60 NowoczesneBudownictwoInżynieryjneMaj – Czerwiec 2013

Powszechnieznanei budowanew Polscewarstwydrogowez kru-szywzwiązanychspoiwemhydraulicznymprzeznaczonymnawar-stwypodbudowysąopisaneprzezpięćnormz grupyPN-EN14227.NapodstawienormPN-Sdowykonywaniapodbudówdrogowychstosujesięgłówniemieszankikruszywlubgruntówz dodatkiemcementów,zazwyczajCEMII/B-V32,5R.Wedługnowychwymagańzawartychw grupienormPN-EN14227jakospoiwohydrauliczneopróczpopularnegocementudopuszczasięrównieżstosowaniepopiołówlotnych,żużliczyspoiwdrogowych.W artykuleporów-nanobetonychudez udziałemcementuCEMII/B-V32,5R-HSR,zespoiwemdrogowymREYMIX-StabilizacjaHSD22,5E.

1.Wymaganiastawianepodbudowomdrogowym

NormygrupyPN-EN14227:1-5wprowadzająnowepodejście,obejmującewymaganiadotyczącewłaściwościkruszywopartychnaklasyfikacjiwedługPN-EN13242[1]i alternatywnąklasyfika-cjęwytrzymałości(klasyfikacjęmieszanekzwiązanychspoiwamidrogowymiprzedstawiatabela1).Cytowanenormywprowadzająnowemetodyformowaniai pielęgnacjipobranychprób,bardzoelastyczniepodchodządowymagaństawianychmieszankom,jeżelizostanąonewprowadzonedodokumentacjitechnicznejbudowy.Wymagająprzygotowaniaodpowiednichdokumentówtechnicznych,aplikującychichpostanowieniadoprzepisówkrajo-wych.DlategoteżkrajeczłonkowskieUniiEuropejskiejopracowują

dokumentyaplikacyjne.W Polscesąto„Wytyczne Generalnej Dy-rekcji Dróg Krajowych i Autostrad WT-5 Mieszanki związane spoiwem hydraulicznym do dróg krajowych”.Dotychczasnapodstawienormz grupyPN-Sdowykonywaniapodbudówdrogowychstosujesięgłówniemieszankikruszywnaturalnychlubgruntówz dodatkiemcementu(stabilizacjegruntówcementemwedługPN-S96012[2])orazchudebetonywedługPN-S96013[3].Podstawowymkryteriumprojektowaniatychmieszanekjestzakreswytrzymałościnaściskanieposiedmiui 28dniach.W dokumentachnormatyw-nych[2,3]cementjestjedynymspoiwemwiążącym,cobardzoograniczastosowanieinnychmateriałówdostępnychnarynku,np.spoiwdrogowych.Wychodzącnaprzeciwzapotrzebowaniomrynkuw normachseriiPN-EN14227dopuszczasięzastosowaniem.in.hydraulicznegospoiwadrogowego.

2.Materiałyi metody

Programbadańobejmujebadaniewytrzymałościnaściskanieorazbadaniemrozoodpornościmieszanekzawierającychdwarodzajespoiwa:CEMII/B-V32,5R-HSRorazREYMIX-StabilizacjaHSD22,5E.Charakterystykęspoiwprzedstawiatabela2.

2.1.cementportlandzkipopiołowyceMii/B-V32,5r-Hsr

CementportlandzkipopiołowyCEMII/B-V32,5R-HSRpo-wstajew wynikuzmieleniaklinkieruw ilościok.70%z do-datkiempopiołulotnegokrzemionkowegow ilościok.25%orazregulatoraczasuwiązaniaw ilościmaksymalnie5%.Cha-rakteryzujesięwydłużonymczasemwiązania,niskimciepłemhydratacji,niskimskurczem,umiarkowanądynamikąnarastaniawytrzymałościwczesneji bardzodobrądynamikąnarastaniawytrzymałościw długimokresietwardnienia,a takżedobrąodpornościąnakorozjęsiarczanową.

