Bodenstabilisierung

Kalk kann zur Behandlung von Böden verwendet werden, um deren Verarbeitbarkeit und Tragfähigkeit in einer Reihe von Situationen zu verbessern. Branntkalk wird häufig verwendet, um nasse Böden auf Baustellen und anderswo zu trocknen, Ausfallzeiten zu reduzieren und eine verbesserte Arbeitsfläche zu schaffen. Ein noch bedeutenderer Einsatz von Kalk ist die Modifikation und Stabilisierung von Böden unter Straßen- und ähnlichen Bauprojekten. Kalk kann die Stabilität, Dichtigkeit und Tragfähigkeit des Untergrundes wesentlich erhöhen. Für diesen Zweck kann sowohl Branntkalk als auch Kalkhydrat verwendet werden. Die Anwendung von Kalk auf Subgrade kann zu deutlich verbesserten technischen Eigenschaften führen.

Bodenmodifikation:

Kalk ist eine ausgezeichnete Wahl für die kurzfristige Änderung der Bodeneigenschaften. Kalk kann fast alle feinkörnigen Böden modifizieren, aber die dramatischste Verbesserung tritt in Lehmböden mit mäßiger bis hoher Plastizität auf. Die Modifikation erfolgt, weil Kalziumkationen (KAT-eye-kns), die von Kalkhydrat geliefert werden, die Kationen ersetzen, die normalerweise auf der Oberfläche des Tonminerals vorhanden sind, was durch die Umgebung mit hohem pH-Wert des Kalk-Wasser-Systems gefördert wird. Somit, Die Tonoberflächenmineralogie wird verändert, Herstellung der folgenden Vorteile:

• Plastizitätsreduzierung;
• Verringerung der Feuchtigkeitshaltekapazität (Trocknung);
• Quellungsreduzierung;
• Verbesserte Stabilität; und
• Fähigkeit, eine solide Arbeitsplattform zu konstruieren.

Bodenstabilisierung:

Bodenstabilisierung tritt auf, wenn einem reaktiven Boden Kalk zugesetzt wird, um durch eine puzzolanische Reaktion einen langfristigen Festigkeitsgewinn zu erzielen. Diese Reaktion erzeugt stabile Calciumsilikathydrate und Calciumaluminathydrate, da das Calcium aus dem Kalk mit den aus dem Ton gelösten Aluminaten und Silikaten reagiert. Die vollständige puzzolanische Reaktion kann sehr lange, sogar Jahrzehnte andauern – solange genügend Kalk vorhanden ist und der pH-Wert hoch bleibt (über 10). Infolgedessen kann Kalkbehandlung hohe und langlebige Stärkegewinne produzieren. Der Schlüssel zur puzzolanischen Reaktivität und Stabilisierung ist ein reaktiver Boden, ein gutes Mix-Design-Protokoll, und zuverlässige Baupraktiken.

Vorteile der Bodenstabilisierung

Kalk erhöht die Elastizitätsmodulwerte des Bodens erheblich (in vielen Fällen um den Faktor 10 oder mehr). Wenn dem Boden Kalk zugesetzt wird, sehen die Anwender außerdem erhebliche Verbesserungen der Scherfestigkeit (in einigen Fällen um den Faktor 20 oder mehr), der anhaltenden Festigkeit im Laufe der Zeit, auch nach Perioden von Umwelt- oder Lastschäden (autogene Heilung) und der langfristigen Haltbarkeit über Jahrzehnte hinweg auch unter schwierigen Umweltbedingungen.

Kurz- und langfristiger wirtschaftlicher Nutzen

Kurzfristig kann der strukturelle Beitrag von kalkstabilisierten Schichten zur Pflastergestaltung kostengünstigere Gestaltungsalternativen schaffen. Ein kürzlich durchgeführtes Interstate-Projekt in Pennsylvania begann beispielsweise mit einem traditionellen Designansatz von 29,3 Millionen US-Dollar. Ein alternatives Design mit Kalkstabilisierung, das mit mechanistisch-empirischen AASHTO—Designs übereinstimmt, kostete nur 21,6 Millionen US-Dollar – mehr als 25 Prozent Einsparungen. Die Einsparungen resultierten aus der Behandlung des vorhandenen Untergrundmaterials mit Kalk, anstatt das Material zu entfernen und durch körniges Material zu ersetzen; und dünnere Schichten flexibler Pflaster für den kalkstabilisierten Untergrund wechseln sich aufgrund der erhöhten Festigkeit des kalkstabilisierten Untergrunds ab. Längerfristig bietet die Kalkstabilisierung Leistungsvorteile, die die Wartungskosten senken. Zur Veranschaulichung kann die Stabilisierung eines 8-Zoll-nativen Tonuntergrunds mit Kalk im Rahmen eines Asphaltdeckungsprojekts die 30-Lebenszykluskosten von 24,49 USD auf 22,47 USD pro Quadratmeter senken. Neben der Stabilisierung neuer Materialien ist Kalk eine ausgezeichnete Wahl für die Rückgewinnung von Straßenböden. Da sich immer mehr staatliche Stellen dafür entscheiden, bestehende Straßenbasen zurückzugewinnen, anstatt sie zu ersetzen, wird diese Verwendung von Kalk noch wichtiger.