Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

STUDIA INŻYNIERSKIE

KIERUNEK: BUDOWNICTWO

Wykłady z przedmiotu:

Nawierzchnie drogowe i technologia

robót drogowych

Temat:

Stabilizacja gruntów

Opracowanie: dr inż. Piotr Zieliński, dr

inż.Wanda Grzybowska

Politechnika Krakowska

Katedra Budowy Dróg i Inżynierii Ruchu

Rok akademicki 2012/2013

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Metody ulepszania gruntów



Modyfikacja, czyli wstępne ulepszenie gruntu spoistego,

zmierzające do poprawy urabialności, zwiększenia stopnia

rozdrobnienia, obniżenia wilgotności naturalnej i aktywacji

powierzchni cząstek gruntowych. Stosuje się do tego celu:



wapno hydratyzowane Ca(OH)

2

,



wapno palone mielone CaO



aktywne popioły lotne z węgla brunatnego (CaO > 7%).



 Stabilizacja,

czyli

właściwy

proces

ulepszania,

przekształcający grunt sypki lub spoisty w konstrukcyjny

materiał drogowy, odznaczający się odpowiednią nośnością

oraz odpornością na działania wody i mrozu.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Stabilizacja może mieć charakter:



fizyczny, polegający na poprawie jego zagęszczalności i zmniejszenia

wrażliwości na warunki atmosferyczne (stabilizacja mechaniczna,

stabilizacja lepiszczami: adhezja, kohezja))



fizykochemiczny, w którym istotną rolę odgrywają pewne zjawiska

powierzchniowe, jak oddziaływania elektrostatyczne, adhezja, sorpcja,

wiązania wodorowe, występujące na powierzchni kontaktu ziarn lub

cząstek gruntowych z materiałem wiążącym (modyfikacja wapnem lub

aktywnymi popiołami lotnymi)



chemiczny, prowadzący do powstania w gruncie trwałego szkieletu

nośnego na skutek procesu wiązania spoiw z drobnymi frakcjami

gruntowymi. Sztywny szkielet nadający mieszance znaczną nośność

wypełniony jest niezwiązanymi spoiwem cząstkami gruntowymi, które

pełnia równocześnie rolę amortyzatorów sił zewnętrznych działających

na szkielet nośny i zmniejszają ogólną sztywność układu (stabilizacja

cementem, a także wapnem i aktywnymi popiołami lotnymi, przy

dodaniu takiej ilości spoiwa, aby umożliwić procesy wiązania).

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Korzyści stabilizacji gruntów

spoiwami:



zwiększenie tempa powadzonych robót ziemnych,



znaczne obniżenie kosztów przez wybranie stabilizacji

jako alternatywy dla wymiany gruntu i wykorzystanie

materiału miejscowego,



osiągnięcie relatywnie dużej wytrzymałości warstwy

stabilizowanej,



zabezpieczenie warstw nasypów i wykopów przed

wpływem warunków atmosferycznych,



zabezpieczenie nieskończonych robót ziemnych przed

okresem zimowym,



osiągnięcie korzyści ekologicznych przez redukcję

zużycia kruszyw naturalnych.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

•

Wapno budowlane PN-EN 459-1-2010

•

Cementy wg PN-EN 197-1,

•

Żużel granulowany wielkopiecowy częściowo
mielony lub mielony wg PN-EN 14227-2,

•

Popiół lotny wg PN-EN 14227-4,

•

Spoiwo drogowe wg PN-EN 14227-5 .

Normalizacja spoiw

:

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

TECHNOLOGIA PRAC

STABILIZACYJNYCH

Niezależnie od wyboru spoiwa do stabilizacji danego gruntu

technologia wykonania gotowej warstwy składa się z

wykonania zasadniczych etapów mających na celu:



rozdrobnienie gruntu,



wymieszanie ze spoiwem i woda,



wyprofilowanie



zagęszczenie.

