv är atL bada lurcteclselna lntlaffdl bdmtldlgt och

däxlgenom bidrar till bildandet av de nämnda mineralen. Kalkstabiligerade jOfdâIS struktur utgör föx närvarande ett

.0 .m . 'M i 4" _ J _ 60 i . I_ 070 _" % 4_Å

nastan_holL ounfozbkat omzade. De indelsoknlngal,

0 En

gjortgs har närmast omfattat elektronm År

1

C

'1

.. a. 4,3 -. ' LMM. m .7 M52.: 1 . - ' ' q ,. , r ,. _ m .m

angáende lagullLOLLQmasalgL tlllvelkdde bldudnlugarq SLLQÅLHL

' I.- . .° \ ANC_ "" v a 4. .' . .T 7. 4 , , . . .v-"l .1 . ' w , .N . r. -..

1 packaL LlllSLdüdç l samtllga lall hal halkan lurat lnhldhdääb

*I

flnl o *f Jordmatarlgly varefter vaätpet

?'å 'WM :\ "J Lo

u-d

(\5. r..

1 torrt9 genom målning

' .L 1.* ,Å .,.'. - \ O... ' -. - , .' .... V... ar-- r-..

tillSâLLS. l plaktlkeu bastal Jüld kalkmblauünlnädl dv

och mindre jordklumpar, som vid inblangningen ant: Genøm diffuginn kan kalkon düük

0 »a '

pavexkas av kalkcna tranga.1n

0 I .4. .i , . a. a -m A i j_ ' *_25 'D' .1 ,x (6. i 1_ (11,, x 14_ _v.- c:) I ,1 -! nr: ?vi (5! 'vw'

:I J J 3. (nu. - Å 04.11.? :LL l. na c ;lll 0 i.: .51 1,. V .1. i\ en 11:a, n (16:4. L. L (3 L; :5. (i 1. 011. till C; d. 1.. (1:165:

cc 0 ll .

-en opp-en fragax Stocker, som undergoht detta problem, har fram

lagt en teori, enligt vilken Stabilisarlngsaffekten huvudsak

v 0 o * U w.. v '00

ligen baserar Slg pa en mekanismy som loylattaran kallat for

'idlifus CGMURLQIngH. Gouøm "dlilus cementerlng blil alla lmzwa i - r .. . '7 .. .. _ I .. x. . n ' . . u. n. ' '- »u

pratlklar eller riktigaxe sagt deras kontaktpuukter stabili$eyade

O 0 v ' n... as

1 det omrada, som.kalkan genom dlffüSlOü kan upphå. korutsattm

I ... i . i o .. - . . ,i _ H_ v 0 1-0 .O 7.

nlngen før sdlffus cementerlng" ar att kalmen baflnnel sig L en

-««' r I:

rorllghat. "lefUS cementerlngJ

lös-ningä Som har en Viss betyåer

nödvändigtvis inte, att jorden blir homogent stabiliserads men med tiden kammar stabiliseringen att genom diffusion omfatta

det st biliscrade lagrete Det bör poäng§5

allt större partier av

tQIâS denprincipiella skillnaden, mellan begreppet "diffus

cementering" och den cemantering$effekt cementlimma: har vid av batongmassa, dvs bildandet av ett kontinuarligt

1

smalattartat » ' .° ' , ' ' H ' ' ,. :3- .--l. 'i n

system. Vld "dlffus cementerlug blll ehuabl lüL

VTI. Rapport Nr 41

Betydligt lättare och ur praktisk synpunkt viktigare har det varit att klarlägga de faktorer, som hållfasthetstillväxten hos en kalkstabiliserad jord mest påverkas av. Den högsta sluthåll* fastheten vid laboratorieförsök (angiven t ex som hållfastheten efter 1 år) har oftast erhållits med en kalkhalt mellan 4 och 10 viktnz räknat på jordens torrvikt. Vid kalkhalter överstigande 10 Z, har Sluthållfastheten i regel blivit oförändrad eller

