W tym przypadku popiół bądź popioło-żużel może być stosowany jako jeden ze składników mieszanki łącznie z kruszywem naturalnym i cementem. Z doświadczenia wynika, że zawartość popiołów w tych mieszankach może dochodzić od 20% do 50%.
Pierwsza z tych norm PN-S-96012:1997 wyróżnia trzy marki wytrzymałościowe:
- marka Rm 1.5 MPa o wytrzymałości R28=0.5 1.5 MPa - warstwy wzmacniające
- marka Rm 2.5 MPa o wytrzymałości R28=1.5 2.5 MPa - warstwy wzmacniające lub dolne podbudowy
- marka Rm 5.0 MPa o wytrzymałości R28=2.5 5.0 MPa - podbudowy zasadnicze
Wskazane jest aby zamiast pielęgnacji 28 dniowej typowej dla mieszanek cementowych przyjmować 42 dniowy okres twardnienia.
Druga norma PN-S-960 13: 1997 dotyczy podbudowy z chudego betonu o wytrzymałości 6 9 MPa. Te mieszanki popularnie nazywane mieszankami popiołowokruszywowo-cementowymi są przez wykonawców robót drogowych chętnie stosowane. Podbudowy z tych mieszanek posiadają standardowe zakresy wytrzymałościowe i można wykorzystać w typowych konstrukcjach jakie oferuje Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni IBDiM.
Oprócz norm, potencjalnie dużą grupę dokumentów uzupełniających normalizację stanowią aprobaty techniczne. Zgodnie z ustawą dotyczącą aprobat technicznych uzyskanie aprobaty technicznej jest wymagane dla wszystkich materiałów budowlanych i prefabrykatów, dla których nie ustanowiono odpowiedniej polskiej normy PN. Aprobata techniczna określa wymagania użytkowe i techniczne wyrobu. Aprobaty opracowywane są na konkretny wyrób budowlany, co ogranicza ich stosowanie do wyrobu wytworzonego przez konkretnego producenta. Z drugiej strony Aprobaty Techniczne umożliwiają rozwój postępu technicznego, gdyż opracowanie norm to okres długoletni, natomiast opracowanie aprobaty trwa zdecydowanie krócej. W IBDiM opracowano aprobaty techniczne na wyroby zawierające popioły nowej generacji - popioły fluidalne i popioły zawierające produkty odsiarczania spalin.
Oddziaływanie nasypu drogowego z popiołów lotnych na wody gruntowe
Dr inż. Waldemar Cyske przedstawił w pracy „Oddziaływanie nasypu drogowego z popiołów lotnych na wody gruntowe” badania wody pobranej spod nasypu zbudowanego z popiołów lotnych. Instalacja badawcza została wykonana na odcinku doświadczalnym Politechniki Gdańskiej, zlokalizowanym na drodze dojazdowej do EC III w Gdyni, na bazie mieszaniny popiołowo-żużlowej uzyskanej z Elektrowni.
W celu zbadania ilości i jakości wody przesączającej się przez nasyp z popiołów lotnych oraz jej składu chemicznego, na odcinku doświadczalnym wykonano instalację do zbierania odcieku wodnego. Instalacja do zbierania wykonana była z folii, ułożonej na wyprofilowanym podłożu. Średnia ilość wody przesączająca się przez korpus drogowy wynosiła około 5 dm3 w ciągu miesiąca, co wynosi 1,25 dm3 / mb drogi w ciągu miesiąca, czyli 0,14 dm3/m2/miesiąc. Część pobranych próbek wody poddano analizie składu chemicznego.
Utylizacja popiołów lotnych do budowy nasypów drogowych powoduje nieznaczne zwiększenie zawartości w wodzie gruntowej substancji chemicznych takich jak: siarczany, substancje rozpuszczone, rtęć, stront, żelazo.
Wpływ nasypu z popiołów na wody gruntowe jest niewielki, co jest zgodne z zaleceniami Unii Europejskiej (klasyfikują one popioły jako odpad obojętny).
Wymywalność metali ciężkich z nasypu drogowego w ciągu okresu eksploatacji drogi jest minimalna w porównaniu z wynikami badań laboratoryjnych.