Towarzyszy temu przeważnie bardzo podobny sprzęt, prace

odbywają w podobnych warunkach realizacji.
Na przestrzeni lat technologia stabilizacji gruntu ulegała

ewolucji

mającej

na

celu

zwiększenie

dokładności

prowadzonych robót i doprowadzenie parametrów gotowej

warstwy do parametrów osiągniętych na próbkach w

warunkach laboratoryjnych.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Metody stabilizacji gruntów

W zależności od zastosowanego sprzętu rozróżniamy

dwie metody wykonawstwa prac stabilizacyjnych:



mieszanie bezpośrednio w miejscu wbudowania

(metoda in situ),



mieszanie w węzłach stacjonarnych ( metoda in

plant).

Każda z metod posiada swoje zalety i wady, a wybór

zależy od skali przedsięwzięcia i dostępnego

sprzętu.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Metoda stabilizacji gruntów „in situ”

Zalety

Wady

•łatwość transportu sprzętu,

•możliwość doboru liczby

maszyn w zależności od
wielkości robót,

•gotowość całego odcinka do

zagęszczenia bezpośrednio po
wymieszaniu,

•duża wydajność,

•możliwość częściowego

osuszenia gruntu przez
odparowanie w czasie
kilkukrotnego przejazdu

recyklera

•trudność w uzyskaniu

równomiernej grubości
warstwy,

•mniejsza dokładność

wymieszania w porównaniu z

metodą In – Plant,

•duże uzależnienie od

warunków atmosferycznych,

•trudności w prowadzeniu prac

na odcinkach wąskich
( poniżej 2m), lub odcinkach z
gęsto występującymi

studzienkami, kolektorami
ściekowymi czy płytkim
uzbrojeniem terenu.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Metoda stabilizacji gruntu „in plant”

Zalety

Wady

•dokładne dozowanie spoiwa,

wody i gruntu ( możliwość
odziarnienia mieszanki),

•kontrola dna koryta i grubości

warstwy,

•niezależność od warunków

atmosferycznych ( np. silnego
wiatru),

•możliwość wykonywania prac

stabilizacyjnych na małych

powierzchniach przy pomocy
niewielkich węzłów
betoniarskich,

•możliwość wykonywania

warstwy o dowolnej grubości.

•konieczność odspojenia gruntu

rodzimego,

•duże nakłady na transport,

•ograniczona możliwościami

węzła wydajność.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Sprzęt stosowany w metodzie „in

situ”

Do prac stabilizacyjnych wykorzystujemy następujące

maszyny:



dozownik spoiwa (rozsypywacz dla spoiw sypkich lub

beczka z dozownikiem dla spoiw płynnych)



Recykler do mieszania gruntu ze spoiwem



Równiarka do profilowania powierzchni po wymieszaniu

gruntu ze spoiwem



walce stalowe okołkowane, gładkie lub ogumione do

zagęszczania warstwy stabilizacji



Przewoźne zbiorniki na wodę do zapewniania wilgotności

optymalne

mieszanki

gruntowo-spoiwowej

podczas

zagęszczania oraz do pielęgnacji warstwy stabilizacji

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Sprzęt stosowany w metodzie „in

plant”



mieszarki stacjonarne np. węzeł betoniarski,



samochody do transportu mieszanki spoiwowo –

gruntowej.



równiarki do rozłożenia warstwy gruntu wymieszanego

ze spoiwem



walce stalowe okołkowane, gładkie lub ogumione do

zagęszczania warstwy stabilizacji



Przewoźne zbiorniki na wodę do zapewniania

wilgotności optymalne mieszanki gruntowo-spoiwowej

podczas zagęszczania oraz do pielęgnacji warstwy

stabilizacji

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Rozsypywacze spoiwa

Przyczepny

Samojezdny

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Sprzęt do mieszania gruntu ze

spoiwem

(stabilizatory lub recyklery)

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Profilowanie gruntu wymieszanego

ze spoiwem za pomocą równiarki

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Profilowanie gruntu wymieszanego z

wapnem spycharką

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Zagęszczanie warstwy gruntu

stabilizowanego spoiwem

Walec okołkowany

Walec stalowy gładki

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Widok warstwy gruntu

stabilizowanego spoiwem po

zagęszczeniu

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Warunki wykonania stabilizacji

gruntu

Prace mogą być rozpoczęte, jeżeli podłoże gruntowe jest

niezamarznięte, nie występują opady atmosferyczne, a

prognozy meteorologiczne wskazują na to, że przez najbliższe

48 h temperatura powietrza będzie przekraczać +5ºC.

