|
ZJAWISKA FIZYKOCHEMICZNE ZACHODZĄCE W GRUNCIE
Grunty składają się z oddzielnych ziarn i cząstek, które tworzą
szkielet gruntowy. Pomiędzy ziarnami lub cząstkami znajdują się
pory wypełnione wodą albo wodą i powietrzem (para wodna, gaz), przy
czym w każdym przypadku woda pokrywa cząstki gruntowe, a powietrze
występuje w postaci większych lub mniejszych pęcherzyków w wodzie.Powierzchnia
graniczna pomiędzy fazą stałą (cząstkami) i fazą ciekłą (wodą lub
roztworem różnych związków chemicznych) jest miejscem występowania
wielu zjawisk natury fizykochemicznej (adsorpcja wody błonkowej
i jonów, potencjał elektrokinetyczny, pojemność wymienna, kohezja,
itp.). Zjawiska te mają istotny wpływ na jakość i pracę gruntu,
decydują o jego strukturze, ściśliwości i wytrzymałości oraz o możliwości wzmocnienia danego gruntu za pomocą odpowiedich środków fizycznych lub
chemicznych (tzw. stabilizacja gruntu). Zdolności
gruntów do gromadzenia na powierzchni cząstek substancji nazywa
się adsorpcją. Zjawisko to w dużej mierze zależy od stopnia rozdrobnienia
cząstek gruntu.Wielkość powierzchni granicznej ziarn
i cząstek gruntu w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu
nazywamy jego powierzchnią właściwą. Im drobniejsze są cząstki danego
ośrodka, tym większa jest jego powierzchnia właściwa. Sześcian o
krawędzi 1 mm ma powierzchnię właściwą 6 mm2/mm3.
Taka cząstka podzielona na 109 sześcianów o boku 0,001
mm tworzy powierzchnię ścian (czyli powierzchnię właściwą) równą
60 cm2/mm3.
|
|
|
Warstwa podwójna i dyfuzyjna jonów dookoła cząstki iłowej.
|
Na powierzchni cząstek stałych gruntu tworzą się koloidalne błonki
wody o różnych ładunkach elektrycznych. Cząstki roztworów gruntu
stykając się z cząsteczkami gruntu wnikają pomiędzy pakiety warstw
gruntu swobodnie je rozsuwając. Siły spójności wody oraz
siły przylegania cząsteczek wody do cząstek gruntowych skutecznie
pogarszają właściwości nośne każdego gruntu. Grunty spoiste w stanie
suchym mają maksymalną wytrzymałość. W przypadku wilgotnych gruntów
spoistych występują wiązania cząsteczkowo jonowo - elektrostatyczne,
osłabiające ich właściwości nośne. Koagulacja koloidów
gruntowych zachodzi pod wpływem neutralizacji ładunków elektrycznych.
Tworzą się wtedy złożone kompleksy. Przy jednoczesnej koagulacji
dodatnio naładowanych wodorotlenków oraz ujemnie naładowanych soli
kwasów krzemowych powstają dość stabilne związki. Ustaje zdolność
koloidów do wymiany jonowej. Znika zdolność gruntów do gromadzenia
na powierzchni cząstek gruntu substancji i wody.
|
|
|
Prawdopodobny układ kationów i molekuł wody w punktach styku
cząstek gruntowych styk pośredni (miejsca zakratkowane
strefy odpychania się molekuł wodnych).
|
Uniemożliwienie zwilżalności cząstek gruntu po zastosowaniu technologii
CONSOLID doprowadza do uzyskania trwałej poprawy nośności. Zabiegi
pielęgnacji mechanicznej - zagęszczanie wibracyjne (walcowanie)
- poprzez kolmatację wydatnie nośność podnoszą.
Wywołane reakcje katalityczne są nieodwracalne, tzn. grunty trwale
zmieniają swoją strukturę.
|
|
|
Prawdopodobny układ kationów i molekuł wody w punktach styku
cząstek gruntowych styk bezpośredni (bez kationów).
|
Consolid ->
na górę
PODSTAWOWE WYTYCZNE I MOŻLIWOŚCI STOSOWANIA
Szwajcarski system CONSOLID jest progresywną metodą chemicznej
stabilizacji gruntów. Kombinacją trzech podstawowych komponentów
systemu - chemicznych dodatków CONSOLID
444, SOLIDRY i CONSERVEX - można osiągnąć wyraźne polepszenie fizykomechanicznych
właściwości w przeważającej większości rodzajów gruntów.
