cercetĂri privind stabilizarea În adÂncime a … · 2017-10-02 · - identificarea și...

UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI INSTALAȚII

CERCETĂRI PRIVIND STABILIZAREA ÎN

ADÂNCIME A PĂMÂNTURILOR PRIN MALAXARE

TEZĂ DE DOCTORAT -REZUMAT-

Doctorand:

Ing. Andreea - Cristina Bitir (căsăt. Buliga)

Conducător de doctorat:

Prof. univ. dr. ing. Vasile Mușat

Iași

Octombrie 2017

CERCETĂRI PRIVIND STABILIZAREA ÎN ADÂNCIME A PĂMÂNTURILOR PRIN MALAXARE

i

CUPRINS

CAP.1. INTRODUCERE 1/3 1.1. Importanța și obiectivele tezei de doctorat 1

1.2. Structurarea tezei de doctorat 2

CAPITOLUL 2. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND

STABILIZAREA ÎN ADÂNCIME A PĂMÂNTURILOR PRIN METODE

DE MALAXARE

3/9

2.1. Aspecte generale privind îmbunătățirea terenurilor 3

2.1.2. Clasificarea metodelor de îmbunătățire în adâncime a

terenurilor prin malaxare 3

2.2. Principiul de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare 4 2.2.1. Aspecte generale privind stabilizarea pământurilor în

adâncime prin malaxare 4

2.2.3. Proprietățile fizico-mecanice ale pământurilor stabilizate

în adâncime prin malaxare şi factorii care influențează aceste

performanțe

6

2.2.3.1. Proprietățile fizice ale pământurilor stabilizate în

adâncime prin malaxare 6

2.2.3.1.1. Umiditatea 6

2.2.3.1.3. Densitatea 6

2.2.3.1.4. Plasticitatea și consistența 6

2.2.3.1.5. Permeabilitatea 6

2.2.3.2. Proprietățile mecanice ale pământurilor stabilizate în

adâncime prin malaxare mecanică 7

2.2.3.2.1. Caracteristici de rezistență 7

2.2.3.2.1.1. Rezistența la compresiune monoaxială 7

2.2.3.2.1.2. Deformația specifică la rupere 9

2.2.3.2.1.3. Rezistența la forfecare 9

2.2.3.2.1.4. Rezistența la întindere 9

CAPITOLUL 3. ETAPIZAREA UNUI PROIECT DE STABILIZARE ÎN

ADÂNCIME A PĂMÂNTULUI PRIN METODE DE MALAXARE 9/14

3.1. Program de investigare a condițiilor geotehnice din amplasament 10 3.2. Program experimental de laborator - investigarea proprietăților

pământurilor malaxate cu agenți de stabilizare 10

3.3. Program experimental de teren - testarea elementelor de probă 11 3.4. Procesul de proiectare geotehnică a pământului stabilizat 11

3.4.1. Proiectarea geomaterialului 11

3.4.2. Proiectarea geometrică 11

3.5. Procesul de execuţie 12

3.5.1. Descrierea proiectului și a soluției adoptate 12

3.5.2. Prezentarea tehnologiei de execuție adoptată 12

CAPITOLUL 4. PROGRAM EXPERIMENTAL DE LABORATOR -

EVALUAREA PARAMETRILOR GEOTEHNICI AI UNUI PĂMÂNT

DE TIP LOESS MALAXAT CU SUSPENSIE DE CIMENT

14/29

4.1. Scopul programului experimental 14

4.2. Caracteristicile chimico-mineralogice, fizice şi mecanice ale 14


ii

pământului în stare naturală

4.3. Caracteristicile chimico-mineralogice, fizice şi mecanice ale

cimentului 17

4.4. Planul de desfășurare al programului experimental de laborator 18

4.5. Procedura de pregătire şi de depozitare a probelor 19

4.5.1. Echipamente și materiale necesare 19

4.5.2. Etapele de pregătire a probelor de mixtură pământ-agent

de stabilizare 20

4.6. Teste de laborator – Încercarea de compresiune monoaxială 21

4.7. Prezentarea și interpretarea rezultatelor obținute în cadrul

încercărilor de compresiune monoaxială 21

4.7.1. Rezistența la compresiune monoaxială, qu 21

4.7.2. Rezistența la forfecare în condiții nedrenate, su 24

4.7.3. Deformația axială specifică la rupere, εf 24

4.7.4. Modulul de elasticitate secant, E50 24

4.8. Proprietățile chimico-mineralogice ale pământului malaxat cu

suspensie de ciment 25

4.9. Proprietățile fizice și chimice ale pământului malaxat cu

suspensie de ciment 28

4.9.1. Granulometria pământului malaxat cu suspensie de

ciment 28

4.9.4. pH-ul pământului malaxat cu suspensie de ciment 28

CAPITOLUL 5. STABILIZAREA PĂMÂNTURILOR ÎN ADÂNCIME

PRIN MALAXARE ÎN VEDEREA CREȘTERII SIGURANȚEI

SISTEMULUI STRUCTURĂ - TEREN DE FUNDARE

29/55

5.1. Descrierea obiectivului analizat 29

5.2. Prezentarea condițiilor de teren 30

5.3. Prezentarea soluției de consolidare propusă 30

5.4. Program experimental de laborator 31

5.4.1. Descrierea programului experimental de laborator 31

5.4.2. Testele de laborator – Încercarea de compresiune

monoaxială 32

5.4.3. Prezentarea și interpretarea rezultatelor obținute în

cadrul încercărilor de compresiune monoaxială 32

5.5. Program experimental de teren 34

5.5.1. Descrierea programului experimental de teren 34

5.5.2. Descrierea tehnologiei de execuție utilizată 35

5.5.3. Planul de desfășurare al poligonului experimental de

teren 35

5.5.4. Prezentarea încercărilor și testelor de verificare şi

asigurare a calității pe parcursul execuției și ulterior acesteia 36

5.5.4.1. Încercări şi teste de laborator 36

5.5.4.2. Încercări şi teste in situ 37

5.5.5. Prezentarea și interpretarea rezultatelor aferente

programului experimental de teren 39


iii

5.5.5.1. Încercări şi teste de laborator 39

5.5.5.1.1. Teste de compresiune monoaxială efectuate asupra

probelor prelevate în stare proaspătă din corpul coloanelor

executate

39

5.5.5.1.2. Teste de compresiune monoaxială efectuate asupra

probelor prelevate prin carotare, după întărire 41

5.5.5.2. Încercări şi teste in situ 42

5.5.5.2.1. Încercări nedistructive de carotaj ecosonic prin

impedanță mecanică 42

5.5.5.2.2. Încercări de penetrare dinamică pe con 43

5.5.5.2.3. Încercări statice axiale la compresiune și la smulgere 44

5.6. Proiectarea geotehnică a terenului de fundare 45

5.6.1. Proiectarea geotehnică a terenului de fundare în stare

naturală 45

5.6.2. Proiectarea geotehnică a terenului de fundare stabilizat

în adâncime prin malaxare cu suspensie de ciment 45

5.6.2.1. Proiectarea geomaterialului 45

5.6.2.2. Proiectarea geometrică 45

5.6.2.2.1. Modelul de calcul analitic 46

5.6.2.2.1.1. Ipoteza de calcul I – Asimilarea terenului tratat ca

un sistem compozit 46

5.6.2.2.1.2. Ipoteza de calcul II – Asimilarea terenului tratat ca

un sistem alcătuit din două subsisteme, unul reprezentat de

elementele rigide de pământ îmbunătățit prin malaxare iar

celălalt subsistem reprezentat de terenul natural, netratat din jur

47

5.6.2.2.2. Modelul de calcul numeric 47

5.6.2.2.2.1. Evaluarea stării de deformație a terenului de

fundare înainte de intervenția de stabilizare în adâncime prin

malaxare cu suspensie de ciment

47

5.6.2.2.2.2. Evaluarea stării de deformație a terenului de

fundare după intervenția de stabilizare în adâncime prin


48

5.6.2.2.2.2.1. Ipoteza de calcul I – Asimilarea terenului tratat ca

un sistem compozit 48

5.6.2.2.2.2.2. Ipoteza de calcul II – Asimilarea terenului tratat

ca un sistem alcătuit din două subsisteme, unul reprezentat de

elementele rigide de pământ îmbunătățit prin malaxare iar

celălalt subsistem reprezentat de terenul natural, netratat din jur

49

5.6.3. Centralizarea rezultatelor și concluzii 50

5.7. Aspecte economice. Analiză tehnico-economică comparativă 51

5.8. Aspecte de execuție a elementelor de tip coloană de pământ

stabilizat prin malaxare mecanică cu suspensie de ciment 51

5.9. Controlul calității pe parcursul execuției și ulterior acesteia 54

CAPITOLUL 6. CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII

PERSONALE. VALORIFICAREA REZULTATELOR 56/68


iv

6.1. Concluzii generale 56

6.2. Contribuții personale 65

6.3. Valorificarea rezultatelor 67

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 69/71


1

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE

1.1. Importanța, obiectivele și structurarea tezei de doctorat

Tema abordată în cadrul tezei de doctorat, respectiv stabilizarea în adâncime a

pământurilor prin malaxare, este de actualitate, cu directă aplicabilitate practică și cu un

potențial de dezvoltare ridicat. Stabilizarea în adâncime a pământurilor prin malaxare

reprezintă un procedeu prin care sunt îmbunătățite caracteristicile fizice și mecanice ale

terenurilor, în continuu progres tehnologic și de extindere a ariei de aplicații în domeniul

ingineriei geotehnice.

Principalele obiective ale lucrării de doctorat sunt:

- Efectuarea studiului documentar și aprofundarea noțiunilor fundamentale ce

stau la baza procedeelor de îmbunătățire sau tratare a terenurilor, punându-se accentul pe

particularitățile, aplicațiile, avantajele și limitările metodelor de stabilizare în adâncime a

pământurilor prin malaxare;

- Evidențierea factorilor de influență, proceselor fizice și reacțiilor chimice, ce

intervin în stabilizarea pământurilor prin malaxare în adâncime și determină modificarea

proprietăților acestora;

- Identificarea și prezentarea etapelor specifice unui proiect de stabilizare în

adâncime a pământurilor prin malaxare;

- Efectuarea unui program experimental de laborator privind performanțele

geotehnice ale unui pământ sensibil la umezire, malaxat cu suspensie de ciment.

Evidențierea procedurilor de pregătire, depozitare și testare a probelor de pământ - agent

de stabilizare. Evaluarea caracteristicilor chimico-mineralogice, fizice, și mecanice ale

pământului în stare naturală și după malaxarea acestuia cu suspensii de ciment, pregătite

după diverse rețete.

- Exemplificarea metodologiilor și procedeelor abordate în practica curentă,

specifice etapelor de proiectare și de execuție, prin prezentarea unui proiect de stabilizare

în adâncime a pământurilor prin malaxare. Realizarea de cercetări experimentale în

laborator și in situ pentru evidențierea performanțelor fizice și mecanice ce pot fi obținute

în condițiile specifice proiectului. Identificarea etapelor tehnologice ce trebuie parcurse în

cadrul procesului de execuție și metodele de evaluare și asigurare a calității.

- Formularea unor concluzii și recomandări privind aspecte practice, de

proiectare și execuție, ale metodelor de stabilizare în adâncime a pământurilor prin

malaxare, ce pot constitui un punct de plecare în vederea întocmirii unui document tehnic

(normativ, ghid de proiectare și/sau execuție).

1.2. Structurarea tezei de doctorat

Teza de doctorat a fost structurată pe șase capitole, concepute astfel încât să

corespundă obiectivelor menționate anterior.


2

În Capitolul 1: „Introducere” sunt prezentate obiectivele și structurarea lucrării

de doctorat cu prezentarea rezumativă pe capitole.

Capitolul 2: „Stadiul actual al cercetărilor privind stabilizarea în adâncime a

pământurilor prin metode de malaxare” prezintă o sinteză a documentării la zi privind

noțiunile de bază și particularitățile temei abordate. Studiul de aprofundare a noțiunilor

teoretice a fost efectuat în principal, în cadrul stagiului de mobilitate Erasmus efectuat la

KTH Royal Institute of Technology – Stockholm, Suedia. Capitolul cuprinde prezentarea

următoarelor aspecte: clasificarea metodelor de stabilizare în adâncime a pământurilor

prin malaxare, scurt istoric de dezvoltare al tehnologiilor specifice metodei, tipurile de

aplicații, avantajele și dezavantajele metodei, reacțiile chimice și procesele fizice care stau

la baza procesului de tratare a terenului malaxat cu diverși agenți de stabilizare,

proprietățile fizice și mecanice ale pământurilor stabilizate în adâncime prin malaxare și

factorii care le influențează.

Capitolul 3: „Etapizarea unui proiect de stabilizare în adâncime a pământului

prin metode de malaxare” reprezintă o componentă de documentare importantă pentru

practica inginerească, întrucât în cadrul acesteia sunt detaliate fazele specifice ale unui

proiect ce abordează metoda studiată. Aspectele prezentate în acest capitol sunt susținute

și de informațiile obținute în cadrul stagiului de pregătire efectuat de autoare, la

departamentele de proiectare și execuție ale companiei Keller Polska, filiala din Varșovia

- Polonia. Se prezintă programele pentru investigarea: condițiilor geotehnice din

amplasament, proprietăților pământurilor malaxate cu agenți de stabilizare și

performanțelor elementelor de probă; etapele de proiectare geotehnică, execuție și

verificare a calității elementelor de pământ stabilizat în adâncime prin malaxare.

Capitolul 4: „Program experimental de laborator - evaluarea parametrilor

geotehnici ai unui pământ de tip loess malaxat cu suspensie de ciment” prezintă

rezultatele componentei de cercetare experimentală desfășurată în laboratorul de

geotehnică al Departamentului de Căi de Comunicații și Fundații - Facultatea de

Construcții și Instalații din Iași, în colaborare cu Departamentului de Inginerie Mecanică,

Mecatronică și Robotică - Facultatea de Mecanică, Iași și Departamentul de Știința

Materialelor – Facultatea de Știința și Ingineria Materialelor, Iași. Capitolul se referă în

principal, la: caracteristicile chimico-mineralogice, fizice și mecanice ale pământului

natural, cimentului și pământului stabilizat, procedurile de pregătire, depozitare în vederea

întăririi și de testare a probelor de pământ-suspensie de ciment, interpretarea și formularea

unor concluzii privind rezultatele obținute în cadrul încercărilor de laborator.

Capitolul 5: „Stabilizarea pământurilor în adâncime prin malaxare în vederea

creșterii siguranței sistemului structură - teren de fundare” prezintă modul de abordare

practic dar și experimental al unui studiu de caz - proiect al cărui obiectiv a constat în

consolidarea în adâncime a terenului de fundare, aferent unei construcții existente de tip

hala industrială, amplasată în județul Alba. În colaborare cu societatea SBR Soletanche

Bachy Fundații – Filiala București, autoarea a fost implicată în cadrul acestui proiect, fiind


3

responsabilă de planificarea și desfășurarea activităților de cercetare aferente

investigațiilor de laborator, poligoanelor experimentale in situ, dar și de efectuarea

încercărilor de laborator în faza de execuție propriu-zisă a coloanelor de sub fundații.

Capitolul detaliază aspecte privind: obiectivul analizat, condițiile de teren inițiale, analize

și teste efectuate în programele experimentale de laborator și de teren în cadrul cărora a

fost stabilită rețeta suspensiei de ciment și au fost evaluate caracteristicile coloanelor și

influența acestora asupra terenului netratat din jur, metodologii abordate în proiectarea

geotehnică a coloanelor de pământ stabilizat, analiză tehnico-economică efectuată în

comparație cu o tehnologie tradițională, tehnologia și echipamentele de execuție, controlul

și asigurarea calității pe parcursul și post execuție.

În Capitolul 6: „Concluzii generale. Contribuții personale. Valorificarea

rezultatelor.” se formulează concluzii asupra subiectului lucrării, cu evidențierea

contribuțiilor personale și se prezintă modul de diseminare al rezultatelor obținute în

cadrul programului de cercetare științifică.

CAPITOLUL 2. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND

STABILIZAREA ÎN ADÂNCIME A PĂMÂNTURILOR PRIN METODE

DE MALAXARE

2.1. Aspecte generale privind îmbunătățirea terenurilor

2.1.2. Clasificarea metodelor de îmbunătățire în adâncime a terenurilor prin

malaxare

Tratarea în adâncime a pământului prin malaxare cu agenți de stabilizare

reprezintă o variantă economică și rapidă prin care sunt îmbunătățite performanțele

inginerești și de mediu ale pământurilor pentru adâncimi mai mari ca 3 m (SR EN 14679,

2006). Îmbunătățirea sau tratarea pământului are loc prin introducerea agentului de

stabilizare în teren şi malaxarea acestuia cu pământul rezultând astfel, elemente alcătuite

dintr-un geomaterial cu caracteristici fizico-mecanice sporite i.e. rezistență mărită,

deformabilitate și permeabilitate redusă (Topolnicki, 2013). Stabilizarea în adâncime prin

malaxare poate fi aplicată cu succes în cazul argilelor moi, pământurilor granulare fine și

cu granulație medie, prafurilor, dar și în cazul pământurilor organice și pământurilor

contaminate (Topolnicki, 2013; EuroSoilStab, 2002).

Cei mai utilizați agenți de stabilizare sunt cimentul, varul, zgura granulată de

furnal, cenușa de termocentrală, gipsul, diverşi reactivi chimici și biologici . Agentul de

stabilizare sub formă de pulbere sau suspensie, poate fi un singur liant sau o combinație de

lianți şi filer (praf de calcar, nisip) sau alte adaosuri (fluidizant, întârzietor, agent antrenor

de aer, etc.). Stabilizarea terenului natural, devine posibilă prin intermediul proceselor

fizice și reacţiilor chimice de scurtă durată care leagă particulele de pământ i.e. reacții de

hidratare a liantului și reacții de schimb cationic dar şi reacții chimice de lungă durată care


4

conferă rezistență amestecului i.e. reacţiile puzzolanice (Porbaha 1998; Porbaha et.al.,

2000; Åhnberg & Johansson, 2005; Topolnicki, 2013; Nicholson, 2014).

Dezagregarea terenului natural, injectarea agentului de stabilizare și amestecarea

acestuia cu pământul sunt realizate prin intermediul uneltelor de amestecare prevăzute cu

una sau mai multe unități rotative cu diferite forme, dimensiuni şi configurații geometrice

e.g., burghie, lame, palete, freze, brațe rabatabile (SR EN 14679, 2006).

Metodele de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare pot fi

clasificate având în vedere trei criterii principale (Topolnicki, 2013; Kitazume & Terashi,

2013; Bruce, 2000; Bruce et al., 2013):

Criteriul numărul 1: Principiul de amestecare

Funcție de modul în care are loc amestecarea pământului cu agentul de

stabilizare, se disting trei tipuri de metode de stabilizare în adâncime a pământurilor prin

malaxare: metode mecanice (dezvoltate exclusiv în prezenta lucrare), metode ce utilizează

jetul de înaltă presiune şi metode hibride sau mecanice asistate de jet de înaltă presiune.

Criteriul numărul 2: Starea de agregare a agentului de stabilizare

Funcție de starea de agregare a agentului de stabilizare se deosebesc două

categorii principale de metode de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare:

metode uscate şi metode umede.

Criteriul numărul 3: Poziția unităților rotative de malaxare

Funcție de poziția unităților rotative la nivelul uneltei de malaxare, metodele de

stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare se împart în două categorii: metode

cu unitățile rotative dispuse la partea inferioară a uneltei de malaxare şi metode cu

unitățile rotative dispuse în lungul uneltei de malaxare.

