O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBetontechnologiecement 2000 778Compenserend grouten bestaatuit twee technieken, compactiongrouting (CG) en hydrofracturegrouting (HF). Bij compactiongrouting wordt grout ge?njec-teerd waardoor een bolvormigemassa in de grond wordt ge-vormd. De bol verdringt degrond, waardoor deze opspant.Op deze manier kan het draag-vermogen van de ondergrondverhoogd worden of kan ont-Compenserend groutenir.P.J. van Daalen en ir.B.J.Admiraal, VWS geotechniek bv, WoerdenDe ruimte om te bouwen wordt steeds beperkter. Hierdoor is het vaak nodigom z? dicht naast bestaande bebouwing te bouwen, dat deze beschermdmoet worden tegen zettingen. In Nederland wordt onderzoek gedaan naargrondverbeteringstechnieken waarmee zettingen ten gevolge van bouw-activiteiten gereduceerd, voorkomen of gecorrigeerd kunnen worden.Compenserend grouten is zo'n techniek.Bij het project Noord/Zuidlijn in Amsterdam wordt onderzoek gedaan naarde toepassingsmogelijkheden van grondverbeteringstechnieken in deAmsterdamse situatie, in een samenwerkingsverband tussen de gemeenteAmsterdam, het Centrum Ondergronds Bouwen (COB) en de TechnischeUniversiteit Delft. Voor het COB worden de werkzaamheden begeleid doorcommissie M520.1 | Sonderingen bij Souterrain Den Haag voor en na compaction groutingO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB etonte ch n o l o g i ecement 2000 7 79spanning in de grond gecompen-seerd worden. Bij hydrofracturegrouting wordt grout ge?njec-teerd waardoor de grond scheurt.Doordat het ge?njecteerde meng-sel in de scheuren achterblijft,wordt de grond verbeterd. Beidetechnieken kunnen worden ge-bruikt om reeds opgetreden zet-tingen te compenseren of ombebouwing tegen zettingen tebeschermen. Hierbij wordt com-paction grouting plaatselijk toe-gepast en kan met hydrofracturegrouting een groter gebied wor-den behandeld.Om te bepalen of compenserendgroutengeschiktisvoordeNeder-landse bodem, is eerst een litera-tuuronderzoek uitgevoerd waarinbestaande technieken en uitge-voerde projecten zijn ge?nventa-riseerd. Vervolgens is laborato-riumonderzoek uitgevoerd om deidealemengselsamenstellingvoorbeide technieken te bepalen. Tenslotte is in Amsterdam een prak-tijkproef uitgevoerd. In dit artikelzal vooral aandacht worden be-steed aan het laboratoriumonder-zoek en dus aan de samenstellingvan het grout.E r v a r i n g e n b i ju i t g e v o e r d e p r o j e c t e nEr is een inventarisatie gemaaktvan projecten waarbij grond isverbeterd met behulp van com-penserend grouten. Omdat hier-mee in Nederland geen ervaringis, is alle verzamelde informatieafkomstig uit het buitenland.Compaction grouting is in de jarenveertig voor het eerst toegepast inde Verenigde Staten om verzaktewegenteherstellen.Vervolgensisdetechniekverderontwikkeldomde grond onder gebouwen te sta-biliseren, in eerste instantie omreedsopgetredenzettingentecor-rigeren, in de jaren zeventig voorhet eerst om zettingen te voorko-men. Compaction grouting kanin alle grondsoorten worden toe-gepast, waarbij toepassing