Przed przystąpieniem do właściwych prac stabilizacyjnych

zaleca się wykonanie odcinka próbnego (o powierzchni 400 do

800 m

2

) w celu:



stwierdzenie czy sprzęt budowlany użyty do spulchnienia, mieszania,

rozkładania i zagęszczenia warstwy jest właściwy,



określenie grubości warstwy w stanie luźnym koniecznej do

uzyskania wymaganej grubości w stanie zagęszczonym,



określenia potrzebnej liczby przejść walców do uzyskania

wymaganego wskaźnika zagęszczenia.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Ciąg technologiczny stabilizacji

metodą in situ

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Wykonanie stabilizacji gruntu

metodą in situ (2):



W przypadku użycia innego sprzętu po wymieszaniu gruntu ze

spoiwem potrzebny jest przejazd beczkowozu dokładnie dozującego

ilość wody. Rzeczywista wilgotność gruntu powinna mieścić się w

granicach -20% - +10 % wilgotności optymalnej. Doprowadzenie

gruntu do wilgotności optymalnej jest konieczne dla uzyskania

maksymalnego wskaźnika zagęszczenia.



Gotową mieszankę spoiwowo – gruntową profiluje się do pożądanych

spadków podłużnych i poprzecznych za pomocą równiarek.



Bezpośrednio po zakończeniu profilowania przystępuje się do

zagęszczania warstwy. Liczba przejazdów walca powinna być zgodna

z liczbą ustaloną na odcinku próbnym, a w przypadku, gdy nie był on

wykonywany, powinna ona gwarantować osiągnięcie przez warstwę

pożądanego stopnia zagęszczenia. W przypadku grubych warstw

stabilizacji

pierwsze

przejazdy

można

wykonywać

walcem

okołkowanym.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Technologia stabilizacji metodą In –

Plant



Mieszarka stacjonarna powinna być wyposażona w

dozowniki wagowe dla gruntu lub kruszywa, spoiwa i

dodatków. Woda dozowana jest objętościowo. Czas

mieszania w takich mieszarkach nie powinien być

krótszy niż 1 minuta.



Gotowa mieszanka powinna być przewieziona w

miejsce wbudowania i zagęszczona przed czasem

rozpoczęcia wiązania spoiwa.



Do równomiernego rozłożenia warstwy stabilizacyjnej

mogą służyć równiarki lub układarki.



Dalsza technologia wykonywania prac stabilizacyjnych

jest analogiczna do metody mieszania na miejscu.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Spoiny robocze

W miarę możliwości należy unikać podłużnych spoin roboczych,

poprzez wykonanie warstwy na całej szerokości.
Jeśli jest to niemożliwe, przy warstwie wykonywanej w

prowadnicach, przed wykonaniem kolejnego pasa należy pionową

krawędź wykonanego pasa zwilżyć wodą.
Przy warstwie ulepszonego podłoża wykonanej bez prowadnic

należy spulchnić część wcześniej ułożonej i zagęszczonej

mieszanki na szerokości około 15 cm.
Poprzeczną spoinę roboczą, na granicy działek dziennych, należy

wykonać przez spulchnienie wykonanej warstwy na szerokości

około 0,5 m i wymieszanie spulchnionej mieszanki z nową.
Jeżeli w niżej położonej warstwie występują spoiny robocze, to

spoiny w warstwie leżącej wyżej powinny być względem nich

przesunięte o co najmniej 30 cm dla spoiny podłużnej i 1 m dla

spoiny poprzecznej.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Pielęgnacja warstwy stabilizowanej

spoiwem

W celu ograniczenia zjawiska skurczu twardniejącej mieszanki

warstwa powinna być poddana pielęgnacji w okresie co najmniej 7

dni po zakończeniu prac (bez dopuszczenia ruchu budowlanego).
Specyfikacje

Techniczne

dopuszczają

następujące

zabiegi

pielęgnacyjne:



