NOWA

INSTRUKCJA PROJEKTOWANIA

I WBUDOWYWANIA MIESZANEK

MINERALNO-CEMENTOWO-

EMULSYJNYCH (MCE)

dr inż. Bohdan Dołżycki

Katedra Inżynierii Drogowej

Politechnika Gdańska

Plan prezentacji:

Wstęp,

Opis problemu,

Mieszanki MCE,

Instrukcja

Zakończenie.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Wstęp

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Mieszanki MCE

Krynica, 2014 r.

Stosowanie MCE w Polsce (1):

„Warunki techniczne wykonania warstw

podbudowy z mieszanki mineralno-

cementowo-emulsyjnej (MCE)” IBDiM,

Zeszyt 61, Warszawa 1999.

W wytycznych mowa tylko o wymaganiach

dla mieszanek mineralno-cementowo-

emulsyjnych (MCE).

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Badania (1):

Ankiety dotyczące stosowania mieszanek MCE w Polsce - Zebrano informacje o 91 odcinkach dróg wyremontowanych w technologii MCE, w tym 66 odcinków z pełnymi informacjami

Ocena odcinków nawierzchni wykonanych z mieszankami MCE – oceniono 16 odcinków w latach 2005, 2007, 2009, 2011, 2012.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Badania (2):

Zebrano informacje o projektowaniu mieszanek MCE w innych krajach.

Opracowano wstępną procedurę projektowania mieszanek MCE.

Przeprowadzono weryfikację zaproponowanej instrukcji.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Wnioski z badań (1):

Analiza ankiet pokazuje, że przyczyn spękań należy prawdopodobnie szukać w zbyt dużej ilości cementu w mieszankach MCE.

Ilość stosowanego cementu w mieszankach MCE jest zbliżona do zawartości cementu stosowanego w stabilizacjach i w chudym betonie.

Zawartość emulsji stosowana w mieszankach MCE najczęściej wynosi 3%. Jest to wartość najmniejsza dopuszczona, w polskich wytycznych.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Wnioski z badań (2):

Mieszanki MCE zawierają dużą ilość kruszywa doziarniającego, co dyskwalifikuje pod względem ekonomicznym stosowanie podbudów z mieszanki MCE.

Nawierzchnie z podbudową z MCE są równe, nie wykazują zapadnięć ani kolein.

Dominujące uszkodzenia to spękania zarówno poprzeczne jak i podłużne, występują też inne uszkodzenia.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Wnioski z badań (3):

Polskie wymagania pod względem cech wytrzymałościowych są bardzo wygórowane, powoduje to konieczność stosowania dużej ilości kruszywa doziarniącego i cementu.

Należy zweryfikować istniejąca instrukcję uwzględniająca dotychczasowe doświadczenia krajowe, doświadczenia innych krajów oraz uwzględniająca wprowadzenie norm serii PN-EN. .

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Instrukcja

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Nowa instrukcja:

MCE – instrukcja, wstęp (1):

Zakres stosowania:

Do podbudów zasadniczych w ramach:

przebudowa istniejących nawierzchni,

poszerzenie lub remont poboczy,

budowa nowych nawierzchni w ramach

remontów i przebudów.

Podbudowy dla ruchu KR1 – KR4,

Projektowanie grubości - indywidualne z

wykorzystaniem metod mechanistycznych.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, materiały (1):

Materiały wyjściowe:

Destrukt,

Kruszywo doziarniające,

Woda,

Emulsja,

Spoiwa hydrauliczne.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, materiały (2):

Materiał:

Destrukt z mieszanki mineralno-asfaltowej,

Destrukt z mieszanki mineralno-smołowej,

Destrukt z podbudów związanych i nie

związanych.

Wymagania:

Uziarnienie ciągłe do 31,5 mm, dopuszcza się

do 20 % nadziarna.

Brak zanieczyszczeń obcych, organicznych,

itp. dyskwalifikujących materiał.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, materiały (3):

Zgodne z normą PN-EN 13242 „Kruszywa

do niezwiązanych i hydraulicznie

związanych materiałów stosowanych w

obiektach budowlanych i budownictwie

drogowym”.

Kruszywa:

Kruszywo drobne,

Kruszywo grube,

Kruszywo o ciągłym uziarnieniu.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, materiały (4):

Woda – może być stosowana woda

wodociągowa lub woda spełniająca

wymagania PN-EN 1008 „Woda zarobowa

do betonu. Specyfikacja pobierania

próbek, badanie i ocena przydatności

wody zarobowej do betonu w tym wody

odzyskanej z procesów produkcji betonu”

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, materiały (5):

Emulsja - zgodna z normą PN-EN 13808

„Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady

specyfikacji kationowych emulsji

asfaltowych”.

