INSTRUKCJA LABORATORYJNA I TECHNICZNOLOGICZNA STOSOWANIA STABILZATORA GRUNTÓW EN-1 DO CELÓW DROGOWYCH

Transkrypt

1 INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW ZAKŁAD GEOTECHNIKI WARSZAWA, UL. JAGIELLOŃSKA 80 teł. (0 22) , (0 22) w.248 lub 220 INSTRUKCJA LABORATORYJNA I TECHNICZNOLOGICZNA STOSOWANIA STABILZATORA GRUNTÓW EN-1 DO CELÓW DROGOWYCH Zleceniodawca: ENVTECH POLAND Katowice ul. Czerwińskiego 8/50 Warszawa, maj 1999 r.

2 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 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

3 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 EN- 1 zaleca się stosować szczególnie grunty o właściwościach podanych w tablicy 1. Lp. Właściwości Wymagania Metoda badań wg 1 Uziarnienie w % PN-B-04481/ zawartość ziaren przechodzących przez sito # 50 mm - zawartość ziaren mniejszych od 0,074 mm, nie mniej niż Zawartość części organicznych, nie PN-B-04481/1988 więcej niż (%) 5 3 Wskaźnik plastyczności, powyżej (%) 5 PN-B-04481/ Pęcznienie, powyżej (%) 1 PN-S-96011/1988 Decydującym sprawdzianem przydatności gruntu do stabilizacji jest uzyskanie wskaźników technicznych podanych w p.9 tablicy Cement Do stabilizacji gruntów należy stosować cement portlandzki marki "32,5" wg PN-B-30000/A2: Stabilizacji EN-1 (ROADBOND EN-1) Tablica 1 Koncentrat w opakowaniu fabrycznym charakteryzujący się wskaźnikiem ph > 1,0 może być stosowany wyłącznie po rozcieńczeniu wodą w stosunku 1 litr koncentratu na litrów wody. 2.4 Woda Woda powinna odpowiadać wymaganiom PN-B-32250/1988. Do stabilizacji nadaje się woda pitna (wodociągowa) bez ograniczeń. 3

4 3. USTALENIE SKŁADU MIESZANKI Skład mieszanki zależy od jej przeznaczenia. Stabilizator EN-1 należy dozować w niezmiennej ilości 0,15 i koncentratu na 1m 3 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 % 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 (R 3, R m 7 R m 28, R zo 28) należy przygotować co najmniej 3 próbki z zastosowaniem pielęgnacji jak niżej: R 3 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez 3 doby, np. w szczelnym pojemniku R m 7 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez 7 dób, po czym nasącza się wodą w aparacie próżniowym R m 28 - próbki przechowuje się w stanie powietrzno - wilgotnym przez okres 14 dób i 14 dób w wodzie R zo 28 - 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

5 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 R zo 28 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 Lp. Fizyczno-mechaniczne właściwości gruntów stabilizowanych cementem i stabilizatorem EN-1 1 Wytrzymałość na ściskanie (R) - R 3 lub R m 7 - R m 28 Jednostka MPa MPa Wartości wskaźników technicznych Górna warstwa Podbudowa ulepszonego pomocnicza podłoża 0,3 0,4 0,6-1,0 1,04-1,5 2 Odporność na zamrażanie i odmrażanie R zo 28 ilość cykli Wskaźnik piaskowy (WP) po cyklach zamrażania i odmrażania 4 Pęcznienie (p) % <1 <0,5 5 Wskaźnik nośności (CBR) po 14 dniach w stanie powietrzno-wilgotnym i 14 dobach moczenia - badanie porównawcze zalecane przy obciążeniu nawierzchni ruchem powyżej KR2 % Tablica 2 5

6 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 do zagęszczania w miejscach trudnodostępnych. 6

7 4. TRANSPORT 4.1 cementu zgodnie z BN-88/ 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 R m 7 lub nośności jak w p KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT 7.1 Badanie przed przystąpieniem do robót Przed przystąpieniem do robót powinna być opracowana recepta wg Instrukcji laboratoryjnej. 7.2 Badanie w czasie robót Równość podłoża lub warstwy stabilizowanej W stosunku do wymagań projektowych lub dopuszcza się różnice wysokości lub nierówności powierzchni ± 1 cm Wilgotność mieszanki Dopuszcza się wilgotność mieszanki ± 2 % w stosunku do wilgotności optymalnej. Badanie na każdej dziennej działce roboczej Rozścielenie cementu Tolerancja masy rozścielonego cementy nie powinna przekraczać ± 0,3 %/1m 2. Badanie należy przeprowadzić przed wymieszaniem cementu z gruntem. 7

8 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 Głębokość mieszania Głębokość mieszania mierzy ssę po wstępnym zagęszczeniu warstwy z dokładnością do 1 cm. Różnice nie mogą przekraczać ± 1 cm Kontrola zagęszczenia Kontrolę zagęszczenia należy przeprowadzać po ostatecznym zagęszczeniu warstwy. Zagęszczenie podłoża powinno wynosić Is >0.95, a zagęszczenie podbudowy pomocniczej Is ,2.7 Równość zagęszczanej warstwy Dopuszcza się tolerancje wysokości ± 1 cm w stosunku do wymagań projektowych, chyba że projekt określa te wymagania bardziej szczegółowo Badanie wytrzymałości na ściskanie Z każdej działki roboczej należy pobrać 3 próbki na zbadanie wytrzymałości po 3 dobach R 3. Na każde 1000 m 2 należy pobrać 6 próbek w celu określenia R m 28 i R zo 28. W przypadku negatywnego wyniku badań należy skorygować receptę w laboratorium specjalistycznym Badanie nośności Warstwy stabilizowane cementem z dodatkiem środka EN-1 powinny charakteryzować się odpowiednią nośnością, badanie wg BN-64/ Moduł odkształcenia E 2 badany pod płytą Φ 30 cm na powierzchni warstwy stabilizowanej: - warstwa ulepszonego podłoża E MPa - podbudowa pomocnicza E MPa. 8

9 NORMY ZWIĄZANE Z OPRACOWANIEM PN-S PN-88/B BN-64/ PN-60/B PN-55/B BN-70/ PN-S PN-S PN-B PiM-B PN-B PN-S PN-B BN-75/ BN-77/ BN-84/ Drogi samochodowe. Nawierzchnie drogowe. Podział, nazwy, określenie. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu. Oznaczenie wskaźnika piaskowego. Grunty budowlane. Oznaczenie kapilarności biernej. Grunty budowlane. Oznaczenie wskaźnika przepuszczalności. Oznaczenie wskaźnika nośności gruntu jako podłoża nawierzchni podatnych (CBR). Stabilizacja gruntów wapnem do celów drogowych. Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem. Wapno Materiały budowlane - Woda do betonów i zapraw. Grunty budowlane - badania polowe. Drogi samochodowe - Popioły lotne. Cement. Pobieranie próbek gruntów do celów drogowych i lotniskowych. Oznaczenie wskaźnika zagęszczenia gruntu. Oznaczenie modułu odkształcenia nawierzchni podatnych przez odciążenie płytą. 9