Figura 2.3. Unelte de tăiere şi amestecare cu rotaţie după axa verticală – Metoda

mecanică Deep Soil Mixing (http://www.kellerholding.com/deep-soil-mixing.html)

2.2. Principiul de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare

2.2.1. Aspecte generale privind stabilizarea pământurilor în adâncime prin malaxare

Metodele de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare pot fi aplicate

http://www.kellerholding.com/deep-soil-mixing.html


5

cu bune rezultate în cadrul proiectelor ale căror obiective vizează următoarele aspecte

geotehnice (EuroSoilStab, 2002; Kitazume & Terashi, 2013):

reducerea deformabilității terenului care implică reducerea deplasărilor

verticale (tasărilor) și a deplasărilor orizontale;

creșterea rezistenței terenului care conduce la sporirea stabilității taluzurilor și

versanților, mărirea capacității portante, reducerea împingerii active și sporirea

rezistenței pasive în cazul zidurilor de sprijin și eliminarea sau limitarea

potențialului de lichefiere;

creșterea rigidității dinamice a pământului care implică diminuarea propagării

vibrațiilor și sporirea durabilității în cazul solicitărilor dinamice și ciclice;

scăderea permeabilității terenului.

În Figura 2.6. sunt exemplificate câteva aplicații ale metodelor de stabilizare a

pământurilor în adâncime prin malaxare, definite în raport cu obiectivele intervenției

(Soilmec, 2013).

Figura 2.6. Aplicații ale metodelor de stabilizare în adâncime a terenului prin malaxare

Tabel 2.0. Avantajele şi dezavantajele stabilizării în adâncime a pământurilor prin

metode de malaxare (după Topolnicki, 2013; Bruce et.al., 2013 și EuroSoilStab 2002)

Avantaje Dezavantaje

Nu necesită evacuarea pământului Adâncimi limitate în funcție de tehnologia adoptată

Nu necesită întreruperea funcționalității

structurilor de pe amplasamentul respectiv

pentru o perioada lungă de timp

Posibilitatea de instalare în poziție

înclinată a elementelor este limitată

Permite controlul parametrilor de execuție prin

sistemele integrate de monitorizare

Echipamentele de execuție sunt de cele mai multe

ori voluminoase și grele și pot genera probleme

grave în cazul pământurilor foarte moi

Implică costuri reduse și asigură productivitatea

mare

Posibile variații ale elementului de pământ tratat

privind omogenitatea și continuitatea acestuia

Nu poluează și nu generează zgomote și vibrații

importante

Pentru a ajunge la performanțele pentru care au fost

concepute, elementele de pământ tratat necesită

timp de întărire


6

2.2.3. Proprietățile fizico-mecanice ale pământurilor stabilizate în adâncime prin

malaxare şi factorii care influențează aceste performanțe

2.2.3.1. Proprietățile fizice ale pământurilor stabilizate în adâncime prin malaxare

2.2.3.1.1. Umiditatea

Umiditatea pământului stabilizat în adâncime prin malaxare scade pe măsură ce

conținutul de agent de stabilizare creşte (Filz et.al., 2012). În cea mai mare parte,

reducerea umidității pământului se produce în prima săptămână după stabilizare, deși o

descreștere continuă a umidității pe parcursul primei luni a fost deseori raportată

(Åhnberg, 2006). Prin amestecarea pământului cu var, umiditatea acestuia scade, ca

urmare a două procese: primul proces constă în hidratarea varului şi cel de-al doilea în

evaporarea datorată căldurii degajate în cadrul procesului de hidratare (Nicholson, 2012).

2.2.3.1.3. Densitatea

În cazul stabilizării uscate a argilelor, prafurilor şi pământurilor granulare fine,

densitatea poate varia cu ±5% în cazul malaxării cu var nestins şi să crească cu 3% până la

15% în cazul malaxării cu pulbere de ciment (Topolnicki, 2004). Prin malaxarea cu agenți

de stabilizare de tip pulbere a pământurilor organice caracterizate printr-un conținut ridicat

de umiditate, densitatea acestora creşte. Pentru stabilizarea umedă, densitatea pământurilor

după malaxarea cu suspensie de ciment nu suferă modificări semnificative. Ca urmare a

faptului că modificările densității sunt mici, în cadrul procesului de proiectare, greutatea

volumică a pământului stabilizat se consideră egală cu greutatea volumică a pământului în

stare naturală (Bruce et.al., 2013; Topolnicki, 2013).

2.2.3.1.4. Plasticitatea și consistența

În cadrul reacţiilor de schimb cationic ce au loc în pământul malaxat cu var sau

ciment, ionii de potasiu K+ şi de sodiu Na+ sunt substituiți de ionii de Ca2+ eliberați în

urma hidratării varului sau cimentului. Drept urmare, se produce creşterea limitei de

plasticitate inferioară wP, reducerea limitei de plasticitate superioară wL şi implicit

micșorarea indicelui de plasticitate IP (Kitazume & Terashi, 2013). Limita de plasticitate

inferioară creşte progresiv şi pe măsură ce cantitatea de var creşte.

2.2.3.1.5. Permeabilitatea

Cantitatea, tipul și starea de agregare a agentului de stabilizare influențează în

mare măsură permeabilitatea pământului tratat (Åhnberg, 2003; Kitazume & Terashi,

2013; Filz et.al, 2012). Stabilizarea uscată a pământurilor argiloase cu var sau var și

ciment implică majorarea permeabilității de 100 până la 1000 de ori față de

permeabilitatea pământului în stare naturală (EuroSoilStab, 2002). Pentru utilizarea numai

a cimentului pulbere poate diminua permeabilitatea pământurilor argiloase (Baker, 2000).


7

În cazul stabilizării cu suspensie de ciment, permeabilitatea pământului tratat scade foarte

mult. Practic acesta este principalul motiv pentru care, metodele umede de malaxare a

pământului cu ciment sunt folosite în aplicații ce presupun etanșeizarea şi realizarea

barierelor ecologice (Filz et.al, 2012).

2.2.3.2. Proprietățile mecanice ale pământurilor stabilizate în adâncime prin

malaxare mecanică

2.2.3.2.1. Caracteristici de rezistență

2.2.3.2.1.1. Rezistența la compresiune monoaxială

Datorită simplității de determinare în laborator și a costurilor reduse, rezistenţa la

compresiune monoaxială qu reprezintă parametrul cheie pentru practica curentă de

proiectare a elementelor de pământ stabilizat în adâncime prin malaxare (Kitazume &

Terashi, 2013, Topolnicki, 2004, 2013, Åhnberg & Johansson, 2005; Baker, 2000;

Dahlstrom, 2013).

Rezistenţa pământurilor îmbunătățite în adâncime prin malaxare cu agenți de

stabilizare depinde de o varietate de factori ce țin cont de următoarele (Terashi, 1997;

Kitazume & Terashi, 2013; Larsson, 2003):

Condițiile geotehnice naturale: proprietățile fizice, chimice şi mineralogice ale

terenului natural e.g., granulometrie, umiditate naturală, reactivitate

puzzolanică, pH, conținutul de materie organică, limitele de plasticitate şi

indicele de plasticitate.

Agentul de stabilizare: tipul, cantitatea şi calitatea lianților.

Condiții de amestecare: tipul uneltelor de amestecare, viteza de

penetrare/retragere, viteza de rotaţie, timpul de amestecare.

Condiții de întărire: perioada de întărire, temperatură, umiditate.

Conform Tabelului 2.2. se poate observa faptul că pentru același conținut de

ciment, argilele prezintă cele mai mici valori ale rezistenţei la compresiune monoaxială qu,

urmate de pământurile prăfoase iar cele mai mari valori ale rezistenţei sunt obținute pentru

pământurile granulare. Așadar, se poate face observația că pământurile cu un conținut

mare de parte fină necesită o cantitate mai mare de liant, fenomen ce poate fi explicat prin

dimensiunile mari ale suprafețelor de contact dintre particule. Valorile maxime ale

rezistenţei la compresiune monoaxială se obțin pentru nisipuri şi pământuri nisipoase.

Cumulat şi cu rezultatele altor teste (Hashim & Islam, 2008; Kitazume & Terashi, 2013)

se poate admite ipoteza că, existenta sau adaosul fracțiunii de nisip în cazul pământurilor

argiloase foarte moi sau pământurilor organice, va asigura un schelet mineral ce

favorizează legăturile dintre particule în cadrul reacţiilor de cimentație conducând astfel,

la creşterea rezistenţei amestecului de pământ - agent de stabilizare.


8

În condiții de umiditate normală, rezistențele obținute prin stabilizarea

pământului în adâncime prin malaxare cu suspensie sunt mai mari ca cele obținute prin

malaxare cu lianți pulbere.

Se admite că varul este eficient pentru stabilizarea argilelor, iar cimentul sau

ciment în combinație cu var este eficient în cazul prafurilor, nisipurilor şi pământurilor

organice (Broms, 2004). Chiar şi în cazul unui conținut de materie organică redus, pentru

stabilizarea în adâncime a pământurilor organice e.g., turbă, gyttja, este recomandată

malaxarea cu ciment sau var în amestec cu ciment (Axelsson et.al, 2002).

Tabel 2.2. Valori ale rezistenţei la compresiune monoaxială înregistrate la 28 de zile de întărire, pentru diferite tipuri de pământuri malaxate cu suspensie de ciment (după

Toplnicki, 2013)

Tipul pământului Conținut de ciment [kg/m3] Rezistenţa la compresiune

monoaxială qu [kN/m2]

Nisipuri grosiere şi

pietrișuri 120-250 3000-7000

Nisipuri fine şi medii 120-300 1500-5000

Prafuri şi prafuri nisipoase 120-300 1000-3000

Argile medii şi tari 120-300 700-2500

Argile moi 150-300 500-1700

Turbă, prafuri și argile

organice 150-350 200-1200

Nămoluri 250-400 100-400

Uneltele de tăiere, malaxare şi injectare influențează procesul de amestecare şi

implicit caracteristicile fizice şi mecanice ale elementului rezultat, prin numărul lor dar şi

prin forma şi orientarea unităților rotative cu care sunt prevăzute.

a) b)

Figura 2.13. Mașina de malaxare: a) cu mai multe unelte şi unități de tăiere şi amestecare

(http://www.bauerfoundations.com/shared/_content/bst/broschueren_flippingbook/en/Mixed-in-Place/index.html) b) cu o singură unealtă de tăiere şi amestecare

(http://www.kellerholding.com/deep-soil-mixing.html)


9

2.2.3.2.1.2. Deformația specifică la rupere

Comparativ cu pământul natural, pământul stabilizat este mai puțin ductil iar

comportamentul acestuia devine asemănător pământurilor supraconsolidate (Baker, 2000).

Pe măsură ce rezistența la compresiune monoaxială crește, deformația specifică la rupere

εf scade (Porbaha et. al, 2000; Åhnberg, 2006).

2.2.3.2.1.3. Rezistența la forfecare

În Scandinavia, rezistența la forfecare este considerată parametrul de bază în

proiectarea curentă, funcție de care sunt exprimate celelalte caracteristici mecanice

(Topolnicki, 2013). Tipul analizei de scurtă sau lungă durată, considerată în cadrul

procesului de proiectare va dicta necesitatea evaluării rezistenței la forfecare nedrenată sau

drenată (efectivă). Funcție de tipul acesteia, rezistența la forfecare a pământurilor

stabilizate poate fi determinată în cadrul încercărilor de compresiune monoaxială, triaxială

și de forfecare directă.

2.2.3.2.1.4. Rezistența la întindere

Rezistența la întindere poate fi evaluată în laborator în cadrul încercărilor de

tracțiune simplă, încercărilor de întindere prin despicare (încercarea Braziliană, încercarea

indirectă de întindere) sau încercărilor de încovoiere. În literatura de specialitate rezistența

la întindere a pământului stabilizat în adâncime prin metode umede este estimată ca fiind

între 8% și 20% din rezistența la compresiune monoaxială (Porbaha et. al., 2000;

Topolnicki, 2013).

CAPITOLUL 3. ETAPIZAREA UNUI PROIECT DE STABILIZARE ÎN

ADÂNCIME A PĂMÂNTULUI PRIN METODE DE MALAXARE

Îmbunătățirea în adâncime a pământului prin metode de malaxare are la bază

reacțiile chimice și procesele fizice ce se dezvoltă între cele două componente: agentul de

stabilizare și pământul natural (Pourakbar, 2015; Åhnberg & Johansson, 2005; Topolnicki,

2013; Nicholson, 2014). Datorită acestei particularități, un proiect de îmbunătățire a

pământului în adâncime prin malaxare comportă următoarele etape principale:

Program de investigare a condițiilor geotehnice din amplasament;

Program experimental de laborator – investigarea proprietăților pământurilor

malaxate cu agenți de stabilizare;

Program experimental de teren - testarea elementelor de probă;

Procesul de proiectare;

Procesul de execuție;

Programul de verificare și asigurare a calității pe parcursul și post execuție.


10

3.1. Program de investigare a condițiilor geotehnice din amplasament

Îmbunătățirea în adâncime a terenului prin malaxare nu presupune excavarea sau

înlocuirea pământului din amplasament ci implică utilizarea acestuia în asociere cu alte

materiale în vederea obținerii unor elemente geocompozite caracterizate prin performanțe

geotehnice sporite.

Programul de investigare al condițiilor geotehnice din amplasament include

următoarele etape (EuroSoilStab, 2002; Bruce et. al., 2013):

1. Consultarea documentelor existente referitoare la amplasamentul

analizat: rapoarte și hărți geologice, hărți topografice, studii/rapoarte de investigare ale

terenului din amplasament sau din vecinătatea acestuia;

2. Deplasarea pe amplasament și evaluarea posibilităților de acces și

de racordare la energie electrică și apă.

3. Investigații de teren și teste de laborator.

3.2 Program experimental de laborator - investigarea proprietăților

pământurilor malaxate cu agenți de stabilizare

Testele experimentale de laborator sunt practicate într-o primă etapă a proiectului

având următoarele obiective:

- verificarea posibilității de tratare prin malaxare cu agenți de stabilizare a

pământului din amplasamentul analizat, ținând cont de variația stratificației în adâncime;

- evaluarea influenței tipului și cantității de agent de stabilizare asupra

caracteristicilor pământului stabilizat;

- stabilirea rețetei optime de tratare, plecând de la cerințele tehnice ale

proiectului și rezultatele aspectelor prezentate la punctele menționate mai sus;

- întocmirea unei baze de date privind parametrii pământurilor îmbunătățite prin

malaxare cu agenți de stabilizare ce pot fi utilizate în etapa de ofertare, sau pot constitui

un punct de plecare pentru alte proiecte.

Caracteristicile de rezistență și deformabilitate ale pământului stabilizat

determinate în laborator depind nu doar de tipul pământului, tipul și cantitatea de agent de

stabilizare ci și de procedura de pregătire, depozitare în vedere întăririi și de testare a

probelor.

În general probele pregătite în laborator sunt supuse testelor de compresiune

monoaxială la diferite vârste de întărire e.g., 3, 7, 14, 28, 56, 90 zile (Kitazume et.al, 2015;

Tran-Nguyen et.al., 2015; Ignat, 2015; Filz et.al., 2005; Topolnicki, 2013, 2004). În urma

efectuării acestor teste este evaluată rezistența la compresiune monoaxială qu, modulul de

elasticitate secant E50 și rezistența la forfecare nedrenată su.

Valorile parametrilor determinați în laborator diferă de cele obținute în teren

(Larsson, 2003; Topolnicki, 2004; 2013). Deși este adoptată aceeași rețetă ca în laborator,

valoarea rezistenței corespunzătoare probelor prelevate din elemente de pământ stabilizat


11

executate in situ reprezintă în general între 20% și 50% din valoarea rezistenței

corespunzătoare probelor confecționate în laborator (Kitazume & Terashi, 2013;

EuroSoilStab, 2002; Bruce et.al., 2013).

3.3. Program experimental de teren - testarea elementelor de probă

Pentru eliminarea incertitudinilor legate de informațiile furnizate de programul

experimental de laborator trebuie efectuate încercări pe elemente la scară naturală, pe

teren, care pe de o parte au ca scop validarea aplicabilității metodei și pe de altă parte

verificarea performanțelor obținute. Testele de teren urmăresc evaluarea omogenității,

continuității precum și a caracteristicilor fizice și mecanice ale elementelor executate de

pământ stabilizat.

În cadrul poligonului experimental elementele de pământ stabilizat se testează la

perioade de întărire ce corespund momentelor de la care acestea încep să fie încărcate.

Vârstele specifice de testare pentru elementele de pământ stabilizat sunt 7, 14, 28, 56 și 90

de zile. Se recomandă testarea la cel puțin două din aceste perioade astfel încât să poată fi

evaluată variația în timp a parametrilor urmăriți.

3.4. Procesul de proiectare geotehnică a pământului stabilizat

Procesul de proiectare specific metodelor de stabilizare în adâncime a

pământurilor prin malaxare are la bază ipoteze simplificatoare, idealizarea

comportamentului pământului tratat și modele empirice fundamentate pe experiența

proiectelor anterioare.

Proiectarea geotehnică a pământului stabilizat implică două etape principale

(Porbaha, 2000;Topolnicki, 2013): proiectarea geomaterialului și proiectarea geometrică.

3.4.1. Proiectarea geomaterialului

Proiectarea geomaterialului constă în principal în stabilirea tipului de metoda

uscată sau umedă și stabilirea rețetei de stabilizare - tipul și cantitatea de agent de

stabilizare care să asigure obținerea unei material caracterizat prin parametrii geotehnici

necesari și stabiliți conform cerințelor proiectului.

Rețeta de stabilizare se prestabilește în cadrul programului experimental de

laborator și este definitivată în cadrul programului experimental de teren.

3.4.2. Proiectarea geometrică

Proiectarea geometrică a unei soluții de stabilizare în adâncime a terenului prin

malaxare este un proces iterativ prin care se stabilesc dimensiunile şi configurația

sistemului compozit alcătuit din pământul nestabilizat şi elementele de pământ stabilizat,

astfel încât acesta să răspundă cerințelor pentru care a fost conceput. Ca și în cazul

proiectării geomaterialului, proiectarea geometrică propriu-zisă a elementelor de pământ


12

stabilizat este strict legată de caracteristicile pământului de îmbunătățit.

3.5. Procesul de execuţie

În vederea prezentării aspectelor ce țin de procesul de execuție specific metodelor

de stabilizare a pământurilor în adâncime prin malaxare, în continuare este prezentat un

proiect la execuția căruia autoarea a asistat în calitate de stagiar, în luna aprilie a anului

2016, beneficiind de sprijinul companiei Keller, filialele din România și Polonia.

3.5.1. Descrierea proiectului și a soluției adoptate

Obiectivul proiectului este reprezentat de un drum expres, mai precis rampele de

acces la un pod. Drumul expres este amplasat în imediata apropiere a Varșoviei, Polonia.

În acest caz, proiectul a vizat îmbunătățirea în adâncime a terenului de fundare aferent

celor două rampe de acces la pod, în vederea limitării sau eliminării potențialelor tasări

manifestate la nivelul terenului. Zonele de intervenție aferente rampelor au lățimi de

aproximativ 26 m și lungimi de 70 m.

Necesitatea îmbunătățirii terenului de fundare aferent celor două rampe de

acces la pod a apărut ca urmare a investigațiilor geotehnice care au pus în evidență

capacitatea portantă redusă a acestuia. Tipul de pământ predominant este nisipul,

aflat în zona de suprafață în stare afânată (ID= 0.25<0.33) și în stare îndesată (ID=

0.7) pentru adâncimi cuprinse între 3.9-25m. Apa subterană a fost interceptată

relativ în zona de suprafață la adâncimi ce variază între -0.80 m și -6.40 m.

Soluția adoptată în cadrul proiectului a constat în stabilizarea terenului de fundare

aferent rampelor de acces la pod prin execuția a 310 de coloane prin tehnologia de

malaxare în adâncime a pământului cu suspensie de ciment, care să asigure obținerea unei

valori a rezistenței la compresiune monoaxială la 56 de zile egală cu minim 3.0 MPa.

Agentul de stabilizare sub formă de suspensie a fost pregătit utilizând o cantitate de

ciment pulbere α = 300 kg/m3 și raport de apă ciment A/C= 0.9, astfel încât densitatea

suspensiei de ciment să fie egală cu ρsuspensie=1.55 g/cm3. Cimentul folosit a fost de tip

Portland cu adaos de cenușă zburătoare, CEM II B-V 32.5R. Diametrul coloanelor a

fost de 1.0 m.