något lägre än med de ovannämnda kalkhalterna. Denna iakttagelse

gäller försök med icke dolomitiska kalksorter (dvs kalksorter

som saknar magnesiumoxider). Den ur hållfasthetssynpunkt optimala

kalkhalten för praktiska kalkstabiliseringsarbeten är beroende

av ett flertal yttre faktorer vid arbetets utförande och är där-för svår att ange generellt, men rent allmänt torde den regeln

gälla att maXimala stabiliseringSeffekten under fältförhållanden

uppnås med en något högre kalkhalt, än den vid förprovning på

laboratoriet bestämda.

/,

Tidigare har konstaterats, att de reaktionsprodukter, som bildas 'mellan kalk och lermineral delvis är olika hos olika jordar.

Dessa skiljaktigheter beror närmast på jordarnas mineralogiska sammansättning. Hållfasthetsutvecklingen hos stabiliserade

jordar kan således bli högst olika. Likaså har nämnts om

turens inverkan på hållfasthetsutvecklingen - vid högre tempera-turer påskyndas reaktionsförloppet och även nya reaktionsprodukter

kan bildas.

Av de faktorer, som påtagligt kan minska resp helt förhindra lång-tidsreaktionerna, utgör förekomsten av vissa organiska ämnen i jorden en av de viktigaste. Hirt (1969) har visat att den labora" toriemässigt bestämda halten organiska beståndsdelar utgör en god bedömningsgrund för den presumtiva hållfasthetstillväxten hos kalkstabiliserade jordar. Mellan halten organiska beståndsdelar, bestämd med oxideringsmetoden med kaliumbikromat, och hållfasthetsm tillväxten har den bästa korrelationen erhållits. Om halten oxider*

bart kol översteg l Z, räknat på provets totala vikt, uteblev

VTI. Rapport Nr 41

Sid 24.

På grundval av resultaten av natronlutprovet kanman däremot

enligt Hirt, inte bedöma organiska ämnena inverkan på kalkstabilim serade jordars hållfasthet.

Tillräcklig packning vid kalkstabiliseringsarbeten är av stor

betydelse, framför allt därför att man genom en effektiv packning

ökar antalet av de för hållfastbetstillväxten nödvändiga kontakt* punkterna, där partiklarnas hopcementering sker. Vid bildandet av nya mineral med cementerande egenskaper tilltar hållfastheten, medan permeabiliteten minskar. Minskningen av permeabiliteten kan bli betydandes om bålrummen blir tillräckligt små genom packning; Vilket i regel är fallet, om packningen utföres vid den optimala

vattenhalten. Med tilltagande hållfasthet förändras kalkstabilisew

rade jordars mekaniska egenskaper från utpräglat plastiska till alltmer elastiska.

2.2.3.3 Resultaten av strukturomvandlingsförsöken

De aktuella kalksorternas strukturomvandlande förmåga på de ut" valda jordarna undersöktes genom bestämning av kornstorleksför" delningen hos resp jord-kalkwblandning 7 resP 42 dygn efter kalkm inblandningen. Den tillsatta vattenmängden hos resp jord-kalk"

blandning Var den optimala, bestämd enligt AASHO-T99-metoden.

Kalkhalten hos samtliga blandningar var 5 Z. Blandningarna för varades (opackade) i slutna plastpåsar vid +ZOOC. Kornstorleksm fördelningen bestämdes genom slamningsanalys. Som dispergeringsm medel användes natriumpyrofosfat.