2.2.HydraulicznespoiwodrogowereYMiX-stabilizacjaHsD22,5e

HydraulicznespoiwodrogoweREYMIX-StabilizacjaHSD22,5Ejestmineralnymspoiwemhydraulicznympowstałymw wynikuwspólnegoprzemiałuklinkieruportlandzkiego,pyłówlotnychorazmateriałówdodatkowychwrazz aktywatoremtwardnienia.Przeznaczonejestdozastosowańw budownictwiekomunika-cyjnymdowykonywaniastabilizacjispoiwemhydraulicznym.Jakoprodukto wysokiejaktywnościhydraulicznejcharakteryzujesiędobrymprzyrostemwytrzymałościw początkowymokresietwardnienia,niskimskurczemorazjednorodnościąskładu.

2.3.Kruszywa

W projekciebadawczymzastosowanokruszywapochodzącez ZakładuEksploatacjiKruszywaRadłówwe frakcjach:

Wpływ komponentów na parametry betonów chudych w podbudowach drogowych

Projekty obejmujące rozbudowę infrastruktury drogowej pokazują, iż coraz większą wagę przywiązuje się do jakości i kosztów wytwarzania podbudowy. Stanowi ona bardzo istotny element nośny oraz pełni ważną funkcję w zapewnieniu trwałości konstrukcji nawierzchni dróg.

tekst:mgrinż.Krzysztof Pytel,mgrinż.PAweł tryBAlsKi,GrupaOżarówSA

Klasa Rc

Minimalne Rc [MPa] dla cylindra o wskaź-

niku smukłości 2*

Minimalne Rc [MPa] dla cylindra o wskaź-

niku smukłości 1*C0,4/0,5 0,4 0,5C0,8/1,0 0,8 1,0C1,5/2 1,5 2C3/4 3 4C6/8 6 8C9/12 9 12C12/16 12 16C15/20 15 20C18/24 18 24C21/28 21 28C24/32 24 32C27/36 27 36

CdvWartośćdeklaro-

wanaWartośćdeklaro-

wana*Jeżeliwykorzystanocylindryo wskaźnikusmukłościinnymniż1lub2,należyprzedużyciemokreślićichkorelacjęz cylindramio wskaźnikusmukłości1lub2.

Tab. 1. Klasyfikacja wytrzymałości na ściskanie mieszanek związanych spoiwem

a)kruszywonaturalneżwirowe0–31,5[mm],b)żwir2–8[mm],c)żwir8–16[mm].Udziałposzczególnychfrakcjidobranonapodstawiezaleceń

zawartychw normiePN-EN14227,coobrazujewykres1.

Wykres 1. Krzywa uziarnienia dobranego stosu okruchowego

2.4.Obliczaniewilgotnościoptymalneji gęstościobję-tościowej

Dodatekspoiwadomieszankipowodujezmianęwilgotnościoptymalnej.BadanieProctoraprzeprowadzonozgodniez normąPN-B-04481:1988[4],stosującmetodęII(dużycylinder,ubijaklekki).Mieszankęprzygotowanąw odpowiednichproporcjachodsianoprzezsitoo wymiarzeoczka#10,0[mm],podziarno

posłużyłodookreśleniaparametruwilgotnościoptymalnej,na-tomiaststosuneknadziarnadocałościmieszankijakoparametrkorygującyzastosowanow obliczeniachwilgotnościoptymalneji gęstościobjętościowej.Wynikibadańwilgotnościoptymalneji maksymalnejgęstościobjętościowejszkieletumieszanekmi-neralno-spoiwowychprzedstawionow tabeli3.

3.Omówieniewyników

Napodstawiewynikówz tabeli3obliczonoskładymieszanekspoiwowo-kruszywowych,któreprzedstawiatabela4.Formo-waniepróbekwykonanowformachcylindrycznychØ160[mm].Próbkizagęszczanodynamicznieprzywilgotnościoptymalnejmieszanki.Dlakażdejmieszankikruszywazespoiwemwykonanopodziewięćpróbek(dookreśleniawytrzymałościsiedmio-,28-i 42-dniowej).W celuporównaniastwardniałychbetonówwszyst-kieprzechowywanow komorzewilgotnościowej.Dodatkowow celuokreśleniamrozoodpornościwykonanopotrzypróbkidlakażdejz mieszanki,badanierozpoczętow 42dniudojrzewania.

