Budownictwo infrastrukturalne stanowi ok 30% całej branży budownictwa w Polsce. Wykorzystywane kruszywa muszą charakteryzować się parametrami, które zapewnią jakość konstrukcji drogowej, a takimi parametrami są przede wszystkim: porowatość, odporność na rozdrabnianie, nasiąkliwość, mrozoodporność, polerowalność i ścieranie [1]. Nie wszystkie parametry są wymagane dla poszczególnych warstw drogowych, np. polerowalność i ścieranie nie są parametrami wymaganymi w podbudowach, gdzie ważniejszym parametrem jest ciągłość uziarnienia, jego tolerancja, czy odporność na rozdrabnianie. Wiele kruszyw można stosować w jednych konstrukcjach, a w innych nie. Natomiast istnieją przypadki wykluczeni kruszyw w warstwach drogowych poprzez zawyżanie parametrów jakościowych dla warstw drogowych. Szczególnie zauważa się wykluczenia kruszywa wapiennego w praktyce budowlanej. Zawyża się parametry takie jak nasiąkliwość WA242 oraz mrozoodporności F1, co zawęża możliwość zastosowania kruszyw nie tylko osadowych, ale również metamorficznych bądź magmowych. Nie jest to uzasadnione w żaden sposób, ani ekonomicznie, ani jakościowo. Istnieje przekonanie, że kruszywa wapienne są kruszywami tzw. „słabymi”
Z definicji wg WT-4 [2], kruszywo słabe to kruszywo, które wykazuje różnice w przesiewie na poszczególnych sitach na poziomie ±8% po 5-krotnym ubiciu metodą Proctora. W przypadku kruszyw wapiennych, powszechnie stosuje się stwierdzenie, że jest to kruszywo słabe. Natomiast badania przeprowadzone przez Laboratorium Kruszyw Holcim w Barcinie wskazują, że kruszywo wapienne nie jest kruszywem słabym [Rys. 1].
Rys. 1. Wartość różnicy na poszczególnym sicie przed i po 5-krotnym ubiciu metodą Proctora. Badania własne.
W przypadku lasowania, sytuacja wygląda zgoła inaczej. Aby nastąpiło zjawisko lasowania potrzebny jest czynnik atmosferyczny oraz kruszywo które charakteryzuje się wysoką zawartością CaO (tlenku wapnia). Co ważne - w przypadku podbudów drogowych, odcina się te warstwy od dostępu wody, która jest niezbędna do zapoczątkowania procesu lasowania. Pod podbudową z kruszywa stosuje się warstwy wodoprzepuszczalne z materiałów niespoistych lub mieszanki związane cementem czy też spoiwami. Natomiast od góry taką podbudowę „zamyka się” nawierzchnią, gdzie nie ma możliwości przesiąkania wody opadowej do warstw spodnich. Wbrew obiegowej opinii kruszywa wapienne z kopalni Wapienno Holcim NIE „lasują się”. Gaszenie (lasowanie), to reakcja chemiczna tlenku wapnia z wodą i powstanie wodorotlenku wapnia CaO + H2O = Ca(OH)2 . Główny składnik skały wapiennej z Kopalni Wapienno Kujawy to węglan wapnia CaCO3, a tlenek wapnia (CaO) NIE występuje w składzie. Podsumowując – do wystąpienia zjawiska lasowania jest potrzeba spełnienia trzech czynników równocześnie:
1. Kruszywo charakteryzujące się wysoką zawartością CaO
2. Woda
3. Temperatura
Jeśli jeden z powyższych czynników nie wystąpi, nie ma ryzyka, że kruszywo wapienne ulegnie lasowaniu. Dla potrzeb sprawdzenia tego założenia przeprowadzono doświadczenie, które trwało aż 6 lat. Zasymulowano warunki, w których materiał był narażony na przemarzanie, a także wysokie temperatury, stałe zawilgocenie i deszcz. W tym celu przygotowano materiał w dwóch wariantach:
1. Zagęszczono ok 20 cm kruszywa wapiennego metodą Proctora do uzyskania wskaźnika zagęszczenia Is=1,00, tj. energia zagęszczania byłą równa 0,59 J/cm3 zgodnie z PN-EN 13286-2 [3]. Kruszywo zostało umieszczone w kuwecie bez możliwości odpływu wody
2. Zagęszczono ok 20 cm kruszywa wapiennego metodą Proctora do uzyskania wskaźnika zagęszczenia Is=1,00, tj. energia zagęszczania byłą równa 0,59 J/cm3 zgodnie z PN-EN 13286-2. Kruszywo zostało umieszczone na warstwie piasku ok 10 cm i w perforowanej kuwecie, która umożliwiała odpływ wody.