Korngraderingskurvorna, bestämda efter 7 dygn, ger en uppfattning

om resp jords struktur, då lerfraktionens koagulering genom jonut*

byte bedömdes vara helt avslutad. I Vilken mån jordarias struktur

i 0 O _ o _0 o .. i a 0 H

samtidigt paverkades av langtidsreaktionerna ar naturligtVis svart

att bedöma. Som komplettering till 7rdygn8provningen utfördes kontroll av korngraderingen även efter 42 dygn. Härigenom kunde

19a .5-.:1,:..-§,.,1.J-' ;N .o ' -1. P ' -Jap 1.-...- ..,. .J långalüolbamthHElnao anGlidn på JOlüalnaS thUALUL naimart

Eftersom.blandningarna förvarades i opaekat tillstånd, blev de nya mineralens cementeringseffekt mindre än normalt, vilket i sin tur försvårar en representativ utvärdering av långtidsreak"

tionernas andel vid strukturomvandlingen.

Resultaten av korngraderingsprovningarna framgår av bilagorna l"8. Varje korngraderingskurva representerar resultatet av endast en

slamningsanalys på resp blandning, vilket bör beaktas vid tolk" ningen av erhållna resultat*

Gemensamt för alla kurvor är, att fraktionen < 0,01 mm helt koagulerat oavsett den ursprungliga kornstorleksfördelningen. Detta visar, att jämte lerfraktionen har även stdrre delen av

i.. l 0 0 c

mgalafraktionen paverkats av koaguleringsprocessen, Vilket konsta"

terande emellertid måste göras med en viss reservation med tanke på långtidsreaktionernas kvantitativt obestämda inverkan på för-ändringarna i jordarnas korngradering under de första 7 dygnen.

Kerngraderingskurvorna för den styva leran och lätta mellanleran

med kalktillsats sammanfaller i stort sett vid 42 dygns ålders

trots den markanta skillnaden mellan resp materials lerhalt före

:alkinblandningen (57 resp 33 70)e Strukturomvandlingen hos den styva leran har skett betydligt snabbare än hos den lätta mellanm. leran eftersom det förra materialet efter 7 dygn genomsnittligt visade grövre korngradering än den lätta mellanleran. Enbart med ledning av dessa materials kända mineralogiska sammansättning, kan

-de ovannälnda företeelserna inte förklaras. Däremot är det uppen* bart att den styva lerans högre prvärde, (6,85) bidrar till en

aktivare reaktionsproeess mellan kalk och lermineral, än pH VärdEt hos den lätta mellanleran (5945). En åskådlig bild av de koagnleraw de flookarnas maximala storlek kan erhållas genom jämförelse

mellan graderingskurvorna för den styva leran och lätta mellanlerar.

utan och med kalktillsats. Sandfraktionen har sålunda ökat -rån

praktiskt taget 0 Z till 30"40 Z och högre hos de bägge lerorna.

Sid 26.

Någon nämnvärd ökning i sandfraktionens andel hos den mjaliga mon rGSp moranleran uppkom däremot inte. Denna väsentliga skillnad mellan de-nämnda materialen ifråga-om strukturomvandlingens påvism

bara resultat är svår att närmare förklara, eftersom kännedom om de koagulerade flockarnas bildningssatt och uppbyggnad saknas. Det

är troligt, att de största partiklarna i det stabiliserade ma;eriarw

let-har bildats genom hopeementering av mindre lerfloekarg som.i

sin tur uppkommit till följd av jonuthytet. Den relativt låga 1 POrm

halten hos den mjäliga mon (5 Z) och moränleran (18 Z) kan natur ligtvis delvis förklara den ringa ökningen i de grövre fraktionerna* Den primära orsaken härtill torde vara jordarnas mineralogiska

egenskaper.

Jämförelsen nellan de tre-kalksorternas inverkan på resp jordS'

kornfördelning visade relativt små inbördes skillnader. Detta Var i och för sig väntat med tanke på den tillsatta kalkmängden (5 2)

var avsevärt högre än vad som erfordras enbart för lermineralens

koagnlering. (ritkalken synes effektivast har omvandlat de aktuella; jordarnas struktur då korngraderingshestämningarna gjordes först

efter 42 dygn. Vid 7 dygns ålder var effekten något svagare och

ungefär av samma sonxortocernreSp silurkalkens. Korngraderingsw kurvorna för den mjäliga mon, stabiliserad med de tre kalksorterna

sammanföll helt. Trots sin låga Canhalt gav ortocerkalken lika

bra resultat som silur" och kritkalken.

