Stmelené podkladní vrstvy Funkce, požadavky, druhy, zkoušení, kontrolní a přejímací zkoušky
Charakteristiky stmelené podkladní vrstvy – Vrstvy mají relativně vysoký modul pružnosti ale nízkou pevnost jsou „křehké“. – Již při malé deformaci vznikají velká napětí a dojde k porušení. – Díky relativně nízké pevnosti se porušování odehrává tak, že vzniká velké množství nepatrných trhlinek. – Proto jsou laboratorní pevnosti a přetvárné charakteristiky přibližně 10x vyšší než ty, které jsou měřeny na vozovce. – Vrstva spolupůsobí s podkladem, který omezuje její průhyb a umožňuje uplatnění smykových napětí.
Jak funguje stmelená podkladní vrstva ? V každé vrstvě se významně uplatňuje pevnost ve smyku, kterou způsobuje: – vnitřní tření mezi zrny kameniva, jehož velikost závisí na normálovém napětí (od zatížení vrstvy); – soudržnost ve smyku vlivem působení pojiva (koheze), která je na normálovém napětí (od zatížením vrstvy) nezávislá.
Porovnání nestmelené x stmelené vrstvy Nestmelené – Vnitřní tření má rozhodující vliv. – Koheze je zanedbatelná (kapilární síly). Stmelené – Vnitřní tření se uplatňuje. – Koheze je významným faktorem (vliv pojiva). – Pevnost v tlaku a tahu (vliv pojiva) se uplatňuje málo protože vznikají mikrotrhliny. – Mikrotrhliny mají jiný směr než smykové síly a proto mají na smykovou pevnost jen malý vliv.
Uplatnění vrstvy ve vozovce - Rozdíl v návrhovém modulu pružnosti nestmelených materiálů a materiálů stmelených hydraulickými pojivy je značný (MZK 600 MPa oproti KSC I 2500 MPa) - Při porovnání různých konstrukcí vozovek nemá použití podkladní vrstvy stmelené hydraulickým pojivem tak jednoznačný přínos, jak by se mohlo na první pohled zdát. - Porovnány jsou 3 katalogové vozovky s podkladními vrstvami z MZK, SI a KSCI.
Porovnání konstrukcí Konstrukce vozovky dle TP 170 Katalog vozovek D0-N-1-PIII
D0-N-5-PIII
D0-N-3-PIII
Podkladní vrstva MZK SMA
SI 40
SMA
KSC I 40
SMA
40
ACL22 80
ACL22 80
ACL22 80
ACP22 150
ACP22 140
ACP22 120
MZK
200
SI
180
KSC I 180
ŠD
250
ŠD
250
ŠD
250
Čím vyšší pevnost, tím větší riziko vzniku reflexních trhlin Příčina tvorby reflexních trhlin – Křehké podkladní vrstvy si vlivem teplotních změn a smršťování vynutí dilataci – prasknou. – Takto vzniklé příčné trhliny se postupně prokopírují do asfaltového krytu. Opatření proti tvorbě reflexních trhlin – Podpora vzniku mikrotrhlin - přejezdy vibračním válcem v čerstvě položené vrstvě. – Vytváření spár nebo vrypů v čerstvě položené vrstvě. – Zvýšení tloušťky asfaltového krytu.
Použití podkladních vrstev ze směsí stmelených hydraulickými pojivy přináší následující rozpory – Nižší tloušťka konstrukce vozovky ale vyšší pořizovací náklady (při porovnání s nestmelenou vrstvou) – Vyšší pevnost zvyšuje riziko tvorby reflexních trhlin a následných poruch – Vyšší pevnost nepřináší výrazně ani vyšší kvalitu, ani vyšší provozní výkonnost vozovky –Nižší pevnost přináší paradoxně méně problémů
Jaký je tedy dů důvod použ používání těchto vrstev ?
Historický vývoj
•
Původní smysl tzv. stabilizací ve světě → vyřešit situaci, kdy při budování komunikace nebyl v blízkosti žádný zdroj kameniva a jedinou možností bylo použít místní materiál.
•
Stabilizace se časem začaly používat i tam, kde bylo kvalitního kameniva dostatek díky názorům, že nestmelené vrstvy jsou zastaralé.
•
Kde nestmelené vrstvy měly svoji tradici si stabilizace zachovaly po celou svoji historii svůj původní význam (granular base course – USA).
•
I u nás měly stabilizace dominantní úlohu. Toto pominulo díky zavedení technologie MZK.
Závěr úvah o významu směsí stmelených hydraulickými pojivy
• •
•
Snaha o kvalitnější úpravu se použitím směsí stmelených hydraulickými pojivy naplňuje jen částečně. Protože v ČR jsou zdroje kvalitního kameniva všude dostupné, další přínos těchto směsí je třeba hledat v možnosti využívání místních materiálů, druhotných surovin a alternativních pojiv, ze kterých nestmelenou směs nelze vyrobit. Při navrhování konstrukce vozovek by se měly vždy zvážit všechny okolnosti.
Struktura norem pro stmelené podkladní vrstvy
Normy pro směsi stmelené hydraulickými pojivy se dělí do dvou skupin -
Jednotlivé normy každé skupiny se liší podle použitého pojiva cement, struska, popílek, vápno, hydraulické silniční pojivo.
- Nové normy přinášejí širší spektrum technologií z hlediska uplatnění jiných pojiv než cement a dále se poprvé do ČSN dostává výroba směsí pro úpravu podloží vozovek. - Zpracování směsí stmelených hydraulickými pojivy do konstrukce vozovek řeší nová norma ČSN 73 6124-1. - Zpracování směsí pro úpravu podloží bude řešeno v rámci revize ČSN 73 6133.
Koncepce řešení -
Klasifikace směsí je založena na třídách pevnosti nebo hodnotách CBR podle EN
-
Směs je určena podle svých technických vlastností a ne podle původu materiálu nebo technologie výroby
-
Požadavky na materiál a směsi se vyjadřují podle kategorií EN
-
Preferuje se názvosloví podle nových EN, nezavádí se žádné nové národní názvy a zkratky
Názvosloví
– Stmelené – směsi s dostatečnou pevností aby mohly být použity do konstrukční vrstvy vozovky klasifikované podle pevnosti v prostém tlaku Upravené zeminy: – Stabilizované – směsi zeminy s pojivem určené do podloží klasifikované podle CBR – Zlepšené – úprava terénu a ploch pro umožnění stavby – hodnocení dle IBI
Klasifikace směsí stmelených hydraulickými pojivy Směsi se klasifikují podle svých mechanických vlastností. Pokud se vyrobí např. směs třídy pevnosti C3/4 stmelená: – – – –
cementem podle ČSN EN 14227-1, struskou podle ČSN EN 14227-2, popílkem podle ČSN EN 14227-3, hydraulickým pojivem podle ČSN EN 14227-5, Jedná se z hlediska klasifikace a užitných vlastností stále o stejnou směs. Není rozhodující ani to, zda je tato směs vyrobena v míchacím centru nebo pomocí frézy na stavbě.
Klasifikace směsí stmelených hydraulickými pojivy - Pro snadnější počáteční orientaci jsou pro srovnání k jednotlivým třídám pevnosti přiřazeny původní názvy technologií (následující tabulka). - Tyto srovnávací tabulky jsou obsaženy i v národních přílohách příslušných EN. -
Důvodem zrušení původních názvů je též odstranit nadřazenost pojmů nad technickými vlastnostmi .
Porovnání tříd pevnosti s původními názvy. Řádek
Třída pevnosti Rck
Užívaný název technologie
1
C0
—
2
C1,5 /2,0
stabilizace cementem S II
3
C3/4
stabilizace cementem S I
4
C5/6
kamenivo zpevněné cementem KSC II
5
C8/10
kamenivo zpevněné cementem KSC I
6
C12/15
válcovaný beton VB I
7
C16/20
podkladový beton PB II
8
C20/25
podkladový beton PB I
Stmelené směsi a zlepšené zeminy ČSN EN 14227-1 Směsi stmelené cementem ČSN EN 14227-2 Směsi stmelené struskou ČSN EN 14227-3 Směsi stmelené popílkem ČSN EN 14227-4 Popílky pro směsi stmelené hydraulickými pojivy ČSN EN 14227-5 Směsi stmelené hydraulickými silničními pojivy ČSN EN 14227-10 Zlepšené zeminy cementem ČSN EN 14227-11 Zlepšené zeminy vápnem ČSN EN 14227-12 Zlepšené zeminy struskou ČSN EN 14227-13 Zlepšené zeminy hydraulickým silničním pojivem ČSN EN 14227-14 Zlepšené zeminy popílkem
ČSN EN 14227-1 Směsi stmelené cementem stanovuje požadavky, zkušební metody a kritéria hodnocení pro směsi stmelené cementem pro stavbu a údržbu pozemních komunikací, letištních a jiných dopravních ploch směs stmelená cementem (cement bound granular mixture CBGM) hydraulicky stmelená směs kameniva s kontrolovanou zrnitostí a cementu.
Požadavky na kamenivo Kamenivo podle EN 13242 drcené nebo těžené popř. kombinace přírodní, umělé nebo recyklované kamenivo příp. kombinace Zvolené možnosti musí být stanoveny ve smlouvě a tolerance musí být v intervalu ±5 % od hmotnosti vztažené k deklarovanému poměru.
