INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW INSTRUKCJA

INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW
ZAKŁAD GEOTECHNIKI
03-301 WARSZAWA, UL. JAGIELLOŃSKA 80
teł. (0 22) 811 29 61, (0 22) 811 32 31 w.248 lub 220
INSTRUKCJA LABORATORYJNA I TECHNICZNOLOGICZNA
STOSOWANIA STABILZATORA GRUNTÓW EN-1 DO
CELÓW DROGOWYCH
Zleceniodawca:
ENVTECH POLAND
40-123 Katowice
ul. Czerwińskiego 8/50
Warszawa, maj 1999 r.
SPIS TREŚCI
INSTRUKCJA LABORATORYJNA
str.
1. ZAKRES ZASTOSOWANIA
3
2. WYMAGANIA
3
3. USTALENIE SKŁADU MIESZANKI
4
4. SPRZĘT LABORATORYJNY
4
5. PRZYGOTOWANIE PRÓBEK DO BADAŃ
4
6. PIELĘGNACJA PRÓBEK
4
7. OZNACZENIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE
4
8. OZNACZENIE ODPORNOŚCI NA ZAMRAŻANIE
5
9. OZNACZENIE PĘCZNIENIA
5
10. WYMAGANE CECHY
5
INSTRUKCJA TECHNOLOGICZNA
1.
WSTĘP
6
2. MATERIAŁY
6
3. SPRZĘT
6
4. TRANSPORT
7
5. WYKONANIE ROBÓT
7
6. PIELĘGNACJA WARSTWY STABILIZOWANEJ
7
7. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT
7
NORMY ZWIĄZANE Z OPRACOWANIEM
9
2
INSTRUKCJA LABORATORYJNA
1. ZAKRES ZASTOSOWANIA
Instrukcja służy do ustalenia przydatności gruntów oraz doboru najbardziej racjonalnych składów
mieszanek stabilizowanych cementem z dodatkiem środka ulepszającego EN-1, przeznaczonych do
wykonania warstw ulepszonego podłoża lub podbudowy pomocniczej nawierzchni dróg i placów.
2. WYMAGANIA
2.1 Grunty
Do wykonania warstw ulepszonego podłoża lub podbudowy z zastosowaniem stabilizatora EN-1 mogą
być wykorzystane przede wszystkim grunty gliniaste lub organiczne charakteryzujące się brakiem lub
ograniczoną przydatnością do bezpośredniej stabilizacji samym cementem. Do ulepszenia środkiem EN1 zaleca się stosować szczególnie grunty o właściwościach podanych w tablicy 1.
Tablica 1
Lp.
1
2
3
4
Właściwości
Wymagania
Uziarnienie w %
- zawartość ziaren przechodzących przez
sito # 50 mm
- zawartość ziaren mniejszych od 0,074
mm, nie mniej niż
Zawartość części organicznych, nie
więcej niż (%)
Wskaźnik plastyczności, powyżej (%)
Pęcznienie, powyżej (%)
Metoda badań
wg
PN-B-04481/1988
100
20
PN-B-04481/1988
5
5
1
PN-B-04481/1988
PN-S-96011/1988
Decydującym sprawdzianem przydatności gruntu do stabilizacji jest uzyskanie wskaźników
technicznych podanych w p.9 tablicy 2.
2.2 Cement
Do stabilizacji gruntów należy stosować cement portlandzki marki "32,5" wg PN-B-30000/A2:1997
2.3 Stabilizacji EN-1
(ROADBOND EN-1)
Koncentrat w opakowaniu fabrycznym charakteryzujący się wskaźnikiem pH > 1,0 może być stosowany
wyłącznie po rozcieńczeniu wodą w stosunku 1 litr koncentratu na 200-500 litrów wody.
2.4 Woda
Woda powinna odpowiadać wymaganiom PN-B-32250/1988. Do stabilizacji nadaje się woda pitna
(wodociągowa) bez ograniczeń.
3
3. USTALENIE SKŁADU MIESZANKI
Skład mieszanki zależy od jej przeznaczenia. Stabilizator EN-1 należy dozować w niezmiennej
ilości 0,15 i koncentratu na 1m3 gruntu w rozcieńczeniu z wodą 1:200 - 1:500. Grunt należy doprowadzić
do wilgotności optymalnej - wodą i roztworem stabilizatora EN-1 po czym zostawić na okres 2 godzin w
szczelnym naczyniu w celu przeniknięcia stabilizatora do zbrylonych cząstek gruntu. Po 2 godzinach
dodaje się cement "32,5" w ilości uzależnionej od przeznaczenia mieszanki, tj.:
- 2 - 3% dla górnej warstwy ulepszonego podłoża.