Należy stosować emulsję C 60 B5 R

dedykowaną technologiom recyklingu na

zimno.

Inne emulsje – w uzasadnionych

przypadkach.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, materiały (5):

Cement - zgodny z normą

PN-EN 197-1:2012.

Można stosować cementy CEM I lub CEM

II, klasy 32,5 lub 42,5.

Spoiwa hydrauliczne - są dopuszczone, o

ile ich korzystne działanie zostało

potwierdzone na etapie wykonywania

recepty oraz odcinka próbnego.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, sprzęt (1):

Do wytwarzania mieszanki MCE można

stosować:

wytwórnie stacjonarne,

recyklery,

zestawy składające się z kilku niezależnych

maszyn,

ciężkie walce stalowe, wibracyjne o wadze

minimum 14 ton,

inne – w miarę potrzeb.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – instrukcja, transport (1):

Materiały wyjściowe – zgodnie z ich

charakterem,

Mieszanka MCE - samochodami

samowyładowczymi, przykryta plandekami

w celu ograniczenia utraty wody,

Czas transportu – do 2 h ze względu na

czasem rozpadu emulsji.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (1):

Mieszanka mineralna:

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (2):

Jako środki wiążące należy stosować

emulsję asfaltową i cement.

Orientacyjne ilości :

emulsja asfaltowa: od 2 do 6% wagowo,

cement: od 1 do 4% wagowo.

Należy dążyć do takiej kombinacji środków

wiążących, aby ilość cementu była jak

najmniejsza, aby tym samym zminimalizować

ryzyko powstania spękań odbitych.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (3):

Procedura projektowanie mieszanki MCE:

1. Dobranie materiałów wyjściowych do opracowania

mieszanki mineralnej MCE.

Kompozycja powinna zawierać maksymalną ilość materiału

z rozbiórki oraz tak dobrane materiały doziarniające, aby

uzyskać jak najlepsze parametry gotowej mieszanki MCE

przy jak najmniejszym doziarnieniu oraz jak najmniejszym

dodatku środków wiążących.

2. Dobranie środków wiążących do przygotowania

mieszanki MCE.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (4):

3. Wyznaczenie optymalnej zawartości płynów. Na optymalną zawartość płynów składa się:

woda pochodząca z emulsji,

woda zawarta w materiałach i stanowiąca o ich wilgotności,

woda dodana do mieszanki,

dodatkowo pewien wpływ na urabialność mieszanki ma

asfalt zawarty w emulsji.

Optymalną zawartość płynów określa się w oparciu o metodę

Proctora, zgodnie z normą PN-EN 13286-2.

4. Wyznaczenie ilości wody potrzebnej do dodania w

celu uzyskania optymalnej zawartości płynów.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (5):

5. Uformowanie próbek z mieszanki mineralno-

cementowo-emulsyjnej w celu określania cech

fizycznych i mechanicznych wykonywanej

mieszanki.

Zagęszczanie należy wykonać metodą Marshalla zgodnie z

procedurą opisaną w normie PN-EN 12697-30.

Specjalne perforowane formy.

Po 15 próbek dla jednego zarobu, odrzucamy trzy

najgorsze.

Kilka zarobów – wg doświadczenia.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (6):

6. Przechowywanie próbek przez okres dojrzewania.

Pierwszy dzień po zagęszczeniu w +20 2°C (temperatura

pokojowa), w formach.

Od 1 do 14 dnia przechowywanie suche przy wilgotności od

40% do 70%, +20 2°C.

14-tego dnia próbki dzieli się na dwie grupy.

Jedną grupę próbek przechowuje się w +20 2°C przez

kolejne 14 dni.

Drugą grupę próbek umieszcza się w kąpieli wodnej o

temperaturze +20 2°C, przy całkowitym ich przykryciu na

kolejne 14 dni.

28 dnia próbki przygotowuje się do dalszych badań.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (5):

7. Przeprowadzenie wymaganych badań w celu

określenia cech fizycznych i mechanicznych.

Do oceny mieszanki MCE służą:

zawartość wolnych przestrzeni,

wytrzymałość na pośrednie rozciąganie,

moduł sztywności,

odporność na działanie wody.

