NOWA INSTRUKCJA PROJEKTOWANIA I WBUDOWYWANIA MIESZANEK MINERALNO-CEMENTOWO- EMULSYJNYCH (MCE)

Transkrypt

1 NOWA INSTRUKCJA PROJEKTOWANIA I WBUDOWYWANIA MIESZANEK MINERALNO-CEMENTOWO- EMULSYJNYCH (MCE) dr inż. Bohdan Dołżycki Katedra Inżynierii Drogowej Politechnika Gdańska

2 Plan prezentacji: Wstęp, Opis problemu, Mieszanki MCE, Instrukcja Zakończenie.

3 Wstęp

4

5

6

7

8

9 Mieszanki MCE

10 Krynica, 2014 r.

11 Stosowanie MCE w Polsce (1): Warunki techniczne wykonania warstw podbudowy z mieszanki mineralnocementowo-emulsyjnej (MCE) IBDiM, Zeszyt 61, Warszawa W wytycznych mowa tylko o wymaganiach dla mieszanek mineralno-cementowoemulsyjnych (MCE).

12 Badania (1): Ankiety dotyczące stosowania mieszanek MCE w Polsce - Zebrano informacje o 91 odcinkach dróg wyremontowanych w technologii MCE, w tym 66 odcinków z pełnymi informacjami Ocena odcinków nawierzchni wykonanych z mieszankami MCE oceniono 16 odcinków w latach 2005, 2007, 2009, 2011, 2012.

13 Badania (2): Zebrano informacje o projektowaniu mieszanek MCE w innych krajach. Opracowano wstępną procedurę projektowania mieszanek MCE. Przeprowadzono weryfikację zaproponowanej instrukcji.

14 Wnioski z badań (1): Analiza ankiet pokazuje, że przyczyn spękań należy prawdopodobnie szukać w zbyt dużej ilości cementu w mieszankach MCE. Ilość stosowanego cementu w mieszankach MCE jest zbliżona do zawartości cementu stosowanego w stabilizacjach i w chudym betonie. Zawartość emulsji stosowana w mieszankach MCE najczęściej wynosi 3%. Jest to wartość najmniejsza dopuszczona, w polskich wytycznych.

15 Wnioski z badań (2): Mieszanki MCE zawierają dużą ilość kruszywa doziarniającego, co dyskwalifikuje pod względem ekonomicznym stosowanie podbudów z mieszanki MCE. Nawierzchnie z podbudową z MCE są równe, nie wykazują zapadnięć ani kolein. Dominujące uszkodzenia to spękania zarówno poprzeczne jak i podłużne, występują też inne uszkodzenia.

16 Wnioski z badań (3): Polskie wymagania pod względem cech wytrzymałościowych są bardzo wygórowane, powoduje to konieczność stosowania dużej ilości kruszywa doziarniącego i cementu. Należy zweryfikować istniejąca instrukcję uwzględniająca dotychczasowe doświadczenia krajowe, doświadczenia innych krajów oraz uwzględniająca wprowadzenie norm serii PN-EN..

17 Instrukcja

18 Nowa instrukcja:

19 MCE instrukcja, wstęp (1): Zakres stosowania: Do podbudów zasadniczych w ramach: przebudowa istniejących nawierzchni, poszerzenie lub remont poboczy, budowa nowych nawierzchni w ramach remontów i przebudów. Podbudowy dla ruchu KR1 KR4, Projektowanie grubości - indywidualne z wykorzystaniem metod mechanistycznych.

20 MCE instrukcja, materiały (1): Materiały wyjściowe: Destrukt, Kruszywo doziarniające, Woda, Emulsja, Spoiwa hydrauliczne.

21 MCE instrukcja, materiały (2): Materiał: Destrukt z mieszanki mineralno-asfaltowej, Destrukt z mieszanki mineralno-smołowej, Destrukt z podbudów związanych i nie związanych. Wymagania: Uziarnienie ciągłe do 31,5 mm, dopuszcza się do 20 % nadziarna. Brak zanieczyszczeń obcych, organicznych, itp. dyskwalifikujących materiał.

22 MCE instrukcja, materiały (3): Zgodne z normą PN-EN Kruszywa do niezwiązanych i hydraulicznie związanych materiałów stosowanych w obiektach budowlanych i budownictwie drogowym. Kruszywa: Kruszywo drobne, Kruszywo grube, Kruszywo o ciągłym uziarnieniu.

