CZ27606U1 - Stmelená směs s betonovým recyklátem pro podkladní vrstvy netuhých vozovek - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení spadá do oblasti konstrukčních materiálů pro výstavbu vozovek, konkrétně se týká stmelené směsi s recyklovaným betonovým materiálem, označovaným také jako betonový recyklát, pro podkladní vrstvy netuhých vozovek.

Dosavadní stav techniky

Jako konstrukční materiál do podkladních vrstev vozovek se používají stmelené směsi obsahující jednak plnivo ve formě geometricky uspořádaného kameniva a jednak hydraulické pojivo.

Ze stavu techniky jsou známy některé způsoby použití průmyslových odpadních materiálů pro stavby silnic. Například z autorského osvědčení (AO) CS 259751 je známá podkladní vrstva vozovky, která sestává z kostry z hrubého kameniva se zrny nad 16 mm s výplní ze silničních stavebních materiálů stmelenou cementovým pojivém.

Z dosavadního stavu techniky je známo, že plnivo ve stmelené směsi musí mít takovou distribuci velikosti zm, že jednotlivá zrna vytváří vzájemně zaklíněnou kostru. Optimální granulometrie kameniva pro asfaltové směsi se zvýšenou odolností proti šíření trhlin je popsána například v užitném vzoru CZ 26987.

Nevýhodou netuhých a polotuhých konstrukcí vozovek je tvorba příčných trhlin. Cílem předkládaného technického řešení je poskytnout stmelenou směs z druhotných surovin pro podkladní vrstvu omezující šíření trhlin do krytu netuhých vozovek.

Podstata technického řešení

Stanoveného cíle je do značné míry dosaženo technickým řešením, jehož podstatou je spojení optimální granulometrie materiálu plniva s definovaným množstvím hydraulického pojivá.

Stmelená směs s betonovým recyklátem pro podkladní vrstvy netuhých vozovek podle technického řešení sestává z 94 až 96 % hmotn. betonového recyklátu a 4 až 6 % hmotn. hydraulického pojivá, vztaženo na suchou směs, přičemž betonový recyklát je tvořen různými frakcemi podle velikosti zrna, a přičemž rozdělení velikosti zrna betonového recyklátu zjistitelné sítovým rozborem v celé oblasti velikosti zrna vyhovuje vztahu

Pd<Ya kde Pa je propad v procentech hmotnostních zjištěný na sítě o velikosti oka d,

Y_d = (d/D)⁰’⁵ x 100,

D je maximální velikost zrna v mm, d je velikost oka síta v mm.

Výše uvedená podmínka P_d < Y_d znamená, že křivka distribuce velikosti zrna leží pod takzvanou Fullerovou parabolou. Kameniva, která vykazují tento typ distribuce velikosti zrna, používají k vyplňování prostoru mezi většími zrny postupně stále menší zrna a jejich zrnitost se proto označuje jako plynulá, dochází tudíž k vzájemnému zaklínění zm hrubší a jemné frakce.

Použití betonového recyklátu s plynulou křivkou zrnitosti spolu s definovaným množstvím hydraulického pojivá umožňuje vytvořit podkladní vrstvy se zvýšenou odolností proti šíření smršťovacích trhlin.

Maximální velikost zrna betonového recyklátu je s výhodou menší než 63 mm. Výhodné jsou rovněž směsi betonového recyklátu do maximální velikosti zm 32 mm, které je možné pokládat

-1 CZ 27606 Ul v konstrukci vozovky pod 2 až 3 asfaltovými vrstvami krytu bezprostředně na spodní podkladní vrstvu ze štěrkodrti nebo štěrkopísku, případně přímo na podloží vozovky.

Hydraulickým pojivém je s výhodou struskoportlandský cement CEM IV nebo CEM V pevnostní třídy 32,5 MPa. Dalšími výhodnými hydraulickými pojivý jsou jemně mletá vysokopecní struska nebo elektrárenský popílek z fluidního spalování.

Stmelená směs s výhodou sestává ze zhutněného materiálu s mikrotrhlinami pro zamezení nekontrolovaného šíření prasklin. Tyto mikrotrhliny jsou záměrně mechanicky vytvořeny po maximálním zhutnění ve vrstvě.

Zhotovení vrstvy ze stmelené směsi podle technického řešení umožňuje provedení krytu z asfaltových vrstev, který vykazuje požadované relaxační vlastnosti i odolnost proti tvorbě trvalých deformací, při omezení vývoje trhlin vzniklých v podkladních vrstvách vlivem smršťování pojiv. Předkládaným technickým řešením se dosahuje vyššího účinku a životnosti recyklovaných podkladních vrstev bez nutnosti okamžité údržby úzkých příčných trhlin.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1: Směs pro výrobu nové vozovky

Recyklovaný betonový materiál z demolice betonových staveb byl nadrcen a upraven na zrnitost, vyjádřenou obsahem jednotlivých frakcí v procentech hmotnostních vztažených na celkové množství zrnitého materiálu, 4 % hmotn. frakce do 0,063 mm, 20 % hmotn. frakce 0,063 až 2 mm, 20 % hmotn. frakce 2 až 8 mm, 23 % hmotn. frakce 8 až 16 mm a 30 % hmotn. frakce 16 až 32 mm. Granulometrické údaje v procentech hmotnostních byly zjištěny sítovou analýzou s běžnou přesností, přičemž jistá část materiálu klasifikovaného jako frakce do 32 mm nepropadla sítem o velikosti oka odpovídající požadované maximální velikosti zrna, a součet obsahů zjištěných frakcí je proto menší než 100 %. Takto upravený recyklovaný betonový materiál byl smísen se struskoportlandským cementem třídy pevnosti 32,5 MPa v množství 5 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost směsi.

