NAWIERZCHNIE DROGOWE 2016nawierzchniedrogowe.konferencjespecjalistyczne.pl/images/pdf/... ·...
-
Upload
truongtruc -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
Transcript of NAWIERZCHNIE DROGOWE 2016nawierzchniedrogowe.konferencjespecjalistyczne.pl/images/pdf/... ·...
NAWIERZCHNIE DROGOWE 2016
Stabilizacja gruntów spoistych przy
użyciu spoiw wapiennych
Dominik Małasiewicz
Stowarzyszenie Przemysłu Wapienniczego
Kraków, 25-11-2016
Definicje - PN-EN 459-1
3
Wapno wapniowe
Wapno hydratyzowane
Wapno dolomitowe
Wapno suchogaszone
Wapno palone
Wapno budowlane
Wapno
Wapno powietrzne
STABILIZACJA…
Stabilizacją gruntów nazywamy stosowanie
odpowiednich metod trwałego wzmacniania
i utrwalania gruntów w celach budowlanych.
Proces ma za zadanie podwyższyć
parametry no ne podłoża.
8
Jaki grunt, jakie spoiwo ?
9
Grunt
Spoisty (żliny, iły)
Niespoisty (Piaski, pospółki)
Wapno (wapno palone CaO)
Spoiwa
Cement
Spoiwa
10
Rekomendacje do uzyskania
wilgotno ci optymalnej - Wopt
żęs
tość
obj
ętoś
ciow
a sz
kiel
etu
grun
tow
ego
9 11 8 10 12
1,71
1,73
1,75
1,77
1,79
1,70
1,72
1,74
1,76
1,78
13
Wilgotność [%]
[g/cm3] Ca(OH)2 CaO
Reakcja z wodą
Wydzielenie ciepła
Rozcieńczenie
Przewilgocony Przesuszony
MLECZKO WAPIENNE
spoiwo wapienne do ulepszania i stabilizacji gruntów
11
Rekomendacja: grunty spoiste przesuszone
14
Rekomendacje do uzyskania
wilgotno ci optymalnej - Wopt
żęs
tość
obj
ętoś
ciow
a sz
kiel
etu
grun
tow
ego
9 11 8 10 12
1,71
1,73
1,75
1,77
1,79
1,70
1,72
1,74
1,76
1,78
13
Wilgotność [%]
[g/cm3] Ca(OH)2 CaO
Reakcja z wodą
Wydzielenie ciepła
Rozcieńczenie
Przewilgocony Przesuszony
WAPNO PALONE
spoiwo wapienne do ulepszania i stabilizacji gruntów
15
Rekomendacja: grunty spoiste przewilgocone
Krakow 18
1 – Rozło enie spoiwa 2 - Mieszanie
4 - Profilowanie 3 - Zagęszczanie
Szybko ć prowadzenia prac
Exemples de tambours de malaxage.
19
Recykler gwarantuje – szybko ć i dokładno ć
Wydajno ć – do 15000 m2/dzieńś głęboko ć mieszania do 56 cm
21
Wapno standard
Jak to działa?
Stabilizacja gruntu niskoemisyjnym wapnem
Dodatek organiczny działa jak klej
łączący ze sobą najdrobniejsze
cząstki
Woda zawarta w gruncie powoduje
rozpad aglomeratów. Dlatego wapno
wykazuje taką samą reaktywność jak
tradycyjne wapna, lecz równocześnie
ma pozytywny wpływ na środowisko.
Emisja
pyłów
Wiatr
Friant Kern
Kanał nawadniający
długość - 240 km
– Wybudowany przez
Bureau of Reclamation
w 1946 r.
– Irrigation / supply the San
Joaquin Valley
• przepływ: 100 m3/s
• prędkość: 1,3 m/s
Problem: Osunięcie powiązane z ekspansywnymi wapieniami
(IP ~ 23-50)
Source: A. K. Howard + J. P. Bara, B. Reclam., 1976 26
Friant Kern
Zastosowane rozwiązanie:
6,4 km wybudowano z gruntu uzdatnionego wapnem w latach 1972-77
(4% wapno palone / 330 000 m3)
Source: G. Herrier et al., ICSE6, 2012
lady po zagęszczaniu
(walec okołkowany)
35 lat później
Odbudowane odcinki wymagają niewiele nakładów na utrzymanie
Sekcje z odbudowane z wapnem - 2007 i 2012r.