Spoiwa hydrauliczne
Spoiwa hydrauliczne stanowią realną, ekonomicznie i jakościowo uzasadnioną alternatywę dla stabilizacji cementem, a także osuszania wapnem oraz dla tradycyjnej metody wymiany gruntu. Umożliwiają tanią i szybką budowę wysokiej jakości dróg, włączając drogi gminne, leśne i wiejskie. Pozwalają naprowadzenie prac w trudnych warunkach, trwale osuszają, polepszają nośność, a także umożliwiają wzmocnienie oraz stabilizację gruntów i podłoży. Mogą być stosowane do stabilizacji mieszanek kruszyw oraz jako czynnik scalający osady ściekowe. Z powodzeniem są wykorzystywane do stabilizacji podłoża pod obiekty kubaturowe, do konstruowania podbudowy pod nawierzchnię z betonowej kostki brukowej, jak również do konstruowania górnych i dolnych warstw podbudowy, a także dobudowy nasypów pod drogi krajowe, ekspresowe, autostrady i lotniska.
Najczęściej spoiwami drogowymi są cement i popioły lotne, natomiast do osuszania gruntów stosuje się wapno. Podstawowym celem stosowania technologii stabilizacji nowoczesnymi spoiwami hydraulicznymi jest wykorzystanie gruntu rodzimego (grunty spoiste i nie spoiste) w celu ulepszania podłoża czy konstruowania podbudów, z uwzględnieniem możliwości prowadzenia prac w różnych warunkach atmosferycznych, w tym również ekstremalnie złych (np. silnie przewilgocenia gruntu czy obecność zanieczyszczeń). Nowoczesne spoiwa hydrauliczne umożliwiają stabilizację gruntów o stosunkowo niskiej jakości. Wysoka higroskopijność oraz reaktywność hydrauliczna gwarantują uzyskanie wysokich przyrostów nośności ulepszanych gruntów oraz trwały efekt osuszania, bez zjawiska jego wtórnego rozmywania spoiwa hydrauliczne mogą stanowić poważną alternatywę dla stabilizacji gruntu cementem lub wapnem.
Właściwości fizyczne spoiw hydraulicznych są zbliżone do cementu lub wapna. Pozwala to na wykorzystanie powszechnie stosowanych do stabilizacji urządzeń i maszyn, takich jak recykler (frezarko-mieszarka), umożliwiający przemieszanie gruntu na głębokość nawet do50 cm, oraz „rozsypywacz”, którego możliwości pozwalają na równomierne rozłożenie spoiwa w zakładanej ilości. Stosowane są również standardowe maszyny, takie jak równiarka i walec.
Proces stabilizacji gruntu nowoczesnymi spoiwami hydraulicznymi jest analogiczny dla stabilizacji standardowymi spoiwami. Na przygotowanym gruncie spoiwo jest rozkładane za pomocą rozsypywacza zgodnie z dobraną recepturą, poczym następuje przemieszanie rozłożonego spoiwa z gruntem rodzimym (zużyciem recyklera) na zakładaną głębokość. Tak przygotowany materiał jest równany za pomocą równiarki oraz zagęszczany (wałowany) za pomocą walca. Przygotowana w ten sposób warstwa jest mrozoodporna, jak również powinna spełniać wymagania dla zakładanych w projekcie parametrów nośności. Cechą charakterystyczną spoiw hydraulicznych jest to, że procesy wiązania mogą zachodzić w pełnym środowisku wodnym, bez konieczności kontaktu z powietrzem, tak jak dla powszechnie stosowanych cementów CEM I, II i III.
Stosowanie spoiw hydraulicznych zawierających klinkier powoduje, że materiał stanowiący wypełnienie (np. piasek) zostaje trwale związany poprzez rozbudowaną w trakcie procesu hydratacji (i tym samym twardnienia) sieć wiązań krystalicznych (proces jak w typowej mieszance betonowej). Po zastosowaniu tego typu spoiw, w przeciwieństwie do wapna, materiał wytworzy trwale związaną oraz nośną warstwę, która przy ponownym kontakcie z wodą nie ulegnie rozmiękaniu oraz nie pogorszą się jej parametry.
W przypadku osuszania gruntu wapnem, które jest typowym spoiwem powietrznym stosowanym zazwyczaj do osuszania gruntów spoistych (ze względu na jego dużą powierzchnię właściwą, co przekłada się na jego wodożądność), w styczności ze znajdującą się w gruncie wodą zachodzi reakcja hydratacji, podczas której wydziela się ciepło po hydratacyjne, dodatkowo osuszające grunt. W tym momencie należy zwrócić szczególną uwagę na to, że zbytnie osuszenie gruntu może znacząco utrudnić jego późniejsze zagęszczanie.
dr inż. Tomasz Szczygielski
Polska Unia Ubocznych Produktów Spalania
Uwarunkowania formalno-prawne wynikające z obowiązujących przepisów prawa (PDF)
- «« poprz.
- nast.