Efter 42 dygn visade alla jordwkalkwblandningar en grövre korn*

gradering än efter 7 dygn. Dessa förändringar kan närmast betraktas

som följder av långtidsreaktionernas inverkan på jordarnas struktur; Förändringarna varierade alltefter kalksorten och jordarten, men

något logiskt orsakssammanhang kunde inte finnas på grundval av

föreliggande data.

I detta sammanhang bör påpekas, att malfinheten-hos samtliga tre kalksorter var lika (Q 0,2 mm), vilket givetvis bidrog till jam förligheten mellan de erhållna resultaten.

73716 Rapport Nr 41

>< 0,07å mm) hos de aktuella

redovisas olikakalksorters inverkan på finjordhalten (fraitlonen

jordarnaa

De av kalkon föroreekede ändrlngarna hos Jordarnas packnlngsegenm

innebar som synas i regel förhöjd Optimal vattenhalt och

1;- 1,. 01, A ,mn ,_ C ' 3 .H ,Lä . ,1 ,. ' ÖJ- _,. . .-1' - - w . n J , 9 i fi?.v ._w

ednlL oll§meenoltet oeu Val 1 mLOlL Vantage meo thnG pe ce ul

:i:morjluflxy .ann dual. U\L,-1 " t " 3.' c: "^ o ' 1' C: :s :3 t 1 Jtüllaflmt, xOlIQ§ldáiJ Log ;-1mnl llln' . ' '- '1 . * 1 C: 1 " 1"" 3 ' '. x' 1' .tro W 19 0.; i v

tlllsetsenc Kraft1gast minskade skrymden31teten hos moränlerens ut hur' å trots att kornstorleksfördelningen hade ändrats relativt lite få denna jord jämfört med den styva leran och lätta mellanleranr Orsaken härtill är att moränletans från börlan mycke; goda

graderin. " varav den höga ekrymdensiteten är en följd " vid kalkw1'

t-)

' nr ' 00 .I .i 0 .0- i 02

tillsattnlngen forsamradee aveevart genom.att saval ler som m3a1"'

fraktionen nästan helt eliminerades genom koeguleringen (jfr bil 'en

"' *i '« r*- ^ .' O 9 a^ r' " '- -- *m Ar- >- / i. 0- > 'V' " '1 "' »55. -' 0": 1 1.*

Del lagd optlmala vett halten hos MOldñlCldD med 5 A OLLOLülmalk

' a t < 0 o _;

avvxker for mycket fram de med ellurkelk

Vätdenes för att skillnaden skulle kunna fözklaras enbart av den

0 ' 1 7' ° _, F A

laga halten aktiv C30 hos ortoeetkelkenc horngraderlngekurven och den maximala torra skrymdensiteten visat att en avsevärt struuturm

omvandling ägt rum, Vilket automatiskt borde ha medfört en större ökning i den optimala vattenhalten, än vad som blev fallet (fig 2 resp tabell 4). Det förefaller således sannolikt att den optimela

vattenhalten i verkligheten skall vara 2w3 procentenheter högre.

Även resultaten av vattenupptagningsförsöken (avsnitt 2.3.2)

Sid 28e

Tabell 4. Packningsegenskaper hos jordar både utan och med kalk* 'tillsats samt ändringar i materialens finjordhalt 7 resp 42 dygn efter kalktillsats.