Pevnosti v prostém tlaku měřené na souboru zkušebních těles byly v rozmezí 6,7 až 8,0 MPa. Hodnoty pevnosti v tlaku po 10 mrazových cyklech při teplotě -15 °C po dobu 6 hodin byly v intervalu 87 až 92 % původní pevnosti v tlaku.

Ze směsi byla vytvořena zhutněná podkladní vrstva pro asfaltovou (netuhou) vozovku. Její modul pružnosti E_r stanovený podle ČSN EN 13286-7 při teplotě 20 °C byl 2200 MPa a směs vyhovovala třídě pevnosti C_5/6 podle ČSN 73 6124-1 (v souladu s ČSN EN 13286-41 se zkouška pevnosti v tlaku provádí plynule se zvyšujícím se zatížením zkušebních těles s poměrem výšky k průměru 2 resp. 1 a zjišťuje se maximální síla při porušení zkušebního tělesa a vyjadřuje se v MPa pro oba poměry výšky k průměru).

Po maximálním zhutnění byla vrstva následně během 1 až 3 dnů od zhutnění pojížděna vibračním tandemovým válcem za účelem vytvoření mikrotrhlin.

Na takto stabilizovanou podkladní vrstvu byl položen dvouvrstvý asfaltový kryt, sestávající z podkladní asfaltové vrstvy tloušťky 50 mm z asfaltového betonu ACP 16 (označení ACP 16 znamená asfaltový beton pro podkladní vrstvy o zrnitosti do 16 mm) a obrusné vrstvy tloušťky 50 mm z asfaltového betonu ACO 11 (označení ACO 11 znamená asfaltový beton pro obrusné vrstvy s maximální velikostí zrna 11).

Příklad 2: Stabilizace staré vozovky na místě

Po odstranění starého asfaltového krytu byla stará cementem stmelená podkladní vrstva rozrušena frézou a na místě upravena pro získání rozdělení velikosti zrna odpovídajícího plynulé křivce zrnitosti. Takto upravený recyklovaný stmelený materiál byl na místě promíchán se směsným hydraulickým pojivém na bázi cementu, komerčně dostupným pod názvem „Doroport

-2CZ 27606 Ul

TB25“. Pevnosti v prostém tlaku na zkušebních tělesech zhutněných z odebraných zkušebních vzorků směsi byly v rozmezí 4,5 až 6,2 MPa. Hodnoty pevnosti v tlaku po 10 mrazových cyklech při teplotě -15 °C po dobu 6 hodin byly v intervalu 82 až 86 % původní pevnosti v tlaku. Modul pružnosti E_r stanovený podle ČSN EN 13286-7 při teplotě 20 °C na odebraných zkušebních vzorcích směsi byl 1100 MPa a směs vyhovovala třídě pevnosti C3/4 podle ČSN 73 6124-1. Na takto stabilizovanou podkladní vrstvu byl položen dvouvrstvý asfaltový kryt, sestávající z podkladní asfaltové vrstvy tloušťky 50 mm z asfaltového betonu ACP 16 a obrusné vrstvy tloušťky 50 mm z asfaltového betonu ACO 11.

Předložené technické řešení je využitelné v silničním stavitelství, zejména pro ekonomické a ekologické využití velkého množství betonového recyklátů ze starých vozovek. Dále slouží pro sanaci neúnosných starých podkladních vrstev vozovky, které již nevyhovují zvyšujícímu se dopravnímu zatížení.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Stmelená směs s betonovým recyklátem pro podkladní vrstvy netuhých vozovek, vyznačující se tím, že sestává z 94 až 96 % hmotn. betonového recyklátů a 4 až 6 % hmotn. hydraulického pojivá, vztaženo na suchou směs, přičemž betonový recyklát je tvořen různými frakcemi podle velikosti zma, a přičemž rozdělení velikosti zma betonového recyklátů zjistitelné sítovým rozborem v celé oblasti velikosti zma vyhovuje vztahu

   P_d<Y_d kde Pj je propad v procentech hmotnostních zjištěný na sítě o velikosti oka d,

   Y_d = (d/D)^0,5 x 100,

   D je maximální velikost zma v mm, d je velikost oka síta v mm.
2. 2. Stmelená směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že maximální velikost zma betonového recyklátů je menší než 63 mm.
3. 3. Stmelená směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že maximální velikost zma betonového recyklátů je menší než 32 mm.
4. 4. Stmelená směs podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že hydraulickým pojivém je jemně mletá vysokopecní struska.
5. 5. Stmelená směs podle některého z nároků 1 až 3, hydraulickým pojivém je struskoportlandský cement.

   vyznačující se tím, že
6. 6. Stmelená směs podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že hydraulickým pojivém je elektrárenský popílek z fluidního spalování.
7. 7. Stmelená směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že sestává ze zhutněného materiálu s mikrotrhlinami pro zamezení nekontrolovaného šíření prasklin.