3.5.2. Prezentarea tehnologiei de execuție adoptată

Tehnologia utilizată la execuția coloanelor se regăsește în portofoliul

companiei Keller sub denumirea de „Mechanical wet deep soil mixing” cu

acronimul DSM și care în traducere simbolizează o metodă de stabilizare în

adâncime a pământului prin malaxare mecanică cu agent de stabilizare sub formă

de suspensie.

Mașina de malaxare (Figura 3.16.) specifică acestei tehnologii este

echipată cu tijă de foraj prevăzută la capătul inferior cu o unealtă specială


13

(Figurile 3.17.) ce constă în palete de tăiere şi amestecare, a căror rotație se

efectuează după axa verticală. Unealta este prevăzută cu duze de injectare

poziționate sub paletele de amestecare.

În Figura 3.18. sunt ilustrate o serie de coloane de pământ stabilizat

executate. Se constată la suprafața terenului un surplus de mixtură de pământ –

suspensie de ciment. După câteva ore, timp în care mixtura se întărește, acest

surplus a fost curățat cu excavatorul cu marginea netedă a cupei.

Figura 3.11. Profile transversale prin zonele de intervenție

Figura 3.16. Mașina de malaxare

specifică tehnologiei DSM –Keller

Figura 3.17. Unealtă de malaxare

specifică tehnologiei DSM –Keller


14

Figura 3.18. Etape tehnologice de execuție ale coloanelor de pământ stabilizat prin

metoda DSM.

CAPITOLUL 4. PROGRAM EXPERIMENTAL DE LABORATOR -

EVALUAREA PARAMETRILOR GEOTEHNICI AI UNUI PĂMÂNT DE

TIP LOESS MALAXAT CU SUSPENSIE DE CIMENT

4.1. Scopul programului experimental

În contextul cercetărilor privind stabilizarea pământurilor în adâncime prin

malaxare, programul experimental de laborator a avut drept obiectiv analizarea

posibilității de îmbunătățire a performanțelor geotehnice ale unui pământ sensibil la

umezire, malaxat cu suspensie de ciment, precum și stabilirea rețetei optime de tratare

corespunzătoare acestuia. Au fost evaluate caracteristicile chimico-mineralogice, fizice și

mecanice ale pământului în stare naturală și după malaxarea cu diverse rețete de pregătire

ale suspensiei de ciment. Totodată, s-a urmărit evidențierea procedurii de pregătire,

depozitare și testare a probelor de mixtură pământ - agent de stabilizare.

4.2. Caracteristicile chimico-mineralogice, fizice şi mecanice ale pământului în stare

naturală

În cadrul programului experimental de laborator au fost analizate eșantioane de

pământ prelevate de la adâncimea de -3.0 m față de cota terenului natural, dintr-un

amplasament situat în cadrul municipiului Galați, zona pieței „La Elice” care prezintă

fenomene de instabilitate locală.

Pentru identificarea, clasificarea și determinarea caracteristicilor chimico-

mineralogice, fizice și mecanice ale pământului în stare naturală, au fost efectuate o serie

de determinări și încercări de laborator, ca de exemplu: analize de microscopie electronică

cu scanare (SEM); analize de spectroscopie de raze X cu dispersie după energie (EDS);

analiză micro-structurală prin metoda difractometrică cu raze X (XRD ); analiza

granulometrică a pământului prin metoda sedimentării; determinarea rezistenței la


15

compresiune monoaxială a pământului; determinarea compresibilității pământului prin

încercarea de compresiune-tasare în edometru.

Ca urmare a efectuării analizelor granulometrice prin metoda sedimentării cu

areometru, a rezultat faptul că, pământul analizat este alcătuit din următoarele fracțiuni:

argilă - A, praf - P și nisip - N. Valorile procentuale medii corespunzătoare fracțiunilor

sunt: A=19.80%, P=60.95% și N=19.25%. Prin urmare, pământul analizat a fost încadrat

conform STAS 1243-88 în categoria prafurilor argiloase iar conform SR EN ISO 14688/2-

2005, în categoria prafurilor. Conform normativului NP 125: 2010, pământul analizat se

identifică și se încadrează în categoria pământurilor sensibile la umezire, loess,

îndeplinind atât criteriile refritoare la compoziție și proprietăți fizice, cât și cele referitoare

la comportarea mecanică.

Analiza de spectroscopie de raze X cu dispersie după energie (EDS - Energy

Dispersive X-ray Spectrometry) a fost realizată utilizând microscopul electronic cu

scanare - VegaTescan LMH II aflat în dotarea Facultății de Știința și Ingineria

Materialelor din Iași (Figura 4.3.). Aceasta a furnizat analiza chimică elementală a

loessului în stare naturală. Spectrul EDS rezultat în urma analizei unui eșantion de pământ

natural – loess, a indicat principalele elemente chimice ce intră în componența acestuia:

Oxigen - O2; Siliciu – Si; Aluminiu – Al; Calciu – Ca; Carbon – C; Fier –Fe; Potasiu - K;

Magneziu – Mg; Sodiu – Na (Figura 4.4.).

Analiza microstructurală prin difractometrie cu raze X (XRD – X-ray

Diffraction) a pus în evidență compoziția mineralogică și sistemul de cristalizare al

mineralelor (Tabel 4.0.) ce intră în alcătuirea pământului în stare naturală. Analiza a fost

efectuată cu ajutorul echipamentului numit difractometru cu raze X Panalytical X’Pert Pro

MPD, aflat în dotarea Facultății de Mecanică din Iași (Figura 4.5).

Interpretarea rezultatelor furnizate de analiza XRD a pus în evidență următorii

constituenți mineralogici principali ai pământului analizat, în stare naturală: Cuarț - SiO2;

Caolinit - Al2 Si2 O5 (OH)4; Muscovit /mica - KAl2(AlSi3)O10(OH)2; Illit - (K, H3O) Al2 (

Si3Al) O10 (OH)2 H2O și Calcit - CaCO3.

Figura 4.3. Microscopul electronic cu scanare VegaTescan LMH II


16

Figura 4.4. Spectru EDS - eșantion de loess în stare naturală

În Figura 4.6., vârfurile diagramei difractometrice evidențiază principalii constituenți mineralogici ai pământului în stare naturală, enumerați mai sus.

Figura 4.5. Difractometru cu raze X Panalytical X’Pert Pro MPD

Analizele de microscopie electronică cu scanare (SEM – Scanning Electron

Microscopy ) au furnizat imagini mărite (Figura 4.7.) pe baza cărora a fost investigată

structura pământului în stare naturală. Imaginile atestă faptul că pământul analizat –

loessul, este caracterizat printr-o structură naturală sub-îndesată, macroporică generată de

modul de formare prin depunerea particulelor purtate de vânt (Stanciu & Lungu, 2006).

Măsurarea pH-ului apei conținută în porii pământului în stare naturală a fost

efectuată prin metoda colorimetrică, utilizând indicatori specifici acestui test. Conform

Figurii 4.8. ce prezintă scara cromatică și suspensia pregătită din pământ, apă distilată și

reactiv, se poate evalua mărimea pH-ului ca fiind egală cu o valoare cuprinsă între 7.0 și

7.5, ceea ce indică un caracter neutru spre slab bazic.


17

Figura 4.6. Diagrama difractometrică a pământului în stare naturală

Determinarea conținutului de materie organică a pământului analizat a fost

efectuată conform STAS 7107/1-76, prin metoda de identificare a humusului solubil în

alcalii. Analiza a indicat un conținut redus de humus cuprins între 0 și 1%.

a) b)

Figura 4.7. Imagini SEM pământ natural: a) magnitudine 500, b) magnitudine 2000

4.3. Caracteristicile chimico-mineralogice, fizice şi mecanice ale cimentului

Liantul utilizat în cadrul programului experimental de laborator a fost cimentul

de tip Portland CEM I 42.5 R.

Spectroscopia de raze X cu dispersie după energie (EDS) a furnizat analiza

chimică elementală a cimentului Portland CEM I 42.5 R. Vârfurile spectrului EDS

caracteristic probei de ciment pulbere (Figura 4.13.) pune în evidență următoarele


18

elemente chimice componente: Calciu – Ca; Oxigen - O2; Siliciu – Si; Fier –Fe; Aluminiu

– Al.

În Figura 4.14. este prezentată diagrama difractometrică corespunzătoare

cimentului de tip Portland CEM I 42.5 R, în care sunt evidențiați principalii oxizi ce intră

în compoziția acestuia: oxid de calciu CaO, dioxid de siliciu SiO2, oxid de aluminiu

Al2O3, oxid de fier Fe2O3. Principalele minerale care intra în compoziția chimică a

cimentului de tip Portland şi care îi conferă acestuia rezistenţa sunt: alitul sau silicatul

tricalcic (3CaO·SiO2 sau C3S), belitul sau silicatul dicalcic (2CaO·SiO2 sau C2S), celit I

sau feritaluminatul tetracalcic (4CaO·Al2O3Fe2O3 sau C4AF) şi celit II sau aluminatul

tricalcic (3CaO·Al2O3 sau C3A) (Saeed et.al., 2014).

Structura cimentului pulbere a fost investigată în cadrul microscopiei electronice

cu scanare (Figura 4.15.).

4.4. Planul de desfășurare al programului experimental de laborator

Datorită umidității naturale reduse a pământului în stare naturală (w =15.81%) s-a

adoptat ipoteza de amestecare cu agent de stabilizare sub formă de suspensie. Au fost

analizate 155 de probe pentru pregătirea cărora s-au utilizat diverse rețete ale suspensiei

de ciment, obținute prin variația cantității de ciment pulbere și a raportului de apă-ciment.

Cantitățile de ciment pulbere, α, utilizate la pregătirea suspensiei au fost 150 kg/m3, 200

kg/m3 și 250 kg/m3 iar rapoartele de apă-ciment A/C, au avut diverse valori precum: 0.8,

1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.3 şi 2.5.

Testele efectuate în laborator asupra probelor au avut ca scop urmărirea evoluției

rezistenței geomaterialului rezultat ca urmare a malaxării pământului natural cu suspensie

de ciment. În acest sens, au fost efectuate teste de compresiune monoaxială asupra

probelor de pământ stabilizat la 7, 28 și 56 de zile de la momentul de pregătire al acestora.

Figura 4.13. Spectru EDS ciment Portland CEM I 42.5 R


19

Figura 4.14. Diagrama difractometrică Portland CEM I 42.5 R

a) b)

Figura 4.15. Imagini SEM ciment pulbere: a) magnitudine 1000, b) magnitudine 5000

4.5. Procedura de pregătire şi de depozitare a probelor

4.5.1. Echipamente și materiale necesare

Echipamentele și materialele care au fost utilizate pentru pregătirea probelor de

pământ malaxat cu suspensie de ciment, în cadrul programului experimental sunt

enumerate în continuare:

Eșantioane din pământul natural – loess;

Agentul de stabilizare - ciment de tip Portland CEM I 42.5 R;

Malaxor electric prevăzut cu unelte și vas de malaxare (Figura 4.16.);

Matrițe de plastic de unică folosință cu diametrul de 50 mm și înălțimea de

100 (Figura 4.17.);

Unealtă de compactare cu diferite accesorii pentru capătul inferior

Aparat/echipament ce permite depozitarea probelor în condiții de temperatură

și umiditate constante;

Aparate/echipamente necesare efectuării încercărilor e.g., aparat triaxial.


20

Figura 4.16. Malaxor electric Figura 4.17. Matrițe de plastic

4.5.2. Etapele de pregătire a probelor de mixtură pământ-agent de stabilizare

Procedura de pregătire a amestecului de pământ - suspensie de ciment a constat

în următoarele etape, după cum urmează:

1. Pământul în stare naturală a fost destructurat manual și ulterior, cu ajutorul

malaxorului pentru aproximativ 3 minute.

2. Pregătirea agentului de stabilizare. După cântărirea cimentului pulbere şi a apei

distilate, suspensia de ciment a fost pregătită, într-un recipient separat.

3. Respectând cantitățile prestabilite, pământul dezagregat a fost amestecat prin

intermediul malaxorului cu suspensia de ciment, până la obținerea unui amestec omogen.

Timpul total de amestecare a fost de 10 minute.

4. Mixtura a fost dispusă succesiv în straturi de 25-30 mm (Figura 4.22. - a)

compactate static cu o presiune constantă de 25 kPa, timp de 10 secunde (Figura 4.22. - b).

5. Matrițele umplute cu amestecul de pământ-suspensie de ciment au fost sigilate

(Figura 4.23.-b), cântărite, etichetate conform compoziției și în final, depozitate în vederea

întăririi la temperatura constantă la o temperatură de 7°C – 8°C.

a) b)

Figura 4.22. a) Umplerea în straturi a matriţelor; b) Compactarea straturilor


21

4.6. Teste de laborator – Încercarea de compresiune monoaxială

La nivel mondial, testul de compresiune monoaxială reprezintă metoda standard

de evaluare în laborator a parametrilor de rezistență și rigiditate a pământului îmbunătățit

în adâncime prin malaxare cu agenți de stabilizare (Åhnberg, 2006; Grisolia et. al., 2013;

Ignat, 2015; Kitazume et.al, 2015; Tran-Nguyen et.al., 2015). Încercarea de compresiune

monoaxială este o determinare de laborator simplă, rapidă ce implică costuri reduse, prin

intermediul căreia sunt evaluate: rezistența la compresiune monoaxială qu, rezistența la

forfecare nedrenată su și modulul de elasticitate secant E50 ale pământurilor stabilizate.

Încercările de compresiune monoaxială au fost efectuate asupra probelor de

pământ stabilizat cu vârsta de 7, 28 și 56 de zile, cu viteză de încărcare de 1mm/min

(Figura 4.28.) până la cedare sau până când deformația axială εa a ajuns la valoarea de

10%, conform recomandărilor din literatura de specialitate (Grisolia et. al., 2013; Ignat,

2015; Kitazume et.al, 2015). Se constată că modul de cedare al probelor de pământ

stabilizat cu suspensie de ciment este de tip casant cu evidențierea clară a unui plan de

rupere (Figura 4.29.).

Figura 4.25. Probe de pământ stabilizat după întărire

4.7. Prezentarea și interpretarea rezultatelor obținute în cadrul încercărilor de

compresiune monoaxială

4.7.1. Rezistența la compresiune monoaxială, qu

În cadrul Tabelul 4.7. sunt centralizate toate informațiile cu privire la

caracteristicile de rezistență și rigiditate ale pământului stabilizat, furnizate de încercările

de compresiune monoaxială. Rezistența la compresiune monoaxială a fost considerată

valoarea maximă a tensiunii normale, în momentul cedării probei (STAS 8942/6-75).

Așa cum era de așteptat, indiferent de numărul de zile la care s-a făcut testarea (7,

28 sau 56 de zile), valoarea maximă a rezistenței la compresiune monoaxială, qu a fost

obținută prin malaxarea pământului cu suspensia pregătită utilizând cantitatea cea mai

mare de ciment pulbere, respectiv α=250 kg/m3.

Apreciind ca subcriteriu valoarea maximă a rezistenței la compresiune

monoaxială funcție de cantitatea de ciment α dar, în relație cu raportul de apă-ciment

A/C, au fost considerate variante optime, următoarele combinații: pentru α=150 kg/m3,


22

raportul A/C optim = 2.3; pentru α=200 kg/m3, raportul A/C optim = 1.8; pentru α=250

kg/m3, raportul A/C optim = 1.5.

Figura 4.29. Probe de pământ stabilizat cedate ca urmare a încercării de compresiune

monoaxială

Asemănător betonului, rezistenţa la compresiune monoaxială a pământului

stabilizat cu suspensie de ciment creşte în timp. În Figurile 4.30. este evidențiată foarte

clar evoluția în timp a rezistenței la compresiune monoaxială pentru rețetele de stabilizare

considerate optime.

Figura 4.34. reprezintă o comparație grafică a valorilor medii măsurate ale

rezistențelor la compresiune monoaxială a probelor de pământ stabilizat cu vârsta de 28 de

zile, în funcție de cantitatea de ciment și rapoartele de apă-ciment.

Tabel 4.7. Rezultatele încercărilor de compresiune monoaxială pentru rapoartele de apă-

ciment optime

Cantitate

de ciment

(kg/m3)

Raport de

apă/

ciment

Timp de

întărire

(zile)

Valoarea medie

măsurată a

rezistenței la

compresiune

monoaxială qu

(kPa)

Valoarea medie

măsurată a modulului

de elasticitate secant E50

(kPa)

Raport

E50/qu

150 2.3

7 539.79 101054.93 187.21

28 751.50 145779.28 193.99

56 849.66 150151.63 176.72

200 1.8

7 989.26 172134.29 174

28 1239.73 299279.40 241.41

56 1658.02 330423.66 199.29

250 1.5

7 2778.46 520065.66 187.18

28 3215.23 936444.52 291.25

56 3677.02 749293.63 203.78


23

Figura 4.30. Rezistența la compresiune monoaxială funcție de timpul de întărire (Bitir

et.al., 2016)

Pentru α=150 kg/m3 și A/C=2.3 s-a obținut valoarea maximă a rezistenței qu care

este de aproximativ 8, 11 și 13 ori mai mare ca rezistența pământului natural, la 7, 28 și

respectiv 56 de zile după malaxare (Tabelul 4.7.). Pentru α=200 kg/m3 și A/C=1.8 s-a

obținut valoarea maximă a rezistenței qu care este de aproximativ 15, 19 și 25 de ori mai

mare ca rezistența pământului natural la 7, 28 și respectiv 56 de zile după malaxare iar

pentru α=250 kg/m3 și A/C=1.5 s-a obținut valoarea maximă a rezistenței qu care este de

aproximativ 42, 48 și 52 de ori mai mare ca rezistența pământului natural, la 7, 28 și

respectiv 56 de zile (Bitir et.al., 2016).

Figura 4.34. Rezistența la compresiune monoaxială la 28 de zile funcție de cantitatea de

ciment și raportul de apă-ciment (Bitir et.al., 2016)


24

4.7.2. Rezistența la forfecare în condiții nedrenate, su

În urma efectuării încercărilor de compresiune monoaxială poate fi evaluată

rezistența la forfecare nedrenată, su, ca fiind egală cu jumătate din valoarea rezistenței la

compresiune monoaxială qu. În Figura 4.35. este reprezentată grafic rezistența la forfecare

nedrenată su, corespunzătoare unei probe de pământ stabilizat cu suspensie de ciment

(α=250 kg/m3 și A/C=1.5, cu vârstă de întărire de 28 de zile). În acest caz coeziunea în

condiții nedrenate a pământului este egală cu rezistența la forfecare și are valoarea cu = su =

1607.62 kPa.

Figura 4.35. Reprezentarea grafică a rezistenței la forfecare nedrenată, su

4.7.3. Deformația axială specifică la rupere, εf

Spre deosebire de pământul natural, pământul stabilizat cu suspensie de ciment

este caracterizat printr-un comportament mai puțin ductil și mai degrabă casant, cu

cedarea probei la deformații relativ mici, în cadrul încercărilor de compresiune

monoaxială. Se observă tendința de scădere a deformației specifice la rupere εf, pe măsură

ce rezistența la compresiune monoaxială qu crește. Încercările de laborator au pus în

evidență un palier de variație al deformației specifice la rupere εf, cuprins între 0.5% și 2%.

4.7.4. Modulul de elasticitate secant, E50

În Figura 4.39. este prezentată spre exemplificare, curba rezistență - deformație

axială întocmită pe baza informațiilor furnizate de încercarea de compresiune monoaxială

efectuată asupra unei probe de pământ stabilizat cu suspensie de ciment (α=250 kg/m3 și

A/C=1.5) la 28 de zile de la pregătirea acesteia. Rezistența la compresiune monoaxială a

fost considerată valoarea de vârf de pe curbă, qu=3331.28 kPa. Modulul de deformație

secant E50 al pământului stabilizat corespunde, pe curba de efort-deformație, jumătății

rezistenței la compresiune monoaxială, qu. Valoarea modulului de elasticitate secant crește

odată cu creșterea rezistenței. Pentru determinarea lui E50 prin metoda grafică s-a

considerat punctul C cu următoarele coordonate: pe ordonată σc = qu/2= 1665.64 kPa iar

pe abscisă, prin corespondență, εC = 0.41%. Prin extrapolarea porțiunii liniare AB a

curbei, se pune în evidență deformația „parazitară” εbe, ce corespunde momentului de


25

inițiere a deformației propriu-zise a probei. În acest caz, valoarea deformației εbe este de

0.292%.