Optimal Max torr Fraktion

vatten" skrymden* < 0,074 mm

halt sitet Vikt*%

Vikt*% kg/dm3 77 dygn A 42 dygn

StyV lera Utan kalk 28,0 1,45 99 99

52 ortocerkalk 30,5

1,29

50

45

5% silurkalk 31,0 1,31 51 33

5% kritkalk 33,0 1,28 48 A 30

Lätt mellan*

lera Utan kalk. 23,0 1,56 96, 96

5% ortocerkalk 27,0 1,52 63 38

5% silurkalk 28,0 1,48 52 38

5% kritkalk 27,5 1,48 57 35

Mjälig mo Utan kalk 19,5 1,62 92 92

5% ortocerkalk 19,5 1,60 84 82

5% silurkalk

19,5

1,61

82,

80

5% kritkalk 19,5 '1,61 81 78

. Moränlera Utan kalk 10,5 1,99 48 48

5% ortocerkalk 12,5 1,74 32 32

5% silurkalk 16,0, 1,71 38 31

5% kritkalk 16,5 1,76 42 31

Den låga lerhalten och höga humushalten hos den mjäliga mon torde

vara de huvudsakliga orsakerna till den svaga strukturomvandlingen.

Ingen väsentlig skillnad förelåg mellan olika kalksorters inverkan'

på dess packningsegenskaper.

VTI. Rapport Nr 41

Packningsegenskaperna hos den lätta mellanleran och styva leran

ändrades betydligt genom kalktillsatsen. Det är anmärkningsvärt,

att den optimala vattenhalten hos det förra materialet ökade med 4-5 procentenheter * alltefter kalksorten _ medan den maximala

torra skrymdensiteten samtidigt minskade endast 3"5 Z. Lermineram lens koagulering hos den lätta mellanleran har medfört en ändrad struktur hos materialet, i vilket en betydligt större vattenmängd kan-bli innesluten, men som trots det medger en relativt hög packningsgrad.

Den styva leran påverkades däremot av kalken i aktuellt avseende

på ett mera normalt sätt: den optimala vattenhalten ökade 3*4 procentenheter samtidigt som den maximala torra skrymdensiteten

minskade 10N12 Z. Som framgår av bil 1 och 3 hade den styva leran en någöt grövre korngradering än den lätta mellanleran 7 dygn

efter kalkinblandningen, men trots detta skilde sig deras packningsm kurvor väsentligt från varandra. En sannolik förklaring härtill torde vara, att en del av de bindningar som bildas mellan ler* partiklar, förstörs vid packningen, dvs strukturomvandlingen är delvis skenbar ur praktisk synpunkt. En elektronmikroskOpisk under

sökning av jord-kalk*b1andningars struktur bådei löst och packat

tillstånd skulle eventuellt ha kunnat belysa denna företeelse samt

underlätta tolkningen av de olika lermineralens betydelse för

strukturomvandlingen. Bedöms kalksorternas strukturomvandlingsförw

måga med ledning av ändrade packningsegenskaper, visade sig kritu

kalken bäst. Ortocerkalkens egenskaper i detta avseende var genomñ

gående något sämre, vilket närmast beror på den låga Caomhalten, som dessutom delvis förbrukas för reaktionen med den egna, för hållandevis stora hydraulkomponenten (SiO2 + A1203 = 17,1 Z).

Silurkalken kan betraktas som nästan lika effektiv som kritkalken.

2.3 yägtekniska egenskaper hos de valda kalkstabiliserade

jordarna

2.3.1 Provkropparnas tillverkning och förvaring

Såsom redan nämnts under avsnitt 2.1.1 pulveriserades proverna

på styv lera, lätt mellanlera och moränlera sedan de torkats, på sådant sätt att den grövre fraktionen hos det sistnämnda

VTI. Rapport Nr 41

Sid 30,

materialet icke krossades. Den mjäliga mon erfordrade ingen efter". behandling efter torkningen för den fortsatta provningen.