inzandige gronden het meest effec-tief is. Het is niet effectief om meteen kleine gronddekking te injec-teren.Doordedanlageaanwezigesteundruk kan slechts een ge-ringe verdichting worden gereali-seerd.In Nederland is compaction grou-ting toegepast in het project Sou-terrain Den Haag (Tramtunnel),ter bevordering van de pakkingvan de grond. De sondeergrafie-ken in figuur 1 geven een indica-tie van de bereikte verbetering.Hydrofracture grouting is ontwik-keldinFrankrijkenDuitslandomzettingen te compenseren engrond te stabiliseren. Om metgrout scheuren in de grond tekunnen cre?ren moet het meng-sel erg vloeibaar zijn. De richtingvan de scheuren wordt bepaalddoor de heersende spanningen indegrond.Descheurontstaatlood-recht op de kleinste spanning.Hydrofracture grouting wordtvoornamelijk toegepast in cohe-sieve gronden.O p z e t l a b o r a t o r i u m -o n d e r z o e kEen CG-mengel moet goedsamenhangend zijn, voldoendeplastisch en er mag geen wateruittreden. Een HF-mengsel moetvloeibaar zijn en het moet het uit-treden van water voorkomen. Inhet laboratorium is onderzochtwelke mengsels aan deze criteriavoldoen door de reologischeeigenschappen ervan te bepalen.Naast deze eigenschappen is ookhetmateriaalgedragvanhetmeng-sel tijdens de injectie belangrijk.De reologische eigenschappenzijn onderzocht om aan te kun-nen geven hoe de verwerkbaar-heid van de mengsels is. In eersteinstantie is gebruikgemaakt vanstandaardproeven uit de betonin-dustrie, doch met alleen dezeproeven kon geen goede beschrij-ving worden gegeven. Daarvoor isde pompstabiliteitsproef ontwik-keld, waarbij een buis wordt ge-vuld met een mengsel, dat vervol-gens met een plunjer onderwaterdruk wordt uitgedrukt. Hetmengsel komt uit de buis als eencilindervormige massa (fig. 2).De eigenschappen van de massazoalsvloeibaar,droog,nat,samen-hangend enz. worden beschrevenen er wordt een foto van het resul-taat gemaakt. De proef is onge-schikt voor HF-mengsels omdatdeze te vloeibaar zijn. De visuelebeoordeling van de HF-mengselsis gedaan tijdens het mengen ende reologische proeven. Ook zijnde in tabel 1 opgenomen stan-daardproeven uitgevoerd.Er zijn verkennende injectieproe-ven verricht naar het gedrag vande mengsels in de grond. Het wasbinnen het kader van het proef-programma niet mogelijk goedeproeven te doen omdat het ergmoeilijk bleek goed te injecteren.Tabel 1 | Uitgevoerde proevenproef toegepast opCG-mengsels HF-mengselszeefanalyse droge mengsel xzetmaat/vloeimaat xmarsh-trechtertijd (zie [1]) xvolumieke massa x xPh x xtemperatuur x xwaterafscheiding na 24 uur (zie [1]) x xfilterproef (zie [1]) x xsterktebepaling 1) x xpompstabiliteitsproef x1) op cilinders ? 