Cement w podbudowach drogowych
wania wykonanej warstwy, dla bezpieczeł
stwa jed-
W dobie wciąŻ trwającej dyskusji o wyŻszoĘci technologii
nak, przy przykrywaniu jej betonem asfaltowym, sto-
betonowych bÄ…dÄ™ bitumicznych w budownictwie drogowym
suje si´ geosyntetyk przeciwsp´kaniowy. Po doda-
cz´sto zapomina si´, Å»e w"aĘciwoĘci wiąŻące cementu od wielu niu cementu zwi´ksza si´ spójnoĘç gruntu, a zmniej-
sza jego nasiÄ…kliwoĘç i plastycznoĘç. Te specyficz-
lat wykorzystywane są do wzmacniania pod"oŻa i wykonywania
ne w"aĘciwoĘci są najpe"niej osiągane pod warun-
podbudów dla obu typów nawierzchni.
kiem co najmniej 30% zawartoĘci ziaren o Ęrednicy
powyŻej 2 mm, przy obecnoĘci niewielkiej iloĘci frak-
Alternatywa dla kruszywa cji py"owej i i"owej (a wi´c czÄ…stek o Ęrednicy poniÅ»ej
Tradycyjnym materia"em na podbudowy drogowe jest 0,05 mm), a takŻe dobrego rozdrobnienia gruntu i je-
kruszywo mineralne. W zaleŻnoĘci od warunków lokal- go w"aĘciwego wymieszania z cementem. Dlatego
nych i wymagał
stawianych konstrukcji drogi, jest to kru- jako materia" do stabilizacji cementem dyskwalifikuje
szywo naturalne bÄ…dÄ™ "amane. Ograniczona dost´pnoĘç si´ trudno rozdrabnialne i nasiÄ…kliwe ci´Å»kie gliny i i"y
i wysoka cena tych surowców a takÅ»e koniecznoĘç ulep-  wymagajÄ… one wst´pnego ulepszenia, na przyk"ad
szania s"abego pod"oŻa gruntowego i dąŻenie do zmini- wapnem. Za decydujące kryterium oceny przydatnoĘci
malizowania w nim zakresu wymiany gruntu sk"ania"y do gruntu do stabilizacji cementem przyjmuje si´ jednak
poszukiwania rozwiązał
alternatywnych, z których bar- wyniki wytrzyma"oĘci na Ęciskanie sporządzonych
dzo dobrym sposobem okaza"o si´ zastosowanie tzw. próbek mieszaniny, w przypadku gruntów gorszych
cementogruntu  mieszaniny cementu z posiadającym oznaczając jednoczeĘnie wskaęnik mrozoodpornoĘci.
okreĘlonÄ… wilgotnoĘç gruntem. Proces wytwarzania tej Wytrzyma"oĘç na Ęciskanie okreĘlana jest po 7 i 28
mieszaniny nazywany jest stabilizacją i po raz pierwszy dniach twardnienia, a wymagane jej wartoĘci zaleŻą
do celów drogowych zosta" zastosowany w USA w 1935 od funkcji stabilizowanej warstwy. Wyodr´bnione
roku (podawane są równieŻ informacje o zastosowa- trzy przedzia"y wytrzyma"oĘci stwardnia"ego cemen-
niu w Rosji w 1914 roku do budowy dróg parkowych). togruntu stanowiÄ… podstaw´ jego klasyfi kacji na mar-
Wkrótce nowa technologia przyj´"a si´ na tyle, Å»e do roku ki wed"ug tab. 1. Dla gruntu nie spe"niajÄ…cego tych
1950 wykorzystano ją na 5 mln m2 amerykał
skich i 60 wymagał
moÅ»na rozwaÅ»yç zastosowanie jako stabili-
tys. m2 brytyjskich dróg. W Polsce w 1938 roku inŻ. zatora wapna lub aktywnych popio"ów lotnych.
