KRUSZYWO WAPIENNE DLA DROGOWNICTWA Konrad Jabłoński Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 1
1. Stereotypy: Funkcjonujące stereotypy w odniesieniu do kruszyw wapiennych, to najczęściej: kruszywo wapienne lasuje się, kruszywo wapienne jest zbyt nasiąkliwe. kruszywo wapienne jest zbyt miękkie. Stereotypy te funkcjonują w odniesieniu do większości osadowych skał węglanowych, o różnej genezie i składzie chemicznym. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 2
2. Podział skał węglanowych w zależności od składu chemicznego: Nazwa skały Zawartość minerałów, % (mol): CaCO 3 CaMg[CaCO 3 ] 2 ilaste wapienie i kredy > 90 < 10 < 10 wapienie magnezowe > 50 < 15(MgCO 3 ) < 10 wapienie dolomityczne 50 10 50 < 10 dolomity 0 10 90 100 0 / (dolomity margliste) /(10 33) / (67 90) / < (33) margle /(dolomityczne) < 50 ( 33 67) > 50 Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 3
2. Podział skał węglanowych w zależności od okresu geologicznego: Okres geologiczny nazwa mln lat temu Rodzaje skał węglanowych głębokomorskie * /płytkomorskie ** kambr ordowik sylur dewon 543-495 495-443 443-417 417-354 *- o najlepszych właściwościach, ** - o gorszych właściwościach Jak wyżej Jak wyżej Jak wyżej karbon 354-290 **, głównie przywęglowe Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 4
2. Podział skał węglanowych w zależności od okresu geologicznego: Okres geologiczny nazwa mln lat temu Rodzaje skał węglanowych głębokomorskie * /płytkomorskie ** perm trias jura kreda 290-251 251-206 206-142 142-65 ** wapienie rafowe i dolomity **wapień muszlowy, dolomity, margle ** wapienie rafowe i margle ** wapienie rafowe, margle i kredy Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 5
3. Właściwości kruszyw węglanowych Geneza i wiek skał węglanowych oraz ich skład chemiczny decydują o właściwościach kruszyw produkowanych z tego surowca. Od bardzo wytrzymałych i odpornych na wpływy klimatyczne głębokomorskich dolomitów i wapieni dewońskich do zupełnie słabych i nieodpornych jurajskich margli oraz kredy. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 6
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Kruszywa z dewońskich dolomitów i wapieni płytkowodnych charakteryzują się znacznie gorszymi właściwościami budowlanymi niż z dewońskich dolomitów i wapieni głębokomorskich. Przydatność do robót drogowych kruszyw z młodszych skał węglanowych (np.karbońskich, permskich, triasowych, jurajskich) jest ograniczona, ale ze względów ekonomicznych były i są one stosowane wielu krajach świata, w tym i w Polsce. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 7
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Przydatność kruszyw z węglanowych skał jurajskich była przedmiotem badań IBDiM w latach 1979-1982 i na podstawie tych badań w 1983 roku IBDiM opublikował następujące Wstępne wytyczne wykonywania podbudowy: z chudego betonu z kruszywem ze słabych wapieni, (zeszyt 17) z kruszywa ze słabych wapieni stabilizowanego mechanicznie, z kruszywa ze słabych wapieni stabilizowanego żużlem granulowanym, ( zeszyt 19) Wstępne wytyczne wykonania nawierzchni z mieszanek mineralno-bitumicznych z kruszywem ze słabych wapieni, (zeszyt 20). Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 8
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 9
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Wspomniane wytyczne wymagają aby kruszywo do podbudów charakteryzowało się : ścieralnością LA nie wyższą niż 60 %, mrozoodpornością nie większą niż 10%, nasiąkliwością nie większą niż 6 %, zawartością pyłów nie więcej niż 10 %, WP po 5 krotnym zagęszczaniu wg Proctora: 30-75. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 10
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Wspomniane wytyczne wymagają aby kruszywo do MMA charakteryzowało się : ścieralnością LA nie wyższą niż 55 %, mrozoodpornością nie większą niż 10%, nasiąkliwością nie większą niż 6 %, zawartością pyłów nie większą niż 3,5 %, zawartością ziarn nieforemnych nie większą niż 35 %. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 11
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Wspomniane wytyczne wymagają dodatkowo aby kruszywo ze słabych wapieni do MMA charakteryzowało się maksymalnym wymiarem ziarn kruszywa do wykonywania warstw ścieralnych nie większym od 8 mm, a do warstw wyrównawczych i wiążących nie większym niż 12 mm, a dopuszczalny udział kruszyw ze słabych wapieni w mieszance mineralnej nie powinien przekraczać 40 %. Wytyczne ograniczają zastosowanie tych kruszyw do ruchu bardzo lekkiego i lekkiego (obecnie KR1). Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 12