100 mm, hoog 100 mm2 | PompstabiliteitsproefO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBetontechnologiecement 2000 780S a m e n s t e l l i n g v a n d eg r o u t m e n g s e l sHet samenstellen van een goedmengsel voor compenserendgrouten is als het zoeken naar eenschaap met vijf poten. De meng-sels moeten goed samenhangendzijn, voldoende plastisch, maarwel stabiel. Het water mag tijdenshet injecteren nauwelijks uitfilte-ren. Na de injectie moet hetmengsel zo snel mogelijk opstij-ven. CG- en HF-mengsels ver-schillen behoorlijk van elkaar.CG-mengsels moeten viskeuszijn opdat er in de grond eenmassawordtgevormd.HF-meng-sels moeten juist vloeibaar zijnopdat in de grond scheuren gecre-?erd en gevuld kunnen worden.De mengsels zijn zo samenge-steld dat de invloed van alle ingre-di?nten op de reologische eigen-schappen van het mengsel kanworden bepaald. De zandfractieszijn zo gevarieerd dat de zeef-krommen uit figuur 3 benaderdkunnen worden (proef 1, 2, 4, 5).De invloed van bentoniet is be-paald in proef 6, 7, 10 en 11. Bijproef 3 is het cement grotendeelsvervangen door vliegas. De hoe-veelheid cement in het mengsel isgevarieerd in proef 10 en 11. Hoeveranderen de reologische eigen-schappen als slechts ??n zand-fractie wordt gebruikt of als een-voudigemengselswaarineenkanten klare mortel of D?mmer wor-den gebruikt? Ten slotte is ??nmengsel gemaakt dat gebruikt isbijdepraktijkproefinAmsterdam.3 | Zeefkrommen voor CG-mengsels [2]Tabel 2 | Samenstelling van de mengsels (% m/m))opmerkingenCG-mengsels1 7 7 8 - 0,05 - - 79 + fracties zo gekozen dat de ideale zeefkrommebenaderd wordt2 7 9 8 - 0,05 - - 76 + mengsel 1 met extra vliegas om de juistezetmaat te bereiken3 2 23 9 - 0,02 - - 66 cement grotendeels vervangen door vliegas4 2 4 4 - 0,02 - - 90 + zandfractie zo gekozen dat de ondergrensbenaderd wordt (figuur 3)5 9 14 12 - 0,07 - - 65 + zandfractie zo gekozen dat de bovengrensbenaderd wordt (figuur 3)6 7 9 9 0,09 0,05 - - 75 0,1% bentoniet7 7 9 9 0,45 0,05 - - 75 0,4% bentoniet8 3 20 10 - 0,09 - - 67 mengselsamenstelling die in Amsterdamgebruikt is9 7 7 8 - 0,05 - - 79 1 zandfractieHF-mengsels10 66 - 33 0,28 0,34 - - 0 veel cement en bentoniet11 67 - 33 - - - - 0 mengsel 10 zonder bentoniet12 - - 41 - - 59 - 0 alleen D?mmer13 - - 75 - - - 25 0 VPM-IT14 28 42 28 1,40 0,23 - - 015 14 28 9 0,46 0,28 - - 47 mengsel 14 met zand16 15 48 36 0,91 - - - 0 mengsel 14 met veel water zonder hulpstof17 - - 59 - - 41 - 0 alleen D?mmerproefnummercementvliegaswaterbentoniethulpstofD?mmerVPM-ITzandbovengrensidealezeefcurveondergrensO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB etonte ch n o l o g i ecement 2000 7 81HF-mengsels verschillen sterkvanCG-mengselsdoordaterbijnageen zand in wordt gebruikt.Hierdoor zijn HF-mengsels veelminder viskeus dan CG-meng-sels. HF-mengsels bestaan uitcement, vliegas, water, bentoniet,hulpstoffen of kant en klaar pro-ducten zoals D?mmersoorten enVPM-IT, een kant en klaar beton-reparatiemiddel.In tabel 2 is de samenstellingvan de mengsels aangegeven.In de kolom zand is de totalehoeveelheid zand aangegeven,samengesteld uit verschillendefracties, zodat een mengsel metde juiste korrelverdeling wordtverkregen (fig. 3). Per mengselverschillen de doseringen van defracties.R e s u l t a t e n e n c o n c l u s i e sDe resultaten van de proeven zijnsamengevat in tabel 3.Uit het onderzoek kunnen devolgende conclusies worden ge-trokken:? CG-mengsels