Figura 4.39. Determinarea prin metoda grafică a modulului de elasticitate secant funcție

de rezistența la compresiune monoaxială

4.8. Proprietățile chimico-mineralogice ale pământului malaxat cu

suspensie de ciment

Pentru a evalua efectul pe care malaxarea cu suspensie de îl induce asupra

proprietăților chimico-mineralogice ale pământului de tip loess, au fost efectuate, ca și în

cazul pământului natural, aceleași tipuri de analize microstructurale.Analizele au fost

efectuate asupra probelor de loess malaxat cu suspensie de ciment cu vârsta de întărire de

28 de zile și corespunzătoare rețetelor de stabilizare optime, nominalizate la subcapitolul

4.7.1.

În cadrul spectroscopiei de raze X cu dispersie după energie s-a investigat dacă

apar/dispar anumite elemente chimice ce intră în alcătuirea pământului natural. În Figura

4.41 sunt ilustrate spectrele EDS caracteristice eșantioanelor de loess malaxat cu suspensie

de ciment, pregătite corespunzător rețetelor de stabilizare optime.

În Figura 4.44. este exprimat grafic conținutul procentual al elementelor chimice

ce intră în alcătuirea eșantioanelor analizate. Se constată că malaxarea loessului cu

suspensie de ciment, conduce la un aport important de ioni de calciu Ca2+, eliberați ca

urmare a reacțiilor de hidratare a cimentului sub formă de hidroxid de calciu Ca (OH)2 și

care ulterior, reacționează cu oxizii existenți în mineralele din pământ, dând naștere astfel

compușilor de cimentație, insolubili în apă, care asigură rezistența amestecului de pământ

și ciment, după întărire.

Constituenții mineralogici principali ai loessului malaxat cu suspensie de ciment

sunt evidențiați în diagrama difractometrică din Figura 4.45., iar conținutul procentual ai


26

acestora este prezentat centralizat în Figura 4.51. Prin suprapunerea diagramelor

difractometrice corespunzătoare loessului în stare naturală, cimentului și loessului malaxat

cu suspensie de ciment se constată în cea mai mare parte suprapunerea vârfurilor. Acest

aspect indică existența acelorași minerale atât în compoziția pământului natural cât și a

celui stabilizat. De asemenea, se constată și diferențe între diagrame, acestea marcând

apariția unor noi minerale în componența pământului stabilizat, precum: megacalsilitul și

cristobalitul.

Figura 4.41. Spectru EDS - loess stabilizat cu suspensie de ciment: α=150 kg/m3și

A/C=2.3

Figura 4.44. Conținutul procentual al elementelor chimice constituente ale cimentului și

loessului înainte și după stabilizare


27

Analizele de microscopie electronică cu scanare, realizate asupra specimenelor

de loess malaxat cu suspensie de ciment relevă faptul că au loc modificări în structura

naturală a acestuia, ca urmare a floculării particulelor și dispariției macroporilor. Așadar,

are loc o densificare la nivel microstructural datorată apariției de noi legături și compuși

de reacție. Pentru același tip de eșantion scanarea a fost efectuată cu două tipuri de

microscoape electronice: QUANTA 3D-AL99/D8229 (imaginea din stânga - Figurile

4.55.) și VegaTescan LMH II (imaginea din dreapta - Figurile 4.55.).

Figura 4.45. Diagrama difractometrică a pământului stabilizat cu rețeta: α=150 kg/m3,

A/C=2.3, cu vârstă de întărire a probei de 28 de zile

Figura 4.51. Conținutul procentual al principalilor constituenți mineralogici ai loessului

înainte şi după stabilizare


28

Figura 4.55. Imagini SEM, magnitudine 500 – loess malaxat cu suspensie de ciment

pregătită conform rețeta: α=150 kg/m3, raportul A/C = 2.3

4.9. Proprietățile fizice și chimice ale pământului malaxat cu suspensie de ciment

4.9.1. Granulometria pământului malaxat cu suspensie de ciment

Pentru a evalua modificările ce intervin la nivelul granulometriei loessului

(praf/praf argilos) ca urmare a malaxării cu suspensie de ciment, au fost efectuate analize

granulometrice prin metoda sedimentării cu areometrul. Analizele efectuate au vizat probe

cu vârsta de întărire de 28 de zile și corespunzătoare rețetelor optime de pregătire a

suspensie de ciment: α=150 kg/m3, raportul A/C = 2.3; α=200 kg/m3, raportul A/C = 1.8;

α=250 kg/m3, raportul A/C = 1.5. Dacă pământul în stare naturală, loessul, prezintă

următoarea alcătuire granulometrică: A=19.80%, P=60.05% și N=19.26%, se observă că

pentru pământul stabilizat fracțiunea de nisip se triplează iar celelalte două fracțiuni de

praf și argilă scad. Prin urmare, se poate concluziona faptul că malaxarea cu suspensie de

ciment a pământului natural, identificat conform normelor în vigoare ca fiind un praf/praf

argilos, conduce la modificări la nivelul compoziției granulometrice, în sensul majorării

componentelor granulare mai grosiere, ce pot fi încadrate în categoria nisipurilor. De

asemenea, se poate sublinia faptul că pe măsura ce cantitatea de ciment crește se constată

și o ușoară creștere a fracțiunii de nisip.

4.9.4. pH-ul pământului malaxat cu suspensie de ciment

Ca și în cazul pământului în stare naturală, pentru determinarea valorii pH-ului

apei conținută în porii pământului stabilizat s-a utilizat metoda colorimetrică, ce implică

folosirea indicatorilor de culoare, specifici. Determinările au fost realizate pe probe cu

vârsta de întărire de 28 de zile și corespunzătoare rețetelor de pregătire a suspensiei

optime: α=150 kg/m3, raportul A/C = 2.3; α=200 kg/m3, raportul A/C = 1.8; α=250 kg/m3,


29

raportul A/C = 1.5. Se poate evalua pH-ului ca fiind egal cu o valoare cuprinsă între 9.0 -

10, ceea ce indică un caracter alcalin foarte puternic.

CAPITOLUL 5. STABILIZAREA PĂMÂNTURILOR ÎN ADÂNCIME

PRIN MALAXARE ÎN VEDEREA CREȘTERII SIGURANȚEI

SISTEMULUI STRUCTURĂ - TEREN DE FUNDARE

5.1. Descrierea obiectivului analizat

Informațiile din cadrul Capitolului 5 sunt prezentate cu acordul

companiei SBR Soletanche Bachy Fundații și au ca suport documentația tehnică

(Memoriu tehnic- Stabilizarea în adâncime a pământurilor prin malaxare, fază de

proiectare P.T. –D.E., SBR Soletanche Bachy Fundații, 2017) aferentă proiectului de

stabilizare în adâncime a terenului de sub fundațiile izolate existente prin metode

de malaxare. În baza contractului de cercetare științifică Nr. 302P/2017, autoarea

a fost implicată în cadrul acestui proiect, fiind responsabilă de planificarea și

desfășurarea activităților aferente Fazei I a proiectului – Execuție coloane de

probă, dar și de efectuarea încercărilor de laborator în Faza II a proiectului -

Execuție coloane de serviciu sub fundații.

Obiectivul general este reprezentat de o structură existentă de tip hală

amplasată în județul Alba, cu sistem structural în cadre de beton armat și

precomprimat, fundațiile fiind de tip pahar dispuse la adâncimea de -2.35 m față

de cota terenului amenajat (S.C. Arcon Serv S.R.L., Raport de expertiză tehnică,

2015). În acest caz, proiectul vizează consolidarea în adâncime a terenului de

fundare aferent unor fundații izolate, afectate de tasări. Scopul proiectului este de

a stopa tasările manifestate la nivelul fundațiilor și de a limita riscul de apariție și

dezvoltare a altor deformații. Soluția de consolidare propusă vizează execuția de

coloane de pământ stabilizat realizate prin tehnologia de malaxare în adâncime a

pământului cu suspensie de ciment și dispunerea armăturii rigide de tip profil

metalic în corpul acestora.

Ca urmare a sesizării degradărilor produse în principal în lungul axului

longitudinal 1 al construcției, manifestate la nivelul unor elemente precum:

pardoseală (Figura 5.1.), pereți de compartimentare tavane și pervazul ferestrelor,

a fost solicitată întocmirea unei expertize tehnice care să identifice cauzele, să

evalueze gravitatea deteriorărilor și să indice soluții de consolidare. Investigațiile

aferente expertizei tehnice au constat în : montarea mărcilor topografice și

monitorizarea tasărilor, ridicare topografică și studiu geotehnic (S.C. Arcon Serv

S.R.L., Raport de expertiză tehnică, 2015).

În cadrul etapei de expertizare a construcției, măsurătorile topografice au

indicat o diferență între cotele plăcii peste parter din axele longitudinale 1 și 2 de


30

13.1 cm. Drept consecință, estimarea tasărilor aferente fundațiilor din axul 1 au

indicat pentru axul transversal E o deplasare pe verticală ce depășește valoarea

admisibilă de 8 cm, iar pentru axele cu dezvoltare stânga - dreapta axului E, tasări

până în 4 cm. Pentru a monitoriza în continuare, evoluția tasărilor au fost efectuate

măsurători lunar, începând cu luna decembrie 2014 și până în noiembrie 2016. În acest

sens au fost montate 22 de mărci topografice, pe stâlpii halei. Se constată faptul că pentru

marca topografică montată la intersecția axelor 1 și E se înregistrează majorarea tasărilor

de la lună la lună, cu până la 1.3 cm, în noiembrie 2016.

Raportul de expertiză evidențiată principala cauză a manifestării tasărilor

inegale ca urmare a amplasării structurii pe un teren neuniform, plastic moale pe o

grosime de până la 3.30 m, foarte compresibil și cu capacitate portantă redusă.

Figura 5.1. Fisuri în pardoseală dezvoltate în lungul axului 1

5.2. Prezentarea condițiilor de teren

În vederea investigării condițiilor de teren au fost efectuate două foraje în

apropierea intersecției axului 1 cu axul E (forajul F1) și cu axul Fꞌ (forajul F2).

Aceste foraje au avut ca obiectiv, pe de o parte confirmarea rezultatelor furnizate

de documentațiile existente și pe de altă parte, prelevarea de eșantione ce au fost

utilizate, în cadrul programului experimental de laborator pentru efectuarea

analizelor și testelor de laborator. Determinările de laborator au pus în evidență

caracteristici slabe pentru pământurile identificate în foraje, ca de exemplu: valori

foarte mari ale umidității naturale cuprinse între 22% și 50%, valori ale porozității

mai mari ca 45%, valori ale indicelui de consisten ță Ic mai mici ca 0.5. În plus,

pentru anumite straturi conținutul de materie organică depășește valoarea de 5%.

Acești parametri indică un potențial mare de deformabilitate și o capacitate

portantă redusă a terenului din amplasament.

5.3. Prezentarea soluției de consolidare propusă

Soluția propusă pentru consolidarea terenului de fundare aferent

fundațiilor afectate de tasări, constă în execuția unor coloane de pământ stabilizat


31

cu diametrul de 0.40 m și lungime de 7.65 m, realizate prin tehnologia de malaxare

în adâncime a pământului cu suspensie de ciment, Springsol® (Figura 5.8.).

Coloanele proaspăt executate vor fi armate cu profile metalice de tip țevi, pentru a

prelua eventualele forțele de întindere cauzate de dispunerile excentrice ale

acestora în raport cu stâlpul.Intervenția se va efectua asupra a 6 fundații izolate

poziționate la intersecția axului longitudinal 1 cu axele transversale: Dꞌ, E, Eꞌ, F,

Fꞌ și G. Rețeta optimă pentru suspensia de ciment cu care terenul este malaxat în

adâncime, a fost stabilită în cadrul a două etape experimentale, de laborator și de

teren, detaliate în subcapitolele 5.4 și 5.5.

Figura 5.8. Secțiune transversală prin fundație și coloane de pământ stabilizat

5.4. Program experimental de laborator

5.4.1. Descrierea programului experimental de laborator

Scopul programului experimental de laborator a fost de a stabili rețeta

pentru agentul de stabilizare care, prin amestecarea cu pământul în stare naturală,

să conducă la un material ce corespunde cerințelor specifice a le proiectului.

Datorită faptului că intervenția se va efectua asupra unei structuri existente, apare

necesitatea obținerii unor valori mari ale rezistenței la compresiune monoaxială

într-un timp cât mai scurt. Valoarea rezistenței la compresiune, necesară pe

coloană, este de aproximativ 2.5 MPa.

Mixturile de pământ–agent de stabilizare analizate în cadrul programului

experimental de laborator au fost pregătite utilizând următoarele pământuri:

- nisip prăfos recoltat de la cota -5.50 m, din forajul F1;

- argilă cu un conținut de materie organică cuprins între 2 -5%, recoltată

între - 7.50 m și 9.00 m, din forajul F1;

- nisip prăfos, recoltat de la cotele -4.50 m, - 7.00 m și -8.00 m, din

forajul F2.


32

Au fost pregătite 72 de probe respectând aceeași procedură prezentată și utilizată

în cadrul programului experimental din Capitolul 4. Pentru fiecare dintre cele 3 tipuri de

pământuri au fost pregătite câte 12 probe cilindrice (Figura 5.10), conform rețetelor

obținute prin variația cantității de ciment pulbere și a raportului apă-ciment. Cantitățile de

ciment pulbere, α, utilizate la pregătirea suspensiei au fost 350 kg/m3 și 600 kg/m3 iar

rapoartele apă-ciment A/C de 0.6 și 0.9. Cimentul utilizat în program a fost de tip Portland

CEM I 42.5 R (Structo® Plus -Holcim).

Figura 5.10. Probe de nisip prăfos (forajul F2) stabilizat cu rețeta α=600 kg/m3 și

A/C=0.9

5.4.2. Testele de laborator – Încercarea de compresiune monoaxială

Încercările efectuate în laborator au constat în teste de compresiune monoaxială

pe probele de pământ stabilizat la 7 și 28 de zile de la momentul de pregătire al acestora

(Figura 5.12.).

a) b)

Figura 5.12. Probă de nisip prăfos (foraj F2) stabilizat cu rețeta α=600 kg/m3 și

A/C=0.6 - a) înainte de testare și b) după testare

5.4.3. Prezentarea și interpretarea rezultatelor obținute în cadrul încercărilor de

compresiune monoaxială

În Figurile 5.14. și 5.15. sunt prezentate comparații grafice privind valorile medii

măsurate ale rezistențelor la compresiune monoaxială qu a probelor de pământ stabilizat cu


33

vârsta de 7 și 28 de zile, în funcție de cantitatea de ciment și rapoartele de apă-ciment.

Indiferent de vârsta de întărire a probelor, se constată că suplimentarea cantității de apă

pentru pregătirea suspensiei, induce un efect negativ asupra rezistenței manifestat prin

micșorarea acesteia.

Pentru toate cele trei tipuri de pământuri analizate valoarea maximă a rezistenței

la compresiune monoaxială, qu a fost obținută prin malaxarea acestuia cu suspensia

pregătită utilizând cantitatea cea mai mare de ciment pulbere, respectiv α=600 kg/m3 și

raportul de apă-ciment de A/C=0.6.

Figura 5.16. ilustrează evoluția în timp a rezistențelor la compresiune monoaxială

ale pământurilor malaxate cu suspensia de ciment obținută conform rețetei menționată

anterior. Se constată că pentru nisipul prăfos recoltat din forajul F1 (NP F1) rezistența

medie măsurată în cadrul testelor de laborator efectuate la 7 zile de întărire a probelor, are

o valoare de 53 de ori mai mare ca cea aferentă pământului în stare naturală. Pentru

același tip de pământ la 28 de zile de întărire a probelor, rezistența medie măsurată este

aproape dublă față de față de cea înregistrată la 7 zile și de 93 de ori mai mare ca

rezistența pământului natural. Pentru argila recoltată din forajul F1 ( A F1) se

înregistrează o creștere a rezistenței mai redusă în comparație cu nisipurile

prăfoase astfel că, la 7 zile de întărire a probelor se obține o valoare a rezistenței

medii măsurate de 7.5 ori mai mare ca rezistența pământului natural iar la 28 de

zile de întărire de 10.7 ori mai mare. Acest aspect era de așteptat dat fiind faptul

că argila este caracterizată printr-un conținut de materie organică cuprins între 2-

5%.

Figura 5.14. Rezistența la compresiune monoaxială la 7 de zile de întărire, funcție

de raportul de apă-ciment și cantitatea de ciment


34

Figura 5.15. Rezistența la compresiune monoaxială la 28 de zile de întărire,

funcție de raportul de apă-ciment și cantitatea de ciment

Figura 5.16. Rezistențele pământurilor analizate în stare naturală și cele obținute prin

malaxare cu suspensie de ciment: α=600 kg/m3 și A/C=0.6

5.5. Program experimental de teren

5.5.1. Descrierea programului experimental de teren

Programul experimental de teren a reprezentat o etapă de analiză și de

testare in situ a unor elemente de probă. Scopul acestuia a fost de a verifica

posibilitatea de aplicare a tehnologiei de execuție precum și de a optimiza și

adapta parametrii tehnologici funcție de condițiile geotehnice din amplasament.


35

Înainte de execuția efectivă a coloanelor de pământ stabilizat sub fundațiile izolate

ale halei, a fost realizat un poligon experimental poziționat lângă hală, în

vecinătatea intersecției axului 1 cu axele E și F. În cadrul acestuia au fost

efectuate în total 28 de coloane cu diametru de 400 mm și lungime de 10 m.

Ținând cont de rezultatele furnizate de programul experimental de

laborator, în cadrul programului experimental de teren au fost efectuate trei

poligoane (Figura 5.17.), după cum urmează:

- poligonul A alcătuit din 5 coloane denumite: A1, A2, A3, A4 și A5;

- poligonul B alcătuit din 3 coloane denumite: B1, B2 și B3;

- poligonul C alcătuit din 20 de coloane denumite: C 1, C2, ...C20;

5.5.2. Descrierea tehnologiei de execuție utilizată

Tehnologia utilizată pentru execuția coloanelor de pământ stabilizat se

regăsește în portofoliul companiei Soletanche Bachy sub denumirea de

„Springsol”. Tehnologia presupune destructurarea mecanică a terenului natural

prin forare, introducerea prin injectare la presiuni joase a suspensiei de ciment și

malaxarea acesteia cu pământul rezultând astfel, coloane de pământ stabilizat.

Echipamentul specific tehnologiei Springsol este alcătuit din : instalația

pentru execuția coloanelor alcătuită dintr-un ansamblu format din utilaj (foreză) și

echipamente/accesorii: unealta de malaxare alcătuită din tijă de forare/ malaxare

cu brațe rabatabile și piesa de capăt (Figura 5.19.) și instalația de aprovizionare cu

agent de stabilizare: panou de comandă, silozuri de depozitare a cimentului și a

apei, sistem de dozare, malaxor, agitator și alte accesorii.

Figura 5.19. Instalație de foraj dotată cu unealta de malaxare cu brațe rabatabile

specifică tehnologiei Springsol

5.5.3. Planul de desfășurare al poligonului experimental de teren

Poligonul C a fost efectuat cu scopul calibrării metodei de execuție și a

parametrilor tehnologici (viteză de penetrare/retragere, viteza de rotație, cantitate

de suspensie și presiune de injectare) funcție de condițiile geotehnice specifice

amplasamentului.


36

La execuția coloanelor din poligonul A, a fost utilizat raportul apă -

ciment A/C=1.0 și cantitatea de ciment pulbere de aproximativ 480 kg/m 3. Din

considerente impuse de încercarea statică axială, în cen trul coloanelor A1, A2 și A3

și pe întreaga lungime a acestora (10 m) au fost dispuse țevi metalice din oțel

S235JR cu diametrul de 114,3mm și grosime 6 mm. Cele trei coloanele din poligonul

B au fost realizate folosind un raport apă-ciment A/C=0.6 și o cantitatea de ciment

pulbere de aproximativ 640 kg/m3. Utilizând același tip de țeavă ca și în cazul

poligonului A, coloanele B1, B2, B3 au fost armate prin dispunerea acesteia în

centrul coloanei și pe întreaga lungime de 10 m.