Bielenia zastosowa" stabilizacj´ cementem w Pozna-
niu, zaĘ po wojnie Zenon Wi"un testowa" odcinki prób- Zastosowania w konstrukcjach drogowych
ne w 1947 roku w Celestynowie, a w latach 1949-51 We wspó"czesnym drogownictwie stabilizacj´ grun-
 w Chylicach k. Warszawy. Efekty by"y na tyle pomyĘlne, tów cementem stosuje si´ w dwóch zasadniczych
Å»e od roku 1955 zacz´to masowo zast´powaç podbu- przypadkach:
dowy z kruszywa stabilizacją cementem, stosując ją 1) do ulepszania pod"oŻa rodzimego lub warstw nasy-
do 1972 roku na 3-6 mln m2 nawierzchni drogo- powych, w przypadku niespe"nienia przez materia"
wych i lotniskowych rocznie. O specyfi ce tamtego okre- je tworzący wymagał
normy
su i doĘwiadczeniach z niego p"ynÄ…cych, w wywiadzie 2) jako podbudow´ pomocniczÄ… bÄ…dÄ™ zasadniczÄ….
udzielonym naszemu kwartalnikowi (nr 3/2001), wypo- Dla ulepszania pod"oŻa i warstw nasypowych, gdy
wiada" si´ uczestniczÄ…cy w ówczesnych pracach nestor nie ma moÅ»liwoĘci osiÄ…gni´cia wymaganych para-
polskiego drogownictwa  Stefan Rolla. metrów dla posadowienia konstrukcji katalogowych
(wtórny modu" odkszta"cenia E2>100 MPa dla ka-
Specyfika cementogruntu tegorii ruchu KR1-2 lub E2>120 MPa dla katego-
Grunt stabilizowany cementem posiada budow´ rii ruchu KR3-6), dokonuje si´ stabilizacji wg"´bnej
mieszanÄ…, w pewnym stopniu zbliÅ»onÄ… do betonu. nadajÄ…cego si´ do tego gruntu, na g"´bokoĘç 10-30
Szkieletem decydującym o noĘnoĘci ca"oĘci struktu- cm, w zaleŻnoĘci od warunków lokalnych. Nowym
ry jest tu zwiÄ…zany z frakcjÄ… piaskowÄ… i py"owÄ… za- kryterium odbioru pod"oÅ»a staje si´ w tym przypadku
czyn cementowy. Wype"niacz tworzÄ… czÄ…stki grun- poprawnoĘç wykonania stabilizacji.
towe, które w odróŻnieniu od ziaren kruszywa Cementogrunt dla podbudów drogowych nawierzch-
w zwyk"ym betonie charakteryzujÄ… si´ duÅ»o wi´kszÄ… ni pó"sztywnych uÅ»ywany jest przy wyÅ»szych katego-
podatnoĘcią, przez co są swego rodzaju amorty- riach ruchu dla podbudów pomocniczych, zaĘ przy
Tab. 1. Podzia" cemen-
zatorem si" zewn´trznych. Amortyzacja ta dotyczy niÅ»szych  dla podbudów zasadniczych jednowar-
togruntu na marki wraz
równieÅ» si" wewn´trznych pochodzÄ…cych od skur- stwowych. W konstrukcjach sztywnych moÅ»liwe jest
z przeznaczeniem w kon-
czu, dzi´ki czemu z regu"y nie ma potrzeby dylato- jego zastosowanie jako podbudowy zasadniczej jed-
strukcjach drogowych
nowarstwowej dla wszystkich kategorii ruchu. Odpo-
wiednie rozwiÄ…zania katalogowe przypomina tab. 2.
