Stabilizacja gruntu to proces mający na celu uzyskanie jak najwyższych parametrów wytrzymałościowych podłoża. Aby to osiągnąć grunt miesza się z odpowiednio dobranym spoiwem hydraulicznym i wodą. Dzięki stabilizacji można otrzymać podbudowę pomocniczą, zasadniczą bądź podłoże ulepszone. Na czym polega stabilizacja gruntu cementem oraz jak przebiega proces stabilizacji? O tym wszystkim w dalszej części artykułu.
Jakich materiałów używać do stabilizacji gruntu?
W celu przeprowadzenia stabilizacji gruntu stosuje się materiały takie jak: cement, wapno popiołu lotne, Silment, Teramix, Tefra itp. Proces stabilizacji można wykonać również za pomocą środków chemicznych jonowymiennych. Istotne jest jednak, aby spoiwa wybrane do stabilizacji były odpowiednio dobrane do rodzaju podłoża oraz funkcji, jakie to podłoże ma pełnić.
Na czym polega stabilizacja gruntu cementem?
Jak sama nazwa wskazuje stabilizacja gruntu cementem polega na połączeniu gruntu z odpowiednią ilością cementu. Mieszanka ta w wyniku połączenia z wodą powoduje, że zagęszczony grunt zwiększa swoją wytrzymałość na ściskanie. Stosowanie cementu pozwala na obniżenie nasiąkliwości cząsteczek gruntu dzięki czemu tworzy się trwały i stabilny szkielet nośny. Mieszanka gruntu i cementu poprawia spójność podłoża a co z tym idzie zmniejsza jego plastyczność i nasiąkliwość.
Bardzo ważnym czynnikiem podczas wykonywania stabilizacji jest odpowiednia ilość cementu, którą zawsze należy dobierać w zależności od parametrów technicznych, które ma uzyskać grunt po przeprowadzeniu stabilizacji (wytrzymałość na ściskanie i nacisk). W związku z powyższym istotna jest znajomość dokładnych parametrów wzmacnianego podłoża tj. porowatość, stopień uziarnienia itp. Przyjmuje się, że stosunek cementu do suchego gruntu powinien wynosić od 4 do 10%.
Zgodnie z wymaganiami zawartymi w normie PN-S-96012:1997 – Drogi samochodowe – Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem, maksymalna zawartość cementu w odniesieniu do masy suchego gruntu, dla kategorii ruchu KR 1 do KR 3, może wynosić od 8% (w przypadku podbudowy zasadniczej) do 10% (w przypadku podbudowy pomocniczej bądź ulepszonego podłoża).
Dla kategorii ruchu od KR 4 do KR 6 maksymalna ilość cementu powinna wynosić:
- 6% dla podbudowy zasadniczej i pomocniczej,
- 8% dla ulepszonego podłoża.
UWAGA: Aby otrzymać jak najlepsze parametry, materiał stosowany do tworzenia mieszanki gruntowo-cementowej powinien spełniać wymagania zawarte w normie: PN-S-96012:1997 – Drogi samochodowe – Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem. Ponadto w normie zawarto parametry jakimi powinna charakteryzować się gotowa mieszanka gruntowo-cementowa oraz właściwości podbudowy powstałej z tej mieszanki.
Metody stabilizacji gruntu cementem
Dobór materiałów to nie wszystko. Istotne jest dobranie odpowiedniej metody pozwalającej na otrzymanie pożądanych rezultatów. W celu przeprowadzenia stabilizacji gruntu cementem stosuje się dwie następujące metody:
- mieszanie materiałów bezpośrednio na drodze (w tym celu stosuje się specjalne frezarki gruntowe tzw. stabilizatory gruntu),
- mieszanie w betoniarkach.
Stabilizacja gruntu – metoda tańsza
Pierwsza z metod stabilizacji gruntu polegająca na bezpośrednim wbudowaniu jest znacznie tańsza, ponieważ pozwala na pominięcie dodatkowych procesów związanych z transportem materiałów. Metoda polega na wymieszaniu składników specjalnymi maszynami tzw. stabilizatorami gruntów. Podczas tego procesu wykonuje się wstępne zagęszczenie nawierzchni, a następnie wykonuje się równanie i zagęszczanie za pomocą równiarek i walców.
Stabilizacja gruntu – metoda droższa
Druga metoda stabilizacji gruntu pomimo wyższych kosztów pozwala na uzyskanie znacznie lepszych parametrów, ponieważ ilość spoiw i wody jest dobierana automatycznie, dzięki czemu otrzymywany materiał jest jednorodny. Proces mieszania w betoniarkach jest o wiele bardziej złożony i wiąże się z:
- przygotowaniem węzła produkcyjnego mieszankę,
- przygotowaniem recepty mieszanki,
- produkcją i transportem w miejsce wbudowania mieszanki,
- wbudowaniem mieszanki w grunt przy pomocy rozkładarek i równiarek,
- zagęszczeniem gruntu walcem wibracyjnym.
UWAGA: Wykonanie dobrej jakości stabilizacji wiąże się z doborem materiałów o odpowiednich właściwościach przy zachowaniu proporcji zgodnie z obowiązującymi przepisami. Istotna jest również technologia prowadzonych robót tj. mieszanie gruntu z cementem bądź sposób rozdrobnienia materiałów.
Literatura:
[1] PN-S-96012:1997 – Drogi samochodowe – Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem.
Zobacz też:
Bilans mas ziemnych – objętość wykopów i nasypów
Obraz Paul Brennan z Pixabay