Podstawowy komponent - płynny dodatek CONSOLID
444 - zmniejsza napięcie powierzchniowe wody w gruncie i powoduje
aglomeracje (zlepianie) drobnych frakcji, dzięki czemu wyraźnie obniża
się powierzchnia właściwa wystawiona na oddziaływanie wody. Wywołana
reakcja katalityczna jest nieodwracalna i grunt trwale zmienia swoją
strukturę, co objawia się m. in. przesunięciem (zmianą kształtu)
klasyfikującej krzywej uziarnienia.Jak wykazano w testach
laboratoryjnych i próbach polowych, uzdatniony grunt posiada następujące
(poprawione) właściwości:
- obniżenie wrażliwości na wodę, obniżenie podciągania kapilarnego
- obniżenie plastyczności oraz skurczliwości i pęczliwości
- obniżenie przepuszczalności
- lepsza zagęszczalność
Następstwem użycia dodatku SOLIDRY (ewent. CONSERVEX) jest osiągnięcie zmniejszenia
kapilar. Ulepszony grunt w istotny sposób jest mniej nasiąkliwy
i posiada kilkukrotnie lepszą nośność niż materiał pierwotny.
- doprowadzanie gruntów nieprzydatnych do pożądanych parametrów
- warstwy podkładowe tras komunikacyjnych
- parkingi i place składowe
- drogi tymczasowe budów
- drogi polne i leśne
Każdy grunt spoisty ma tendencje do ponownego skamienienia - przyczyną
wywołującą takie zjawisko jest długotrwałe działanie ekstremalnych
ciśnień. Dodatki systemu CONSOLID spełniają funkcje katalityczne
- wywołują i przyspieszają proces wtórnego skamienienia, dlatego
w przybliżeniu stałe objętości preparatów systemu gwarantują efekt
w większości rodzajów gruntów.
Wyjątkiem są grunty niespoiste - dodatki chemiczne CONSOLID reagują z frakcją ilastą lub
glinową (poniżej 0,063 mm) i dlatego konieczne jest aby grunt zawierał
minimum 25% tych frakcji. Odwrotnie dla iłów zwięzłych - zaleca
się przed użyciem preparatów poprawę krzywej uziarnienia gruntu
odpowiednią grubszą domieszką.
- ścieżki rowerowe i chodniki dla pieszych
- rekonstrukcje tras komunikacyjnych
- rekultywacja i zapobieganie erozji
- odbudowa uszkodzonych podłoży torowisk kolejowych
- podłoża i przykrycia składowisk
Consolid ->
na górę
REALIZACJA
Przy
realizacji technologii można wybrać dwie podstawowe alternatywy:
- Metoda in-plant: wymieszanie w centrum przygotowawczym
- Metoda in-situ: uzdatnienie
w terenie
Po realizacji przygotowania trasy grunt jest spulchniony rozrywaczem
grejdera (buldożera) na pożądaną głębokość uzdatniania (aplikacji).
CONSOLID 444 jest aplikowany natryskiem, roztwór roboczy jest przygotowywany
według instrukcji nadzoru technologicznego bezpośrednio w autocysternie. Ważnym krokiem jest
dokładne wymieszanie gruntu z roztworem roboczym - do tego celu używa
się frezu ziemnego.
Uzdatnianie in-plant prowadzi się w zwyczajnych stacjonarnych
lub mobilnych centrach mieszania. Celem jest osiągnięcie najlepszych
pożądanych parametrów końcowych oraz oszczędność dodatków chemicznych.
Niedogodnością są podwyższone nakłady na transport i manipulacje
materiałowe. Grunt (melanż gruntowy) mieszany jest w mieszarce wraz
roztworem roboczym CONSOLID 444 i proszkowym dodatkiem SOLIDRY.
Gotowa mieszanka jest następnie wbudowywana w trasę z zachowaniem
pożądanej grubości, niwelety i spadku, oraz właściwego zagęszczenia.
Tak uzdatniony melanż gruntowy można również składować przez nieograniczony
okres czasu. Przy następnym użyciu należy go nawilżyć do optymalnej
wilgotności za pomocą natrysku oraz przemieszać frezem ziemnym.
Przy
przepracowywaniu zwartych gruntów ilastych zaleca się wykonanie
zagęszczenia warstw spodnich walcem okołkowanym.