5.5.4. Prezentarea încercărilor și testelor de verificare şi asigurare a calității pe

parcursul execuției și ulterior acesteia

Performanțele geotehnice ale coloanelor de probă au fost evaluate în

cadrul următoarelor tipuri de investigații:

5.5.4.1. Încercări şi teste de laborator efectuate asupra:

o Probelor prelevate în stare proaspătă. Din corpul celor 8 coloane executate în

cadrul poligoanelor A și B au fost prelevate probe în stare proaspătă (Figura 5.22.),

imediat după execuția acestora și înainte de începerea prizei mixturii pământ - suspensie

de ciment. Momentul de recoltare al probelor corespunde fazei de retragere a uneltei de

malaxare și apropierii acesteia de suprafața terenului amenajat. Au fost recoltate în total

96 de probe, câte 12 pentru fiecare coloană. Acestea au fost transportate și depozitate la

temperatura constantă de aproximativ 7°C și ulterior testate în laborator, la compresiune

monoaxială la 7, 14 și 28 de zile de întărire.

o Probelor prelevate prin carotare după întărire. După 21 de zile de la execuția

coloanei A5, aceasta a fost supusă operațiunii de carotare continuă cu ajutorul

echipamentului Beretta T44 (Figura 5.23.) prevăzut cu sistemul de prelevare,

triplucarotier. Carota a avut diametrul de 100 mm și a fost alcătuită din tronsoane egale cu

lungimea carotei cu pereți tripli de 2 m (Figura 5.24. și 5.25.). Din carotă au fost fasonate

probe cilindrice cu diametrul de 100 mm și înălțimea de 200 mm (Figura 5.27.) care au

fost supuse testelor de compresiune monoaxială la 28 de zile de la execuția coloanei.

Figura 5.22. Eșantioane de mixtură pământ-suspensie de ciment prelevate din

poligoanele A și B


37

Figura 5.23. Poziționarea echipamentului Beretta T44 deasupra coloanei A5

Figura 5.24. Segment al carotei cuprins între -4.50 m - 6.50m

Figura 5.27. Probe de pământ stabilizat – diametrul de 100 mm și

înălțimea de 200 mm

5.5.4.2. Încercări şi teste in situ:

o Încercări nedistructive de carotaj ecosonic prin impedanță

mecanică. Testele au fost efectuate pentru coloanele A4, A5 și B2, la 14 zile de

la execuția acestora, cu scopul de a le evalua integritatea (Figura 5.29.).


38

Figura 5.29. Test de impedanță mecanică efectuat asupra coloanei B2

o Încercări de penetrare dinamică pe con. Încercările au fost

efectuate utilizând penetrometrul dinamic ușor. Testele au fost realizate în jurul

coloanei A4, poziționate pe cercuri concentrice coloanei cu raza de 60, 120 și

180 cm. Scopul acestora a fost de a evalua dacă execuția coloanelor de pământ

stabilizat cu suspensie de ciment prin tehnologia Springsol influențează

parametrii geotehnici ai pământului din imediata vecinătate a acestora.

Încercările au fost efectuate în 3 etape: înainte de execuția coloanei, imediat

după finalizarea execuției coloanei și la aproximativ 40 de zile de la execuția

coloanei.

o Încercări statice axiale la compresiune și la smulgere. Testele au

fost realizate asupra grupurilor de coloane A1, A2, A3 și B1, B2, B3, la

aproximativ 40 de zile de la execuția acestora (Figura 5.32.). Scopul acestora a

constat în determinarea capacității portante a coloanelor de probă ținând cont

de conlucrarea cu terenul din jur, reflectată prin relația dintre încărcări și

deformații.

Figura 5.32. Ansamblul de coloane B1, B2 și B3 supus încercării statice axiale

o Excavația parțială și inspecția vizuală a coloanelor. După

aproximativ 40 de zile de la finalizarea execuției coloanelor din poligoanele

experimentale A, B, C s-a procedat la excavarea în zona de suprafață, până la


39

adâncimea medie de -1.50 m de la cota terenului amenajat (Figurile 5.35.). În

acest mod au fost examinate vizual corpurile coloanelor, urmărindu-se dacă

diametrul executat coincide cu cel proiectat precum și dacă pământul stabilizat

prezintă caracteristicile unui material omogen și continuu.

Figura 5.35. Excavație parțială poligon C

5.5.5. Prezentarea și interpretarea rezultatelor aferente programului experimental

de teren

5.5.5.1. Încercări şi teste de laborator

5.5.5.1.1. Teste de compresiune monoaxială efectuate asupra probelor prelevate în stare

proaspătă din corpul coloanelor executate

Încercările de compresiune monoaxială au fost efectuate în laboratorul Facultății

de Construcții și Instalații din Iași. Echipamentul de testare utilizat a constat în mașina de

încercări servo electrico-hidraulică controlată prin computer și conectată la programul

MaxTest.exe care salvează și înregistrează datele automat pe parcursul încercării.

Pentru fiecare coloană din poligoanele experimentale A și B au fost prelevate

probe cilindrice și efectuate încercări de compresiune monoaxială la 7, 14 și 28 de zile de

întărire (Figura 5.40). Încercările au fost efectuate cu viteza de deformare axială constantă,

de 1mm/min și înregistrarea eforturilor unitare normale corespunzătoare. Rezistența la

compresiune monoaxială sau cu deformare laterală liberă a fost considerată ca fiind efortul

unitar maxim la care proba de pământ stabilizat cu suspensie de ciment cedează, se rupe.


40

Figura 5.40. Probe prelevate din poligonul A testate la 7, 14 și 28 de zile de întărire

Diferențele privind valorile rezistențelor corespunzătoare probelor prelevate din

cele două poligoane A și B au la bază două argumente justificative ce se referă la rețeta de

pregătire a suspensiei de ciment și anume: cantitatea de ciment pulbere, α și raportul de

apă-ciment, A/C. Coloanele din poligonul A au fost executate utilizând α=480 kg/m3 și

A/C= 1.0 iar coloanele din poligonul B au fost executate utilizând α=640 kg/m3 și A/C=

0.6. Prin urmare este de așteptat ca epruvetele recoltate din poligonul B să fie caracterizate

prin rezistențe și rigidități mai mari decât cele aferente poligonului A.

Figura 5.42. Rezistența la compresiune monoaxială funcție de timpul de întărire – poligon

A


41

Figura 5.43. Rezistența la compresiune monoaxială funcție de timpul de întărire - poligon B

5.5.5.1.2. Teste de compresiune monoaxială efectuate asupra probelor prelevate prin

carotare, după întărire

Probele cilindrice cu diametrul de 100 mm și înălțimea de 200 mm obținute prin

carotarea coloanei A5, au fost supuse testelor de compresiune monoaxială, la 28 de zile de

la execuția coloanei (Figurile 5.53.). Încercările de compresiune au fost efectuate în

laboratorul Facultății de Construcții și Instalații din Iași, utilizând același echipament și

adoptând aceeași procedură de testare ca și în cazul probelor prelevate în stare proaspătă

din corpul coloanelor.

Pentru nisipuri se obțin valori ale rezistenței la compresiune monoaxială (peste

10 MPa) duble față de prafurile argiloase și de până la zece ori mai mari față de argilele ce

conțin materie organică. Argilele au un conținut semnificativ de materie organică care

îngreunează procesul de malaxare și de stabilizare cu ciment datorită umidității mari și

numărului redus de particule solide.

Figura 5.53. Probă carotată din coloana A5 de la adâncimea -1.50..-1.70 m - înainte și

după cedare


42

Figura 5.58. Diagrama de variație a rezistențelor în funcție de adâncimea de prelevare

În urma interpretării rezultatelor (Figura 5.58.) se constată că până la cota de

aproximativ -6.0 m rezistențele la compresiune monoaxială sunt satisfăcătoare din punct

de vedere al capacității preluării forțelor verticale de serviciu preliminate în proiect (mai

mari ca 318 kN). Dincolo de această adâncime, se remarcă o scădere a rezistențelor, fapt

datorat în principal de prezența materiei organice în straturile de argilă interceptate. Față

de rezistența la compresiune monoaxială inițială a argilelor în stare naturală (qu = 138.33

kPa), se observă că în urma malaxării cu suspensie de ciment, rezistența este majorată de

7.5 (qu = 1.04 MPa) până la 13 ori (qu = 1.8 MPa). Având în vedere faptul că eforturile de

compresiune se mobilizează preponderent în primele două treimi din lungimea coloanei,

estompându-se în ultima treime datorită frecării pe suprafața laterală a coloanei,

rezultatele la compresiune monoaxială obținute, se consideră satisfăcătoare.

Pentru a estima o valoare caracteristică a rezistenței la compresiune monoaxială

(qu,k) ce caracterizează întreaga coloană de pământ stabilizat cu suspensie de ciment, a fost

efectuată o prelucrare statistică a rezistențelor menționate în Figura 5.58.

Evaluarea modulului de deformație secant E50 al probelor de pământului stabilizat

prelevate prin carotare din corpul coloanei A5 a fost efectuată prin metoda grafică,

detaliată în Capitolul 4.Adoptând aceeași modalitate de calcul pentru estimarea valorii

caracteristice ca și în cazul rezistenței la compresiune monoaxială, se obțin valorile

caracteristice ale modulului de elasticitate secant E,kinf =361.587 MPa și E,k

sup =1154.618

MPa.

5.5.5.2. Încercări şi teste in situ

5.5.5.2.1. Încercări nedistructive de carotaj ecosonic prin impedanță mecanică


43

Controlul calității sau integrității coloanelor A4, A5 și B2 a fost efectuat la 14 zile

de la execuția acestora, prin metoda impedanței mecanice.

Analizând curbele reflectrograme de impedanță ale celor trei coloane, se constată

că în corpurile acestora nu exista variații de impedanță caracteristice unor întreruperi,

modificări de secțiune sau neuniformități semnificative privind densitatea materialului din

care sunt executate. În consecință, se poate considera că aceste coloane experimentale A4,

A5 au fost executate conform lungimii proiectate, respectiv 10 m și îndeplinesc condițiile

de integritate, adică sunt continui şi nu prezintă defecte locale concretizate prin

întreruperi, gâtuiri, incluziuni de alte materiale, (Vicoleanu, 2017).

5.5.5.2.2. Încercări de penetrare dinamică pe con

În funcție de caracteristicile echipamentului de testare dar și de numărul de

lovituri corespunzător penetrării conului pentru fiecare 10 cm, N10L au fost determinate

rezistența unitară pe vârf rd și rezistența dinamică pe vârf qd (Figura 5.65.).

Figura 5.65. Comparații privind rezultatele penetrărilor dinamice ușoare efectuate la 60

cm față de axul coloanei A4: număr de lovituri corespunzător penetrării conului pentru

fiecare 10 cm (stânga), rezistența dinamică pe vârf qd (dreapta)


44

Prin suprapunerea diagramelor întocmite pentru numărul de lovituri

corespunzător penetrării conului pentru fiecare 10 cm, N10L și rezistența dinamică pe

vârf, qd, se poate admite faptul că execuția coloanei a indus asupra terenului din jur o

ușoară îmbunătățire asupra stării fizice a acestuia, manifestată prin majorarea parametrilor

înregistrați și calculați, specifici încercării de penetrare dinamică cu con.

5.5.5.2.3. Încercări statice axiale la compresiune și la smulgere

Încercările statice axiale la compresiune și smulgere efectuate asupra grupurilor

de coloane A1, A2, A3 și B1, B2, B3, la aproximativ 40 de zile de la execuția acestora.

Pentru fiecare treaptă de încărcare au fost înregistrate deplasările verticale atât

pentru coloanele supuse solicitării de compresiune cât și pentru cele solicitate la smulgere.

Treapta de încărcare de 350 kN reflectă starea de deformație a coloanei supusă forței

maxime de compresiune evaluată pentru starea limită de serviciu (318 kN). Conform

normativului NP 045-2000, cedarea coloanei se consideră ca având loc dacă sub o anumită

treaptă de încărcare, tasarea medie este mai mare ca 1/10 din diametrul coloanei, în acest

caz 40 mm. Tasarea maximă a fost înregistrată pentru coloana A2 sub treapta de încărcare

de 700 kN și este egală cu valoarea de 7.21 mm. Prin urmare, în cadrul testelor efectuate

nu a fost atinsă forța de rupere Qr, deci nu a avut loc cedarea structurală a coloanelor.

Extrapolând, se poate admite faptul că rezistența la compresiune a coloanelor A2 și B2

depășește valoarea de 5.4 MPa, evaluată ca fiind raportul dintre forța maximă, de 700 kN,

aplicată în cadrul testelor și aria secțiunii transversale a coloanei, respectiv 0.13 m3.

Figura 5.69. Diagrama încărcării axiale la compresiune - coloana A2


45

5.6. Proiectarea geotehnică a terenului de fundare

Spre exemplificare, a fost efectuată proiectarea geotehnică a terenului de fundare,

în stare naturală dar și după stabilizarea în adâncime prin execuția coloanelor de pământ

malaxat cu suspensie de ciment, de sub fundația din axul E. Fundația din axul E este cea

mai solicitată pentru ipoteza de încărcarea din gruparea fundamentală – forța axială la

baza stâlpului fiind Nx=795.573 kN.

5.6.1. Proiectarea geotehnică a terenului de fundare în stare naturală

În această etapă a fost efectuată proiectarea terenului de fundare la stări limită

ultime (evaluarea capacității portante) și la stări limită de exploatare (evaluarea tasării

absolute prin metoda însumării pe straturi elementare).

5.6.2. Proiectarea geotehnică a terenului de fundare stabilizat în adâncime prin


Proiectarea elementelor de pământ stabilizat în adâncime prin metode de

malaxare mecanică presupune parcurgerea a două etape: proiectarea geomaterialului și

proiectarea geometrică.

5.6.2.1. Proiectarea geomaterialului

Rețeta de pregătire a agentului de stabilizare a fost prestabilită în cadrul

programului experimental de laborator și definitivată ca urmare a rezultatelor furnizate de

poligoanele experimentale realizate in situ. Așadar, în urma testelor și încercărilor

efectuate asupra elementelor de probă, din cele două poligoane experimentale A și B, s-a

decis executarea coloanelor de sub fundațiile afectate de tasări utilizând rețeta adoptată în

poligonul A care constă în utilizarea unei cantități de ciment pulbere α=480kg/m3 și

raportul apă-ciment A/C=1.0. Drept urmare, în etapele de calcul vor fi considerate

proprietățile coloanelor de pământ stabilizat, evaluate pe baza testelor de compresiune

monoaxială, efectuate pe probe obținute prin carotare:

Valoarea caracteristică a rezistenței la compresiune monoaxială qu;kinf =1.8 MPa;

Valoarea caracteristică a rezistenței la forfecare în condiții nedrenate cu;k= qu;kinf/2=

0.9 MPa;

Valoarea caracteristică a modulului de elasticitate secant Eu;kinf = 361.587 MPa.

5.6.2.2. Proiectarea geometrică

Proiectarea geometrică a soluției de stabilizare a terenului de fundare, în

adâncime prin malaxare cu suspensie de ciment, presupune stabilirea numărului și

dimensiunilor elementelor dar și a configurației geometrice a acestora.


46

5.6.2.2.1. Modelul de calcul analitic

5.6.2.2.1.1. Ipoteza de calcul I – Asimilarea terenului tratat ca un sistem compozit

Conform ipotezei, sistemul compozit este alcătuit din coloanele de pământ

stabilizat și terenul natural din jurul acestora. Proprietățile geomaterialului din care este

alcătuit sistemul sunt evaluate funcție de raportul de îmbunătățire, notat a și definit ca

raportul dintre aria secțiunii transversale a coloanei (Acol) şi aria de pământ totală

corespunzătoare acesteia (Atot) (ASIRI National Project, 2013).

Pentru fundația din axul E dimensiuni în plan sunt: B=2.6 m și L=3.0 m (Figura

5.73.),

În această etapă a fost efectuată proiectarea sistemului compozit la stări limită

ultime (evaluarea capacității portante) și la stări limită de exploatare (evaluarea tasării

absolute prin metoda însumării pe straturi elementare).

Figura 5.72. Dimensiunile fundației din axul E și configurația geometrică preliminară a

coloanelor de pământ stabilizat prin malaxare cu suspensie de ciment

Figura 5.73. Evaluarea raportului de îmbunătățire, a


47

5.6.2.2.1.2. Ipoteza de calcul II – Asimilarea terenului tratat ca un sistem alcătuit din

două subsisteme, unul reprezentat de elementele rigide de pământ îmbunătățit prin

malaxare iar celălalt subsistem reprezentat de terenul natural, netratat din jur

Conform ipotezei asimilării terenului tratat ca sistem alcătuit din două subsisteme

se consideră că subsistemul constituit din coloanele de pământ stabilizat, are rolul de a

transmite încărcările provenite de la suprastructură la straturile de pământ din adâncime

care asigură o capacitate portantă mai ridicată, pentru situația analizată – stratul de sare.

Coloanele de pământ stabilizat vor fi tratate similar piloților flotanți supuși

solicitărilor axiale.

Pentru această ipoteză de calcul proiectarea sistemului la stări limită ultime a

constat în Evaluarea capacității portante ultime la compresiune a coloanelor de pământ

stabilizat prin metode prescriptive.

5.6.2.2.2. Modelul de calcul numeric

Pentru cele două ipoteze de calcul menționate în subcapitolul 5.6.2.1., având ca

punct de plecare condițiile geotehnice specifice amplasamentului analizat, au fost evaluate

dimensiunile și configurația geometrică a coloanelor de pământ stabilizat de sub fundația

din axul E, prezentată în Figura 5.72. Analizele au fost realizate prin modelare numerică

cu ajutorul programului GEO5. Softul este realizat conform Eurocod 7 (EN 1997-1) și

permite verificarea și dimensionare elementelor conform metodei semiprobabilistice a

stărilor limită, folosind abordările de calcul și factorii parțiali de siguranță specifici

acestora.

5.6.2.2.2.1. Evaluarea stării de deformație a terenului de fundare înainte de intervenția

de stabilizare în adâncime prin malaxare cu suspensie de ciment

Pentru evaluarea deformațiilor manifestate la nivelul terenului de fundare în stare

naturală, aferent fundației E, a fost utilizat modulul programului GEO5 numit „Tasarea” și

metoda de analiză bazată pe curba de compresiune – tasare.

Modelul considerat în cadrul analizei, ilustrat în Figura 5.75. are următoarele

dimensiuni: 3.9 m (1.5 B) de o parte și de cealaltă a laturii scurte a fundației (B=2.6 m),

iar în adâncime 7.65 m, măsurați de la nivelul tălpii fundației și până la stratul de sare,

considerat incompresibil.

Limita inferioară a zonei de influență considerată în cadrul analizei numerice a

fost de 7.65 m iar valoarea maximă a tasării terenului de fundare obținută este

s = 11.72 cm.


48

5.6.2.2.2.2. Evaluarea stării de deformație a terenului de fundare după intervenția de

stabilizare în adâncime prin malaxare cu suspensie de ciment

5.6.2.2.2.2.1. Ipoteza de calcul I – Asimilarea terenului tratat ca un sistem compozit

Pentru ipoteza de calcul a sistemului compozit se păstrează geometria analizată

anterior pentru pământul natural, dar se modifică caracteristicile pământului situat sub

talpa fundației pe o grosime de 7.65 m.

Ca și în cazul anterior, limita inferioară a zonei de influență considerată este de

7.65 m. De această dată rezultă o valoare maximă a tasării terenului de fundare de s= 1.61

cm (Figura 5.79.), adică de 7.3 ori mai mică decât tasarea obținută în ipoteza fundării pe

teren natural, nestabilizat.