27
Podtorze z gruntu osuszonego popiołami oraz na powietrzu (bez uzdatniania !!!)
30
Woda gruntowa
Zwarta Plastyczna Płynna
Ilo ć wody
Konsystencja
plastycznego
gruntu
Zmiana no no ci gruntu
Jesień 2011 roku
no no ć nasypu 60 MPa
Wiosna 2012 roku
no no ć nasypu < 15 Mpa
Przyczyna utraty no no ci:
grunt spoisty, opady deszczu, nieg, roztopy
31
H2O CaO Ca(OH)2 + Ciepło
Wapno poprawia urabialno ć gruntu
Spadek
wilgotno ci
gruntu
Floculates clays
Before lime treatment After lime treatment
33
34
Ulepszanie / uzdatnianie
W zale ności od warunków, 1% wapna palonego mo e obni yć wilgotność gruntu 1 do 5%
● CaO + H2O Ca(OH)2 + ciepło
● Aeracja gruntu związana z procesem jego mieszania
Efekt natychmiastowy - osuszenie gruntu
35
Dodatek wapna palonego,
a spadek wilgotności gruntu w czasie.
Dodatek wapna palonego,
a spadek wilgotności gruntu w czasie.
H2O CaO Ca(OH)2 + Heat
Decreases
moisture content
Zmiana struktury
gruntu
Grunt rodzimy po uzdatnieniu
36
Wapno poprawia urabialno ć gruntu
Porównanie gruntu rodzimego uzdatnionego
i rodzimego nieuzdatnionego.
38
Uzdatniony wapnem palonym
• Sypki
• Daje się łatwo zagęszczać
• Du a nośność
Grunt rodzimy
• Plastyczny
• Nie daje się zagęszczać
• Słaba nośność
0
20
40
60
80
100
120
140
160
12 65 100 300 700
Ko
he
zja
[k
Pa
]
kondycjonowanie [dni]
... poprawa własno ci mechanicznych
wzrost kohezji (c) stabilny kąt tarcia wewnętrznego (ϕ)
IP = 12; uzdatniony 3% wapna.
Grunt rodzimy - 0 dni kondycjonowania próbki
[source: G.Herrier et.al, ICSE 2012]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
12 65 100 300 700
Kąt
tarc
ia [
ϕ]
kondycjonowanie [dni]
39
... poprawa własno ci mechanicznych (2)
-
2
4
6
8
10
12
IP=7, 3% IP=14, 3% IP=22, 3% IP=7, 7% IP=14, 7% IP=22, 7%Wyt
rzym
ało
ć na
ci
skan
ie [
MP
a]
28 Days
180 Days
360 Days
3%
wapna
7%
wapna
0% wapna
(0,1-0,3 MPa)
Source: D. Little, Stabilization of pavement subgrades and base courses with lime, 1995 40
Odporno ć na działanie wody
przykładowe wyniki badań
Uziarnienie [%]
Rodzaj gruntu
Wilg
otno
ść n
atur
alna
Ilość
dod
atku
wap
na
źfek
tywn
y kąt
tarc
ia
wew
nętrz
nego
Wsp
ółcz
ynni
k filtr
acji
k [ cm
/s]
Wsk
ani
k po
row
atoś
ci e [-
]
żęs
tość
obj
ętoś
ciow
a sz
kiele
tu
gru
nto
we
go
Pd [g
/cm
3]
Mod
uł Y
oung
a [M
Pa
]
Wsk
ani
k za
gęsz
czen
ia
s [-]
Żrak
cja w
irowa
i kam
ieni
sta
Fra
kcja
pia
skow
a
Żrak
cja p
yłow
a
Żrak
cja iło
wa
0 40 39 21 żlina zwięzła, brązowa
14,6 0 28,43 4,15x10-6 0,43 1,906 28,5 0,99
18,0 2 35,10 2,88x10-6 0,49 1,827 56,3 0,99
16,6 6 44,28 8,72x10-7 0,57 1,738 76,7 0,95
18,8 10 37,70 3,05x10-7 0,55 1,742 102,7 0,99
0 12 60 28 żlina pylasta zwięzła,
brązowa
20,8 0 26,81 5,12x10-7 0,68 1,657 23,8 0,99
19,8 2 37,75 4,45x10-7 0,70 1,636 52,4 0,98
20,6 6 38,54 1,05x10-7 0,70 1,644 69,7 1,00
24,6 10 37,16 8,05x10-8 0,67 1,658 98,7 1,01
