Wprowadzenie


Stabilizacja spoiwem hydraulicznym jest to proces technologiczny polegający na wymieszaniu gruntu ze spoiwem w obecności wody i niekiedy innych dodatków, mający na celu:

  • osuszenie gruntu podłoża,
  • podniesienie jego wilgotności optymalnej,
  • doziarnienie gruntu,
  • ułatwienie zagęszczenia gruntu,
  • zmianę struktury gruntu,
  • zwiększenie odporności na wpływy wody i mrozu,
  • niekiedy uzyskanie wytrzymałości na ściskanie.

Złożenie tych czynników powoduje niekiedy kilkakrotny wzrost nośności w stosunku do właściwości pierwotnych. W stabilizacji gruntów istnieje zasada: „im gorzej tym lepiej”, którą należy rozumieć tak, że jeżeli mamy do czynienia z bardzo słabym gruntem, który jest jeszcze dodatkowo nawodniony to dodatek popiołów lotnych spowoduje kilkukrotny wzrost nośności. Jeżeli natomiast mamy do czynienia z gruntem o średniej nośności np. piaski gliniaste to popioły lotne spowodują osuszenie podłoża, umożliwią jego zagęszczenie a wzrost nośności może być niewielki. Samo umożliwienie właściwego zagęszczenia gruntu poprzez zmianę wilgotności naturalnej oraz wzrost wilgotności optymalnej daje niekiedy kilkakrotny wzrost nośności podłoża. Chyba najważniejszą zaletą stabilizacji jest chemiczna zmiana struktury gruntu i związanie jego cząstek. Powoduje to uzyskanie sztywnej platformy roboczej, stanowiącej fundament dla konstrukcji nawierzchni lub nasypu. Grunty spoiste po stabilizacji spoiwem hydraulicznym nie uzyskują dużych wytrzymałości, co jest w wielu przypadkach zaletą, ponieważ nie powstaje efekt „szyby ułożonej na plastycznym podłożu”. Uzyskiwane wytrzymałości są zazwyczaj mniejsze od 1 MPa, co pozwala płynnie przejść z plastycznego podłoża do sztywnych warstw konstrukcji nawierzchni.



Trwałość konstrukcji nawierzchni dróg gruntowych można zapewnić już na etapie jej projektowania, począwszy od najniższych warstw. Wiedza na temat tradycyjnych i nowoczesnych technologii drogowych umożliwia dobranie odpowiedniego rozwiązania w konkretnym przypadku. Na drogi gruntowe działają czynniki klimatyczne, m.in. opady atmosferyczne, wysoka temperatura dodatnia, niska temperatura ujemna i naprzemienne zamarzanie i odmarzanie. Poniżej przedstawiono 3 grupy metod utwardzania nawierzchni dróg gruntowych:

  1. Powszechnie stosowaną metodą doprowadzania istniejącej drogi gruntowej (słabonośnego podłoża) do solidnie utwardzonej nawierzchni jest wymiana gruntu. To najprostszy sposób ze względu na projektowanie, jednak nie zawsze najlepszy dla wykonawcy. Wiąże się to z koniecznością wywiezienia zbędnego materiału i dostarczenia kruszywa spełniającego określone wymagania. Może też być bardzo kosztowny w miejscach, w których poziom wód gruntowych jest zbyt wysoki i na gruntach zbyt wilgotnych.
  2. Innym sposobem wzmacniania jest połączenie wymiany gruntu ze wzmocnieniem geosyntetykami. Są to metody łatwe do zaprojektowania, ale nie zawsze mają uzasadnienie ekonomiczne.
  3. Znane są też metody wzmacniania słabonośnych gruntów poprzez wykorzystanie istniejącego materiału (stabilizacja cementem, wapnem lub popiołami lotnymi wg aktualnie obowiązującej normy PNS- 96012-1997). Te sposoby niejednokrotnie sprawdziły się w poprawianiu nośności podłoża, jednak i tu istnieją pewne ograniczenia. Przede wszystkim warstwy konstrukcji nawierzchni są sztywne, co może powodować wystąpienie spękań. W związku z tym zachodzi konieczność zastosowania membran przeciwspękaniowych. Ponadto stabilizacja spoiwami hydraulicznymi jest możliwa tylko w wybranych gruntach.


W obecnej sytuacji stabilizacja dróg gruntowych spoiwami powinna stanowić niezbędną fazę przejściową w budowie dróg o nawierzchniach utwardzonych. Staną się one dobrą podbudową dla tych dróg i jednocześnie poprawią warunki drogowe w rolnictwie. Szansą na wyeliminowanie grząskich dróg gruntowych jest połączenie kilku spoiw z chemiczną stabilizacją mas gruntowych. Technologia stabilizacji mieszanką mineralno-cementową z dodatkiem stabilizatora chemicznego umożliwia wykonanie recyklingu na zimno na miejscu. Po wymieszaniu masy gruntowej, nawet w przypadku występowania gruntów gliniastych w podłożu, istnieje możliwość utworzenia jednorodnej scalonej masy o grubości 30–50 cm. Po zagęszczeniu stanowi ona nową, silną podbudowę lub niekiedy gotową nawierzchnię z możliwością użytkowania już po 24 godzinach. Metoda ta w krótkim procesie robót umożliwia całkowite wykorzystanie materiałów użytych do budowy starej drogi bez ich transportu i odziarniania. Taka warstwa stanowi zarówno dobrą podbudowę konstrukcyjną, jak i nawierzchnię dla ruchu maszyn rolniczych. Dodanie spoiw jonowymiennych do mieszaniny łupka przywęglonego lub żużla czy popiołów aktywnych w połączeniu z gruntem spoistym ponadto umożliwia stworzenie masy, która spełnia wymagania podbudów pomocniczych nawet do dróg przeznaczonych do ruchu pojazdami ciężkimi.