Figura 5.75. GEO5 - model geometric analizat

Figura 5.77. Diagrame de variație a tasărilor [mm] în adâncime – teren natural


49

Figura 5.79. Diagrame de variație a tasărilor [mm] în adâncime – teren stabilizat, în

ipoteza sistemului compozit

5.6.2.2.2.2.2. Ipoteza de calcul II – Asimilarea terenului tratat ca un sistem alcătuit din

două subsisteme, unul reprezentat de elementele rigide de pământ îmbunătățit prin

malaxare iar celălalt subsistem reprezentat de terenul natural, netratat din jur

Pentru evaluarea capacității portante la compresiune și a deplasărilor

corespunzătoare coloanelor de pământ stabilizat de sub fundația din axul E, au fost

utilizate modulele programului GEO5 denumite „Piloți” și „Grup de piloți”. Softurile

efectuează analizele de verificare conform specificațiilor Eurocodul 7 - EN 1997-1:

Geotechnical Design – Part 1: General rules.

Un prim model considerat în cadrul analizei a constat într-o coloană cu diametrul

de 0.40 m și lungime de 7.65 m (Figura 5.80.).

Evaluarea capacității portante la compresiune a coloanei comprimate a fost

efectuată pentru cel mai restrictiv caz de încărcare ce corespunde abordării de calcul 1 -

gruparea 1. Analiza numerică a furnizat următoarele rezultate:

- Capacitatea portantă ultimă a coloanei Rc;d;

- Tasarea maximă a coloanei s =2.5 cm.

Pentru analiza efectuată asupra celor 4 coloane considerate sub fundația din axul

E, a fost considerat modelul din Figura 5.81. În urma analizei numerice rezultă

următoarele:

- Capacitatea portantă capacitatea portantă la compresiune:

- Tasarea grupului de coloane: s =3.4 mm


50

Figura 5.80. GEO5 – modelarea

geometrică a unei singure coloane

Figura 5.81. GEO5 – modelarea

geometrică a grupului de 4 coloane

5.6.3. Centralizarea rezultatelor și concluzii

Pentru a ușura analizarea rezultatelor obținute în cadrul subcapitolului 5.6. s-a

procedat la centralizarea rezultatelor sub forma Tabelului 5.12.

Tabel 5.12. Centralizarea rezultatelor furnizate în etapa de calcul și verificare a coloanelor de pământ stabilizat

Ipoteza de

calcul

Model de calcul analitic Model de calcul numeric

Capacitate portantă (kN) Tasări

(cm)

Capacitate

portantă (kN) Tasări

(cm) Ab1G1 Ab1G2 Ab3 Ab1G1 Ab1G2

Pământ

natural 4879.65 3579.7 3579.7 6.586 - - 11.72

Pământ

stabilizat –

sistem

compozit

7328.04 5328.42 5328.42 0.864 - - 1.61

Pământ

stabilizat –

sistem alcătuit

din 2

subsisteme(*)

336.646 260.29 - - 377.91 298.33 2.5

* valorile corespund unei singure coloane de pământ stabilizat


51

5.7. Aspecte economice. Analiză tehnico-economică comparativă

Scopul acestui subcapitol este de a prezenta aspectele ce trebuie avute în vedere

atunci când se efectuează o analiză tehnico-economică, privind un proiect de stabilizare a

terenului în adâncime prin metode de malaxare mecanică. Pentru a demonstra fezabilitatea

și eficiența acestei metode, având în vedere particularitatea obiectivul analizat -

construcție existentă de tip hală, a fost efectuată o analiză tehnico-economică comparativă

cu o soluție alternativă - ranforsarea terenului de fundare prin execuție de micropiloți.

Pentru fundația din axul E, a fost efectuată o analiză comparativă privind anumite

aspecte tehnologice de execuție specifice metodei de stabilizare în adâncime a pământului

prin malaxare mecanică cu suspensie de ciment Springsol (DSM) și ranforsarea terenului

de fundare prin realizarea de micropiloți (Tabelul 5.13.). Se observă că, pentru obiectivul

analizat, atât din punct de vedere tehnologic cât și financiar, tehnologia Springsol este mai

avantajoasă decât tehnologia de execuție a micropiloților.

Tabel 5.13. Analiză tehnico-economică comparativă

Aspecte evaluate Coloane DSM

Ø400mm

Micropiloți

Ø300mm

Diametrul carotei executate în talpa fundației

pahar (mm) 180 300

Număr bare de armătură din talpa fundației

afectate de intervenție 0 cel puțin 2

Număr de elemente per fundație 4 6

Este necesară tubarea pentru forare

Doar pentru zona

cuprinsă între cota

0.00 m și -2.35 m

De la cota 0.00 m până

la aproximativ -10.0 m

Presiunea de injectare (bari) 2-3 10 - 15

Cost execuție per ml element nearmat (€) 45 40

Cost execuție per ml element armat (€)

Țeavă rotundă

diametrul 114,3mm Profil oțel HEA 180

58 68

Cost execuție elemente per fundație (€) 180/232 240/408

5.8. Aspecte de execuție a elementelor de tip coloană de pământ stabilizat prin

malaxare mecanică cu suspensie de ciment

Conform celor menționate în subcapitolul 5.3., soluția de consolidare a terenului

de fundare aferent celor 6 fundații poziționate la intersecția axului longitudinal 1 cu

axele transversale: Dꞌ, E, Eꞌ, F, Fꞌ și G, constă în execuția coloanelor de pământ

stabilizat prin tehnologia Springsol. Modul de dispunere al coloanelor (Fig. 5.82.) a fost

dictat de posibilitățile de acces și de manevrare a echipamentelor în interiorul halei, dar și

de limitarea distrugerilor/demolărilor privind elementele de compartimentare existente.


52

Principalele etape tehnologice parcurse în cadrul procesului de execuție al

coloanelor de pământ stabilizat de sub fundații, prin tehnologia Springsol, sunt

următoarele (Caiet de sarcini - Soletanche Bachy, 2017):

1. Pentru a efectua intervenția la nivelul terenului de fundare, a fost necesar să se

caroteze pardoseala și tălpile fundațiilor pahar (Figura 5.86.). În interiorul carotelor

a fost montată o tubulatură metalică de protecție cu diametrul interior de 165 mm;

2. În interiorul tubulaturii metalice de protecție instalată în pasul anterior, a fost

introdusă unealta de malaxare (Figura 5.87.) în poziție pliantă a brațelor. În această

etapă diametrul exterior al uneltei cu brațele pliate, este de 159 mm.

3. Odată depășit capătul inferior al tubulaturii metalice de protecție, brațele uneltei de

malaxare Springsol se desfac automat prin intermediul arcurilor. Pe măsură ce

unealta avansa în adâncime prin rotație în sens orar tijei de foraj, a fost realizată

injectarea suspensiei de ciment concomitent cu malaxarea acesteia cu pământul.

Injectarea suspensiei se efectuează prin duzele de injectare poziționate la partea

inferioară a uneltei;

4. După ce a fost atinsă cota corespunzătoare capătului inferior al coloanei, tija de

foraj împreună cu unealta de malaxare au fost extrase prin rotație în sens invers

penetrării, cât mai rapid posibil, parcurgând de regulă, un metru liniar de coloană

într-un minut. Prin urmare, în etapa de retragere are loc o reamestecare a suspensiei

de ciment cu pământul. Brațele uneltei Springsol se pliază automat prin intermediul

arcurilor la contactul tubulaturii metalice de protecție.

5. Înainte de intrarea în priză a mixturii pământ - suspensie de ciment, a fost instalată

în corpul coloanei proaspăt executată, armătura – țeava metalică din oțel S235JR cu

diametru de 114.3 mm și grosime de 6 mm.

6. Dupa extragerea tubulaturii metalice de protecție, gura forajului se poate umple cu

lapte de ciment și se consideră încheiată execuția unei coloane (Figura 5.88.)

Figura 5.82. Configurația geometrică a coloanelor de sub fundațiile din axul D’și E


53

Figura 5.86. Carote executate în pardoseală și în talpa fundațiilor pahar

Figura 5.87. Unealta de malaxare specifică tehnologiei Springsol

Figura 5.88. Coloana C3 executată din interiorul halei


54

5.9. Controlul calității pe parcursul execuției și ulterior acesteia

Pe parcursul execuției coloanelor de pământ stabilizat a fost efectuat un control

permanent asupra următoarelor aspecte:

Calitatea și cantitatea suspensiei de ciment injectată în corpul coloanelor.

După pregătirea fiecărei șarje de suspensie de ciment, a fost măsurată

densitatea amestecului și comparată cu densitatea teoretică a suspensiei de

1507 kg/m3.

Monitorizarea continuă a parametrilor tehnologici de execuție precum:

viteză de penetrare/retragere, viteza de rotație la penetrare/retragere,

cantitatea de suspensie injectată, presiunea de injectare.

Prelevarea de probe în stare proaspătă din corpul coloanelor imediat după

execuția acestora. Rezultatele testelor de laborator (Tabelul 5.14.) indică

faptul că valorile caracteristice inferioare ale rezistenței la compresiune

monoaxială, determinate conform NP122-2010, depășesc încă de la 7 zile de

întărire, valoarea minimă necesară de 2.5 MPa, corespunzătoare forței axiale

318 kN ce îi revine unei coloane.

Monitorizarea tasărilor pe parcursul execuției coloanelor și ulterior

acesteia. Pentru a avea control asupra deplasărilor manifestate la nivelul

terenului de fundare, înainte de începerea execuției, pe parcursul, dar și după

finalizarea execuției coloanelor de serviciu, au fost efectuate măsurători

topografice. În acest scop, au fost utilizate mărcile de tasare montate pe

stâlpii din axele D, Dꞌ, E, Eꞌ, F și Fꞌ ale halei, în faza de monitorizare din

perioada decembrie 2014 - noiembrie 2016 (menționată în subcapitolul 5.1.).

Pentru a surprinde evoluția tasărilor de-a lungul timpului, măsurătorile au

fost raportate la citirile de referință efectuate în decembrie 2014. În Figura

5.89. sunt reprezentate grafic valorile deplasărilor pe verticală aferente

fundațiilor asupra cărora s-a intervenit prin execuția coloanelor, înregistrate

de la momentul inițierii execuției și până la o lună de la finalizarea acesteia.

Dacă măsurătorile efectuate până în aprilie 2017, respectiv până la momentul

de start al execuției coloanelor de pământ stabilizat, indicau un ritm de

creștere lunar al tasărilor de ordinul zecilor de mm, se constată că, odată cu

începerea execuției, deplasările pe verticală încep să scadă și să se stabilizeze

în jurul valorii de 1-2 mm. La o luna de la finalizarea execuției, tasările scad

în continuare, tinzând spre zero.


55

Tabel 5.14. Rezultatele testelor de compresiune monoaxială efectuate asupra probelor

prelevate în stare proaspătă din corpul coloanelor de serviciu

Denu

mire

coloa

nă

Timp de

întărire

(zile)

Valoarea medie

măsurată a rezistenței

la compresiune

monoaxială qu (MPa)

Valoarea caracteristică a rezistenței

la compresiune monoaxială quk

(MPa)

quk inf quk sup

C1 7 7.29 6.484

8.085

14 7.68 6.541 8.811

C6 7 6.0 4.257 7.744

14 6.34 5.726 6.945

C7 7 4.92 4.390 5.444

14 5.90 5.180 6.609

C4 7 3.97 2.961 4.970

14 4.19 3.966 4.421

C9 7 5.41 4.857 5.963

14 5.91 4.923 6.903

C10 7 5.89 4.250 7.535

14 6.3 5.948 6.652

C11 7 6.17 5.429 7.067

14 7.42 6.907 7.766

Figura 5.89. Evoluția tasărilor în axele în care a fost realizată intervenția, în intervalul

ianuarie 2017 - iunie 2017


56

CAPITOLUL 6. CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII PERSONALE.

VALORIFICAREA REZULTATELOR

6.1. Concluzii generale

Stabilizarea sau îmbunătățirea pământurilor în adâncime prin malaxare presupune

o intervenție de destructurare și amestecare a pământului natural cu un liant sau o

combinație de lianți și alte adaosuri, cu impact pozitiv la nivelul caracteristicilor

geotehnice. Drept urmare, sunt eliminate o serie de probleme care apar tot mai frecvent în

condițiile actuale de realizare a lucrărilor de construcții, specifice unor terenuri medii sau

dificile, precum: deformabilitate mare, capacitate portantă redusă, potențial de alunecare

sau lichefiere. Această metodă de îmbunătățire în adâncime a terenurilor a apărut cu

aproximativ 50 de ani în urmă, în paralel, în Suedia și Japonia, iar în prezent, la nivel

internațional există zeci de tehnologii și echipamente, manifestându-se un interes continuu

de dezvoltare și diversificare a lor. Metoda de stabilizare în adâncime prin malaxare poate

fi aplicată cu rezultate foarte bune în cazul argilelor moi, pământurilor granulare fine și cu

granulație medie, prafurilor, dar și în cazul pământurilor organice sau contaminate.

Spre deosebire de alte metode de tratare a terenului, stabilizarea în adâncime prin

malaxare nu implică excavarea terenului sau alte procedee care generează vibrații sau

zgomote semnificative. În schimb, tehnologia de execuție necesită echipamente dotate cu

unelte de amestecare prevăzute cu una sau mai multe unități rotative cu diferite forme și

dimensiuni e.g., roți, burghie, lame, palete, brațe rabatabile. Agentul de stabilizare sub

formă de pulbere sau de suspensie, este introdus și malaxat cu pământul prin intermediul

acestor unelte speciale, definind totodată și forma finală a elementului de pământ tratat

e.g., coloană, perete, bloc sau rețea. Configurația geometrică a elementelor de pământ

stabilizat în adâncime prin malaxare, este aleasă în funcție de specificul proiectului,

condițiile geotehnice din amplasament şi scopul intervenției.

Îmbunătățirea pământurilor în adâncime prin malaxare este fundamentată prin

prisma proceselor fizice (reacții de hidratare a liantului) și reacţiilor chimice (reacții de

schimb cationic și puzzolanice) care au loc între pământul natural şi agentul de stabilizare,

în urma cărora, structura chimico-mineralogică a pământului este modificată într-o

structură caracterizată prin performanțe fizico-mecanice superioare.

Proprietățile fizice ale pământului supus stabilizării în adâncime prin malaxare cu

diverși lianți, suferă o serie de modificări manifestate prin:

Reducerea umidității pământului ca urmare a consumului și evaporării apei

în cadrul procesului exoterm de hidratare a liantului;

Majorarea dimensiunii medii a particulelor de pământ ca urmare a floculării;

Creșterea densității pământului în cazul procedeului de stabilizare uscat

(liant sub formă de pulbere) cu 3% până 15%, fără modificări semnificative

în cazul procedeului umed (liant sub formă de suspensie);


57

Creșterea limitei de plasticitate inferioară wP, reducerea limitei de plasticitate

superioară wL şi implicit micșorarea indicelui de plasticitate IP, ca urmare a

reacțiilor de schimb cationic ce au loc între particulele de pământ natural și

liant;

Creșterea permeabilității de 100 până la 1000 de ori în cazul stabilizării

pământului cu var sau ciment și var – pulbere; micșorarea semnificativă a

permeabilității pământului malaxat cu suspensie de ciment.

Cercetările efectuate în acest domeniu indică faptul că parametrii de rezistență și rigiditate ai pământurilor îmbunătățite în adâncime prin malaxare cu agenți de stabilizare,

sunt dependenți de o multitudine de factori ce țin de: condițiile geotehnice naturale,

agentul de stabilizare, condițiile de amestecare și de întărire. În practica curentă de proiectare, caracteristicile pământului stabilizat sunt

cuantificate prin determinarea rezistenţei la compresiune monoaxială qu, datorită

simplității de determinare în laborator și a costurilor reduse implicate de aceasta, funcție

de care sunt estimați ceilalți parametrii mecanici ai materialului necesari în proiectarea

geotehnică (rezistența la forfecare, rezistența la întindere, modul de elasticitate secant).

Compoziția chimico-mineralogică a pământului în stare naturală influențează

capacitatea de reactivitate a acestuia cu agentul de stabilizare în cadrul reacţiilor

puzzolanice şi prin urmare condiționează formarea compușilor de cimentație care conferă

rezistență amestecului. Pământurile ce conțin minerale principale precum cuarț și feldspat

nu reacționează chimic cu agenții de stabilizare sub formă de pulbere, în special var. În

contrast cu acest aspect, pământurile care conțin minerale secundare de tip montmorillonit

și haloisit sunt puternic reactive în asociere cu var și/sau ciment. Stabilizarea cu var se

consideră a fi eficientă dacă pământul conține cel puțin 10% minerale argiloase. De

asemenea, s-a constatat faptul că pământurile cu un conținut mare de parte fină necesită o

cantitate mai mare de liant, fenomen ce poate fi explicat prin dimensiunile mai mari ale

suprafețelor de contact dintre particule. Valorile maxime ale rezistenţei la compresiune

monoaxială se obțin pentru nisipuri şi pământuri nisipoase.

Indiferent de tipul de agent de stabilizare utilizat sau de compoziția mineralogică

a pământului în stare naturală, rezistența la compresiune monoaxială a pământului tratat

scade pe măsură ce umiditatea naturală a terenului creşte și cu atât mai mult, după

depășirea limitei superioare de plasticitate wL. Prin urmare, cu cât umiditatea naturală a

pământului este mai mare cu atât cantitatea de liant necesară stabilizării va fi mai mare.

În cazul stabilizării pământurilor prin procedeul umed (agentul de stabilizare sub

formă de suspensie) majorarea raportului de apă – liant conduce la micșorarea rezistenţei

la compresiune a amestecului obținut. Există totuşi situaţii când, prin creşterea raportului

de apă – liant rezultă îmbunătăţirea lucrabilităţii terenului natural și a omogenității

elementelor de pământ tratat, eliminându-se astfel riscul variabilități rezistenţei în

cuprinsul/lungul acestora.

Caracterul acid al pH-ului apei conținută în porii pământului natural influențează

în sens negativ proprietățile pământului tratat prin metode de malaxare cu agenți de


58

stabilizare. Un pământ se consideră dificil de tratat prin aceste metode, dacă este

caracterizat printr-un pH mai mic ca 5 şi dacă, conținutul de materie organică al acestuia

este mai mare ca 6%.

În general, tipul şi cantitatea de agent de stabilizare se aleg în funcție de

compoziția granulometrică a pământului în stare naturală, de umiditatea acestuia şi

parametrii mecanici urmăriți.

De asemenea, tehnologia de execuție a elementelor de pământ stabilizat - prin

numărul, forma şi orientarea uneltelor și a unităților de malaxare, influențează procesul de

amestecare şi implicit caracteristicile fizice şi mecanice ale elementului rezultat. Drept

consecință, utilajul și uneltele folosite trebuie adaptate funcție de condițiile de teren astfel

încât, prin geometria şi dispunerea unităților rotative să asigure penetrarea, destructurarea

terenului, injectarea agentului de stabilizare şi amestecarea integrală a acestora.

Asemănător betonului, rezistenţa pământului stabilizat în adâncime prin malaxare

creşte în timp, iar majorarea temperaturii de întărire, accelerează reacțiile de hidratare și

de cimentație și prin urmare, sporește rata de creștere a rezistenței.

Pământul stabilizat este mai puțin ductil în comparație cu cel natural, iar

comportamentul acestuia devine asemănător pământurilor supraconsolidate. Pe măsură ce

rezistența la compresiune monoaxială qu crește, deformația specifică la rupere εf scade.

În analiza deformațiilor terenului tratat se utilizează adesea modulul de

elasticitate secant E50 al pământului stabilizat, care pe curba de efort-deformație

corespunde jumătății rezistenței la compresiune monoaxială, qu, între acestea existând o

corelare de tip liniar.

Particularitatea unui proiect de stabilizare în adâncime a pământului prin

malaxare constă în necesitatea efectuării programelor experimentale de laborator și/sau

teren. Complexitatea reacțiilor chimice și a proceselor fizice ce iau naștere între pământul

natural și agentul de stabilizare fac practic imposibilă predictibilitatea performanțelor

obținute. Experiența dobândită într-un proiect anterior poate constitui un punct de plecare

în analizarea posibilităților de tratare a unui amplasament asemănător, dar nu poate

garanta furnizarea acelorași rezultate.