49 37 6 8 Pospółka gliniasta,
jasnobrązowa
10,8 0 40,13 7,06x10-4 0,31 2,058 50,4 0,98
10,5 2 41,01 6,15x10-4 0,38 1,957 73,4 0,96
13,3 6 43,19 3,74x10-4 0,42 1,910 110,8 0,95
17,2 10 43,89 1,85x10-4 0,47 1,839 143,0 0,95
57 30 9 4 wir gliniasty, brązowo-
popielaty
11,6 0 41,43 5,72x10-5 0,39 1,958 57,5 0,95
12,0 2 42,37 5,01x10-5 0,40 1,933 92,2 0,96
13,3 6 43,59 4,83x10-5 0,47 1,843 125,6 0,94
13,1 10 44,10 3,97x10-5 0,40 1,936 167,5 0,98
42
Przed testem 5 min 15 min 45 min
Wyniki badań
Rozszerzony test spoisto ci gruntu (ECT)
Próba w IFSTTAR 2011 (ex-LCPC)
- Grunt rodzimy; IP= 11; czas kondycjonowania próbek - 90 dni
Przed testem 15 godzin 45 godzin 5 godzin
Grunt uzdatniony wapnem 2 %; IP= 11; czas kondycjonowania próbek - 90 dni
Test na erozję
bez wapna
2% wapna i 3 dni kondycjonowania próbki
2% wapna i 7 dni
2% wapna i 20 dni
przed testem
po teście
195 Pa
2.9
c
eI
22 Pa
2.6
c
eI
267 Pa
3.0
c
eI
500 Pa (à affiner)c
43
Test na erozję
(MoJET)
• Test prowadzony w IFSTTAR 2011 (ex-LCPC) –
• Standardowa metoda: przepływ wody – 600 ml/min
• Zmodyfikowana metoda: przepływ wody – 2000 ml/min
IP = 11; grunt rodzimy– 90 dni kondycjonowania próbki
Czas trwania testu - 5 min
Sucha masa
m(t)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 2 4 6 8 10 12 14
temps (min)
masse c
um
ulé
e (
g)
2000 ml/min
600 ml/min R1
600 ml/min R2
przed po Test - 5 min
Standardowa metoda (600 ml/min)
grunt rodzimy 44
Water
After test
30 min
2 l/min
5 min / 600 ml/min
Grunt uzdatniony
Test na erozję (MoJET Test)
Grunt rodzimy
Test prowadzony w IFSTTAR 2011 (ex-LCPC)
Zmodyfikowana metoda: przepływ wody – 2000 ml/min
Grunt uzdatniony - 2% wapna
IP = 11; 90 dni kondycjonowania próbki
Czas trwania testu - 30 min
45
30 min / 2000 ml/min
Siła stabilizacji ! ! !
49
Lime Treated Soil. Construction Manual. Lime Stabilization & Lime Modification – NLA, January 2004, USA
Technologia stabilizacji -
korzy ci
Ulepszanie i stabilizacja gruntów spoistych
wapnem palonym
Wzrost urabialności
Poprawa zagęszczalności
Wzrost nośności
Poprawa kohezji
Wzrost stabilności mechanicznej
Technologia powszechnie stosowana przy budowie
nasypów oraz platform ziemnych
51
Co przekłada się na …
Stabilna, no na podbudowa
pod nawierzchnią kolejową
Zmniejszenie grubo ci warstwy ochronnej
Skrócenie czasu
wykonywania robót ziemnych
Zmniejszenie nakładów finansowych
na modernizację w porównaniu z wymianą gruntu
Ochrona rodowiska
(zasoby naturalne, zanieczyszczenie)
52
Stabilizacja dzisiaj to:
• Efektywny sposób na wykorzystanie gruntów spoistych
przy budowie m.in. dróg, szlaków kolejowych,
platform pod lotniska, hale magazynowe i supermarkety
• Brak konieczno ci wymiany gruntów spoistych
• Szybko ć prowadzenia prac
• Duże korzy ci ekonomiczne dla inwestorów
i wykonawców
53