Możliwości zastosowania frakcjonowanych UPS w produkcji prefabrykatów inżynieryjno-technicznych infrastruktury drogowej Grzegorz Łój Seminarium: Innowacyjne rozwiązania w wykorzystaniu ubocznych produktów spalania (UPS) Realizowane w ramach Przedsięwzięcia IniTech: Analiza uwarunkowań oraz badania możliwości wykorzystania wybranych UPS w budownictwie i inżynierii lądowej nr rejestracyjny OSF 65832 Kraków 14 listopada 2012
Cechy technologii wibroprasowania betonu oraz właściwości mieszanki betonowej do niej przeznaczonej Laboratoryjna weryfikacja składów mieszanek betonowych z frakcjonowanymi UPS Półtechniczna weryfikacja składów mieszanek betonowych z frakcjonowanymi UPS Nawierzchnie próbne z prefabrykatów drogowych zawierających frakcjonowane UPS
Betonowe elementy brukowe Technologie: Jednowarstwowa Wielowarstwowa (dwuwarstwowa) Metody produkcji: Stacjonarna na paletach technologicznych Stacjonarna na paletach transportowych Przejezdna
Wibroprasowanie betonu
Cechy mieszanki betonowej dla elementów wibroprasowanych Bardzo niskie w/c ok. 0,34 0,4 Konsystencja wilgotna bardziej sztywna niż K1 lub C0 Stosowane kruszywo: Warstwa konstrukcyjna 0/8mm (0/16mm) Warstwa licowa 0/2mm (0/4mm) Wysoki punkt piaskowy mieszanki kruszyw Optymalna zawartość części pylastych w zakresie 340 380 (400) kg/m 3
przesiew, % Optymalne krzywe uziarnienia mieszanki kruszywowej 100 90 80 Punkt piaskowy 70 60 Suma części pylastych z kruszywa i dodatków 50 40 30 20 10 0 0 0,125 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0 sito o długości boku oczka kwadratowego, mm
Przechodzi [%] Receptury próbne Składy wyjściowe mieszanek betonowych dla warstwy konstrukcyjnej betonowej kostki brukowej Składnik Dozowanie [kg/1m 3 ] Dozowanie [kg/1m 3 ] CEM I 42,5R lub CEM II/A-M(S-LL) 52,5R 220-250 320-350 100 90 80 70 60 50 40 Popiół lotny lub frakcjonowany UPS 80-120 ---- Piasek 0/2 950 950 Żwir I 2/8 1000 1000 Woda (teoretyczna) ok. 130-150 ok. 130 Domieszka plastyfikator 1,2 1,2 Punkt piaskowy: 51,0 51,0 30 20 10 0 0 0,125 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0 Bok oczka sita [mm] Przykładowa kumulacyjna krzywa uziarnienia kruszywa dla warstwy konstrukcyjnej betonowej kostki brukowej
Przechodzi [%] Receptury próbne Składy wyjściowe mieszanek betonowych dla warstwy licowej betonowej kostki brukowej Składnik Dozowanie [kg/1m 3 ] Dozowanie [kg/1m 3 ] CEM I 42,5R lub CEM II/A-M(S-LL) 52,5R 350 380 400-420 100 90 80 70 60 50 40 Popiół lotny lub frakcjonowany UPS 50 ---- Piasek 0/2 1650 1650 Żwir I 2/8 --- --- Woda (teoretyczna) ok. 150 ok. 145 Domieszka plastyfikator 3,3 3,3 Punkt piaskowy: 96,0 96,0 30 20 10 0 0 0,125 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 Bok oczka sita [mm] Przykładowa kumulacyjna krzywa uziarnienia kruszywa dla warstwy konstrukcyjnej betonowej kostki brukowej
Badanie podatności mieszanek betonowych na zagęszczanie metodą wibroprasowania Stanowisko pomiarowe Wyniki badania podatności na zagęszczania (wykres zależności gęstości od czasu)