Kuwety z próbkami zostały umieszczone na zewnątrz budynku laboratorium, narażone na wszelkie czynniki atmosferyczne przez okres ok. 6 lat, tj. przemarzanie, deszcze i wysokie temperatury, czyli wszelkie czynniki, które sprzyjają wystąpieniu zjawisku lasowania.
Przed umieszczeniem materiału w kuwetach wykonano badania mieszanki niezwiązanej, tj. przesiew wg PN-EN 933-1 [4], badanie wskaźnika piaskowego wg metody WT-4 oraz badanie CBR wg PN-EN 1367-1. Po upływie czasu wykonano ponownie te same badania. W przypadku wystąpienia lasowania oraz wskazania kruszywa wapiennego jako „słabe”, zostałoby wykazane, że badania nie zostały spełnione.
Rys. 2. Badanie uziarnienia wg PN-EN 933-1 przed zagęszczaniem kruszywa w kuwecie.
Rys. 3. Badanie uziarnienia wg PN-EN 933-1 po upływie 6 lat – lewa strona kruszywo w kuwecie bez odpływu wody; prawa strona –kruszywo w kuwecie z odpływem wody.
Rys. 4. Wyniki badania CBR – CBR wz – kruszywo przed badaniem, CBR OW – kruszywo z odpływem wody, CBR BO – kruszywo bez odpływu wody. Wyniki badania wskaźnika piaskowego – WP wz – badanie przed sezonowaniem, WP OW – kruszywo z odpływem wody, WP BO – kruszywo bez odpływu wody.
Na podstawie otrzymanych wyników, można stwierdzić, że zjawisko lasowania kruszywa wapiennego nie nastąpiło przez okres 6 lat w sprzyjających do tego warunkach. Nawet jakby podbudowa była warstwą odsłoniętą przez tak długi czas. Wskaźnik CBR mimo spadku w kruszywie przechowywanym z odpływem wody jest na dopuszczalnym poziomie jak dla podbudowy pomocniczej lub zasadniczej. Wartość wskaźnika piaskowego jest nieco poniżej dopuszczalnego progu (45), co wynika z zanieczyszczenia kruszywa pyłkami, czy też przez dodatkowe zapylenie z okolicznej drogi [Rys.5]. Podsumowując, mit „lasowania kruszywa wapiennego” nie został potwierdzony. Natomiast sztuczne zawyżanie wymagań po to, aby nie wbudować skał węglanowych w podbudowy drogowe nie jest zabiegiem zapewniającym poprawę jakości dróg, a błędnym przekonaniem o słabej jakości kruszyw węglanowych.
Rys. 5. Kruszywo wapienne po 6 latach sezonowania na zewnątrz.
Źródła literaturowe:
1. Wiesław Kozioł, Kruszywa do budowy dróg krajowych i samorządowych, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Marzec–Kwiecień 2019
2. Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych WT-4, Wymagania Techniczne, Załącznik nr 3 do Zarządzenia nr 102 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 19 listopada 2010 r., opracowanie w IBDiM pod kierunkiem Cezarego Kraszewskiego
3. PN-EN 13286-2:2010 Mieszanki niezwiązane i związane hydraulicznie -- Część 2: Metody badań laboratoryjnych gęstości na sucho i zawartości wody -- Zagęszczanie metodą Proktora
4. PN-EN 933-1:2012 Badania geometrycznych właściwości kruszyw -- Część 1: Oznaczanie składu ziarnowego -- Metoda przesiewania
Zapisz
się do newslettera:
