Mechaniczna stabilizacja podłoża

Metody wzmacniania podłoża i różne kryteria podziału

Analizy parametrów podłoża oraz opinie na temat stanu wód gruntowych wykonuje się przed realizacją każdej budowy. Od rodzaju obiektu budowlanego zależy jego klasyfikacja i zakres potrzebnych dokumentów. Opinie geotechniczne opracowuje się w zależności od tego, czy warunki gruntowe są proste, złożone, czy skomplikowane. Zachowanie się gruntu pod wpływem obciążenia budową zależy przede wszystkim od rodzaju i stanu gruntu.

W skład gruntu wchodzą cząstki mineralne różnych rozmiarów oraz często domieszki organiczne. Najbardziej odpowiednie dla potrzeb budowlanych są grunty gruboziarniste (piasek, pospółka, żwir). Drobne ziarna gruntów typu glina, ił i pył zmieniają swoje parametry pod wpływem wody i wymagają wzmocnienia. Szczególnych zabiegów i wzmocnień wymagają grunty organiczne, wykazujące dużą wilgotność i ściśliwość. Właściwości gruntu zależą też w istotny sposób od poziomu wód gruntowych. Pod wpływem wody zarówno piasek jak i glina tracą gwałtownie nośność, ulegając uplastycznieniu lub upłynnieniu.

Stabilizowanie podłoża może mieć różny zakres prac i można zastosować kilka kryteriów podziału stosowanych metod, m.in.:

  • Głębokość wykonywanego wzmocnienia: wzmacnianie powierzchniowe oraz wgłębne.
  • Rodzaj zastosowanego materiału: stabilizacja spoiwem, np. cementem.
  • Zmiana parametrów gruntu: zagęszczania powierzchniowe i wgłębne, kolumny i drenaż.

Mechaniczna stabilizacja gruntu – optymalne uziarnienie mieszaniny gruntu

Stabilizacja podłoża metodą mechaniczną polega na zagęszczeniu gruntu po uprzednim przygotowaniu odpowiedniego składu mieszaniny gruntowej. Wzrost parametrów wytrzymałościowych gruntu uzyskuje się po zagęszczeniu otrzymanej mieszanki optymalnej, co wymaga dodania i wymieszania materiału doziarniającego. Chodzi o to, aby ziarna żwiru i piasku o różnych średnicach maksymalnie zredukowały ilość porów – wolnych przestrzeni między ziarnami.

Wypełniaczem jest frakcja pyłowa, a spoiwem frakcja iłowa; doziarnienie ma na celu uzupełnienie miejscowego gruntu brakującymi frakcjami. Optymalizacja mieszanki gruntu polega praktycznie na dodaniu jednego albo dwóch składników takich jak kruszywa naturalne (piasek, żwir), kruszywa łamane i żużel, popioły lotne. Mieszanki wykonuje się na miejscu albo w stacjonarnych mieszalnikach. Ułożona warstwa mieszanki jest następnie zagęszczana.

Mieszanka gruntu posiada własną optymalną wilgotność, przy której daje maksymalne zagęszczenie. Praca stabilizacyjna w terenie powinna być prowadzona w warunkach zbliżonych do tej wilgotności. Grunt po przygotowaniu powinien zachowywać właściwą spoistość zarówno podczas suszy, jak i w okresie deszczu. Jeśli szukasz więcej porad, sprawdź także ten artykuł i zastosowaniu kotew gruntowych.

Metody chemicznej stabilizacji podłoża

Stabilizacja gruntu spoiwem hydraulicznym

Te metody wymagają zastosowania sypkiego spoiwa, które do związania gruntu potrzebuje wody. Zalicza się do nich między innymi:

  • Stabilizacja gruntu cementem – jedna z najbardziej popularnych metod, łatwa w wykonaniu przy jednoczesnej dużej szybkości robót i umiarkowanych kosztach. Warstwa stabilizowana cementem zawiera go znacznie mniej niż beton, dlatego nie wymaga dylatacji – pod warunkiem odpowiedniego uziarnienia. W przypadku stabilizacji piasku, trzeba dodać do niego frakcji tworzących optymalną mieszankę. Większe ilości cementu (ponad 4-10%) powodują wzrost wytrzymałości, ale jednocześnie większą możliwość skurczu i pęknięć.
  • Stabilizacja gruntu żużlem – żużel będący odpadem w procesach hutniczych jest stosowany jako spoiwo do stabilizacji podłoża.
  • Stabilizacja gruntu popiołem lotnym – popiół jest odpadem z elektrociepłowni, jego cena należy do najniższych. Jako stabilizator gruntu ma jednak ograniczoną skuteczność.
Kruszywo na ścieżce, a także stabilizacja gruntu, stabilizacja podłoża i praktyczne porady

Inne metody stabilizowania podłoża

  • Stabilizacja gruntu wapnem

Stabilizacja wapnem jest stosowana w przypadku gruntu spoistego, zawierającego znaczną ilość frakcji typu pospółka, piasek gliniasty albo pył, a także podłoża ilastego i gliniastego. Wapno nadaje się wstępnego poprawiania gruntu bardzo spoistego, kwaśnego i wilgotnego, który w następnej kolejności może być stabilizowany cementem.

  • Stabilizacja gruntu dodatkiem hydrofobowym

Tego rodzaju dodatki mają na celu nadanie cząsteczkom gruntu zdolności do odpychania od siebie cząsteczek wody. Grunt musi zawierać odpowiednią ilość frakcji drobnych, aby zachodziły odpowiednie reakcje fizyko-chemiczne między cząstkami tych frakcji i cząstkami dodatków hydrofobowych. Brak szerszego zainteresowani tą metodą wynika między innymi z jej innowacyjności, która odbiega od metod tradycyjnych.

Stabilizacja mechaniczna a stabilizacja chemiczna gruntu

Mechaniczna stabilizacja gruntu bez dodatków jest stosowana bardzo rzadko. Bardziej popularne są metody stabilizacji spoiwem hydraulicznym, zaliczane do grupy metod chemicznych. Stabilizator gruntu znacznie poprawia trwałość warstwy grunty, a cena zabiegu nie rośnie przy tym znacząco.

Zasada mieszanki optymalnej, opierająca się odpowiednim doborze uziarnienia gruntu, może być wykorzystana nie tylko w metodzie mechanicznej. W konkretnych warunkach jest uzasadniona i technicznie, i ekonomicznie. Doziarnianie zamiast wymiany gruntu ogranicza transport materiału i redukuje koszty zabiegu. Mieszanie różnych frakcji bywa wykorzystywane w nowej metodzie stabilizacji chemicznej gruntu – stabilizacji hydrofobowej.

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 0,0% czytelników artykuł okazał się być pomocny