Wyniki badań laboratoryjnych Gęstość i nasiąkliwość próbek walcowych zaformowanych na stanowisku do badania podatności na zagęszczanie metodą wibroprasowania
Wyniki badań laboratoryjnych MPa Wytrzymałość na ściskanie próbek walcowych zaformowanych na stanowisku do badania podatności na zagęszczanie metodą wibroprasowania
Półtechniczna weryfikacja receptur laboratoryjnych Do prób wybrano zakłady różniące się poziomem technicznym i technologicznym: Różne maszyny formujące Zróżnicowany stopień automatyzacji zakładu Różne warunki wstępnego dojrzewania wyrobów Wyprodukowano różne drobnowymiarowe prefabrykaty drogowe zawierające frakcjonowane UPS Betonowa kostka brukowa Krawężniki i obrzeża betonowe Bloczki betonowe
wytrzymałośc na rozciąganie przy rozłupywaniu, MPa Półtechniczna weryfikacja receptur laboratoryjnych wybrane parametry weryfikacyjne dla kostki brukowej 7 6 5 CEM I T-002 T002/F0-45 T-002/f pow45 4 3 2 1 0 1 dzieo 7 dni 28 dni 90 dni 180 dni
Półtechniczna weryfikacja receptur laboratoryjnych wybrane parametry weryfikacyjne dla kostki brukowej Odpornośd na warunki atmosferyczne Nasiąkliwośd wagowa % Odpornośd na środki odladzające złuszczenie z powierzchni, kg/m 2 Ubytek masy, % PN-EN 1338:2005+AC:2007 PN-B-06250:1988 CEM I 3,75 0,10 0,66 T-002 4,62 0,40 0,36 T-002/f 0-45 4,21 0,31 0,52 T002/f pow 45 4,92 0,95 2,71
Półtechniczna weryfikacja receptur laboratoryjnych wybrane parametry weryfikacyjne dla krawężników Receptura z 33% frakcjonowanego UPS Wytrzymałośd na zginanie, MPa PN-EN 1340:2004+AC:2007 Nasiąkliwośd wagowa, % K-002 6,7 5,1 K-002/f0-30 7,2 4,9 K-002/f0-100 7,6 4,8 Odpornośd na środki odladzające badania w toku Ścieralnośd
Półtechniczna weryfikacja receptur laboratoryjnych Wybrane parametry weryfikacyjne dla bloczków betonowych 1. 2. Gęstość brutto (stan suchy) [kg/m 3 ] Wytrzymałość na ściskanie [N/mm 2 ] Bloczki - 33% K002 2150 Bloczki - 33% K002/f0-30 2240 Bloczki - CEM I 2170 Wytrzym. Średnia f m Wytrzym. znormalizowana f b Bloczki - 33% K002 18,8 26,5 Bloczki - 33% K002/f0-30 20,5 29,0 Bloczki - CEM I 15,5 22,0 3. Współczynnik absorpcji wody [g/m 2 s] Bloczki - 33% K002 2,2 Bloczki - 33% K002/f0-30 1,8 Bloczki - CEM I 1,9
Nawierzchnie próbne z prefabrykatów zawierających frakcjonowane UPS Na potrzeby próbnych nawierzchni wyprodukowano: krawężniki i obrzeża betonowe zawierające frakcjonowane UPS 4 rodzaje betonowej kostki brukowej z UPS w warstwie konstrukcyjnej 1 rodzaj betonowej kostki brukowej z frakcjonowanym UPS w warstwie licowej Spoiwa drogowe zawierające frakcjonowane UPS (do stabilizacji gruntu oraz do podbudów i podsypki pod kostkę) Ciąg komunikacyjny dla ruchu pieszego i lekkiego ruchu kołowego (do 7 ton).
Nawierzchnie próbne z prefabrykatów zawierających frakcjonowane UPS Miejsca postojowe dla samochodów ciężarowych z naczepami
Podsumowanie Frakcjonowane UPS wywierają korzystny wpływ na kształtowanie parametrów użytkowych prefabrykatów betonowych przeznaczonych dla infrastruktury inżynieryjno-drogowej Wykonane badania wskazują na możliwości szerszego wykorzystania frakcjonowanych UPS w technologii betonu wibroprasowanego
Dziękuję za uwagę