Se recomandă ca pentru fiecare tip de pământ întâlnit în amplasament, să fie

analizate în laborator rețete de stabilizare care să cuprindă cel puțin 3 valori diferite

pentru cantitatea pulbere de liant, iar în cazul procedeului de stabilizare umed - cel puțin 3

rapoarte diferite de apă - liant. Caracteristicile de rezistență și deformabilitate ale

pământului stabilizat determinate în laborator depind nu doar de tipul pământului, tipul și

cantitatea de agent de stabilizare ci și de procedura de pregătire, depozitare în vederea

întăririi și de testare a probelor. În general probele pregătite în laborator sunt supuse

testelor de compresiune monoaxială la diferite vârste de întărire e.g., 3, 7, 14, 28, 56, 90

zile.

Deși este adoptată aceeași rețetă a agentului de stabilizare, valoarea rezistenței

corespunzătoare probelor prelevate din elemente de pământ stabilizat executate in situ,


59

reprezintă în general între 20% și 50% din valoarea rezistenței probelor confecționate în

laborator. Așadar, pentru eliminarea incertitudinilor legate de informațiile furnizate de

programul experimental de laborator, trebuie analizate și efectuate încercări pe elemente la

scară naturală, pe teren.

Testele in situ se efectuează în două faze, îndeplinind în cadrul acestora obiective

distincte. Prima faza de testare in situ este reprezentată de încercările efectuate pe

elemente de probă ce au ca scop validarea rezultatelor obținute în cadrul experimentelor

de laborator. Cea de-a doua fază reprezintă o parte componentă a programului de

verificare și asigurare a calității execuției elementelor de pământ stabilizat și de

confirmare a comportării sub solicitări a acestora.

Proiectarea geotehnică a terenului stabilizat în adâncime prin metode de malaxare

implică două etape principale: proiectarea geomaterialului și proiectarea geometrică.

Proiectarea geomaterialului constă în principal în determinarea: metodei de

stabilizare (uscată sau umedă), rețetei de stabilizare (tipul și cantitatea de agent de

stabilizare) și a tehnologiei de execuție, astfel încât, în urma intervenției să se obțină un

material caracterizat prin parametrii geotehnici necesari conform cerințelor proiectului.

Rețeta de stabilizare se prestabilește în cadrul programului experimental de laborator și

este definitivată în cadrul programului experimental de teren. Așadar, calculele efectuate

în cadrul procesului de proiectare al elementelor de pământ stabilizat ar trebui efectuate

având la bază rezultatele furnizate de testele efectuate pe elementele de probă, în teren.

Proiectarea geometrică este un proces iterativ prin care se stabilesc dimensiunile

şi configurația elementelor de pământ stabilizat, astfel încât acestea să răspundă cerințelor

pentru care sunt concepute. Analizele și verificările efectuate în această etapă utilizează

parametrii de material stabiliți în etapa anterioară. Proiectarea geometrică se bazează pe

metodologii ce au la bază ipoteze simplificatoare, ca de exemplu: ipoteza asimilării

terenului tratat ca un sistem compozit alcătuit din două subsisteme: unul reprezentat de

elementele de pământ stabilizat şi cel de-al doilea reprezentat de pământul natural,

netratat, din jurul acestora. Această ipoteză este recomandată în cazul în care cele două

subsisteme prezintă rigidități relativ apropiate; ipoteza asimilării terenului tratat ca un

sistem alcătuit din două subsisteme: unul reprezentat de elementele rigide de pământ

îmbunătățit prin malaxare iar celălalt subsistem reprezentat de terenul natural, netratat din

jur. Această ipoteză se utilizează în cazul în care rigiditatea elementelor de pământ

stabilizat este cu mult mai mare decât a pământului natural. Subsistemul constituit din

elementele de pământ stabilizat, are rolul de a transmite încărcările provenite de la

suprastructură la straturile de pământ din adâncime care asigură o capacitate portantă mai

ridicată.

Modul de cedare al elementelor de pământ stabilizat în adâncime prin malaxare

(coloane singulare/tangente, panouri/pereți, rețele sau blocuri) diferă de la o configurație

la alta funcție de performanțele acestora, de proprietățile terenului natural şi de condițiile

de solicitare. Cea mai stabilă configurație geometrică a unui teren stabilizat este cea de tip


60

bloc, care este folosită cu bune rezultate în cazul structurilor supuse la forțe orizontale

mari. Cea mai vulnerabilă configurație este cea de tip coloane singulare, care este utilizată

frecvent în vederea stabilizării tasărilor sau pentru structuri ușoare.

Procesul de execuție al elementelor de pământ stabilizat diferă de la un proiect la

altul funcție de tipul metodei (procedeu uscat sau umed) și/sau tipul tehnologiei utilizate.

Există o multitudine de tehnologii de execuție care se diferențiază prin forma și

dimensiunile unităților rotative de malaxare sau modul în care acestea efectuează rotația

(după axa verticală, orizontală sau în jurul întregii unelte de amestecare). Admisibilitatea

unei anumite tehnologii de execuție este condiționată de asigurarea cerințelor impuse de

proiectarea geomaterialului și geometrică, pentru specificul lucrării, aspecte confirmate

prin prezentarea proiectului de stabilizare în adâncime a pământului prin malaxare,

localizat lângă Varșovia – Polonia, la care autoarea a asistat în calitate de stagiar.

Din cercetările de laborator efectuate cu scopul evaluării parametrilor geotehnici

ai unui pământ de tip loess, malaxat cu suspensie de ciment, se formulează următoarele

concluzii:

Prima etapă a programului experimental a constat în evaluarea caracteristicilor

chimico-mineralogice, fizice și mecanice ale pământului în stare naturală. Rezultatele

analizelor și testelor de laborator au indicat următoarele aspecte:

- din punct de vedere granulometric pământul analizat se încadrează în

categoria prafurilor/prafurilor argiloase; De asemenea, îndeplinește atât

criteriile referitoare la compoziție și proprietăți fizice, cât și cele referitoare

la comportarea mecanică specifice pământurilor sensibile la umezire;

- pH-ul apei conținută în porii pământului are o valoare cuprinsă între 7.0 și

7.5, ceea ce indică un caracter neutru spre slab bazic;

- elementele chimice principale și raportul procentual în care acestea intră în

structura pământului sunt: Oxigen (50.44%); Siliciu (23.64%); Aluminiu

(7.54%); Calciu (5.54%); Carbon (4.38%); Fier (3.10%); Potasiu (2.26%);

Magneziu (1.80%); Sodiu (1.30%);

- principalii constituenți mineralogici ai pământului în stare naturală sunt:

cuarț (39%), caolinit (16%), muscovit (42%), calcit (3%);

- pământul analizat este caracterizat printr-o structură naturală sub-îndesată,

macroporică specifică loessurilor;

- valoarea medie a rezistenței la compresiune monoaxială a pământului în

stare naturală este de qu= 66.51 kPa;

- valoarea medie a modulului de deformație edometric a pământului în stare

naturală este de Eoed 200-300 = 7625.04 kPa iar valoarea indicelui tasării

suplimentare prin umezire im3= 6.73%;

A doua etapă a programului experimental a constat în pregătirea și testarea a

155 de probe de pământ malaxat cu suspensie de ciment. Probele au fost pregătite

utilizând diverse rețete ale suspensiei de ciment, obținute prin variația cantității de ciment


61

pulbere și a raportului de apă-ciment. Analizele și testele de laborator efectuate asupra

probelor de pământ malaxat cu suspensie de ciment în această etapă, au evidențiat

următoarele aspecte:

- încercările de compresiune liberă realizate asupra probelor cu vârsta de

întărire de 7, 28 și 56 de zile, au permis determinarea unor rețete optime de

stabilizare, urmărindu-se obținerea valorilor maxime ale rezistenței la

compresiune monoaxială funcție de cantitatea de ciment α, în relație cu

raportul de apă-ciment A/C. Așadar pentru fiecare cantitate de ciment

pulbere a fost considerat un raport apă-ciment optim: pentru α=150 kg/m3,

raportul A/C optim = 2.3; pentru α=200 kg/m3, raportul A/C optim = 1.8;

pentru α=250 kg/m3, raportul A/C optim = 1.5;

- pentru probe cu vârsta de întărire de 28 de zile, pregătite cu o cantitate de

ciment pulbere, α=250 kg/m3 și un raport apă-ciment A/C=1.5, se obține o

valoare a rezistenței qu de aproximativ 48 de ori mai mare ca cea a

pământului în stare naturală; pentru probele pregătite conform rețetei:

α=200 kg/m3, raportul A/C optim = 1.8, se obține o valoare maximă a

rezistenței mai mare de 18 ori ca rezistența pământului natural, iar pentru

probele pregătite conform rețetei: α=150 kg/m3, raportul A/C optim = 2.3,

se obține o valoarea maximă a rezistenței de 11 de ori mai mare ca cea a

pământului natural;

- funcție de rezistența la compresiune monoaxială qu, au fost estimate valorile

rezistenței la forfecare nedrenată su și modulului de elasticitate secant E50;

- pentru rețetele de stabilizare considerate ca fiind optime, între parametrul de

rezistență qu și parametrul de rigiditate E50, se poate exprima relația

generală: E50 = (200...300) x qu;

- valoarea deformației specifice la rupere, εf corespunzătoare probelor de

pământ stabilizat (εf = 0.5%..2%) este mult mai mică în comparație cu cea

aferentă probelor de pământ natural (εf = 1.6%..3.6%);

- imaginile furnizate de analiza de microscopie electronică cu scanare indică

densificarea structurală și dispariția macroporilor, fenomene explicate prin

modificările produse la nivel granulometric de creștere a fracțiunii de nisip

și micșorare a fracțiunilor de praf și argilă, cauzate la rândul lor de apariția

legăturilor de cimentație între particulele solide ale pământului natural.

Aceste aspecte sunt cu atât mai evidente, cu cât cantitatea de ciment pulbere

utilizată la pregătirea suspensiei este mai mare;

- pH-ul pământului stabilizat crește semnificativ, ajungând la o valoare

cuprinsă între 9.0 - 10, ceea ce indică un caracter alcalin foarte puternic care

favorizează dezvoltarea reacțiilor chimice dintre pământ și ciment;

- densitatea probelor de pământ stabilizat la momentul testării, nu suferă

modificări semnificative față de densitatea probelor la momentul pregătirii;

- analiza chimică elementală a probelor de pământ stabilizat indică faptul că

prin malaxarea pământului cu suspensie de ciment, conținutul de Calciu se

multiplică de două (α=150 kg/m3), trei (α=200 kg/m3) și cinci (α=250

kg/m3) ori; Ionii de Ca2+ sunt esențiali în dezvoltarea reacțiilor de schimb


62

cationic cu mineralele argiloase din pământul natural și ulterior, în reacțiile

puzzolanice în urma cărora rezultă produșii de cimentație;

- se constată dispariția sau transformarea mineralului muscovit sau mică,

prezent în loessul în stare naturală și apariția a două minerale noi,

megacalsilitul și cristobalitul caracterizate printr-o duritate de 2 până la 3

ori mai mare ca a mineralului muscovit (duritatea acestuia fiind de 2..3 pe

scara lui Mohs).

Abordarea cazului practic de consolidare a terenului de fundare aferent unei

construcții existente, de tip hală, a permis evidențierea etapelor principale, specifice unui

proiect de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare și emiterea următoarelor

concluzii:

Tasările care au condus la apariția degradărilor la nivelul unor elemente

structurale, se justifică din punct de vedere geotehnic prin caracteristici slabe ale

pământurilor identificate (umiditate naturală și porozitate mare, indici de consistență

reduși, rezistențe scăzute) și conținutul de materie organică ce depășește valoarea de 5%,

ce indică un potențial mare de deformabilitate și o capacitate portantă redusă a terenului

din amplasament.

Soluția de consolidare adoptată a constat în execuția unor coloane de pământ

stabilizat în adâncime prin malaxare cu suspensie de ciment (diametrul de 0.40 m și

lungime de 7.65 m), prin tehnologia Springsol.

Referitor la programul experimental de laborator în care au fost analizate 72

de probe de pământ malaxat cu suspensie de ciment, se fac următoarele precizări:

- ținând cont de faptul că, hala este construită și în curs de exploatare,

intervenția trebuie să asigure într-un timp cât mai scurt, o rezistență mare a

coloanelor executate sub fundații. Din acest considerent, la pregătirea

suspensiei au fost analizate cantități mari de ciment pulbere.

- testele de compresiune monoaxială efectuate asupra probelor cu vârsta de

întărire de 28 de zile indică aproape dublarea rezistențelor înregistrate

pentru probele cu vârsta de întărire de 7 zile;

- pentru același tip de pământ și aceeași cantitate de ciment pulbere

majorarea raportului de apă-ciment a condus la micșorarea rezistenţei la

compresiune monoaxială de la 1.5 până la de 2 ori;

- rezistențele probelor de argilă malaxată cu suspensie de ciment sunt mai

reduse cu aproximativ 50% față de rezistențele probelor de nisip prăfos

stabilizat. Conținutul de materie organică minimizează efectul stabilizator al

cimentului și prin urmare pentru a obține rezistențe similare cu cele

corespunzătoare pământurilor fără materie organică, apare necesitatea

utilizării unei cantități mai mari de ciment.

Referitor la testele și încercările realizate în cadrul programului experimental

de teren care a constat în execuția a 3 poligoane de probă, se fac următoarele precizări:

- testele de compresiune monoaxială efectuate în laborator asupra probelor

cilindrice (40x98mm) prelevate în stare proaspătă din corpul coloanelor

(poligoanele A și B), au evidențiat faptul că valorile medii măsurate ale


63

rezistenței la compresiune monoaxială depășesc încă de la 7 zile de întărire,

valoarea de 2.5 MPa, corespunzătoare forței axiale maxime de serviciu de

318 kN, evaluată în proiect;

- testele de compresiune monoaxială efectuate în laborator asupra probelor

cilindrice (100x200mm) cu vârsta de întărire de 28 de zile, prelevate prin

carotarea coloanei A5, au evidențiat următoarele:

o Probele reflectă variația condițiilor de teren, în adâncime și prin

urmare, prezintă o variabilitate mai mare a rezistențelor,

comparativ cu probele prelevate în stare proaspătă din corpul

coloanelor. Pentru nisipuri se obțin valori ale rezistenței la

compresiune monoaxială aproape duble față de prafurile

argiloase și de până la zece ori mai mari față de argilele ce

conțin materie organică;

o Se constată că până la cota de aproximativ -6.0 m valorile

rezistenței la compresiune monoaxială sunt satisfăcătoare din

punct de vedere al capacității preluării forțelor verticale de

serviciu preliminate în proiect (318 kN). Dincolo de această

adâncime, se remarcă o scădere a rezistențelor, fapt datorat în

principal de prezența materiei organice în straturile de argilă

interceptate. Cu toate acestea, rezistența la compresiune

monoaxială a argilei organice crește în urma malaxării cu

suspensie de ciment de 8 până la 13 ori.

- testele de carotaj ecosonic realizate prin metoda impedanței mecanice

asupra coloanelor din poligonul A și B, la 14 zile de la execuția acestora,

atestă faptul că acestea au fost executate conform lungimii proiectate (10 m)

și îndeplinesc condițiile de integritate: sunt continui și nu prezintă defecte

locale, modificări ale secțiunii sau diferențe semnificative de omogenitate;

- încercările de penetrare dinamică cu con efectuate în jurul coloanei A4,

înainte și după execuția acesteia, au furnizat informații calitative cu privire

la terenul netratat din jurul coloanei și se poate admite faptul că execuția

coloanei a indus asupra terenului din jur o ușoară îmbunătățire asupra stării

fizice a acestuia, manifestată prin majorarea parametrilor înregistrați și

calculați, specifici încercării de penetrare dinamică cu con;

- încercările statice axiale la compresiune și smulgere efectuate asupra

coloanelor din poligonul A și B, la aproximativ 40 de zile de la execuția

acestora, reflectă comportarea reală, sub încărcări, a coloanelor de pământ

stabilizat cu suspensie de ciment. Sub treapta maximă de încărcare de 700

kN, a fost obținută tasarea maximă a coloanei A2 de 7.21 mm, respectiv

3.12 mm pentru coloana B2. În cadrul testelor nu a fost atinsă forța de

rupere Qr, deci nu a avut loc cedarea structurală a coloanelor. Extrapolând,

se poate admite faptul că rezistența la compresiune a coloanelor solicitate la

compresiune în cadrul testelor, depășește valoarea de 5.4 MPa;

- inspecția vizuală efectuată ca urmare a excavației parțiale a coloanelor după

aproximativ 40 de zile de la finalizarea execuției, a indicat faptul că acestea

îndeplinesc criteriile referitoare la geometrie, consistența și omogenitate;


64

- în urma testelor și încercărilor efectuate în cadrul poligoanelor

experimentale de laborator și teren s-a stabilit ca suspensia de ciment cu

care vor fi executate coloanele de pământ stabilizat de sub fundații, să fie

pregătită conform rețetei: α=600kg/m3 și raportul apă-ciment A/C=1.0.

Referitor la proiectarea geotehnică a terenului de fundare aferent fundației din

axul E, (considerată cea mai solicitată), în stare naturală dar și după stabilizarea în

adâncime prin execuția coloanelor de pământ malaxat cu suspensie de ciment, se

formulează următoarele aprecieri:

- terenul de fundare în stare naturală îndeplinește condiția de verificare la

starea limită ultimă referitoare la capacitate portantă;

- în cadrul verificării la starea limită de exploatare normală a terenului de

fundare în stare naturală, evaluarea deformațiilor a fost efectuată utilizând

două metode de calcul: analitică și numerică. Se constată că analiza

numerică realizată în programul GEO5 reflectă mai bine situația reală din

amplasament, indicată de măsurătorile topografice de monitorizare a

obiectivului.

- pentru calculul terenului stabilizat prin execuția a 4 coloane de pământ

malaxat cu suspensie de ciment, au fost admise două ipoteze de proiectare:

Ipoteza I asimilează terenul aferent zonei active a fundației cu un sistem

compozit alcătuit din coloane și terenul netratat din jur; Ipoteza II –

asimilează terenul din zona activă ca fiind un sistem alcătuit din două

subsisteme: unul reprezentat de elementele rigide – coloanele de pământ

stabilizat și cel de al doilea subsistem reprezentat de pământul netratat din

jur.

- abordarea analitică privind evaluarea capacității portante a terenului

stabilizat - ipoteza I, indică o creștere a acesteia cu aproximativ 50% față de

valoarea capacității portante a terenului în stare naturală. De asemenea,

tasarea absolută probabilă a terenului stabilizat în ipoteza I este de circa 7.6

ori mai mică decât tasarea estimată în cazul fundării pe teren natural.

- în ipoteza II de calcul a terenului stabilizat, atât modelul de calcul analitic

cât și cel numeric presupune tratarea coloanelor asemănător piloților flotanți

supuși solicitărilor axiale. Cele două modele au furnizate valori apropiate

ale capacității portante a unei coloane sau a grupului de coloane.

- tasarea grupului format din 4 coloane evaluată în analiza numerică este de

3.4 mm, adică de 35 de ori mai mică ca valoarea estimată în calculul

numeric al tasărilor terenului de fundare înainte de intervenția de stabilizare

(11.7 cm).

- configurația geometrică și dimensiunile celor 4 coloane de pământ

stabilizat, propuse ca soluție de consolidare a terenului de sub fundația din

axul E, îndeplinesc cerințele de verificare impuse de metoda de calcul la

stări limită.

În urma analizei comparative având la bază criterii tehnico-

economice, se constată faptul că, pentru proiectul analizat,

procedeul de execuție al coloanelor de pământ stabilizat în


65

adâncime prin malaxare - Springsol, este mai avantajos decât cel de

execuție a micropiloților.

Principalul avantaj al tehnologiei de execuție Springsol constă în

faptul că unealta de malaxare este prevăzută cu brațe de malaxare

rabatabile. Așadar, intervenția de consolidare sub fundațiile halei a

fost posibilă prin realizarea unor carote de dimensiuni reduse în

pardoseală și tălpile fundațiilor și introducerea uneltei de malaxare

în poziție pliată, urmând ca după depășirea nivelului inferior al

fundației, brațele să se deschidă automat și să înceapă injectarea

suspensiei de ciment și malaxarea acesteia cu pământul natural.