skropienie warstwy emulsją asfaltową lub miękkim asfaltem w

ilości od 0,5 do 1,0 kg/m

2

,



skropienie warstwy specjalnymi preparatami pianotwórczymi

posiadającymi aprobatę techniczną,



utrzymanie w czasie wilgotnym przez kilkakrotne polewanie wodą

w czasie dnia,



przykrycie

warstwy

nieprzepuszczalną

folią

z

tworzywa

sztucznego, ułożoną na zakład co najmniej 30 cm i zabezpieczoną

przed zerwaniem przez wiatr,



przykrycie warstwą piasku lub grubej włókniny technicznej i

utrzymywanie ich w stanie wilgotnym.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Błędy przy projektowaniu stabilizacji

(1):



Brak ścisłego określenia stanu i rodzaju gruntu poddawanego

stabilizacji. W ramach oszczędności finansowych prowadzone badania

geologiczne gruntów są zbyt ogólnikowe lub liczba odwiertów jest

niewystarczająca i nie daje pełnego obrazu warunków gruntowo –

wodnych na odcinku robót.



Przyjmowanie jednego rodzaju spoiwa. Warunki gruntowe mogą się

zmieniać nawet w niewielkich odległościach (np. naprzemienne

występowanie gruntów piaszczystych i gliniastych). Projekt musi więc

przewidywać różne rodzaje spoiwa lub stosowanie odpowiednich

dodatków do spoiwa podstawowego.



Projektowanie warstw stabilizowanych o małej grubości ( 10 - 15

cm). Cienka warstwa stabilizacji w początkowym okresie z pewnością

spełni wymagania określone przez PN, jednak w czasie dalszych prac

nad konstrukcją nawierzchni (np. mechanicznej stabilizacji warstwy

kruszywa) może ona ulec licznym spękaniom i przestanie ona spełniać

powierzone jej zadanie.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Błędy przy projektowaniu stabilizacji

(2):



Projektowanie stabilizacji w dwóch warstwach np. 2 x 15 cm.

Wykonanie kolejnej warstwy stabilizacji przez konieczność użycia

ciężkiego sprzętu jest praktycznie jednoznaczne ze zniszczeniem

poprzedniej warstwy. Obecnie produkowane recyklery pozwalają na

przemieszanie spoiw z gruntem nawet do głębokości 50 cm, także

wykonywanie dwóch cieńszych warstw jest nieuzasadnione zarówno

pod względem technologicznym jak i ekonomicznym.



Nieprzestrzeganie rodzaju i technologii stabilizacji. Wyścig

cenowy podczas przetargów często zmusza wykonawców to

oszczędności materiałowych, a także prowadzenia prac w

niekorzystnych warunkach atmosferycznych pod presją krótkiego

terminu realizacji. Należy jednak pamiętać, że oszczędności te są

pozorne, ponieważ w przyszłości mogą doprowadzić do konieczności

kosztownych napraw.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Błędy przy projektowaniu stabilizacji

(3):



Stosowanie

szablonowej

stabilizacji

cementem

bez

względu na rodzaj gruntu. Mimo pojawienia się na rynku

nowych nowoczesnych spoiw do stabilizacji, cement dalej

pozostaje najbardziej powszechnym spoiwem. Należy jednak

pamiętać, że są grunty, w których cement bez żadnych dodatków

jest spoiwem niewłaściwym i ewentualne pozytywne efekty i

osiągnięcie pożądanych parametrów podłoża może być jedynie

dziełem przypadku.



Brak wiedzy projektantów i inwestorów na temat

wydajności

i

parametrów

nowoczesnego

sprzętu

stabilizacyjnego. Skutkiem tej niewiedzy jest projektowanie

warstwy stabilizowanej spoiwem w miejscach, gdzie jest to

bardzo utrudnione lub nawet całkiem niemożliwe, przez co

nieefektywne ekonomicznie ( np. miejsca o płytkim uzbrojeniu

terenu lub gęsto rozmieszczonych studzienkach).

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Błędy przy projektowaniu stabilizacji

(4):



Nieuwzględnienie skutków wykonanej stabilizacji.

