Ćwiczenie nr 1

Grunty stabilizowane wapnem dla celów drogowych

Borowiec Piotr

Graca Piotr

Kasprzyk Andrzej

GR. 32 rok 98/99

Zakres ćwiczenia

1. Ocena przydatności gruntu do stabilizacji:

1. oznaczenie składu granulometrycznego,

2. oznaczenie granic konsystencji,

3. oznaczenie zawartości części organicznych.

2. Ustalenie składu mieszanki gruntu stabilizowanego wapnem:

1. wykonanie trzech zarobów o zawartości wapna: 6%, 8%, 10%,

2. z każdego zarobu wykonanie trzech próbek.

3. Ocena masy gruntu stabilizowanego wapnem:

1. przeprowadzenie badania wytrzymałości próbek po siedmiu dniach

od ich zaformowania,

b) wybór optymalnej zawartości wapna w mieszance na podstawie otrzymanych

wyników ,

3. przygotowanie recepty roboczej na 1m² podbudowy o grubości 15 cm,

4. wnioski.

Wstęp:

Gruntem stabilizowanym wapnem nazywamy mieszankę zagęszczoną i stwardniałą w wyniku

procesu wiązania spoiwem, którym jest wapno niegaszone lub sucho gaszone . Do stabilizacji

gruntów wapnem nadają się grunty spoiste zawierające minerały iłowe, wchodzące w reakcje

z wapnem. Najlepsze są grunty o wskaźniku plastyczności ponad 10. Nie nadają się do stabilizacji grunty zawierające ponad 5% części organicznych.

Dla gruntów przeznaczonych do stabilizacji należy określić granice konsystencji i wskaźnik plastyczności oraz zawartość części organicznych.

Grunty stabilizowane wapnem stosowane są jako podłoże ulepszone lub warstwy podbudowy.

Wykonanie ćwiczenia

1. Określenie pH gruntu.

Grunt posiada pH=7 -odczyn obojętny (prawidłowy).

2. Analiza sitowa.

Masa próbki gruntu: 500g

m_i - masa frakcji próbki gruntu pozostałej na sicie [g]

m_s - masa próbki gruntu pobranego do badań [g]

Dokładność ważenia - 0,1 g

Wymiar oczka sita [ mm ]	Masa [ g ]	Udział procentowy [ % ]
4,0	15,32	3,064
2,0	14,45	2,89
0,85	21,85	4,37
0,5	44,72	8,944
0,25	191,31	38,262
0,1	164,14	32,828
0,063	32,01	6,402
0	16,2	3,24

Uzyskana krzywa uziarnienia (rys. 1) jest zawarta pomiędzy krzywymi granicznymi co decyduje o tym, że grunt jest przydatny do stabilizacji.

3. Wyznaczenie granicy plastyczności metodą wałeczkowania.

Kuleczka nie da się uformować z badanej próbki gruntu . Grunt nie posiada granicy plastyczności w_p

4. Określenie granicy płynności metodą Casagrande'a.

m_mt - masa próbki wilgotnej w parowniczce [g]

m_st - masa próbki wysuszonej w parowniczce [g]

m_t - masa parowniczki [g]

Nr próby	Liczba uderzeń	mt [g]	mmt [g]	mst [g]	w [%]
1	27	75,65	90,55	88,50	15,02
2	23	86,85	108,70	105,80	15,30
3	29	81,25	100,80	98,40	14,81
4	16	76,35	89,85	88,0	15,88
5	12	76,0	90,60	88,55	16,33

Granice płynności w_L=15,1% wyznaczono na podstawie (rys. 2).

5. Wyznaczenie wilgotności optymalnej w aparacie Proctora.

Przed przystąpieniem do oznaczenia próbkę gruntu przesiano przez sito o boku oczka 6 mm.

Masa próbki: 4000 g.

Metoda 1: cylinder mały V=1,0 dm³, grunt ubijany w trzech warstwach po 25 uderzeń ubijaka

każda.

- gęstość objętościowa gruntu [g/cm³].

- gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [g/cm³].