Lp. Marka gruntu Wytrzyma"oĘç Przeznaczenie w konstrukcjach drogowych
stabilizowanego na Ęciskanie po
Wykonawstwo
cementem 28 dniach
Wykonywanie stabilizacji cementowej poprzedzajÄ…
1 R =1,5 MPa 0,5-1,5 MPa Ulepszanie pod"oŻa pod warstwy konstrukcyjne
m
badania laboratoryjne gruntu oraz sporzÄ…dzenie re-
(grunty mocniejsze, lepsze warunki wodne)
ceptury okreĘlajÄ…cej zawartoĘç cementu i ewentual-
2 R =2,5 MPa 1,5-2,5 MPa Ulepszanie pod"oŻa pod warstwy konstrukcyjne
m
nie wody. Mieszanina gruntu i cementu powinna przy
(grunty s"absze, gorsze warunki wodne)
wilgotnoĘci optymalnej (czyli zapewniającej maksymal-
3 R =5,0 MPa 2,5-5,0 MPa Podbudowa pomocnicza
m
ne moÅ»liwe zag´szczenie) spe"niaç odpowiedni warunek
Podbudowa zasadnicza (jednowarstwowa)
wytrzyma"oĘci na Ęciskanie. IloĘç potrzebnego do tego
28
lipiec  wrzesieł
2003
drogownictwo
Rys. 1. Zestawienie zespo"u
roboczego do wykonywania
stabilizacji gruntu w miej-
scu jego wbudowywania
cementu okreĘla si´ wykonujÄ…c seri´ próbek o zmien- budowy pomocniczej z kruszywa "amanego wyno-
nej zawartoĘci spoiwa. W stosunku do ci´Å»aru suche- si oko"o 30 z", zaĘ równowaÅ»nej jej pod wzgl´dem
go gruntu zawartoĘç ta waha si´ w granicach 6-10% dla noĘnoĘci 20 cm warstwy gruntu stabilizowanego ce-
piasków i Å»wirów i 8-12% dla py"ów i glin. UÅ»ywa si´ mentem wraz z geow"ókninÄ… przeciwsp´kaniowÄ…
cementu powszechnego uŻytku klasy 32,5 lub 32,5 R.  oko"o 23 z". OczywiĘcie poziom cen naleŻy za-
Sposób wykonywania stabilizacji cementem wsze odnosiç do lokalizacji inwestycji  inaczej
uzaleÅ»niony jest od rodzaju warstwy, umiejscowienia b´dzie si´ on kszta"towa" na bogatym w kruszy-
gruntu poddawanego procesowi oraz dost´pnego par- wa Dolnym ÂlÄ…sku, a inaczej dajmy na to w Polsce
ku maszynowego. MoÅ»liwe sÄ… nast´pujÄ…ce metody: Pó"nocnej. Celowym wydaje si´ zatem, by na etapie
1. Sporządzanie mieszanki cementowo-gruntowej formu"owania za"oŻeł
projektowych dotyczÄ…cych kon-
w miejscu jej wbudowywania. strukcji nawierzchni rozwaÅ»yç zastosowanie stabiliza-
Sposób ten stosuje si´ przy ulepszaniu istniejÄ…cego cji cementem jako technologii potencjalnie taÅ‚
szej,
pod"oŻa gruntowego lub przy wykonywaniu war- a równowaŻnej technicznie. Do takiej analizy nama-
stwy pod"oŻa (podbudowy) po uprzednim roz"oŻeniu wiamy inwestorów oraz angaŻowanych przez nich
materia"u (kruszywa), z którego ma byç zbudowa- projektantów i wykonawców.