- 4 - 6 % dla podbudowy pomocniczej nawierzchni dróg i parkingów
Nie zaleca się bezpośredniego (bez nawilgocenia) mieszania wysuszonego gruntu ze stabilizatorem
EN-1 i cementem.
4. SPRZĘT LABORATORYJNY
Ze względu na korozyjne działanie stabilizatora EN-1 na metale należy używać (w procesie
przygotowania mieszanki) naczyń szklanych lub pojemników z tworzyw sztucznych.
5, PRZYGOTOWANIE PRÓBEK DO BADAŃ
Próbki (wykonane z mieszanek jak w p.2) zagęszcza się dynamicznie przy wilgotności optymalnej
oznaczanej wg PN-B-04481/1988, metoda I lub II, w formach o wymiarach d=h=8 cm lub statycznie w
formach o wymiarach d=5 cm i h=7.5 cm. Mieszanka nie może stykać się z metalową formą powyżej 5
minut, powierzchnia formy powinna być natłuszczona smarem lub olejem mineralnym.
S. PIELĘGNACJA PRÓBEK
Próbki należy przechowywać w temperaturze pokojowej. Do wykonania poszczególnych oznaczeń (R3,
Rm7 Rm28, Rzo28) należy przygotować co najmniej 3 próbki z zastosowaniem pielęgnacji jak niżej:
R3 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez 3 doby, np. w szczelnym pojemniku
Rm7 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez 7 dób, po czym nasącza się wodą w
aparacie próżniowym
Rm28 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez okres 14 dób i 14 dób w wodzie
Rzo28 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez okres 14 dób a następnie poddaje
się 14 cyklom zamrożenia i odmrożenia w wodzie
p - pęcznienie ustala się na próbkach przechowywanych w stanie powietrzno- wilgotnym przez 14 dób,
następnie zanurzonych w wodzie do wysokości 3/4, aż do ustabilizowania wskazówki czujnika.
Formy CBR do ustalenia pęcznienia próbek powinny być pomalowane 2-krotnie farbą olejną.
7. OZNACZENIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE
Wytrzymałość na ściskanie należy określić co najmniej na 3 próbkach dla każdego sposobu
pielęgnacji.
Ściskanie należy przeprowadzić w prasie o prędkości przesuwu tłoka 0,2 mm/s do 0,4 mm/s.
4
Za wyniki miarodajne należy przyjąć średnią arytmetyczną pomiaru z 3 próbek, nie różniących się więcej
niż 30 %. W przypadku większych różnic niż 30 % badanie należy powtórzyć.
8. OZNACZENIE ODPORNOŚCI NA ZAMRAŻANIE
Badaniom odporności na zamrażanie i odmrażanie Rzo28 należy poddać co najmniej 3 próbki. Jeden cykl
zamrażania i odmrażania polega na 8 godzinnym zamrażaniu próbek w temperaturze
- 23°C i 16 godzinnym ich odmrażaniu w wodzie o temperaturze pokojowej.
9. OZNACZENIE PĘCZNIENIA
Pęcznienie gruntu stabilizowanego cementem i stabilizatorem EN-1 określa się na próbkach
zagęszczonych w cylindrze CBR, pielęgnowanych przez 14 dób w warunkach powietrzno-wilgotnych a
następnie nasączonych woda w temperaturze pokojowej aż do pełnej stabilności
odczytów czujnika.
Wielkość pęcznienia określa się wzorem
p = ∆h100/h
p - pęcznienie w procentach
∆h - pomierzony przyrost wysokości próbki w centymetrach
h - początkowa wysokość próbki w centymetrach
10, WYMAGANE CECHY
Wymagane cechy gruntów stabilizowanych cementem i stabilizatorem EN-1 podano w tablicy 2
Tablica 2
Lp.