Referitor la programul de control și asigurare a calității pe parcursul

execuției și ulterior acesteia, se fac următoare precizări:

- calitatea suspensiei de ciment injectată în corpul coloanelor a fost controlată

pentru fiecare șarjă pregătită și element executat;

- parametrii tehnologici de execuție precum: viteză de penetrare/retragere,

viteza de rotație la penetrare/retragere, cantitatea de suspensie și presiunea

de injectare, au fost monitorizați pe parcursul execuției coloanelor;

- testele de compresiune monoaxială efectuate asupra probelor prelevate în

stare proaspătă din corpul coloanelor imediat după execuția acestora, au

arătat faptul că valorile caracteristice inferioare ale rezistenței la

compresiune monoaxială, depășesc încă de la 7 zile de întărire, valoarea

minimă necesară de 2.5 MPa;

- monitorizarea tasărilor pe parcursul execuției coloanelor și ulterior acesteia

prin măsurători topografice, a pus în evidență faptul că odată cu începerea

execuției coloanelor de pământ stabilizat deplasările pe verticală scad

semnificativ, înregistrându-se maxima de 1.6 mm pentru marca topografică

montată în axul E, iar la o luna de la finalizarea execuției, tasările scad în

continuare, tinzând spre zero.

6.2. Contribuții personale

Cu toate că metodele de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare

sunt folosite intens în întreaga lume, în România, încă nu se bucură de această

popularitate. În acest context, toate activitățile experimentele de laborator și in situ

efectuate în cadrul programului de cercetare, au fost realizate pentru prima dată în

condițiile amplasamentelor luate în analiză, încadrabile teritoriului național.

Printre contribuțiile personale aduse cu privire la tematica analizată în teza de

doctorat se pot enumera următoarele:

- Realizarea unui studiu documentar extins cu privire la noțiunile fundamentale

ce stau la baza procedeelor de îmbunătățire sau tratare a terenurilor,

subliniindu-se particularitățile, modul de aplicare, avantajele și limitările

metodelor de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare. Studiul de

aprofundare a noțiunilor teoretice a fost efectuat în principal, în cadrul stagiului

de mobilitate Erasmus efectuat la KTH Royal Institute of Technology –


66

Stockholm, Suedia, în cadrul departamentului „Civil and Architectural

Engineering”.

- Având în vedere faptul că, în România există potențial de implementare la

scară largă a acestor metode, au fost prezentate etapele specifice realizării unui

proiect de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare. Noțiunile de

bază au fost dobândite în principal în cadrul stagiului de pregătire efectuat la

departamentele de proiectare și execuție ale companiei Keller Polska, filiala

din Varșovia - Polonia.

- Realizarea unui program experimental de laborator în care au fost evaluate

caracteristicile chimico-mineralogice, fizice, și mecanice ale unui pământ de

tip loess, în stare naturală și după malaxarea cu suspensie de ciment, la diferite

vârste de întărire. Stabilirea procedurii de pregătire, depozitare și testare a

probelor în concordanță cu tipul de pământ analizat. În cadrul programului

experimental au fost efectuate mai multe determinări de laborator precum:

analize de microscopie electronică cu scanare (SEM); analize de spectroscopie

de raze X cu dispersie după energie (EDS); analize difractometrice cu raze X

(XRD); analize granulometrice, teste de compresiune monoaxială;

- Planificarea și coordonarea programelor experimentale de laborator și in situ

pentru un proiect real de îmbunătățire în adâncime a terenului prin malaxare cu

suspensie de ciment, executat de societatea SBR Soletanche Bachy Fundații –

Filiala București, în România. Efectuarea și interpretarea rezultatelor

încercărilor aferente programelor experimentale. Stabilirea rețetei finale a

suspensiei de ciment, pusă în operă în cadrul proiectului. Proiectarea

geotehnică, utilizând modelele de calcul analitic și numeric, a terenului de

fundare stabilizat în adâncime prin malaxare cu suspensie de ciment.

Efectuarea încercărilor de laborator aferente programului de verificare și

asigurare a calității pe parcursul execuției.

- Realizarea unor cercetări de laborator și teren privind utilizarea pe teritoriul

national al procedeului de stabilizare în adâncime a pământurilor prin metode

de malaxare, care au condus la formularea de observații și concluzii, ce pot fi

preluate în structurarea unui normativ sau ghid de proiectare și verificare a

execuției în acest domeniu.

Având în vedere multitudinea de factori care condiționează performanțele

geotehnice ale elementelor de pământ îmbunătățit în adâncime prin malaxare, dar și gradul

de incertitudine datorat lipsei de experință în practicarea acestor metode la nivel național,

ar fi recomandat ca cercetările în acest domeniu să continue și să vizeze:


67

analize de laborator și teste de teren efectuate asupra altor tipuri de

pământuri malaxate cu suspensie de ciment, dar și cu alte tipuri de agenți de

stabilizare;

analizarea și altor aplicații ale acestor procedee și evaluarea parametrilor de

comportare mecanică a elementelor obținute;

utilizarea programelor de calcul tridimensionale pentru dimensionarea,

verificarea și optimizarea elementelor de pământ stabilizat.

6.3. Valorificarea rezultatelor

Pe parcursul programului de cercetare doctorală rezultatele obținute au fost

valorificate astfel:

publicarea, în calitate de autor/coautor, a unui număr de 13 lucrări științifice,

după cum urmează:

Lucrări publicate în reviste B+ incluse în baze de date

internaționale:

Bitir A.C., Musat V., (2014), Ground improvement technologies - Deep soil

mixing methods. Fundamental aspects – Bulletin of the Polytechnic Institute

of Jassy, Tomme: LX (LXIV) , Fascicle 4, pp. 123-131.

Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Larsson S., (2015) Laboratory methods used

to assess the mechanical properties of soft soils Improved by deep mixing –

Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Tomme: LX (LXV) , Fascicle

4, pp. 165-178.

Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Boțu N., (2016) Influence of the water

cement ratio on the unconfined compressive strength of a Romanian silt

treated with Portland cement – Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy,

Tomme: LXII (LXVI), Fascicle 3, pp. 1-10.

Lucrări publicate în volume ISI proceedings:

Bitir (Buliga) A.C., Popa C.C., Musat V., Boțu N., (2017), Settlement

Reduction of an Existing Road Earthworks Using Columns Obtained by

Deep Soil Mixing Method, Trans Tech Publications Ltd., Advanced

Engineering Forum Vol. 21, ISBN-13: 978-3-0357-1098-4, pp.358-365.

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor internaţionale:

Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Boțu N., (2016) Recherches sur

l’amélioration du sol en profondeur par des méthodes de mélange: Deep Soil

Mixing, Actes du Ière Séminaire Doctoral International Francophone

“Premiers Pas Dans La Recherche Questions et Réponses”, Iasi, Roumanie,

Juillet 11-13, 2016, pp.1-10, Éditeur Société Académique Matei – Teiu

Botez, ISSN 2247-4261, ISSN – L 2247-4161.


68

Măgureanu A., Sata L., Bitir (Buliga) A.C., Mathieu F., (2017),

Underpinning works under existing shallow foundations in Blaj - Romania

using Springsol® Technology, XVI Danube-European Conference on

Geotechnical Engineering, Skopje, Macedonnia, 7-9 June 2018. În curs de

publicare.

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor naţionale:

Bitir A.C., Musat V., (2014), Metode de stabilizare în adâncime a

pământurilor prin malaxare. Revista Română de Geotehnică și Fundații – nr.

2/2014, pp. 37-40.

Bitir (Buliga) A.C., (2015) Factorii principali ce influențează eficiența și

performanțele stabilizării pământului în adâncime prin malaxare. “Creaţii

universitare 2015”, Al VIII-lea Simpozion Naţional, Iaşi, România, 5 Iunie

2015.

Bitir (Buliga) A.C., (2016) Îmbunătățirea pământurilor în adâncime prin

tehnologia de malaxare umedă - Programul de verificare a calității pe

parcursul procesului de execuție. “Creaţii universitare 2016”, Al IX-lea

Simpozion Naţional, Iaşi, România, 3 Iunie 2016.

Chirilă R., Mușat V., Colț O. E., Bitir (Buliga) A.C., (2016) Mobilizarea

rezistenței la forfecare în procesul de cedare. Influența asupra stării de

eforturi ce formează sistemul de sprijin, A XIII-a Conferință Națională de

Geotehnică și Fundații, Cluj-Napoca 07-10 septembrie 2016, pp. 557 – 566,

Editura Mediamira, ISSN-L 1844 -850X 1844-850X.

Chirilă R., Bitir (Buliga) A.C., Colț O. E., Chirilă D.E., (2016) Etapizarea

activității de investigații de teren în cadrul unei alunecări de teren, ținând cont

de procesul de mobilizare a rezistenței la forfecare, A XIII-a Conferință

Națională de Geotehnică și Fundații, Cluj-Napoca 07-10 septembrie 2016, pp.

567- 574, Editura Mediamira, ISSN-L 1844 -850X 1844-850X.

Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Istrate B. (2017), Studiul privind proprietățile

chimice și fizice ale unui loess malaxat cu ciment Portland. Revista Română de

Geotehnică și Fundații – nr. 1/2017 – În curs de publicare.

Chirilă R.M., Bitir (Buliga) A.C., Carastoian D., Boțu N., (2017), Proiectarea

geotehnică și analiza stabilității unui versant, prin luarea în considerare a

mobilizării rezistenței la forfecare. Revista Română de Geotehnică și Fundații

– nr. 1/2017 – În curs de publicare.

susținerea publică în calitate de autor, a 3 prezentări științifice, după cum

urmează:

Bitir (Buliga) A.C., (2016) Recherches sur l’amélioration du sol en

profondeur par des méthodes de mélange: Deep Soil Mixing, Actes du Ière


69

Séminaire Doctoral International Francophone “Premiers Pas Dans La

Recherche Questions et Réponses”, Iasi, Roumanie, Juillet 11-13, 2016.

Bitir (Buliga) A.C., (2016) Îmbunătățirea în adâncime prin metode de

malaxare a terenului suport pentru lucrări de terasamente, A XIII-a Conferință

Națională de Geotehnică și Fundații, Cluj-Napoca 07-10 septembrie 2016.

Bitir (Buliga) A.C., (2017) Cercetări privind stabilizarea în adâncime a

pământurilor prin metode de malaxare mecanică, Conferința Școlilor

Doctorale - Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, 29-30 Mai, Iași,

2017.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Åhnberg H., Johansson S.-E., Pihl H., Carlsson T., Stabilising effects of

different binders in some Swedish soils. Ground improvement Vol.7, Ed.Thomas

Telford Ltd, London, 9-23, 2003.

2. Åhnberg H., Johansson S.-E., Increase in strength with time in soils stabilised

with different types of binder in relation to the type and amount of reaction

products, Proceeding of the International Conference On Deep Mixing Stockholm

Vol.1.1, 195-202, 2005.

3. Åhnberg H., Strength of stabilized soils – A laboratory study on clays and organic soils

stabilized with different types of binder, Doctoral Thesis, Swedish Deep Stabilization

Research Centre, Department of Construction Sciences, LTH, Lund University,

Lund, Sweden, 2006.

4. Åhnberg H., Andersson M., Laboratory testing of stabilised Swedish soils prepared with

different moulding techniques, The Deep Mixing Conference San Francisco, USA, pp.

603-610, 2015.

5. Bitir A.C., Musat V., Ground improvement technologies - Deep soil mixing methods.

Fundamental aspects – Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Tomme: LX (LXIV)

, Fascicle 4, pp. 123-131, 2014.

6. Bitir A.C., Musat V., Metode de stabilizare în adâncime a pământurilor prin malaxare.

Revista Română de Geotehnică și Fundații – nr. 2/2014, pp. 37-40, 2014.

7. Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Larsson S., Laboratory methods used to assess the

mechanical properties of soft soils Improved by deep mixing – Bulletin of the Polytechnic

Institute of Jassy, Tomme: LX (LXV) , Fascicle 4, pp. 165-178, 2015.

8. Bitir (Buliga) A.C., Factorii principali ce influențează eficiența și performanțele

stabilizării pământului în adâncime prin malaxare. “Creaţii universitare 2015”, Al VIII-

lea Simpozion Naţional, Iaşi, România, 5 Iunie 2015.

9. Bitir (Buliga) A.C., Mușat V., Boțu N., Influence of the water cement ratio on the

unconfined compressive strength of a Romanian silt treated with Portland cement –

Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Tomme: LXII (LXVI), Fascicle 3,

pp. 1-10, 2016.

10. Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Boțu N., Recherches sur l’amélioration du sol en

profondeur par des méthodes de mélange: Deep Soil Mixing, Actes du Ière Séminaire

Doctoral International Francophone “Premiers Pas Dans La Recherche Questions et

Réponses”, Iasi, Roumanie, Juillet 11-13, 2016, pp.1-10, Éditeur Société Académique

Matei – Teiu Botez, ISSN 2247-4261, ISSN – L 2247-4161, 2016.


70

11. Bitir (Buliga) A.C., Îmbunătățirea pământurilor în adâncime prin tehnologia de

malaxare umedă - Programul de verificare a calității pe parcursul procesului de execuție.

“Creaţii universitare 2016”, Al IX-lea Simpozion Naţional, Iaşi, România, 3 Iunie 2016.

12. Bitir (Buliga) A.C., Musat V., Istrate B., Studiul privind proprietățile chimice și fizice

ale unui loess malaxat cu ciment Portland. Revista Română de Geotehnică și Fundații –

nr. 1/2017 – În curs de publicare.

13. Bitir (Buliga) A.C., Popa C.C., Musat V., Boțu N., Settlement Reduction of an Existing

Road Earthworks Using Columns Obtained by Deep Soil Mixing Method, Trans Tech

Publications Ltd., Advanced Engineering Forum Vol. 21, ISBN-13: 978-3-0357-1098-4,

pp.358-365, 2017.

14. Bruce M.E.C., Berg R.R., Collin J.G., Filz G.M., Terashi M., Yang D. Y., Federal

Highway Administration Design Manual, Deep Mixing for Embankment and

Foundation Support, Publication No. FHWA-HRT-13-046, U.S. Department of

Transportation, 2013.

15. Bruce D.A., An introduction to the Deep Soil Mixing Methods as Used in

Geotechnical Aplications, Publication NO. FHWA–RD-99-138, U.S. Department

of Transportation Federal Highway Administration, 2000.

16. Filz G.M., Hodges D.E., Weatherby D.E., and Marr W.A., “Standardized Definitions

and Laboratory Procedures for Soil-Cement Specimens Applicable to the Wet Method of

Deep Mixing”. Innovations in Grounting and Soil Improvement , Geotechnical Special

Publication 136, American Society of Civil Engineers, Reston, VA, pp.1-13, 2005.

17. Grisolia M., Leder E., Marzano I.P., Standardization of the molding procedures for

stabilized soil specimens as used for QC/QA in Deep Mixing application, Proceedings of

the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris,

pp. 2481 -2484, 2013.

18. Ignat R., Field and Laboratory Tests of Laterally Loaded Rows of Lime-Cement

Columns, Licentiate Thesis in Civil and Architectural Engineering, KTH Royal Institute

of Technology, Stockholm, Sweden, 2015.

19. Kitazume M., Terashi M., The Deep Mixing Method, CRC Press Taylor &

Francis Group, 2013.

20. Kitazume M., Grisolia M., Leder E., Marzano I.P., Correia A. A. S., Oliveira P. J. V.,

Åhnberg H., Andersson M., Applicability of molding procedures in laboratory mix tests

for quality control and assurance of the deep mixing method, Soil and Foundations 55 (4),

The Japanese Geotechnical Society, pp. 761-777, 2015.

21. Larsson, S., Mixing Processes for Ground Improvement by Deep Mixings, Doctoral

Thesis, KTH Civil and Architectural Engineering, Stockholm, Sweden, 2003.

22. Măgureanu A., Sata L., Bitir (Buliga) A.C., Mathieu F., Underpinning works under

existing shallow foundations in Blaj - Romania using Springsol® Technology, XVI

Danube-European Conference on Geotechnical Engineering, Skopje, Macedonnia, 7-9

June 2018. În curs de publicare.

23. Nicholson P. G., Soil Improvement and Ground Modification Methods, Chapter

11: Admixture soil Improvement, Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2014.

24. Porbaha A., State of the art in deep mixing techonology. Part I:Basic concepts

and overview. Ground improvement Vol.2, Ed. Thomas Telford Ltd, London, 81 -

92, 1998.

25. Porbaha A., Shibuya S., Kishida T., State of the art in deep mixing techonology.

Part III:geomaterial characterization. Ground improvement Vol.3, Ed. Thomas

Telford Ltd, London, 91-110, 2000.


71

26. Pourakbar S., Deep mixing columns, Pertanika Journal of Scholarly Research

Reviews 1(1), pp. 8–17, 2015.

27. Terashi M., Okumura T., Mitsumoto T., Fundamental properties of lime-treated soils.

Report of the Port and Harbour Research Institute, Vol.16, No.1, pp. 3-28, 1977.

28. Topolnicki M., Edited by Moseley M.P., Kirsch, K., Ground Improvement,

Second Edition, Chapter 9 – In situ soil mixing, Spun Press Taylor & Francis

Group, 2004.

29. Topolnicki M., Edited by Kirsch K., Bell A., Ground Improvement Third Edition,

Chapter 9 - In situ soil mixing, CRC Press Taylor & Francis Group, 2013.

30. Tran-Nguyen H.H., Kitazume M., Tenaka H., Le L.P., Le B. K., Ho Ch. T.M.,

Nguyen T.B., Truong Ch. D., Mai Ph.A., Laboratory investigation of soilcrete created

from Mekong Delta’s soils mixed with cement, Deep Mixing Conference San Francisco,

USA, 2015, pp.725-734.

31. ASIRI National Project - Recommendations for the design, construction and control of

rigid inclusion ground improvements - Chapter 2: Operating mechanisms., Ed. Presses des

Ponts, Paris, France, 2013.

32. EuroSoilStab, Development of design and construction methods to stabilize soft organic

soils - Design Guide: Soft Soil Stabilisation CT97-0351, European Commission Project

No.: BE 96-3177, 2002.

33. EXPERCO ISPIF - Rapoarte de încercări nivel N2. Coloane A1, A2 și A3. Coloane B1,

B2 și B3, 2017.

34. Keller Polska Sp.zo.o, Tadeusz Brzozowski, Rafal Sobociński, Description of works

technology – DSM- wet Columns, November 2015.

35. NP 045-2000 - Normativ privind încercarea în teren a piloţilor de probă şi a

piloţilor din fundaţii, 2000.

36. NP 123- 2010 – Normativ privind proiectarea geotehnică a fundațiilor pe piloți,

2010.

37. Soilmec, Presentation -Turbojet technology, Cesena, January, 2013.

38. Soletanche Bachy, Memoriu tehnic - Lucrări de remediere fabrica Bosch- Rexroth

– Corp BLJ 101, Faza de proiectare P.T.+D.D.E., 2017.

39. Soletanche Bachy, Procedură tehnică de execuție Springsol coloane de pământ

stabilizat, Proiect fabrica Bosch- Rexroth – Corp BLJ 101, Blaj – Consolidare

fundații izolate structură existentă, 2016.

40. S.C. Arcon Serv S.R.L., Raport de expertiză tehnică privind tasările Corpului BLJ

101 de la Fabrica Bosch Rexroth România, Blaj Str. A. Vlaicu nr.2, 2015.

41. SR EN 1997-1, Eurocod 7: Proiectarea geotehnică, Partea 1: Reguli generale.

Anexa A – Coeficienți parțiali și de corelare pentru stările limită ultime și valori

recomandate, 2004.

42. SR EN 14679, Execuția lucrărilor geotehnice speciale. Stabilizarea în adâncime a

pământurilor prin malaxare, 2006.

43. Universitatea Tehnică „ Gheorghe Asachi” din Iași – SC SBR Soletanche Bachy

Fundații SRL – Contract de cercetare științifică Nr. 302P/2017 cu tema „Teste de

Compresiune Monoaxială în cadrul proiectului Lucrări de remediere Fabrica

Bosch-Rexroth - Corp BLJ101, Str. Aurel Vlaicu nr. 2, Blaj, judetul Alba”.

cercetĂri privind stabilizarea În adÂncime a … · 2017-10-02 · - identificarea și...

Documents