Till de torra jordmaterialen tillsattes först den osläckta kalken, varefter den erforderliga vattenmängden inhlandades. Härigenom

kunde en homogen jordwkalkwvattenwblandning lättare erhållas. För

varje jordmaterial användes kalkhalterna 2,5 resp 5,0 vikt-Z, var" jämte en blandning utan kalktillsats utfördes. Varje blandning förvarades 2 dygn i slutna plastpåsar för att kalksläcknings*

processen skulle vara helt avslutad före provkropparnas tillverkw

ning. Härigenom kunde man eliminera risken för Sprickhildning i provkropparna till följd av kalkens (CaO) stora expanstionsbenägen" het under släckningsförloppet.

I en hydraulisk press tillverkades cylindriska provkroppar av två olika format nämligen dels 75 mm diameter och 75 mm höjd för håll* fasthetsprovning och 50 mm diameter och 100 mm höjd för tjällyft" ningsförsök. För Ewmodulbestämningen instampades provcylindrar

med 18 cm diameter och 20 cm höjd med användning av samma fall*

hammare och samma instampningsarbete per volymenhet som vid prOV ning enl AASHO*T99*metoden. Samtliga för hållfasthetS" resp

E modulprovningen avsedda provkroppar framställdes med optimal

vattenhalt och komprimerades till maximal torr skrymdensitet enligt Värden angivna i tabell 4. De för tjällyftningsförsöken avsedda

provkropparna framställdes däremot med fem olika vattenhalter, varav den lägsta resp högsta låg 4-6 procentenheter under resp över den optimala vattenhalten. Materialmängderna avpassades så att

provkropparna fick samma torra skrymdensitet som vid instampning enligt AASHO-T99wmetoden.

Alla provkroppar förvarades i fuktrum vid 100 z relativ fuktighet 0

och +20 C temperatur. ,

Tryckhållfasthetsbestämningar utfördes efter 7 resp 63 dygn.

Hälften av de för tryckhållfasthetsprovningen avsedda prOV kropparna ställdes efter 5 resp 61 dygn i 10 mm djupt vattenu Efter 24 timmar nedsänktes provkropparna helt i vatten.

VTI. Rapport Nr 41

två dygns vattenlagring bestämdes genom Vägning och noterades.

Tjällyftningsprovningen påbörjades efter 7 resp 63 dygn. Emmodulr bestämningen utfördes vid 7, 63 resp 126 dygns ålder, varefter en ytterligare bestämning gjordes på proveylindrarna, sedan de

vattenmättats.

2.3.2 Vattenupptagning

Kalkstabiliserade jordars förmåga att bevara de uppnådda

förbättra*-de mekaniska egenskaperna mot påverkan av vatten är ett av förbättra*-de

viktigaste kriterierna när det gäller bedömning av kalkens stabilim

seringseffekt. Vattenbeständigheten kan enkelt utrönas genom

bestämning av tryckhållfastheten hos provkroppar lagrade i fuktig

luft resp vattene Förhållandet mellan provkropparnas tryckhåll"

fasthet efter vattenlagring resp lagring i fuktig luft kan sägas karaktärisera den stabilitetsgrad, som resp jord uppnått genom kalktillsats. De utförda tryckhållfastbetsprovningarna samt resulm

taten därav behandlas närmare i avsnitt 2.3.3.

Jämte de vattenlagrade provkropparnas hållfasthetsegenskaper är

den vid vattenlagringen uppsugna vattenmängden av stort intresse, eftersom den återspeglar jordarnas porvolym och därigenom i viss

mån deras vattengenomsläpplighet. Resultaten av vattenupplagringsr

försöken har sammanfattats i fig 5.

