VIACALCOVAL KEZELT TALAJOK LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATA. Dr. Szendefy János

Átírás

1 VIACALCOVAL KEZELT TALAJOK LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATA Dr. Szendefy János Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Építőmérnöki kar, Geotechnikai Tanszék KULCSSZAVAK/KEYWORDS talajkezelés, talajstabilizáció, hidraulikus kötőanyag, ÖSSZEFOGLALÁS Magyarország felszínét döntően talajok fedik, csupán néhány hegyvidéki részen találkozunk felszínre kifutó kőzettel. A talajjal fedett részek közel kétharmadát gyengén kötött, úgynevezett átmeneti talajok fedik, míg a fennmaradó részen kötött vagy egyszemcsés homok talajokat találunk. Az átmeneti talajok folyóvízi üledékként, eolikus löszként, ezek kombinációjaként létrejövő fluvioeolikus talajként vagy eróziós folyamatok deluviális üledékeiként jelennek meg. Az egyszemcsés homok talajok szintén szél által települt talajok, míg a kötött talajok inkább vízi üledékek. A gyengén kötött talajok döntően iszap és homok frakcióból állnak, agyagtartalmuk 5-20% közé tehető. A közepesen és erősen kötött talajok az agyag talajok, míg az egyszemcsés homokok talajszemcséire a neve is utal. A kötött talajok teherbírása a finomszemcse tartalom miatt vízre érzékeny. A finomszemcsék relatív nagy felülettel rendelkeznek, emiatt nagy mennyiségű víz felvételére képesek, ami miatt nyírószilárdságuk jelentősen lecsökkent. Az egyszemcsés homokoknál a közel azonos méretű szemcsék nem tudnak stabil talajváz-szerkezetet alkotni, az egymáson elgördülő szemcsék a terhelés elöl kitérnek. Az említett talajok gyakori előfordulásuk miatt a nagytömegű földmunkák alapanyagául szolgálnak, de kedvezőtlen tulajdonságuk miatt felhasználási körük limitált. Nem megfelelő teherbírásuk miatt a földművek tetejére durvaszemcsés anyagból teherbírásjavító réteg beépítése szükséges. Az átmeneti és kötött talajok elázása okozta bedolgozási és teherbírási problémák miatt a kivitelezési időben és költségekben is nagyfokú bizonytalanság adódik. A fenti problémák kiküszöbölésére műszakilag és gazdaságilag is optimális megoldást nyújthat a talajkezelés, amivel a talajok tulajdonságai hatékonyan javíthatóak. A talajkezeléstől elvárt, hogy a talajok bedolgozhatóságát javítsa, ezáltal szélesebb víztartalom tartomány mellett lehetővé

2 tegye; a talajok teherbírása növekedjen, vízre és fagyhatásokra érzéketlenné váljon. Ez által a helyi talajok szélesebb körben felhasználhatóvá váljanak, csökkentve ezzel a beszállításra kerülő durvaszemcsés anyagok mennyiségét. Az elmúlt években egyre népszerűbbé váló talajstabilizáció használatával jelentős laboratóriumi és helyszíni tapasztalatra tettek szert a tervező és kivitelező kollégák egyaránt. Ezek alapján az átmeneti talajoknál mész és cement együttes alkalmazása a javasolt, de a kis mennyiségű kötőanyag és a stabilizálni kívánt felület nagysága miatt a két anyag egyszerre való használata sokszor nehezen megoldható. Amennyiben mégis mindkét anyagot alkalmazták, úgy a homogén anyagkijuttatási problémák mellett a kétszeri kiszórás idő- és költségtöbbletet is okozott. A hatékony talajkezelés céljából a Carmeuse mindkét kötőanyagot tartalmazó, új hidraulikus kötőanyagot állított elő. A kötőanyag Viacalco C30 és C50 nevet kapta, amiben a C betűjel a cement jelenlétét jelzi, míg a számok a szabd CaO arányát mutatják. Laboratóriumi vizsgálataink célja a kötőanyag hatékonyságának vizsgálata volt. A vizsgálatok során a kötőanyag különböző talajokra gyakorolt hatását és a teherbírásnövekedés időbeli alakulását mértük. A korábbi tapasztalatok bebizonyították, hogy őrölt égetett mésszel a kötött talajok hatékonyan kezelhetőek, valamint az átmeneti talajoknál is jelentős eredményeket lehet elérni, azonban az a szemcsés talajok (pl.:egyszemcsés homok) javítására már nem alkalmas. A különböző típusú hidraulikus kötőanyaggal azt vizsgáltuk, hogy a felszínt fedő összletek milyen módon kezelhetőek. A talajok kiválasztása során az volt a cél, hogy minél jobban lefedjük az említett talajok szemeloszlás tartományát. A vizsgált minták típusai, és hozzájuk kevert kötőanyag típusoka az alábbiak szerint foglalható össze: mórahalmi egyszemcsés homok Vicalco C30, cement győri iszapos homok - Vicalco C30, Vicalco C50 dunaújvárosi lösz (homokos iszap) - Vicalco C30, Vicalco C50, mész, cement sárvári iszap - Vicalco C30, Vicalco C50, mész

