Czym jest stabilizacja gruntu?

Do stabilizacji gruntu mieszanego na miejscu, czyli in-situ używa się specjalistycznego sprzętu tj. recyklerów samobieżnych lub doczepnych stabilizatorów gruntu. Recyklery zapewniają jednorodne wymieszanie składników mieszanki spoiwowo-gruntowej na założoną zgodnie z projektem głębokość.

W pierwszym etapie robót przygotowujemy grunt nawilżając go do zakładanej wilgotności optymalnej. Następnie rozsypujemy materiał stabilizujący, taki jak: cement, wapno, czy hydrauliczne spoiwa drogowe HRB, w ilości zgodnej z ustaloną receptą laboratoryjną w przeliczeniu na 1 m² powierzchni dla projektowanej grubości warstwy. Do tego celu używamy profesjonalnych zestawów do rozsypywania materiału wiążącego, tak ustawiając dozowanie, aby liczba kilogramów rozłożonego spoiwa hydraulicznego, pokrywająca stabilizowane podłoże, była zgodna z opracowaną receptą laboratoryjną. Po tym następuje główna faza mieszania in-situ przy zastosowaniu recyklerów (samojezdnych lub doczepnych).

Czas od momentu rozłożenia spoiwa na gruncie stabilizowanym do zakończenia mieszania i zagęszczania nie powinien przekraczać 3-godzin. Dla gruntów o zbyt wysokiej wilgotności, dochodzącej do 2% powyżej wilgotności optymalnej, zalecane jest jego przesuszenie poprzez przesypywanie i mieszanie w czasie suchej pogody.

Wilgotność mieszanki przed zagęszczeniem nie powinna różnić się od wilgotności optymalnej o więcej niż 1% i nie mniej niż 0,5%. Po wymieszaniu spoiwa z gruntem należy ponownie sprawdzić jego wilgotność. W przypadku zbyt niskiej wilgotności należy go dowilżyć i ponownie przemieszać. Zabieg ten zapewni prawidłowy proces hydratacji spoiwa, jak również uzyskanie maksymalnego zagęszczenia.

Po wymieszaniu następuje faza zagęszczenia i profilowania gruntu do zakładanych rzędnych wysokościowych. Wykonana stabilizacja musi być pielęgnowana przez okres min. 7-dni.

Opracowanie receptury mieszanki gruntowo-spoiwowej możliwe jest jedynie w laboratorium z użyciem wymaganego normami sprzętu do przygotowania prób. Niezbędna jest również właściwie prowadzona pielęgnacja, gdyż decydującym sprawdzeniem przydatności gruntu do stabilizacji jest uzyskanie wyników badań wytrzymałości na ściskanie i mrozoodporności (o ile jest wymagana) zgodnych z założeniem projektu.

Do projektowania składu mieszanki używamy materiałów pobranych z miejsca budowy lub wskazanych przez wykonawcę.

Ustalanie składu powinno być przeprowadzone w oparciu o próby laboratoryjne i polowe na tych samych składnikach, z tych samych źródeł i o takich samych właściwościach, jak te, które będą zastosowane w trakcie trwania inwestycji.

Po wykonaniu początkowych badań gruntu należy odważyć kilkukilogramową próbkę i dodać spoiwo w ilości nie mniejszej niż 6,0 % masy odważonego gruntu, a następnie dokładnie wymieszać.

Następnie oznaczamy wilgotność optymalną gruntu, tj. taką, przy której uzyskujemy maksymalny wskaźnik zagęszczenia szkieletu gruntowego (patrz wykres). Oznaczenie wykonujemy z użyciem aparatu Proctora, zgodnie z PN-EN 13286-2, poprzez stopniowe dodawanie wody i pomiar ciężaru zagęszczonej próbki. Wynik notujemy, a następnie dodajemy część wody, mieszamy i wykonujemy ponownie oznaczenie gęstości. Czynność powtarzamy do momentu, kiedy masa próbki nie zwiększa się lub uległa niewielkiej utracie. Następnie w suszarce określamy procentową zawartość wody, a wynik zapisujemy. Z tak przygotowanej mieszanki formujemy, z użyciem aparatu Proctora, 9-próbek i poddajemy pielęgnacji w środowisku wilgotnym. Czynność powtarzamy zwiększając kolejno zawartość spoiwa do 8,0 i 10,0 % masy gruntu.

Dokładny opis przygotowania próbek zamieszczony jest w PN EN 13286-2.

Wykres. Wilgotność optymalna szkieletu gruntowego (przykład)

Potwierdzeniem uzyskania parametrów zgodnych z wymaganiami projektu wykonawczego jest wykonanie odcinka próbnego na placu budowy. Powierzchnia odcinka próbnego powinna wynosić pomiędzy 400, a 800 m2.

Zagęszczanie warstwy stabilizowanego gruntu należy prowadzić przy użyciu walców okołkowanych, gładkich, wibracyjnych, ogumionych lub ich kombinacji. W miejscach trudno dostępnych dopuszczalne jest użycie ręcznych zagęszczarek wibracyjnych. Pojawiające się w trakcie zagęszczenia ubytki, przewilgocenia, zaniżenia, rozwarstwienia muszą być natychmiast naprawiane poprzez wymianę mieszanki na pełną głębokość i ponownie wyrównane oraz zagęszczone. Powierzchnia zagęszczonej warstwy powinna mieć prawidłowy przekrój poprzeczny, równość i jednolity wygląd.

Zagęszczenie należy kontynuować do czasu, kiedy warstwa osiągnie wskaźnik zagęszczenia mieszanki określony w BN-77/8931-12 nie mniejszy od podanego w PN-S-96012. Do prawidłowego zagęszczenia warstwy grubości około 25 cm i wilgotności optymalnej zwykle wystarczy 4÷5-krotny przejazd walcem statycznym lub ogumionym. Badanie wskaźnika należy wykonać przed początkiem wiązania spoiwa, tj. przed upływem 2-3 godzin w zależności od użytego materiału stabilizującego. Badania wykonujemy z użyciem typowego aparatu płytowego, obciążanego statycznie (VSS) lub lekkim ugięciomierzem dynamicznym (lekka płyta dynamiczna). Gdy grubość zagęszczanej warstwy przekracza 30 cm, należy wykonać je w dwóch warstwach.

Pielęgnację warstwy zastabilizowanego gruntu należy przeprowadzić wg jednej z poniższych metod:

• przykrycie warstwą piasku lub mieszanki mineralnej i utrzymywanie jej w stanie wilgotnym przez okres min. 7 dni. Użyty materiał powinien mieć oznaczoną zawartość części organicznych – roztwór o barwie jaśniejszej niż wzorcowa,
• utrzymywanie w stanie wilgotnym przez stałe skrapianie wodą przez okres min. 7 dni,
• nawilżanie, a następnie zabezpieczenie powierzchni przed parowaniem folią 2 x dobę przez okres 7 dni,
• nawilżenie, a następnie skropienie warstwy emulsją asfaltową lub asfaltem D 300 w ilości około 0,75 l/m².

W okresie pielęgnacji niedopuszczalne jest prowadzenie ruchu budowlanego na pielęgnowanym odcinku. Na okres zimowy warstwę zastabilizowaną należy zabezpieczyć przed oddziaływaniem ujemnych temperatur, m.in. poprzez zastosowanie warstwy mrozoochronnej.