Vattenupptagningsbenägenbeten hos de aktuella jordarna bestämdes

på cylindriska provkroppar, som var tillverkade med den optimala

vattenhalten och med tillsats av 2,5 resp 5,0 Z kalk av de

aktuella tre sorterna. Vattenlagringen, som påbörjades efter provr

kropparnas lagring 5 resP 61 dygn i fuktig luft, pågick i två 24*timmars perioder enligt den i föregående avsnitt beskrivna

metoden. Eftersom samtliga provkroppar utan kalkbehandling, från" sett de som tillverkats av styv lera, sönderföll under vattenñ

lagringen, kunde ingen exakt uppfattning om deras vattenupptagning

på provkroppar med 1 % kalke Därigenom kunde vattenunptagningsm

benägenheten även vid mycket låga kalktillsatser fastställas

säkrare. '

Vid kalke s förening med luftens koldioxid bildas kaleiumkarbonat. I praktiken innebär dettaS att det kalkstebiliserade materialet

med tiden får en tämligen tät ytstruktur genom denna karbonatise"

ringsprocesss förutsatt att inget tätt lager omedelbart utföres på det kalkatabiliserade lagret. Någon märkbar hållfasthetshöjande effekt har harbonatiseringen inte. Vid laboratorieförsök kan

kalciumkarbonatets bildande " om inga åtgärder vidtages leda

till avsevärt högre täthet hos materialet (mindre vattengenom" släpplighet9 lägre vattenupptagning) än vad som uppnås i praktiken vid normalt byggnadssätt.

Karbonatiseringen kan naturligtvis vid laboratorieprovningar helt

.-.

förhindras t ex genom provkropparnas paraffinering omgående efter tillverkningen. Med hänsyn till det stora antalet provkroppar vid föreliggande undersökning, ansågs paraffineringen alltför tids"

krävande. I stället förvarades provkropparna i slutna plastpåsar, en metod som bedömdes som tillräckligt effektiv.

vattenuppsngningen skedde huvudsakligen under de första 24 timmarna, då provkropparna stod i 10 mm djupt vatten. Under det andra dygnet, då provkropparna Var helt nedsänkta i vatten, ökade vattenhalten

endast SNlO Z beräknat på den totala uppsugta vattenmängden. Vatterm* haltsökningen sker således till stor del genom kapillär uppsugning, vilken process väsentligen är beroende av porernas mättningsgrad

före vattenlagringen. Detta framgår tydligt av resultaten av

vattenupptagningsförsöken, för vilka närmare redogörs längre fraln Den slutliga vattenhalten hos provkropparna återspeglar deras

effektiva porvolym förutsatt att svällningen blir ringa, vilket oftast är fallet hos kalkstabiliserade jordar. Vid undersökningen Uppvisade endast den mjäliga mon en viss svällningsbeiägenhet, son? kunnat påverka den ursprungliga porvolymen. Med den effektiva porn

volymen avses här den del av porvolymen, som bildar ett sammanw hängande system och som.darigenom kan bli vattenfyllt under vatterr*

lagringeno Den effektiva porvolymen är praktiskt taget alltid

mindre än den totala porvolymen, i vilken även de inneslutna porerra

3

ingar. WII. Rapport Nr 41

JTI. Rapport Nr 41

Enligt en av de få undersökningarna av kalkens inverkan på lerornas porstruktur (Esmer, Walker och Krebs, 1969) föreligger

en betydlig skillnad mellan den effektiva och totala porvolymen. Den totala porvolymen hos tre olika undersökta leror med samma lerhalt (55 Z), men med olika mineralogiska sammansättning var

ursprungligen 45 Z i genomsnitt, men ökade till ca 50 Z genom tillsats av 4 Z kalk. Den effektiva porvolymen hos två av lerorna

varierade mellan 30 och 40 Z. Hos en av lerorna, som huvudsakligen

bestod av kaolinit, medförde kalken ingen ändring i den effektiva porvolymens andel, som förblev 35 % trots minskningen i den torra skrymdensiteten från 1,45 till 1,38 kg/dmg. En av de andra lerorna, som utgjordes av illit och flera blandskiktsmineral, påverkades

något mera av kalken när det gäller den effektiva porvolymen och i samma mån när det gällde volympunkten. Däremot avvek den tredje