23 MCE instrukcja, materiały (4): Woda może być stosowana woda wodociągowa lub woda spełniająca wymagania PN-EN 1008 Woda zarobowa do betonu. Specyfikacja pobierania próbek, badanie i ocena przydatności wody zarobowej do betonu w tym wody odzyskanej z procesów produkcji betonu

24 MCE instrukcja, materiały (5): Emulsja - zgodna z normą PN-EN Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady specyfikacji kationowych emulsji asfaltowych. Należy stosować emulsję C 60 B5 R dedykowaną technologiom recyklingu na zimno. Inne emulsje w uzasadnionych przypadkach.

25 MCE instrukcja, materiały (5): Cement - zgodny z normą PN-EN 197-1:2012. Można stosować cementy CEM I lub CEM II, klasy 32,5 lub 42,5. Spoiwa hydrauliczne - są dopuszczone, o ile ich korzystne działanie zostało potwierdzone na etapie wykonywania recepty oraz odcinka próbnego.

26 MCE instrukcja, sprzęt (1): Do wytwarzania mieszanki MCE można stosować: wytwórnie stacjonarne, recyklery, zestawy składające się z kilku niezależnych maszyn, ciężkie walce stalowe, wibracyjne o wadze minimum 14 ton, inne w miarę potrzeb.

27 MCE instrukcja, transport (1): Materiały wyjściowe zgodnie z ich charakterem, Mieszanka MCE - samochodami samowyładowczymi, przykryta plandekami w celu ograniczenia utraty wody, Czas transportu do 2 h ze względu na czasem rozpadu emulsji.

28 MCE projektowanie (1): Mieszanka mineralna:

29 MCE projektowanie (2): Jako środki wiążące należy stosować emulsję asfaltową i cement. Orientacyjne ilości : emulsja asfaltowa: od 2 do 6% wagowo, cement: od 1 do 4% wagowo. Należy dążyć do takiej kombinacji środków wiążących, aby ilość cementu była jak najmniejsza, aby tym samym zminimalizować ryzyko powstania spękań odbitych.

30 MCE projektowanie (3): Procedura projektowanie mieszanki MCE: 1. Dobranie materiałów wyjściowych do opracowania mieszanki mineralnej MCE. Kompozycja powinna zawierać maksymalną ilość materiału z rozbiórki oraz tak dobrane materiały doziarniające, aby uzyskać jak najlepsze parametry gotowej mieszanki MCE przy jak najmniejszym doziarnieniu oraz jak najmniejszym dodatku środków wiążących. 2. Dobranie środków wiążących do przygotowania mieszanki MCE.

31 MCE projektowanie (4): 3. Wyznaczenie optymalnej zawartości płynów. Na optymalną zawartość płynów składa się: woda pochodząca z emulsji, woda zawarta w materiałach i stanowiąca o ich wilgotności, woda dodana do mieszanki, dodatkowo pewien wpływ na urabialność mieszanki ma asfalt zawarty w emulsji. Optymalną zawartość płynów określa się w oparciu o metodę Proctora, zgodnie z normą PN-EN Wyznaczenie ilości wody potrzebnej do dodania w celu uzyskania optymalnej zawartości płynów.

32 MCE projektowanie (5): 5. Uformowanie próbek z mieszanki mineralnocementowo-emulsyjnej w celu określania cech fizycznych i mechanicznych wykonywanej mieszanki. Zagęszczanie należy wykonać metodą Marshalla zgodnie z procedurą opisaną w normie PN-EN Specjalne perforowane formy. Po 15 próbek dla jednego zarobu, odrzucamy trzy najgorsze. Kilka zarobów wg doświadczenia.

33 MCE projektowanie (6): 6. Przechowywanie próbek przez okres dojrzewania. Pierwszy dzień po zagęszczeniu w C (temperatura pokojowa), w formach. Od 1 do 14 dnia przechowywanie suche przy wilgotności od 40% do 70%, C. 14-tego dnia próbki dzieli się na dwie grupy. Jedną grupę próbek przechowuje się w C przez kolejne 14 dni. Drugą grupę próbek umieszcza się w kąpieli wodnej o temperaturze C, przy całkowitym ich przykryciu na kolejne 14 dni. 28 dnia próbki przygotowuje się do dalszych badań.

34 MCE projektowanie (5): 7. Przeprowadzenie wymaganych badań w celu określenia cech fizycznych i mechanicznych. Do oceny mieszanki MCE służą: zawartość wolnych przestrzeni, wytrzymałość na pośrednie rozciąganie, moduł sztywności, odporność na działanie wody. Procedury badań zawarto w instrukcji 8. Opracowanie recepty mieszanki MCE.

