Keramzyt i styropian jako lekkie wypełnienia nasypów drogowych

Coraz częściej stosowaną alternatywą dla ogólnie znanych metod jest lekkie wypełnienie nasypu, stosowane w celu zmniejszania obciążeń podłoża i parcia gruntu na konstrukcje oporowe oraz ograniczenia długotrwałych osiadań i deformacji budowli. Zastosowanie lekkich wypełnień z keramzytu lub styropianu jest wskazane:

• do wykonania budowy podwyższania lub poszerzania nasypów na bardzo ściśliwym podłożu,
• do wykonania zasypek konstrukcji oporowych i inżynierskich,
• gdy nasyp z materiału ziemnego wywołałby nadmierne i długotrwałe osiadania lub mógłby zatonąć albo utracić stateczność,
• do wymiany gruntu, gdy występują długotrwałe osiadania nasypów na bardzo ściśliwym podłożu,
• do naprawy ścian oporowych i przyczółków mostów, doznających przemieszczeń poziomych spowodowanych bocznym parciem słabego gruntu,
• w celu ujednolicenia osiadania podłoży różnych pod względem nośności.

Wachlarz zastosowań wypełnień lekkich pokazuje, że można je stosować jako działania prewencyjne w celu zapobieżenia możliwym deformacjom budowli drogowych, ale szczególnie jako działania ratunkowe w przypadku stwierdzenia nadmiernego osiadania nasypu lub przemieszczenia konstrukcji oporowej czy przyczółków obiektów inżynieryjnych. Wtedy przeciążone i odkształcone podłoże, po usunięciu części obciążenia, będzie stabilne, a budowla stanie się stateczna i trwała.

Keramzyt

Keramzyt to lekkie kruszywo budowlane produkowane z naturalnego surowca, które jest lekkie, niepalne, mrozoodporne oraz posiadające właściwości termoizolacyjne. Proces produkcji polega na wypalaniu gliny i iłów w temperaturze od 1000 do 1200°C. Rozdrobniona glina pęcznieje i tworzy kuleczki o porowatej strukturze wewnętrznej, pokryte z zewnątrz twardą skorupką ceramiczną. Nie wykazują one promieniotwórczości i spełniają wymagania ochrony środowiska oraz są odporne na grzyby i pleśnie. Nie mają też czynnych składników organicznych. Wypalanie w procesie produkcji niszczy ewentualne składniki organiczne, wobec czego materiał nie ma pożywki dla rozwoju grzybów. Paroprzepuszczalność oraz bardzo szybkie wysychanie uniemożliwia rozwój struktur mykologicznych, którym potrzebna jest głównie wilgoć.

Miejsca stosowania keramzytu to (RYS. 1-4):

• konstrukcje lekkich nasypów drogowych, zasypki konstrukcji oporowych i obiektów inżynierskich oraz podbudowy drogowe i pomocnicze,
• wymiana gruntu w istniejących nasypach w celu zatrzymania osiadania,
• ujednolicanie osiadania przy występujących obok siebie, różnych pod względem nośności, podłożach,
• zasypki różnego typu instalacji rurowych wbudowanych w podłoże,
• podbudowy pomocnicze.

RYS. 1–4. Przykłady odciążenia lekkim kruszywem keramzytowym: nasyp drogowy zapobiegający osiadaniu (1), nasyp na dojazdach do przyczółków redukujący parcie spoczynkowe i zapobiegający osiadaniu najazdów (2), poszerzenie drogi lub linii kolejowej zapobiegające nierównomiernemu osiadaniu (3) oraz wymiana gruntu poprawiająca stateczność skarpy (4); rys.: [1]

Jako lekkie wypełnienie wskazane jest stosować frakcje kruszywa od 8 do 20 mm, które w stanie suchym po utrzęsieniu ma gęstość objętościową od 270 do 370 kg/m³ (średnio ok. 320 kg/m³). Ziarna kruszywa mają nasiąkliwość około 35%. Lekkie kruszywa keramzytowe są przydatne do wykonywania nasypów „pływających” na bardzo słabych podłożach oraz do zasypek lub obsypek rozmaitych konstrukcji zagłębionych w gruncie z uwagi na gęstość wielokrotnie mniejszą od gruntu, przy dużej wytrzymałości mechanicznej.

Nasypy z kruszywa keramzytowego zgodnie z zaleceniami należy układać na uprzednio przygotowanym podłożu warstwami o grubości od 0,5 do 1,0 m. Ważne, aby do układania oraz zagęszczania kruszywa używać sprzętu budowlanego o nacisku do 30 kN/m². Keramzyt należy zagęszczać do uzyskania 35–45 MPa (moduł wtórny). Skarpy należy przyjąć z pochyleniem do 1:1,5. Zasypki konstrukcji oporowych oraz obiektów inżynierskich należy układać warstwami grubości do 0,6 m i zagęszczać np. ruchem środków transportowych o nacisku do 5 kN/m².

Podczas wbudowywania keramzytu należy przestrzegać następujących zaleceń:

• warstwę lekkiego kruszywa zaleca się osłonić geowłókniną i odseparować od podłoża,
• budowla ziemna z lekkiego kruszywa powinna zostać przykryta warstwą gruntu lub kruszywa grubości co najmniej 0,6 m, mieszanki stabilizowanej mechanicznie lub mieszanki stabilizowanej spoiwem o R_m = 2,5 MPa,
• przy podstawie skarpy nasypu wskazane jest uformowanie trapezowego wału (przypory) z kruszywa mineralnego o wysokości około 0,4 grubości nasypu z lekkiego kruszywa,
• zagęszczone warstwy należy chronić przed zniszczeniem przez ruch ciężkich pojazdów.

Czytaj też: Wymagania dla betonu do konstrukcji nawierzchni sztywnych >>>

Wymagania i sposób badania kruszywa keramzytowego określa norma PN-EN 15732:2013-04, „Lekkie wyroby wypełniające i wyroby do izolacji cieplnej do zastosowań w budownictwie lądowym i wodnym (CEA) – Wyroby z lekkiego kruszywa z pęczniejących surowców ilastych (LWA)” [2]. Wykonanie nasypów i zasypek należy sprawdzać i oceniać zgodnie wymaganiami normy PN-S-02205:1998 [3] i OST D-02.00.00:1998 [4].