Tab. 4. Skład mieszanek spoiwowo-kruszywowych

Udział spoiwa

Nazwa

5 % 7 % 9 %REYMIX-

Stabi-lizacja HSD

22,5 E

CEM II B-V 32,5

R-HSR

REYMIX-Stabi-lizacja HSD

22,5 E

CEM II B-V 32,5R-HSR

REYMIX-Stabi-lizacja HSD

22,5 E

CEM II B-V 32,5

R-HSR

Spoiwo[kg]

103 103 143 142 182 180

Kruszywo0-31,5[mm][kg]

1245 1230 1245 1230 1220 1212

Kruszywo2–8[mm][kg]

412 410 410 406 405 400

Kruszywo8–16[mm][kg]

412 410 410 406 405 400

Woda[kg] 113 145 124 150 140 150

3.1.Badaniewytrzymałości

Badaniewytrzymałościnaściskanieprzeprowadzonozgodniez normąPN-S-96013:1997[3].Parametrywytrzymałościoweorazklasyfikacjęwytrzymałościwedług[3,6]przedstawiatabela5orazwykresy2i 3.Badaniazaformowanychpróbekdowodzą,żeREYMIX-Stabi-

lizacjaHSD22,5Epozwalanauzyskaniewyższychparametrówwytrzymałościowychmieszanekspoiwowo-kruszywowychprzyzawartościspoiwa5%i 7%.Natomiastznaczącąprzewagęnadspoiwemdrogowymuzyskujecementprzyudziale9%.Klasyfi-kacjęprzeprowadzononapodstawieparametruwytrzymałościosiąganegow 42dniudojrzewania.Mieszankicharakteryzująsięznacznymprzyrostemwytrzymałościw początkowymstadiumdojrzewaniadosiódmegoi 28dnia,natomiastprzyrostwytrzy-małościpomiędzy28a 42dniemjestniewielki.

3.2.Badaniemrozoodporności

Badaniemrozoodpornościprzeprowadzonowedług„Wy-tycznych Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad WT-5

61Maj – Czerwiec 2013 NowoczesneBudownictwoInżynieryjne

PodbudowydrogowePolsKA

Tab. 2. Parametry fizykochemiczne omawianych spoiw

ParametrCEM II B-V 32,5R-HSR,

Ożarów

REYMIX-Stabilizacja HSD 22,5 E, Zakład Cemen-

townia Rejowiec

Zawartośćsiarczanów(jakoSO3)[%]

3,16 3,40

ZawartośćchlorkówCl-[%]

0,045

Początekczasuwią-zania[min]

213 254

Wytrzymałośćnaściskanie[MPa]po2dniachpo7dniachpo28dniachpo90dniach

19,0

50,419,533,941,3

Powierzchniawła-ściwa[cm2/g]

4440 5470

Tab. 3. Parametry wilgotności optymalnej i gęstości objętościowej

5 % 7% 9%Wopt qds Wopt qds Wopt qds

CEM II B-V 32,5R-HSR

6,74 2,29 6,85 2,33 6,88 2,34

REYMIX-Sta-bilizacja HSD

22,5E5,24 2,28 5,66 2,33 6,31 2,35

62 NowoczesneBudownictwoInżynieryjneMaj – Czerwiec 2013

PolsKA Podbudowydrogowe

Mieszanki związane spoiwem hydraulicznym do dróg krajowych”.Próbkipo42dniachdojrzewaniaw komorzeklimatycznejpoddanoprocesowipielęgnacji(zamoczonona24godzinyw wo-dzie,następniepoddano14cyklomzamrażaniai odmrażania).Ocenawspółczynnikamrozoodpornościprzeprowadzonazo-stałanapodstawieporównaniastosunkuwytrzymałościpróbekpoddanychpielęgnacjidopróbekświadkówzgodniezewzoremF=Rc

z-o /Rc.