3. Właściwości kruszyw węglanowych cd. Głębokomorskie skały węglanowe wczesnego paleozoiku (kambr-dewon) charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami fizykomechanicznymi (klasa I/II), a jurajskie znacznie gorszymi (klasa III i pozaklasowe) i te zostały nazwane słabymi wapieniami we wspomnianej pracy n.-b. IBDiM. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 13
4. Przykłady zastosowań kruszyw węglanowych w drogownictwie Kruszywa z najstarszych, głębokomorskich skał węglanowych (wapieni i dolomitów) od lat były i są stosowane do wykonywania podbudów z kruszyw stabilizowanych mechanicznie i do podbudów z MMA nawierzchni dróg obciążonych najcięższym ruchem samochodowym, takich jak autostrada A-4 (Kraków Katowice), A-2 (Konin Stryków), obwodnic miast: Kielce, Skarżysko-Kamienna, Jędrzejów, Szubin, rozbudowa lotniska w Warszawie i Rzeszowie itp. Kruszywa ze płytkomorskich skał węglanowych, z młodszych okresów geologicznych, były i są stosowane również do warstw z MMA na drogach obciążonych ruchem lekkim (KR1) w ilości do 40 %(m/m) mieszanki mineralnej, głównie na drogach gminnych i powiatowych Lubelszczyzny, Rzeszowszczyzny i Kielecczyzny. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 14
Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 15
Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 16
Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 17
Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 18
5. Zamiast zakończenia Przegląd właściwości skał węglanowych ułatwia odpowiedź, czy dotychczasowe stereotypy, że: kruszywo wapienne lasuje się, kruszywo wapienne jest zbyt nasiąkliwe. kruszywo wapienne jest zbyt miękkie, w odniesieniu do ich właściwości są słuszne. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 19
5. Zamiast zakończenia Wszystkie trzy przytoczone stwierdzenia są na pewno słuszne w odniesieniu do kredy i margli. Wszystkie trzy przytoczone stwierdzenia są na pewno niesłuszne w odniesieniu do głębokomorskich skał węglanowych wczesnego paleozoiku ( okresy: od kambru do dewonu) i kruszywa z tych skał są w pełni przydatne do robót nawierzchniowych. Ograniczeniem: niska odporność na polerowanie - PSV). Płytkomorskie skały węglanowe (rafowe) z okresów od kambru do dewonu charakteryzują się gorszymi parametrami wytrzymałościowymi od głębokomorskich. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 20
5. Zamiast zakończenia Pomiędzy kruszywami z głębokomorskich skał węglanowych z wczesnego paleozoiku, a najsłabszymi kruszywami ze płytkomorskich skał węglanowych okresu jury i kredy znajduje się rozległe spektrum kruszyw o bardzo zróżnicowanych właściwościach w zależności od ich składu chemicznego, a w szczególności od zawartości poszczególnych minerałów minerałów skałotwórczych, w tym dolomitu oraz ilastych. Dolomit poprawia właściwości budowlane, a minerały ilaste pogarszają je i to tym bardziej im większa ich zawartość w skale. Margle wapienne i dolomityczne, bądź wapienie margliste nie nadają się do robót nawierzchniowych, gdyż ulegają rozpadowi pod wpływem czynników atmosferycznych. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 21
5. Zamiast zakończenia Ze względu na skład chemiczny kruszyw węglanowych nie będzie możliwe ich zastosowanie do podbudów z kruszyw związanych hydraulicznie, gdyż spadek wytrzymałości mieszanek jest nawet 10-krotnie wyższy od dopuszczalnego (< 20). Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 22
5. Zamiast zakończenia Technicznymi kryteriami przydatności kruszyw z poszczególnych rodzajów skał węglanowych dotychczas jest ich klasa i gatunek wg PN-B-11112:1996 Kruszywa mineralne Kruszywa łamane do nawierzchni drogowych. Po zatwierdzeniu projektu dokumentu aplikacyjnego DA/PN-EN 13043 będą nimi: odporność na rozdrabnianie wg LA (od 20 do 50), nasiąkliwość, mrozoodporność (F 1%NaCl 7 %), kategoria uziarnienia, kształt ziaren oraz jakość pyłów w kruszywie. Oznacza to, że mrozoodporne kruszywa węglanowe znajdą również w następnych latach zastosowanie w drogownictwie, a w szczególności do wykonywania warstw podbudów z mieszanek kruszyw stabilizowanych mechanicznie oraz warstw z MMA. Seminarium SPW K. Jabłoński - Kielce, 12 maja 2005 r. 23