Należy pamiętać o prawidłowym odwodnieniu warstwy

kruszywa nad warstwą stabilizowaną spoiwem. W

przeciwnym razie zbierająca się pomiędzy tymi

warstwami woda może być powodem występowania

wiosennych przełomów na powierzchni nawierzchni.

Wystrzeganie się w/w błędów powinno dać efekt

trwałej i wytrzymałej warstwy stabilizacji, a przez

to nawierzchni mogącej osiągnąć założoną

trwałość zmęczeniową.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Modyfikacja (ulepszenie) gruntu

wapnem

Zawartość wapna 1-3 % => koagulacja cząstek iłowych,

rozdrobnienie gruntu, poprawę mieszania.
Następuje strukturalne przemieszczenie wody – efekt

wewnętrznego

przesuszenia,

podnosi

się

granica

plastyczności, zwiększa wilgotność optymalna dla mieszanki

gruntu z wapnem.

- wzór Jegorowa

gdzie: D - % dodatek wapna

 





kcal

OH

Ca

O

H

CaO

3

,

15

2

2







D

W

W

g

opt

m

opt









4

,

0

5

,

1

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Nasyp z wapnem przed i po

przejechaniu gruntomieszarki

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Stabilizacja gruntu wapnem

Zawartość wapna 4-8 % => reakcje puculanowe tj.

tworzenia się hydratów krzemianów wapnia i glinianów

wapnia:

gdzie: N = Na

2

O, A = Al

2

O

3

, H = H

2

O, S = SiO

2

, C = CaO

Powstanie i krystalizacja hydratów krzemianów wapnia i

węglanów wapna przy wiązaniu przez wodorotlenek wapnia

dwutlenku

węgla

z

powietrza

powodują

narastanie

wytrzymałości i twardości mieszanek wapienno-gruntowych.
Przy większych zawartościach wapna tworzy się warstwa

ochronna uwodnionych krzemianów i glinokrzemianów wapnia

na cząstkach minerałów iłowych, co hamuje procesy reakcji, a

tym samym wzrost wytrzymałości.





rozpadu

produkty

CSH

SH

C

NH

H

CAS

NH

CH

H

NAS

_

lub

2

4

4













Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Grunty do stabilizacji wapnem

Lp.

Właściwości

Wymagani

a

Badania

według

1

Wskaźnik plastyczności, %

(m/m), nie mniej niż

7

PN-B-04481

2

Zawartość ziarn większych od
# 40 mm, % (m/m), nie więcej
niż

15

3

Zawartość części organicznych,

% (m/m), nie więcej niż

10

Do stabilizacji wapnem nadają się grunty spoiste

zawierające minerały ilaste, które wchodzą w

reakcję

z

dodanym

wapnem,

szczegółowe

wymagania podano w tablicy poniżej.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Wapno



Do stabilizacji wapnem należy stosować wapno

suchogaszone (hydratyzowane) Ca(OH)

2

albo wapno

palone niegaszone wg PN-B-30020.



Przydatność wapna należy oceniać na podstawie

atestu producenta, a w przypadkach wątpliwych

należy przeprowadzić badania szczegółowe wg PN-

B-30020.



Wapno

palone

niegaszone

i

suchogaszone

(hydratyzowane) powinno być przechowywane w

warunkach zabezpieczających przed zawilgoceniem i

zanieczyszczeniem.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Wymagania dla gruntu

stabilizowanego wapnem

Lp.

Właściwości

Ulepszo

ne

podłoże

Podbudowa

pomocnicza

(KR1)

1 Wzrost granicy płynności i granicy

plastyczności gruntu po wymieszaniu z
wapnem, % (m/m), nie mniej niż:

30

40

2 Wytrzymałość na ściskanie, MPa, nie

mniej niż:
a) po 7 dniach
b) po 28 dniach

0,3
0,4

0,5
0,7

3 Odporność na zamrażanie i

odmrażanie, ilość cykli, nie mniej niż:

3

5

4 Wskaźnik nośności CBR po 7-dniowej

pielęgnacji wg PN-S-96011 [16], %, nie
mniej niż:

25

40

5 Pęcznienie w cylindrze CBR, %, nie

więcej niż:

1

0,5

6 Odczyn gruntu PH po ulepszeniu, nie

mniej niż:

7

7

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Uwagi dotyczące zastosowania wapna



W

przypadku

wykonywania

stabilizacji

z

zastosowaniem wapna niegaszonego grunt nie

może

być

zagęszczany

bezpośrednio

po

wymieszaniu z wapnem, ponieważ hydratacja

wapna mogłaby uszkodzić zagęszczoną warstwę.