Procedury badań zawarto w instrukcji

8. Opracowanie recepty mieszanki MCE.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – projektowanie (11):

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Cecha: Wymagane wartości:

Ruch KR1÷KR2 Ruch KR3÷KR4

Zawartość wolnych przestrzeni [%] od 8 do 18

maksymalnie 141)

od 8 do 15

maksymalnie 121)

Wytrzymałość na pośrednie rozciąganie,

T = + 5°C, po 7 dniach, [MPa] od 0,40 do 0,80 od 0,50 do 1,00

Wytrzymałość na pośrednie rozciąganie,

T = +5°C po 28 dniach, [MPa] od 0,60 do 1,40 od 0,70 do 1,60

Moduł sztywności IT-CY,

T = +5°C po 28 dniach, [MPa] od 1500 do 5000 od 2000 do 7000

Pozostała wytrzymałość na pośrednie rozciąganie

po przechowywaniu próbek w wodzie, T = +5°C po

28 dniach, [%]

nie mniej niż 70 nie mniej niż 80

1) - Materiały rozbiórkowe zawierające smołę.

MCE – Wbudowywanie (1)

Podłoże nośne, spełniające wymagania określone

w Dokumentacji Technicznej.

Grubość minimalna nie mnij niż 15 cm, grubość

maksymalna nie powinna przekraczać 25 cm.

Temperatura otoczenia wyższa od +5°C.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – Wbudowywanie (2)

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Parametr Wymagania

Ruch KR1÷KR2 Ruch KR3÷KR4

Grubość warstwy ±10% ±10%

Szerokość warstwy ≤ +10 cm, ≤ -5 cm ≤ +10 cm, ≤ -5 cm

Spadki poprzeczne ± 0,5% ± 0,5%

Równość 15 mm/4m 12 mm/4m

Rzędne wysokościowe 2 cm 2 cm

Wskaźnik zagęszczenia 98% 98%

Zawartość wolnych przestrzeni 15% obj.

12% obj.

Nośność warstwy podbudowy po 7 dniach:

Wtórny moduł odkształcenia E2

Dynamiczny moduł odkształcenia Evd

E2 100 MN/m2

Evd 50 MN/m2

E2 130 MN/m2

Evd 65 MN/m2

Nośność warstwy podbudowy po 28 dniach:

Wtórny moduł odkształcenia E2

Dynamiczny moduł odkształcenia Evd

E2 140 MN/m2

Evd 70 MN/m2

E2 180 MN/m2

Evd 90 MN/m2

MCE – Wbudowywanie (3)

Postępowanie z niewłaściwymi parametrami:

Niewłaściwa grubość wykonanej warstwy

Gdy grubość jest niewystarczająca Wykonawca uzupełni ją materiałem z warstwy wyżej leżącej.

Gdy warstwa jest za gruba należy usunąć część warstwy, o ile będzie to możliwe technicznie. Można odstąpić od tego zabiegu w przypadku możliwej korekty niwelety umożliwiającej wbudowanie pełnej grubości warstw wyżej leżących.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – Wbudowywanie (4)

Postępowanie z niewłaściwymi parametrami:

Niewłaściwa wytrzymałość wykonanej warstwy

Wartość średnia mieści się w dopuszczalnym przedziale.

Minimum 75 % wyników mieści się w dopuszczalnym przedziale.

Maksimum 20 % wyników przekracza dopuszczalny przedział o nie więcej niż 30 % dopuszczalnej wartości.

Maksimum 5 % wyników przekracza dopuszczalny przedział o więcej niż 30 % dopuszczalnej wartości.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

MCE – Wbudowywanie (5)

Postępowanie z niewłaściwymi parametrami:

Niewłaściwa nośność wykonanej warstwy

Wartość średnia jest większa od minimalnej wymaganej wartości.

Minimum 80 % wyników jest większych od wymaganej wartości minimalnej.

Maksimum 20 % wyników jest mniejsza od wymaganych minimalnych wartości o nie więcej niż 15 MPa.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Podsumowanie

Podsumowanie (1)

Wykonując podbudowę z mieszanki MCE należy

dążyć do wykonania jak najbardziej podatnej

podbudowy, aby zminimalizować ryzyko powstania

spękań odbitych.

Mieszanka MCE jest dość zmienna ze względu na

wykonywanie jej w technologii mieszania na

miejscu oraz zastosowanie materiałów z recyklingu.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Podsumowanie (2)

Nawierzchnie z podbudowami z mieszanki MCE są

narażone na powstawanie spękań. O trwałości takiej

nawierzchni w dużym stopniu decyduje odpowiednie

utrzymanie bieżące. W przypadku pojawienia się

spękań należy je jak najszybciej uszczelnić.

W związku z wprowadzeniem nowych zasad

projektowania i wbudowania mieszanek MCE po

pewnym okresie użytkowania instrukcja powinna

zostać zaktualizowana w oparciu o zebrane

doświadczenia z realizowanych budów.

Krakowskie Dni Nawierzchni, 26 listopada 2014 r.

Dziękuję

za uwagę