Należy podkreślić, iż pomimo wieloletniej tradycji stosowania popiołów lotnych w budownictwie i drogownictwie, wielu niepodważalnych zalet mieszanek cementowo-popiołowych, a także bogatego piśmiennictwa poświęconego ocenie jakości popiołów lotnych i ich cech, nadal pozostają wątpliwości co do precyzyjnego określenia optymalnych kierunków ich wykorzystania. Dotychczasowe wyniki badań wykazały, że łączenie kilku spoiw (np. spoiwa hydrauliczne, chemiczne i polimerowe) z gruntem daje efekt synergiczny w postaci zwiększonej wytrzymałości. Wciąż jednak istnieje potrzeba zoptymalizowania składu mieszanek spoiw w celu zapewnienia odpowiedniej szczelności, mrozoodporności i wytrzymałości w zależności od danego podłoża gruntowego.

Analizując właściwości gruntów przydatnych do stabilizacji spoiwami popiołowymi można zauważyć, że stabilizowane mogą być wszystkie grunty spoiste poza glinami zwięzłymi i iłami. Jednak należy pamiętać, że decydującym kryterium przydatności gruntu do stabilizacji są badania nośności przeprowadzone w terenie, co Wnioskodawca zamierza wykonać w ramach jednego z etapów projektu. Z doświadczeń dostatnich lat wynika, że stabilizacji popiołami wapniowymi mogą podlegać wszystkie grunty spoiste z wyjątkiem lessów. Zmiana taka może być spowodowana nie poprzez zmianę właściwości wiążących samych popiołów ale możliwościami technicznymi.


SPĘKANIA GRUNTU, OSŁABIONA SZCZELNOŚĆ i ICH WPŁYW NA OBNIŻONĄ WYTRZYMAŁOŚĆ


Ww. zjawiska nadal występują mimo wielokrotnie sprawdzonych technik stabilizacji opisanych powyżej. Powoduje je tzw. wysadzinowość. Wysadzinowość polega na tworzeniu się w zamarzającym gruncie soczewek lodu, które rosną wskutek podsiąku kapilarnego ze strefy bardziej zawilgoconego lub wodonośnego gruntu. Soczewki lodowe znacznie zwiększają wilgotność gruntu. Droga gruntowa wykonana z takiego materiału staje się nieprzejezdna w okresie roztopów wiosennych. Wysadzinowość szczególnie ma duże znaczenie w gruntach spoistych, gdzie dodatkowo może być potęgowana przez kapilarny napływ, konsekwentnie zamarzającej wody z głębokich warstw gleby, co nie występuje w ogóle w glebach niespoistych.


Zalety


Zmniejszenie kosztów wykonania podbudowy
Skrócenie czasu realizacji
Wykorzystanie materiału miejscowego
Zmniejszenie zaangażowania zasobów maszynowych i ludzkich
Zmniejszenie ilości warstw podbudów i warstw bitumicznych
Uzyskanie względnie dużej nośności i wytrzymałości podłoża


Wady


Ryzyko wystąpienia spękań podbudowy
Zwiększenie nacisku na pielęgnacje podłoża


Filmik


Etapy stabilizacji


  • Wykonanie recepty

    Przed pojawieniem się maszyn na placu budowy należy zbadać rodzime właściwości gleby. W tym celu zostaje pobrana próbka podłoża, która w laboratorium drogowym poddana badaniom geotechnicznym pozwala dobrać odpowiednią ilość spoiwa.

  • Rozsypanie spoiwa

    Wcześniej przywiezione spoiwo należy równomiernie rozsypać na gruncie przeznaczonym pod stabilizację. Dzięki elektronicznemu dozowaniu możliwe jest precyzyjne miarkowanie materiału.

  • Wymieszanie spoiwa z gruntem

    Kluczowy element całego procesu czyli wymieszanie spoiwa z gruntem rodzimym za pomocą stabilizatora gruntu czyli maszyny wyposażonej w mieszalnik zagłębiany w podłoże.

  • Niwelacja podłoża

    Przemieszany grunt jest wyrównywany za pomocą równiarki samojezdnej wyposażonej w system sterowania 3D, co umożliwia precyzyjne dostosowanie wysokości do niwelety zawartej w projekcie.

  • Zagęszczanie

    Przemieszany i wyrównany grunt musi zostać już tylko odpowiednio zagęszczony. Walec wyposażony w miernik stopnia zagęszczenia umożliwia dobór odpowiedniej siły wibracji i ilości przejazdów.

  • Nadzór i pielęgnacja

    Stabilizowane podłoże wymaga około 30 dniowej ,,opieki”, czyli utrzymywania optymalnej wilgotności wpływającej na procesy wiązania spoiwa. W trakcie pielęgnacji przeprowadza się także badania płytą dynamiczną kontrolujące parametry wytrzymałościowe.

Galeria

Referencje

Wyślij zapytanie ofertowe

2 + 1 = ?