35 MCE projektowanie (11): Cecha: Zawartość wolnych przestrzeni [%] Wytrzymałość na pośrednie rozciąganie, T = + 5 C, po 7 dniach, [MPa] Wytrzymałość na pośrednie rozciąganie, T = +5 C po 28 dniach, [MPa] Moduł sztywności IT-CY, T = +5 C po 28 dniach, [MPa] Pozostała wytrzymałość na pośrednie rozciąganie po przechowywaniu próbek w wodzie, T = +5 C po 28 dniach, [%] 1) - Materiały rozbiórkowe zawierające smołę. Wymagane wartości: Ruch KR1 KR2 Ruch KR3 KR4 od 8 do 18 od 8 do 15 maksymalnie 14 1) maksymalnie 12 1) od 0,40 do 0,80 od 0,50 do 1,00 od 0,60 do 1,40 od 0,70 do 1,60 od 1500 do 5000 od 2000 do 7000 nie mniej niż 70 nie mniej niż 80

36 MCE Wbudowywanie (1) Podłoże nośne, spełniające wymagania określone w Dokumentacji Technicznej. Grubość minimalna nie mnij niż 15 cm, grubość maksymalna nie powinna przekraczać 25 cm. Temperatura otoczenia wyższa od +5 C.

37 MCE Wbudowywanie (2) Parametr Ruch KR1 KR2 Wymagania Ruch KR3 KR4 Grubość warstwy ±10% ±10% Szerokość warstwy +10 cm, -5 cm +10 cm, -5 cm Spadki poprzeczne ± 0,5% ± 0,5% Równość 15 mm/4m 12 mm/4m Rzędne wysokościowe 2 cm 2 cm Wskaźnik zagęszczenia 98% 98% Zawartość wolnych przestrzeni 15% obj. 12% obj. Nośność warstwy podbudowy po 7 dniach: Wtórny moduł odkształcenia E 2 Dynamiczny moduł odkształcenia E vd Nośność warstwy podbudowy po 28 dniach: Wtórny moduł odkształcenia E2 Dynamiczny moduł odkształcenia Evd E MN/m 2 E MN/m 2 E vd 50 MN/m 2 E vd 65 MN/m 2 E2 140 MN/m2 Evd 70 MN/m2 E2 180 MN/m2 Evd 90 MN/m2

38 MCE Wbudowywanie (3) Postępowanie z niewłaściwymi parametrami: Niewłaściwa grubość wykonanej warstwy Gdy grubość jest niewystarczająca Wykonawca uzupełni ją materiałem z warstwy wyżej leżącej. Gdy warstwa jest za gruba należy usunąć część warstwy, o ile będzie to możliwe technicznie. Można odstąpić od tego zabiegu w przypadku możliwej korekty niwelety umożliwiającej wbudowanie pełnej grubości warstw wyżej leżących.

39 MCE Wbudowywanie (4) Postępowanie z niewłaściwymi parametrami: Niewłaściwa wytrzymałość wykonanej warstwy Wartość średnia mieści się w dopuszczalnym przedziale. Minimum 75 % wyników mieści się w dopuszczalnym przedziale. Maksimum 20 % wyników przekracza dopuszczalny przedział o nie więcej niż 30 % dopuszczalnej wartości. Maksimum 5 % wyników przekracza dopuszczalny przedział o więcej niż 30 % dopuszczalnej wartości.

40 MCE Wbudowywanie (5) Postępowanie z niewłaściwymi parametrami: Niewłaściwa nośność wykonanej warstwy Wartość średnia jest większa od minimalnej wymaganej wartości. Minimum 80 % wyników jest większych od wymaganej wartości minimalnej. Maksimum 20 % wyników jest mniejsza od wymaganych minimalnych wartości o nie więcej niż 15 MPa.

41 Podsumowanie

42 Podsumowanie (1) Wykonując podbudowę z mieszanki MCE należy dążyć do wykonania jak najbardziej podatnej podbudowy, aby zminimalizować ryzyko powstania spękań odbitych. Mieszanka MCE jest dość zmienna ze względu na wykonywanie jej w technologii mieszania na miejscu oraz zastosowanie materiałów z recyklingu.

43 Podsumowanie (2) Nawierzchnie z podbudowami z mieszanki MCE są narażone na powstawanie spękań. O trwałości takiej nawierzchni w dużym stopniu decyduje odpowiednie utrzymanie bieżące. W przypadku pojawienia się spękań należy je jak najszybciej uszczelnić. W związku z wprowadzeniem nowych zasad projektowania i wbudowania mieszanek MCE po pewnym okresie użytkowania instrukcja powinna zostać zaktualizowana w oparciu o zebrane doświadczenia z realizowanych budów.

44 Dziękuję za uwagę