Czas, w którym należy rozpocząć zagęszczenie,

powinien być określony przez laboratorium i

mieścić się w granicach od 6 do 48 godzin.



Przy użyciu wapna hydratyzowanego grunt może

być zagęszczany bezpośrednio po wymieszaniu z

wapnem.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Stabilizacja cementem



Na skutek wiązania zaczynu cementowego z rozproszona frakcją

pyłową i piaskową powstają centrów o dużej wytrzymałości,

rozłożonych w masie gruntu. W miarę wzrostu zawartości cementu

centra powiększają się, tworząc ciągłą strukturę szkieletową, która

podtrzymuje nie związane agregaty cząstek gruntowych.



Cząstki gruntowe wypełniające szkielet są amortyzatorami sił

zewnętrznych i nadają podatność, dzięki której cementogrunt jest

mniej wrażliwy na skurcz od betonu cementowego.



Proces uwodnienia cementu w gruncie jest analogiczny do wiązania

w betonie.



Wytrzymałość zależy głownie od ilości krzemianów, które w procesie

wiązania tworzą trudno rozpuszczalne, łańcuchowe, kwaśne

krzemiany wapnia, wzrost ilości mostków tlenowych prowadzący do

wzrostu wytrzymałości cementu. W procesach hydrolizy i hydratacji

cementu wydziela się w ilości kilkunastu % wodorotlenek wapnia,

oddziałując dodatkowo z gruntem.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Grunty do stabilizacji cementem

Lp.

Właściwości

Wymaga

nia

Badania

według

1

Uziarnienie

a)ziarn przechodzących przez sito # 40 mm, % (m/m),

nie mniej niż:

b)ziarn przechodzących przez sito # 20 mm, % (m/m),

powyżej

c)ziarn przechodzących przez sito # 4 mm, % (m/m),

powyżej

d)cząstek mniejszych od 0,002 mm, % (m/m), poniżej

100

85

50

20

PN-B-

04481

2

Granica płynności, % (m/m), nie więcej niż:

40

3

Wskaźnik plastyczności, % (m/m), nie więcej niż:

15

4

Odczyn pH

od 5 do 8

5

Zawartość części organicznych, % (m/m), nie więcej

niż:

2

6

Zawartość siarczanów, w przelicz. na SO

3

,% (m/m),

nie więcej niż:

1

PN-B-

06714-28

Do stabilizacji cementem nadają się grunty niespoiste

i małospoiste, szczegółowe wymagania podano w

tablicy poniżej

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Dodatkowe kryteria dla gruntów do

stabilizacji cementem:



wskaźnik piaskowy od 20 do 50, wg BN-

64/8931-01,



zawartość ziarn pozostających na sicie # 2 mm -

co najmniej 30%,



zawartość ziarn przechodzących przez sito 0,075

mm - nie więcej niż 15%.

Decydującym sprawdzianem przydatności gruntu

do

stabilizacji

cementem

są

wyniki

wytrzymałości na ściskanie próbek gruntu

stabilizowanego cementem.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Wymagania dla warstwy gruntu

stabilizowanego cementem

Lp

.

Rodzaj warstwy w konstrukcji

nawierzchni drogowej

Wytrzymałość na

ściskanie próbek

nasyconych wodą

(MPa)

Wskaźni

k

mrozoo

d-

pornośc

i

po 7

dniach

po 28

dniach

1 Podbudowa zasadnicza dla KR1 lub

podbudowa pomocnicza dla KR2 do

KR6

od 1,6

do 2,2

od 2,5

do 5,0

0,7

2 Górna część warstwy ulepszonego

podłoża gruntowego o grubości co

najmniej 10 cm dla KR5 i KR6 lub

górna część warstwy ulepszenia

słabego podłoża z gruntów

wątpliwych oraz wysadzinowych

od 1,0

do 1,6

od 1,5

do 2,5

0,6

3 Dolna część warstwy ulepszonego

podłoża gruntowego w przypadku

posadowienia konstrukcji

nawierzchni na podłożu z gruntów

wątpliwych i wysadzinowych

-

od 0,5 do

1,5

0,6

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Skład mieszanki cementowo-

gruntowej

Lp.

