Morten Vanggaard

MVGeoteknik.dk

Isotopsondemetoden

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.

Materialekrav – en forudsætning for

isotopsondemålinger

Sigtekurve (U=d60/d10, finstof indhold, kornstørrelser).

Kornform og knusningsgrad (skarpe/runde korn).

Mineralogi

Los Angles forsøg (bløde/hårde korn).

Plasticitetsindex, Ip (ler)

Styrkeforøgelse, P30 (kalkstabiliseret ler)

Rumvægt (γnat)

Vandindhold (wnat)

CBR forsøg (Bæreevne)

Standard proctor (wopt, γmax)

vibrationsindstampning (wmæt, γmæt).

Isotopsonde

Historik: Sammenhæng mellem

sandefterfyldning og isotopsonde-

metoden 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.

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.

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 asfalt-

eller betonlag.

Vandindholdsbestemmelse:

Kilde: Neutronkilde (Americium-Beryllium-241.

Detektorer måler vandindhold af ca. 100 mm

materiale

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).

AAB Jordarbejder.

Byggeri. Komprimeringskrav DGF referenceblad 8. Komprimeringskontrol (udkast)

Materialekrav: Skal tilpasses det aktuelle projekt.

Komprimeringskontrol udføres ved indbygninger > 0,6 m

Statistisk godkendelse

Simpelt gennemsnit af 5 målinger middel og mindsteværdi

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.

Udledte værdier sandfyld Id,φpl,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/ID Middelværdi Mindste værdi

Fundamenter 98%SP/0,7 97%SP/0,6

Gulve 97%SP/0,6 96%SP/0,5

SBI-anvisning 231. 2011

Fundering af mindre bygninger.

ID Middelværdi Mindste værdi

Fundamenter/

Gulve

0,65 0,55

Bestemmelse af uensformighedstal, U

fra friktionsvinkel og lejringstæthed

DS 415, 1984, side 27:(Emperisk formel), Geoteknisk kategori 2:

φpl = 33° - 3/U + (15 – 4/U)ID

Fraddrag for 10% silt = 2%

Fraddrag for afrundede korn = 3%

Bestemmelse af U:

ID = 0,65 + U = 1,6 + fraddrag(silt) => φpl = 37°

ID = 0,65 + U = 3,0 + fraddrag(silt) + afrundede korn => φpl = 36°

ID = 0,65 + U = 7,0 + fraddrag(silt) + afrundede korn => φpl = 37°

ID = 0,70 + U = 4,0 + fraddrag(silt) + afrundede korn => φpl = 37°

Bestemmelse af friktionsvinkel i sand

Fastlæggelse af friktionsvinkel φtr

Udføres normalt

Ved triaxialforsøg

Eller med sondering (DP, SPT, CPT).

DS/EN 1997-2, 2007-06-14 Annex G (DP)

φtr

DS 415 (Emperi) φpl = 1,1 x φtr

ID = 0,70 => φpl = 1,1 x 34° = 37°.

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 φpl,k > 37° eller φtr,k > 34° .

Ved større bygninger og tungt belastede fundamenter

bør friktionsvinkler bestemmes via triaxialforsøg

og/eller sonderinger i felten.

Eksempel:

Copenhagen Markets (CM), Taastrup.

Indbygning af 250.000 m3 kalkstabiliseret Moræneler.

Mætningsmålinger, Sr iht.

AAB Jordstabilisering på CM

Hvor: w = Vandindhold [%] (Isotopsonde) Ρtør = Tørrumvægt [Mg/m3] (Isotopsonde) Ρs = 2,65 Mg/m3

Kontrol plan:

Kontrol felter 96 stk x 2500 m2

Accept kriterie:

75% Sr i gennemsnit.

65% Sr minimumsværdi.

Reaktions- og hærdningstid er temperaturafhængig.

Vandindhold i ler før CaO tilsætning: wnat > wopt.

Komprimeringskontrol i kalkstabilisering skal udføres kort tid efter indbygning (5-

30 min).

Komprimeringskontrol i kalkstabilisering skal kombineres med:

A) Bæreevnemålinger (Evd> 60 MPa)

B) PH bestemmelser (PH > 10,5% => cementering).

Isotopsondemålinger i kalkstabiliseret ler

(*)Ref. MOE, kontrol. rap. CM ,2014

(*)

Standard proctorforsøg på moræneler

og CaO % betydning på rumvægt

Ref. Grontmij, lab. rap. CM ,2009

Vandindholdets betydning for E-værdi

(resilient modulus, Mr) ved konstant

tørdensitet. (Lerjord).

Tendenskurve som er

baseret på 27 triaxialforsøg,

viser at:

E-værdien, ved konstant

tørdensitet falder ved et

vandindhold, w > wopt.

Rm1= Mr/Mr(opt)

Vandindholdets betydning for E-værdi

(resilient modulus, Mr) ved uændret

komprimeringsenergi. (Lerjord).

Tendenskurve som er

baseret på 21 triaxialforsøg

viser at:

E-værdien, ved uændret

komprimeringsenergi falder

ved w > wopt.

Rm1= Mr/Mr(opt)

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 ID= 0,7 / 98%SP / 95%VIB målt med isotopsonde for et skarpkornet BG med et U > 1,6 svarer til φpl,k > 37°.

Rumvægten reduceres ved jordstabilisering

Elastisitetsmodulet for ler falder ved wnat > wopt.