3 Az egyes kötőanyagokból 1,5%, 3,0% és 5,0% mennyiség került hozzákeverésre. A különböző kötőanyagokkal kezelt talajok teherbírásának meghatározása CBR vizsgálattal történt. A kötési idő és az időjárási körülmények teherbírásra gyakorolt hatására az alábbi mérések készültek: 3 nap párazáró csomagolásban, 10 nap párazáró csomagolásban, majd 4 nap víz alatt tárolás, 4 nap víz alatt tárolás, 28 nap párazáró csomagolásban. A 4 típusú talaj, különböző kötőanyagokból 3 mennyiségben való adagolása, valamint a 4 különböző időpont és környezeti hatás vizsgálata öszszesen 132db CBR mérés elvégzését igényelte. Ezek mellett, a kezelt talajok fagyhatással szembeni ellenálló képességének vizsgálata céljából egyirányú nyomóvizsgálatok készültek a7 napig 40 o C-on, párazáró csomagolásban tárolt, majd fagyasztási ciklusoknak alávetett mintákkal. Kezeletlen talajokból készülő kontroll minták mérését nem tartottuk szükségesnek, mivel a korábbi tapasztalat szerint a több napig víz alatt tárolt talajminták a teherbírásukat elveszítik, így a velük végzett vizsgálatok nem értékelhetők. A laboratóriumi vizsgálatok értékelése alapján a kezelt anyagok mindegyike a durvaszemcsés talajokéhoz hasonló teherbírással rendelkezik, földművek és azon belül a javító réteg tetején elvárt teherbírás biztosítására is alkalmas. A mérések szerint a megfelelően megtervezett stabilizációk teherbírása vízre és fagyhatásra nem érzékeny. A homok és iszapos homok talajok a nagyobb mennyiségben cementet tartalmazó C30 jelű kötőanyaggal stabilizálhatóak hatékonyabban, azonban előnyük a cementes stabilizációkkal szemben a rugalmasabb és homogénebb teherbírás. A homokos iszap és lösz talajok esetében a C30 és C50 kötőanyagok használatakor mutatkozott a legmagasabb teherbírás, azonban a mész is rendkívül jó értékeket eredményezett. A kötőanyag választást itt alapvetően a természetes víztartalom alapján célszerű megválasztani. A vizsgálatok szerint az iszap talaj esetében a kezeléshez már inkább a C50 és a mész kötőanyag alkalmazása javasolt. A Carmeuse új, Vicalco nevű hidraulikus kötőanyagával a hazai talajok kezelése a korábbiaknál hatékonyabban végezhető. A várhatóan szükséges 2-4% közötti kötőanyag mennyiség így egyszerre juttatható ki, amely kellő teherbírást biztost az átmeneti és egyszemcsés homok tala-

4 joknál egyaránt. A stabilizáció előnye, hogy a vízzel és a fagyhatásokkal szemben is tartós teherbírás ellenére a stabilizált réteg rugalmas marad, így képes az esetleges alakváltozások felvételére markáns repedések kialakulása nélkül. IRODALOMJEGYZÉK Biczók E.: Mezőgazdasági főközlekedési utak stabilizálása, 1982, BME Geotechnikai Tsz. Biczók E.: Mezőgazdasági utak stabilizálása, 1982, BME Geotechnikai Tsz. Bowles, J. E. : Engineering Properties of Soils and their Measurement, 1992 Diamond, S. - Kinter, E. B. : Mechanisms of Soil-Lime Stabilization:, 1965, Gáspár L.: Talajstabilizálás I-II, 1959, Útügyi Kutató Intézet Gáspár L.: A cementes talajstabilizáció újabb hazai kísérletei, 1964, Mélyépítés Tudományi Szemle XIV. évf. 6. szám, old. Kézdi Á.: Stabilizált földutak, 1967, Akadémiai Kiadó - Budapest Kézdi Á.: A talajstabilizáció néhány fizikai és kémiai vonatkozása, 1967, Épíőipari és Közlekedés Tudományi Közlemény 1. Szám, old. Little, Dallas N.: Fundamentals os the Stabilization of Soil With Lime, 1987, Arlington Mavroulidou M., hang X., Kichou Z., Gunn M.J.: Hydromechanical properties of lime treated Londo clay, 2013, Proc. of the 18th ISSMGE, Paris Mitchell, J. K. - Hooper, D. R. : Influence of Time Between Mixing and Compaction on Properties of a Lime-Stabilized Expansive Clay, 1961, Highway research Board, Bulletin 304, pp Nagyváti B.: Cementtalaj-utak építése, 1965, Mélyépítés Tudományi Szemle XV. Évf. 8. szám. Rogers, C. D.F. - Glendinning, S.: Lime Requirement for Stabilization, 2000, Transportaion Research Record pp.:9-18 Stocker, P. T. : Diffusion and Diffuse Cementation in Lime and Cement Stabilized Clayey Soils., 1972, Australian Road Research Board Special Report No. 8, pp Szendefy, J.: Impact of the soil-stabilization with lime, Proc. of the 18th ISSMGE, Paris 2013 pp Szendefy, J. Vamos M.: Mésszel stabilizált talajok teherbírásának tartóssága és fagyállósága Útügyi Lapok 2: (3) ISSN: ÚT Utak és autópályák létesítésének általános szabályai

5 ÚT Útpályaszerkezetek kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú alaprétegei MSZ EN Kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú keverékek. 50. rész: Hidraulikus kötőanyagú keverékek vizsgálati próbatesteinek előállítási módszere Proctor-berendezéssel vagy vibroasztalos tömörítéssel MSZ EN Kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú keverékek. 41. rész: Vizsgálati módszer a hidraulikus kötőanyagú keverékek nyomószilárdságának meghatározására MSZ EN , Magyar Szabvány: Kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú keverékek. Vizsgálati módszer a kalifornia teherbírási (CBR-) érték, a közvetlen teherbírási index és a lineáris duzzadás meghatározására, 2003, ÚT , Útügyi Műszaki Előírás: Útpályaszerkezetek, kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú alaprétegei, Építési előírások, 2007, ÚT , Útügyi Műszaki Előírás: Útpályaszerkezetek, kötőanyag nélküli és hidraulikus kötőanyagú alaprétegei, Tervezői előírások, 2007,