waarvan de zeef-kromme ideaal is (fig. 3) geveneen zeer goed resultaat voorde verwerkbaarheid;? bentoniet zorgt voor een goedverwerkbaar mengsel enreduceert het filterverlies;? de hoeveelheid cement in eenmengsel heeft directe invloedop de eindsterkte;? cement kan niet zonder meerdoor vliegas worden vervangen.De samenhang van hetmengsel gaat dan verloren;? als maar ??n zandfractie wordtgebruikt, gaat de samenhangvan het mengsel verloren.De afwijking van de idealecurve is te groot;? mengsels met kant en klareproducten geven uiteenlopen-de resultaten. VPM-IT geefteen goed resultaat en de resul-taten met de D?mmersoortenverschillen.Een goed CG-mengsel moet goedsamenhangend en voldoendeplastisch zijn. Bovendien mag zomin mogelijk water uittreden.Mengsels 2 en 7 voldoen hieraanhet beste.EengoedHF-mengselmoetvloei-baar zijn, er mag geen water uit-treden en moet binnen enkeleuren tot sterkteontwikkeling ko-men, doch geen hoge eindsterkteverkrijgen. Hieraan wordt hetbeste voldaan door mengsel 13,behoudens de eindsterkte. Demengsels 12 en 16 zijn qua eind-sterkte beter, doch hiervan isde mengstabiliteit aanzienlijkminder. sL i t e r a t u u r1. CUR-rapport 189, Cement-bentonietschermen. CUR,Gouda.2. Tamura, M., Basic test of lowmobility grout for compactiongrouting. In: Grouting anddeep mixing. Balkema, 1996.Tabel 3 | Resultaten van de proevenD5 mm D10 mm tijd druk verlies 24 uur 48 uur 7 dagen[mm] [mm] [s] [s] [kg/m3] [min] [Bar] [ml] [-] [?C] [%] [MPa] [MPa] [MPa] [-]1 100 400 - - 2196 7,5 1 24 12,21 17,3 0,5 >0,34 >0,34 5,50 mislukt2 40 330 - - 2218 7,5 1 14 12,23 18,9 0,0 >0,34 >0,34 4,85 samenhangende massa3 80 360 - - 2153 7,5 1 19 12,14 16,2 1,0 0,191 >0,34 0,97 mislukt4 70 375 - - 2083 7,5 1 45 11,88 18,5 1,5 0,16 0,32 0,32 samenhangend mengsel dat zichbij snelle belasting stijf gedraagten bij langzame belasting vloeibaar5 280 - - - 2218 7,5 1 32 12,21 16,7 1,0 >0,34 >0,34 5,51 zeer vloeibaar mengsel6 70 400 - - 2215 7,5 1 21 12,30 15,4 0,0 >0,34 >0,34 4,67 goed samenhangend mengsel7 0 260 - - 2187 7,5 1 14 12,17 16,3 0,0 >0,34 >0,34 4,19 samenhangend mengel met eenplastisch karakter8 - - - - 2148 7,5 1 42 11,80 16,5 2,5 0,17 0,18 0,86 zeer vloeibaar9 30 - - - 2098 7,5 1 32 12,01 16,6 1,5 0,09 >0,34 0,87 niet stabiel; zakt deels uit10 - - 85,2 10,5 1738 7,5 1 77 12,40 19,5 1,5 0,01 >0,34 9,50 goed vloeibaar mengsel11 - - 200,0 - 1766 7,5 1 56 12,57 18,0 2,0 >0,34 >0,34 9,33 plakkerig mengsel12 - - 41,6 7,4 1594 7,5 1 82 12,32 19,0 2,0 >0,34 >0,34 5,39 goed vloeibaar13 - - - 20,9 2042 7,5 1 21 12,58 23,2 0,0 >0,34 >0,34 9,83 vloeibaar, samenhangend mengsel14 - - - 72,9 1691 7,5 1 29 11,95 20,7 0,5 0,01 0,12 7,0715 - - - 27,0 1942 7,5 1 25 11,86 16,1 1,0 - - 3,36 slecht te mengen, lijkt op vloerspecie16 - - - 14,4 1561 7,5 1 71 12,08 18,2 0,5 0,24 0,34 2,55 vloeibaar, goed samenhangend mengsel17 - - 32,2 - 1356 7,5 1 117 12,50 17,8 7,0 0,12 0,18 0,57 goed vloeibaar mengselproefnummerzetmaatschudmaatvolumiekemassapHtempuitzakkingfilterproef druksterkte pompstabiliteitsproefMarshtijd