Fizyczno-mechaniczne właściwości
gruntów stabilizowanych cementem
i stabilizatorem EN-1
1
Wytrzymałość na ściskanie (R)
- R3 lub Rm7
- Rm28
Odporność na zamrażanie i odmrażanie
Rzo28
2
3
4
5
Jednostka
Wartości wskaźników technicznych
Podbudowa
Górna warstwa
pomocnicza
ulepszonego
podłoża
MPa
MPa
≥0,3
≥0,4
ilość cykli
≥3
≥7
-
≥35
≥35
%
<1
<0,5
%
≥25
≥40
Wskaźnik piaskowy (WP) po cyklach
zamrażania i odmrażania
Pęcznienie (p)
Wskaźnik nośności (CBR) po 14 dniach w
stanie powietrzno-wilgotnym i 14
dobach moczenia - badanie porównawcze
zalecane przy obciążeniu nawierzchni
ruchem powyżej KR2
5
0,6 - 1,0
1,04 - 1,5
INSTRUKCJA TECHNOLOGICZNA
1. WSTĘP
1.1 Przedmiot instrukcji
Przedmiotem instrukcji są warunki techniczne związane z wykonaniem i odbiorem warstwy ulepszonego
podłoża lub pomocniczej podbudowy drogowej uzyskanej w wyniku odpowiedniego ulepszenia
cementem oraz środkiem EN-1 gruntów gliniastych.
1.2 Zakres stosowania instrukcji
Grunty stabilizowane cementem z dodatkiem środka ulepszającego EN-1 mogą być stosowane jako:
- podłoże drogowe ulepszone, w przypadku gdy podłoże naturalne nie zapewnia właściwej
nośności dla konstrukcji nawierzchni, - podbudowa pomocnicza pełniąca łącznie tub odrębnie
funkcje warstwy mrozoochronnej,
warstwy odcinającej przenikanie drobnych cząstek gruntu do podbudowy tłuczniowej oraz
warstwy wzmacniającej umożliwiającej lepszy rozkład naprężeń, w tym również od ciężkiego mchu
budowlanego.
2. MATERIAŁY
Rodzaj i jakość materiałów podano w instrukcji laboratoryjnej.
3. SPRZĘT
3.1 Do robót ziemnych
-
spycharki
równiarki
walce ogumione i stalowe wibracyjne, zagęszczarki płytom/e, ubijaki mechaniczne.
3.2 Do wytwarzania mieszanek gruntowo-spoiwowych na miejscy
-
mieszarki lub frezy jedno lub wielowirnikowe do wymieszania gruntu ze spoiwami
spycharki, równiarki lub sprzęt rolniczy do spulchniania i profilowania gruntu
rozsypywarki wyposażone w osłony przeciwpylne i szczeliny o regulowanej szerokości do
rozsypywania cementu
przewoźne zbiorniki na wodę, wyposażone w urządzenia do równomiernego kontrolowanego
dozowania wody.
3.3 Do zagęszczania
-
walce okołkowane
walce ogumione
walce statyczne i wibracyjne stalowe
zagęszczarki płytowe
ubijaki mechaniczne lub małe walce wibracyjne
trudnodostępnych.
6
do zagęszczania w miejscach
4. TRANSPORT
4.1 cementu zgodnie z BN-88/6731-08
4.2 stabilizatora EN-1 w szczelnie zamkniętych pojemnikach producenta
4.3 wody w odpowiednio przystosowanych cysternach przewoźnych
5. WYKONANE ROBÓT
5.1 Podłoże
Podłoże powinno być wyprofilowane zgodnie z wymaganiami projektu.
5.2 Stabilizacja podłoża lub podbudowy pomocniczej
-
nawilgocenie gruntu do wilgotności optymalnej wodą i roztworem wody i EN-1 w stosunku
1:200 do 1:500
po 2 godzinach rozścielenie cementu w ilości wg recepty
- wymieszanie cementu z gruntem
wstępne zagęszczenie mieszanki
wyprofilowanie wstępnie zagęszczonego gruntu szablonem lub równiarką ostateczne zagęszczenie
warstwy do wskaźnika zagęszczenia Is ≥ 0.95 dla podłoża i Is ≥ 1.0 dla podbudowy pomocniczej. Łączny
czas wykonania ww czynności nie może przekraczać 6 godzin.