leran helt från de två ovannämnda. Det kvantitativt dominerande lermineralet var i detta fall montmorillonit den effektiva por* volymen var endast 17 Z, men ökade-till 32 Z vid 8 Z kalktillsats,

samtidigt som den torra skrymdensiteten minskade från 1,60 till 1,43 kg/dm3. Enligt denna undersökning sker relativt små ändringar i den totala porvolymen genom kalktillsats, medan den effektiva 'porvolymen kan öka påtagligt och därigenom även vattenupptagningsw

benägenheten. Det bör påpekas, att före porvolymbestämningarna förvarades de aktuella provkropparna 2 dygn vid +5000, vilket

'enligt författarna motsvarar 40w45 dygns lagring vid +200C. Det kan inte uteslutas, att resultaten vid en alternativ lagring vid +ZOOC under nämnda tid skulle kunnat skilja sig avsevärt från

de-ovannämnda.

Den understa kurvan i resp delfigur (fig 5) anger den optimala vattenhalten för resp jord-kalk"blandning. De två översta kurvorna framvisar den slutliga vattenhalten hos provkropparna efter 2 dygns

vattenlagring, som föregåtts av 5 reSp 61 dygns fuktlagring. En

jämförelse av resultaten enligt fig 5 visar sammanfattningsvis, att vattenupptagningen hos kalkstabiliserade jordar kan variera kraftigt med jordarten, men synes vara mindre beroende av kornstor" leksfördelningen än av den mineralogiska sammansättningen, vilken är bestämmande för den porstruktur, som materialet får vid pack" ningen. På basis av enbart den mineralogiska sammansättningen kan

'TI. Rapport Nr 41

Sid 3a,

praktiskt taget omöjligt är detta för de vid denna undersökning använda typerna av jord, som innehåller flera, relativt rikligt representerade lermineral.

För att närmare belysa orsakerna till de förekommande betydliga

skillnaderna mellan olika jordars vattenupptagningsbenägenhet, ut*

räknades emellertid, på grundval av de i tabell 4 funna värdena,

mättningsgraden (före vattenlagringen) hos resp jord både utan och med tillsats av 5 Z kalk av resp sort. Ur de härigenom erhållna värdena beräknades vidare den omättade porvolymens andel i procent

av provkropparnas totala volym. Vid beräkningarna har antagits, att de aktuella jordarna både utan och med kalk har en kompaktdensitet

av 2,70, vilket visserligen leder till förhållandevis aproximativa värden, men å andra sidan möjliggör jämförelsen. Resultaten, som .sammanställts i tabell 5, säger relativt litet om i vilken mån

vattenhalten kan öka hos provkropparna genom vattenuppsugning, eftersom förhållandet mellan den effe tiva och totala porvolymen

icke är känd. Enligt Esmer,_Walker och Krebs varierar det aktuella förhållandet hos kalkbehandlade finleror mellan 0,50 och 0,80.

Tabellmä. Den omättade porvolymens andel i procent hos resp jord utan och med 5 2 kalk av resp sort packade med den

optimala vattenhalten enligt AASHO-T90nmetoden.

Utan 5 Z ortocer" 55 z silur- 5 Z kritw

kalk kalk kalk kalk

Styv lera 5,7 12,8 10,9 10,8

Lätt mellanlera 6,3 2,6 3,8 4,5

Mjälig mo 8,4 9,5 9,0 9,0

Moränlera . 5,4 13,8 9,3 5,8

Av tabell 5 framgår, att den omättade porvolymens andel hos den

styva leran ökar med ca 100 ngenom tillsats av 5 Z kalk. Enligt fig 5 har vattenupptagningen samtidigt tilltagit från 3 till 6w8

procentenheter. 0essa värden synes således i stort sett överens" stämma med varandra, Någon närmare analys av försöksresultaten ur

denna synvinkel är inte ändamålsenlig, eftersom inga mätningar

0 C