na. Zespó" roboczy sk"ada si´ z rozsypywarki cemen- mgr inÅ». Jan Kucza"ek
tu z automatycznÄ… regulacjÄ… podawanego materia"u, Literatura:
beczkowozu (jeĘli wilgotnoĘç gruntu jest niÅ»sza od opty- 1. Katalog typowych nawierzchni podatnych i pó"sztywnych,
malnej), jedno- lub wielowirnikowej mieszarki gruntu, IBDiM 1997
równiarki formujÄ…cej spadki, walca zag´szczajÄ…cego 2. Katalog typowych nawierzchni sztywnych, IBDiM 2001
i zestawu do piel´gnacji (rys. 1). Niekiedy do miesza- 3. PN-S-96012 Drogi samochodowe. Podbudowa i ulepszone
nia gruntu z cementem stosowano brony talerzowe. pod"oŻe z gruntu stabilizowanego cementem, PKN 1997
Spe"nia"y one jednak swojÄ… funkcj´ tylko do g"´bokoĘci 4. PN-S-02205 Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wyma-
20-25 cm, podczas gdy nowoczesne mieszarki dzia"ajÄ… gania i badania, PKN 1998
nawet do 40 cm, zapewniajÄ…c przy tym lepsze wymie- 5. RozporzÄ…dzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej
szanie sk"adników. WydajnoĘç zestawu moÅ»e wynosiç z dnia 2 marca 1999 w sprawie warunków technicznych,
nawet do 5000 m2 dziennie, szczególnie przy budow- jakim powinny odpowiadaç drogi publiczne i ich usytuowa-
lach liniowych, z niekolidujÄ…cym uzbrojeniem pod- nie, Dz. U. nr 43/1999
ziemnym. Metoda jest natomiast ma"o efektywna na 6. Zenon Wi"un, Podstawy geotechniki, WK¸ 2001
placach z przebiegajÄ…cymi sieciami (np. kanalizacjÄ…), 7. Bia"o i kolorowo, wywiad z mgr inÅ». Stefanem RollÄ…,  Polski Tab. 2. RozwiÄ…zania ka-
talogowe konstrukcji na-
z powodu utrudnionego poruszania si´ zestawu Cement nr 3/2001
wierzchni z zastosowaniem
i koniecznoĘci r´cznego wyrabiania miejsc, do których 8. Stefan Rolla, Ulepszanie gruntów wbudowywanych w nasyp,
podbudowy z gruntu stabili-
on nie dojeÅ»dÅ»a. Ponadto naleÅ»y podkreĘliç koniecznoĘç  Drogownictwo nr 8/2001
zowanego cementem
ciąg"ej kontroli zmiennoĘci warunków gruntowych oraz
dok"adnoĘci mieszania cementu z gruntem i w konse-
kwencji osiągania za"oŻonych parametrów wykona-
KR1 KR2 KR3 KR4 KR5 KR6
nej warstwy.
4
2. SporzÄ…dzanie mieszanki cementowo-grunto- 5 5 5 5 5
6
wej w wytwórni i nast´pnie jej przewóz i wbudowa-
8 8 8
9
nie. Metoda ta ma zastosowanie przy wykonywa-
14
niu podbudów, w przypadku gdy nie ma moŻliwoĘci
11
16
bądę nie jest wskazane uŻycie zestawu do wyrabia-
15
16
18
nia cementogruntu na miejscu. ZaletÄ… w tym przypad-
ku jest wi´ksza precyzja i bieŻąca kontrola dozowania
20
i jakoĘci materia"ów uŻytych do produkcji mieszan- 20
20
ki. Eliminuje si´ w ten sposób b"´dy generowane na
22
placu budowy, kosztem jednak mniejszej wydajnoĘci
pracy. Przewieziona na plac budowy mieszanka jest
rozk"adana, profilowana, zag´szczana i piel´gnowana
podobnie jak w metodzie 1.
17
19
22
23
Podsumowanie
25
27
Zastosowanie stabilizacji gruntów spoiwami hydrau-
14
14
licznymi, w tym cementem, pozwala w wielu przy-
16
padkach na przyspieszenie tempa robót, a takŻe
18
20
redukcj´ budÅ»etu inwestycji, poprzez zastÄ…pienie
22
czasoch"onnych i drogich wymian gruntów oraz trud-
niej dost´pnych i kosztowniejszych kruszyw, odpo-
wiednio ulepszonym gruntem. Na przyk"ad (wed"ug
cenników  Sekocenbud ) cena 20 cm warstwy pod-
29
budownictwo " technologie " architektura
PÓA
SZTYWNE