Aplikacja dodatku proszkowego SOLIDRY prowadzona jest mobilnym dozownikiem
mas sypkich, dla mniejszych powierzchni można wykorzystać np. rozrzutnik
rolniczy. Przepracowanie i uzdatnienie gruntu in-situ
trasy komunikacyjnej przynosi oszczędności nakładów na transport i
dlatego wykorzystanie tej alternatywy jest częstsze. Każda aplikacja
poprzedzona jest badaniami geologicznymi, pobraniem próbek kontrolnych
oraz ustaleniem potrzebnych ilości dodatków chemicznych.
Prace przygotowawcze
obejmują kompletne przygotowanie trasy do aplikacji, tj. niezbędne
roboty ziemne, usunięcie przeszkód, wyrównanie niwelety, ochrona
sieci inżynierskich itp..
Technologia
CONSOLID opiera się na aplikacji roztworu roboczego CONSOLID
444 natryskiem z cysterny, następnie wmieszaniu do pożądanej
głębokości przygotowanego wcześniej sypkiego dodatku SOLIDRY,
ponownym wymieszaniu i zagęszczeniu.
Uzdatnioną warstwę gruntu należy zagęścić, najkorzystniej przy
wilgotności optymalnej; ostatnim zabiegiem przed zagęszczeniem jest
ewentualne dowilgocenie. Dogęszczanie dobrze jest wykonywać różnymi
rodzajami walców - najkorzystniejszą kombinacją jest walec wibracyjny
gładki oraz pneumatyczny.
Zagęszczona warstwa gruntu, w zależności od swojej grubości i jakości
podłoża, jest w stanie przenieść obciążenia komunikacyjne bez dalszych
prac. Zaleca się relatywnie szybkie rozpoczęcie eksploatacji, która
spowoduje postępujące dogęszczenie i z czasem dalszy wzrost nośności.
Aby
ograniczyć ścieranie, zużywanie i pylenie, oraz poprawić własności
eksploatacyjne nawierzchni dobrze jest nanieść jednolitą warstwę
np. natrysku in-filtracyjnego i szczelnego dywanika asfaltowego.
Przy zakładanych wyższych obciążeniach komunikacyjnych można dobrać
inne, powszechnie znane, typy mocniejszych warstw nawierzchniowych.
Consolid -> na górę
WKŁAD
EKOLOGICZNY
Wykorzystanie miejscowego gruntu w konstrukcjach komunikacyjnych
i hydrotechnicznych, uszczelnienie powierzchni przykrycia czy dna
składowisk oznacza, obok efektów ekonomicznych, także obniżenie
obciążeń sąsiednich terenów. Odpada konieczność transportu, manipulowania
i składowania nieprzydatnych gruntów. Zminimalizowane jest zapotrzebowanie
na klasyczne materiały (pospółka, żwir, kruszywa łamane i przetworzone).
Chemiczne dodatki systemu CONSOLID są ekologiczne, całkowicie nieszkodliwe i przy ekotoksykologicznych
testach wodnego wypłukiwania uzdatnione grunty nie wykazywały żadnego
zagrożenia dla okolicznych terenów. Koncentracja metali ciężkich
oraz wybranych pierwiastków nie przekracza limitów dla wody pitnej,
również nie są wyjątkiem zastosowania w ekologicznie wyeksponowanych
lokalizacjach.

Na fotografii (z prawej) widoczna jest ścieżka rowerowa
wzdłuż Renu (Lichtenstein). Przeprowadzone testy wykluczyły możliwość
zanieczyszczenia wód rzeki wypłukiwaniem z 20 cm warstwy uzdatnionego
gruntu, która tworzy podkład warstwy nawierzchni żywicznej.
Metody wykorzystywania nieużytecznych i odpadowych materiałów,
stosowanie recyklingu oraz technologii nie zanieczyszczających zdrowych
terenów staje się współcześnie niezbędną koniecznością.
TECHNOLOGIA
CONSOLID
- metoda efektywna i ekonomiczna
- prosta aplikacja, niewymagająca ekstra dokładności
- szybkość wykonania
- możliwość wykorzystania wszystkich rodzajów gruntów
- możliwość wymieszania gruntów
- możliwość ponownego użycia gruntu
Podstawy technologii stabilizacji gruntów w systemie
CONSOLID w pełni odpowiadają przytoczonemu trendowi czyniąc powyższą
technologię metodą nowoczesną i efektywną. Jej waga oraz stopień
rozpowszechnienia w skali globalnej szybko wzrasta.
Consolid -> na górę
|