Lp	Masa próbki z cylind. [g]	Ilość Wody dodawan. [ml]	Masa parowniczki [g]		Masa parowniczki z próbką wilgot [g]		Masa parowniczki z próbką suchą [g]		[g/cm^3]	Wilgotność gruntu [%]
						mt1	mt2	mmt1				mmt2	mst1	mst2
1	2002	340	51,15	51,60	86,15	90,85	83,45	87,85	1,846	8,3
2	2025	40	48,85	47,80	79,95	81,30	77,50	78,50	1,865	8,8
3	2057	40	47,90	48,80	78,75	80,50	76,10	77,80	1,884	9,3
4	2035	40	47,35	47,65	74,90	77,15	72,45	74,55	1,859	9,7

Wilgotność optymalną W_opt=9,3% wyznaczono na podstawie (rys.3).

6. Ustalenie składu mieszanki gruntu stabilizowanego wapnem.

Przyjęto zawartość wapna: 6%, 8%, 10%.

w^m_opt = w^g_opt+1,5+0,4D

w^m_opt - wilgotność optymalna mieszanki [%],

w^g_opt - wilgotność optymalna gruntu [%],

D - dodatek wapna [%].

Wilgotność optymalna mieszanki dla zawartości wapna:

6% w^m_opt = 9,3+1,5+0,4*6=13,2%

8% w^m_opt = 9,3+1,5+0,4*8= 14,0%

10% w^m_opt = 9,3+1,5+0,4*10=14,8%

Ilość potrzebnych składników do wykonania poszczególnych mieszanek:

Składniki	Próba 1	Próba 2	Próba 3
wopt [%]	13,2	14,0	14,8
Zaw. wapna [%]	6	8	10
mg [g]	3600	3600	3600
mwap. [g]	216	288	360
mwody [g]	504	544	586

7. Wykonanie próbek.

Próbki w kształcie walca o wymiarach h=8 cm, d=8 cm, zagęszczano ręcznie 15 uderzeniami ubijaka.

8. Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie próbek po siedmiu dniach od ich zaformowania.

Zawartość wapna [%]	Siła P [kN]			Średnia P [kN]	Rc [MPa]
		1	2			3
6	1,1	0,7	0,8	0,9	0,18
8	1,3	1,2	1,4	1,3	0,26
10	2,3	1,8	1,7	1,9	0,38

Wytrzymałość na ściskanie przygotowanych próbek jest niższa od wytrzymałości określonej

normą.

9. Ustalenie ilości składników na 1 m² stabilizowanej warstwy gruntu o grubości

15 cm².

Do obliczenia recepty roboczej 1 m² podbudowy o grubości 15 cm przyjęto mieszankę

o zawartości wapna 10%.

- maksymalna gęstość pozorna szkieletu gruntowego [kg/m³] (według Proctora),

h - grubość warstwy stabilizowanej po zagęszczeniu [m],

x - dodatek wapna do gruntu wyrażony ułamkiem dziesiętnym.

= 1884 kg/m³

h = 0,15 m

x = 0,1

[kg/m²]

Obliczoną ilość wapna należy zwiększyć o 3 - 5% ze względu na rozkurz

[kg/m²]

Obliczenie potrzebnej ilości wody.

- wilgotność optymalna mieszanki [%],

- wilgotność naturalna gruntu [%],

[l/m²]

Skład mieszanki 1 m² podbudowy o grubości 15 cm stabilizowanej wapnem wynosi:

• ilość wapna: 29,1 kg,

• ilość wody: 33,4 l.

Wnioski:

Po przeprowadzeniu badań wytrzymałościowych na próbkach o zawartości wapna 6, 8, 10%, zauważamy, że grunt nie osiągnął normatywnej wytrzymałości. Wykonana stabilizacja nie nadaje się na żadną warstwę podbudowy, jak i również na ulepszone podłoże. Jest to wynikiem złego zagęszczenia przy wykonywaniu próbek, jak i również małej zawartości cząstek iłowych, które wchodziłyby w reakcję wiązania gruntu z wapnem. Brak zawartości cząstek iłowych jest związany z tym że grunt jest niespoisty, co wynikało z niemożliwości uformowania z gruntu kulki i oznaczenia granicy plastyczności metodą wałeczkowania. Jak więc mówi norma do stabilizacji wapnem najlepiej nadają się grunty spoiste zawierające minerały iłowe, możemy więc stwierdzić, że użyty grunt nie nadawał się do stabilizacji.

---