Wrazzewzrostemzawartościspoiwaparametrwspółczyn-nikamrozoodpornościwzrasta.Próbkizawierającehydraulicznespoiwodrogowepoprzejściuzałożonychcyklimrozoodpornościi badaniuwytrzymałościzachowywałykształtklepsydry,nato-miastpróbkizawierającecementuległycałkowitemuzniszczeniu,coobrazujerycina1.

4.Wnioski

Spoiwa hydrauliczne stanowią ekonomicznie i  jakościowouzasadnioną alternatywę dla mieszanek cementowych.SpoiwoREYMIX-StabilizacjaHSDdziękiznaczniezwiększonejpowierzchniwłaściwejmożebyćlepszymrozwiązaniemniżce-mentw układziez kruszywemo zbytmałejróżnorodnościfrakcji.Większapowierzchniawłaściwaspoiwadoszczelniawówczasporowatąstrukturęstosukruszywowego.SpoiwohydrauliczneREYMIX-StabilizacjaHSDumożliwiata-

niąi szybkąbudowęwysokiejjakościdróg.Częstopozwalanaprowadzeniepracnapodłożacho trudnychwarunkach.Możebyćstosowanedostabilizacjimieszanekkruszyworazgruntów.Przeznaczonejestdowykonywaniapodbudowypomocniczeji za-sadniczej,jakomateriałdoulepszaniawłaściwościmieszanek,dlakategoriiobciążeniaruchemodKR1doKR6.Z powodzeniemjestwykorzystywanydostabilizacjipodłożapodobiektykubaturowe,dokonstruowaniapodbudowypodnawierzchnięz betonowejkostkibrukowej,jakrównieżdokonstruowaniagórnychi dolnychwarstwpodbudowy,a takżedobudowynasypówpoddrogikrajowe,ekspresowe,autostradyi lotniska.

Literatura

[1]PN-EN13242:2010Kruszywa do niezwiązanych i związanych hydraulicznie materiałów stosowanych w obiektach budowlanych i budownictwie drogowym.

[2]PN-S96012:1997Drogi samochodowe. Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem.

[3]PN-S96013:1997Drogi samochodowe. Podbudowa z chudego betonu. Wymagania i badania.

[4]PN-B-04481:1988Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.[5]PN-EN14227-1:2007Mieszanki związane spoiwem hydrau-

licznym. Wymagania. Część 1. Mieszanki związane cementem.[6]PN-EN14227-5:2007 Mieszanki związane spoiwem hydrau-

licznym. Wymagania. Część 5. Mieszanki związane spoiwem drogowym.

Tab. 5. Parametry mieszanek spoiwowo-kruszywowych

Udział spoiwa 5 % 7 % 9 %REYMIX-

Stabi-lizacja HSD 22,5E

CEM II B-V 32,5R-HSR

REYMIX-Stabiliza-cja HSD

22,5E

CEM II B-V 32,5R-HSR

REYMIX-Stabiliza-cja HSD

22,5E

CEM II B-V 32,5R-HSR

R7[MPa] 4,4 4,2 9,0 8,3 12,4 14,0

R28[MPa] 6,9 6,7 13,4 12,5 17,0 21,0

R42[MPa] 7,3 7,1 14,3 13,6 18,1 24,1

PN-S96013 TAK TAK NIE NIE NIE NIE

*PN-EN14227

C3/4 C3/4 C9/12 C9/12 C12/16 C18/24

q[kg/m3] 2124 2163 2211 2253 2212 2249

d60/d10 14,16

Wskaźnikmrozood-pornościF=Rc

z-o /Rc

0,60 0,62 0,74 0,77 0,78 0,82

Wykres 2. Przyrost wytrzymałości dla mieszanki z udziałem spoiwa drogowego REYMIX-Stabilizacja HSD 22,5E

Wykres 3. Przyrost wytrzymałości dla mieszanki z udziałem spoiwa CEM II/B-V 32,5R-HSR

Ryc. 1. Próbki przed i po badaniu wytrzymałości