6. PIELĘGNACJA WARSTWY STABILIZOWANEJ
Przez okres pierwszych 7 dni warstwę należy utrzymać w stanie wilgotności zbliżonej do optymalnej. W
ciągu pierwszych 3 dni na warstwie stabilizowanej należy ograniczyć ruch
pojazdów mechanicznych. Warstwa nadległa konstrukcji nawierzchni może być wykonana po uzyskaniu
wymaganej wytrzymałości Rm7 lub nośności jak w p. 7.2.9.
7. KONTROLAJAKOŚCIROBÓT
7.1 Badanie przed przystąpieniem do robót
Przed przystąpieniem do robót powinna być opracowana recepta wg Instrukcji laboratoryjnej.
7.2 Badanie w czasie robót
7.2.1 Równość podłoża lub warstwy stabilizowanej
W stosunku do wymagań projektowych lub dopuszcza się różnice wysokości lub nierówności powierzchni
± 1 cm.
7.2.2
Wilgotność mieszanki
Dopuszcza się wilgotność mieszanki ± 2 % w stosunku do wilgotności optymalnej. Badanie na każdej
dziennej działce roboczej.
7.2.3
Rozścielenie cementu
Tolerancja masy rozścielonego cementy nie powinna przekraczać ± 0,3 %/1m2. Badanie należy
przeprowadzić przed wymieszaniem cementu z gruntem.
7
7.2.4
Jednorodność mieszanki
Ocenia się makroskopowo, w miejscach o zmniejszonej ilości cementu należy go uzupełnić ręcznie,
łopatami. Badanie należy przeprowadzić po każdym wymieszaniu cementu z gruntem.
7.2.5 Głębokość mieszania
Głębokość mieszania mierzy ssę po wstępnym zagęszczeniu warstwy z dokładnością do 1 cm. Różnice
nie mogą przekraczać ± 1 cm.
7.2.5
Kontrola zagęszczenia
Kontrolę zagęszczenia należy przeprowadzać po ostatecznym zagęszczeniu warstwy. Zagęszczenie
podłoża powinno wynosić Is >0.95, a zagęszczenie podbudowy pomocniczej Is ≥ 1.00
7,2.7
Równość zagęszczanej warstwy
Dopuszcza się tolerancje wysokości ± 1 cm w stosunku do wymagań projektowych, chyba że projekt
określa te wymagania bardziej szczegółowo.
7.2.8
Badanie wytrzymałości na ściskanie
Z każdej działki roboczej należy pobrać 3 próbki na zbadanie wytrzymałości po 3 dobach R3. Na każde
1000 m2 należy pobrać 6 próbek w celu określenia Rm28 i Rzo28 . W przypadku negatywnego wyniku
badań należy skorygować receptę w laboratorium specjalistycznym.
7.2.9 Badanie nośności
Warstwy stabilizowane cementem z dodatkiem środka EN-1 powinny charakteryzować się odpowiednią
nośnością, badanie wg BN-64/8931-02 Moduł odkształcenia E2 badany pod płytą
Φ 30 cm na powierzchni warstwy stabilizowanej:
- warstwa ulepszonego podłoża
- podbudowa pomocnicza
E2 ≥ 100 MPa
E2 ≥ 120 MPa.
8
NORMY ZWIĄZANE Z OPRACOWANIEM
PN-S-02201
Drogi samochodowe. Nawierzchnie drogowe. Podział, nazwy,
określenie.
PN-88/B-04481
Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
BN-64/8931-01
Oznaczenie wskaźnika piaskowego.
PN-60/B-04493
Grunty budowlane. Oznaczenie kapilarności biernej.
PN-55/B-04492
Grunty budowlane. Oznaczenie wskaźnika przepuszczalności.
BN-70/8931-05
Oznaczenie wskaźnika nośności gruntu jako podłoża nawierzchni
podatnych (CBR).
PN-S-96011
Stabilizacja gruntów wapnem do celów drogowych.
PN-S-96012
Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem.
PN-B-30020
Wapno
PiM-B-32250
Materiały budowlane - Woda do betonów i zapraw.
PN-B-04452
Grunty budowlane - badania polowe.
PN-S-96035
Drogi samochodowe - Popioły lotne.
PN-B-30000
Cement.
BN-75/8931-03
Pobieranie próbek gruntów do celów drogowych i lotniskowych.
BN-77/8931-12
Oznaczenie wskaźnika zagęszczenia gruntu.
BN-84/8931-02
Oznaczenie modułu odkształcenia nawierzchni podatnych przez odciążenie
płytą.
9