Kategoria ruchu

Maksymalna zawartość cementu, % w

stosunku do masy suchego gruntu lub

kruszywa

podbudowa

zasadnicza

podbudowa

pomocnicza

ulepszone

podłoże

1

KR 2 do KR 6

-

6

8

2

KR 1

8

10

10

Zawartość

cementu

w

mieszance

nie

może

przekraczać wartości podanych w tablicy poniżej

Przy stabilizacji gruntów cementem, w przypadkach

uzasadnionych, stosuje się następujące dodatki ulepszające:

•

wapno wg PN-B-30020,

•

popioły lotne wg PN-S-96035,

•

chlorek wapniowy wg PN-C-84127.

•

inne (za zgodą Inżyniera o ile posiadają aprobatę techniczną

wydaną przez uprawnioną jednostkę).

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Stabilizacja aktywnym popiołem

lotnym

(>7,0 wolnego CaO)

Lp.

Właściwości

Wymaga

nia

Badania

według

1

Uziarnienie:
a)ziarn przechodzących przez sito # 40 mm, %
(m/m)
b)ziarn przechodzących przez sito # 20 mm, %
(m/m), nie mniej niż
c)ziarn przechodzących przez sito # 4 mm, %
(m/m), nie mniej niż
d)cząstek mniejszych od 0,002 mm, % (m/m), nie
więcej niż

100

85

50

20

PN-B-

04481

2

Granica płynności, % (m/m), nie więcej niż

40

3

Wskaźnik plastyczności, % (m/m)

od 3 do 20

4

Zawartość części organicznych, % (m/m), nie
więcej niż

5

5

Zawartość siarczanów, w przeliczeniu na SO

3

, %

(m/m), nie więcej niż

1

PN-B-

06714-28

Do wykonywania podbudowy i ulepszonego podłoża z gruntów

stabilizowanych popiołami lotnymi należy stosować grunty mało i

średniospoiste spełniające wymagania podane w tablicy poniżej

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Wymagania dla warstwy gruntu

stabilizowanego aktywnym popiołem

lotnym

Lp
.

Rodzaj warstwy

Wytrzymałość na
ściskanie próbek

nasyconych wodą

(MPa)

Wskaźn
ik
mrozoo
d-
pornoś
ci

po 14

dniach

po 42

dniach

1 Podbudowa

zasadnicza

powyżej 1,6 od 2,5 do

5,0

0,6

2 Podbudowa

pomocnicza

powyżej 1,0 od 1,5 do

3,0

0,5

3 Ulepszone

podłoże

powyżej 0,5 od 1,0 do

2,0

-

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Skład mieszanki popiołowo-

gruntowej

Orientacyjna zawartość popiołów lotnych w mieszance

popiołowo-gruntowej, w stosunku do masy gruntu suchego,

wynosi:



dla ulepszonego podłoża od 6 do 10%,



dla podbudowy pomocniczej

od 8 do 12%,



dla podbudowy zasadniczej od 10 do 15%.

W przypadku stabilizacji gruntu aktywnymi popiołami lotnymi

można stosować następujące dodatki (w stosunku do masy

gruntu):



cement - od 4 do 6%,



chlorek wapniowy lub wodorotlenek sodowy - od 0,5 do 1,5%.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Stabilizacja żużlem wielkopiecowym

granulowanym

Lp.

Właściwości

Wymaga

nia

Badania

według

1 Wskaźnik piaskowy, nie

mniejszy niż:

35

BN-

64/8931-

01

2 Zawartość części

organicznych, barwa cieczy
nie ciemniejsza niż:

wzorcowa

PN-B-

06714-26

3 Zawartość ziarn poniżej

0,075 mm, % (m/m), nie

więcej niż:

8

PN-B-

06714-15

Do

stabilizacji

żużlem

wielkopiecowym

granulowanym stosuje się grunty niespoiste o

własnościach wg tabeli poniżej.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Obszar uziarnienia dla gruntów i materiałów

odpadowych ulepszonych wielkopiecowym żużlem

granulowanym

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Przydatność żużla jako spoiwa

Do stabilizacji gruntu lub kruszywa należy stosować

wielkopiecowy żużel granulowany spełniający wymagania podane

w wytycznych MK-CZDP-1979.
Wielkopiecowy żużel granulowany użyty do stabilizacji powinien

być sypki, o strukturze porowatej lub gąbczastej, bez zbryleń.
O przydatności wielkopiecowego żużla granulowanego decyduje

jego aktywność oznaczona wg Instrukcji CZDP 1980 „Badanie

wskaźnika aktywności żużla granulowanego”.
Dla poprawy aktywności żużla można stosować dodatki

aktywizujące jego właściwości wiążące np.:



Wapno palone mielone lub wapno hydratyzowane



Aktywne popioły lotne (z węgla brunatnego)



Inne (np. wodorotlenek sodu lub pyły z cementowni

Nie stosuje się cementu jako aktywizatora żużla.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Do celów stabilizacji gruntów spoiwami
hydraulicznymi stosowane są nadal następujące
normy i przepisy:

•

PN-S-96011:1998 Stabilizacja gruntów wapnem

•

PN-s-96012:1997 Stabilizacja gruntów cementem

•

BN-71/8933-10 Grunty stabilizowane aktywnymi

popiołami lotnymi

•

BN-71/8933-10 Grunty stabilizowane aktywnymi

popiołami lotnymi

•

OZST D-04.05.04 Podbudowa z gruntu lub

kruszywa stabilizowanego wielkopiecowym żużlem
granulowanym.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Hydrauliczne spoiwo drogowe

jest spoiwem nowej

generacji, stanowi mieszankę różnych składników,
dobieranych z następujących materiałów:

•

klinkier cementu portlandzkiego,

•

żużel granulowany,

•

materialy pucolanowe: naturalne pucolany, aktywowane

termicznie gliny i łupki,

•

popioły lotne: popioły krzemianowe, popioły wapienne,

•

zmielone przepalone łupki przywęglowe,

•

zmielone wapienie,

•

wapno wg ENV 459-1,

•

suche popioły wapienne, zawierające co najmniej 15 %

reaktywnego tlenku wapnia Ca0.
Pełne informacje dotyczące dodatkowych składników,
klasyfikacji i mechanicznych oraz fizycznych wymagań (m.inn.
początek wiązania > 120 min) podaje norma ENV 13282

.

Obecnie produkowane i stosowane spoiwa drogowe mają
różne nazwy handlowe. Do stabilizacji kruszywa stosowane są
spoiwa o nazwach SILMENT, LIPIDUR, GEOSTA, TERRAMIX,
GAMBET, STOIMAX i inne.

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

Nazwy handlowe spoiwa drogowego

stosowanego do stabilizacji gruntów



Lipidur (odmiana D do ulepszania przewilgoconych gruntów,

odmiana DF do stabilizacji)



Silment (odmiana CQP15 do ulepszania przewilgoconych gruntów,

odmiana CQ15 do stabilizacji)



Consolid system (płynny środek Consolid oraz sypki komponent

Solidry)



Geosta (sypki środek służący jako dodatek do cementu)



EN-1 (płynny koncentrat jonowymienny, stosowany najczęściej

łącznie z cementem)



UPD (płynna mieszanina żywic jonowymiennych i związków

organicznych, stosowana najczęściej łącznie z cementem)



Terramix (odmiana PF2,5 do ulepszania przewilgoconych gruntów,

pozostałe odmiany do stabilizacji gruntów, kruszyw i mieszanek).

Project “The development of the didactic potential of Cracow University of Technology in the range of modern construction” is co-financed by the European

Union within the confines of the European Social Fund and realized under surveillance of Ministry of Science and Higher Education

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