PL209674B1

PL209674B1 - Sposób wytwarzania na miejscu samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego, samo-zagęszczający się materiał wypełniający i zastosowanie samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego

Info

Publication number: PL209674B1
Application number: PL356359A
Authority: PL
Inventors: Gerard Zygomalas; Dominique Debever; Stéphane Bakowski
Original assignee: Eurovia Man
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2011-10-31
Also published as: ATE460538T1; EP1298254A1; FR2830269B1; DE60235600D1; ES2339925T3; PL356359A1; FR2830269A1; EP1298254B1; DK1298254T3

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania na miejscu samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego, samo-zagęszczający się materiał wypełniający i zastosowanie samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego. Tego typu materiał wypełniający jest stosowany zwłaszcza na budowach do zasypywania różnego rodzaju wykopów. W przypadku konwencjonalnego placu budowy przy konstrukcjach odwadniających, na 30% kosztów robót składa się

- ł adowanie urobku;

- wywiezienie go na pewien obszar zwał owania;

- sprowadzenie innych materiał ów; i

- zasypanie wykopu.

Obecnie znane są i stosowane są dwa rodzaje sposobów zasypywania rowów, mianowicie: sposób konwencjonalny, który polega na wykorzystaniu stosunkowo ciężkiego sprzętu do zagęszczania wprowadzonych materiałów (zwykle wytwarzanych w kamieniołomie), lub też materiałów miejscowych przerobionych z wapnem. Częściej stosowany jest nowszy sposób, znany z francuskiego opisu patentowe nr FR 2 758 378, który przewiduje wykorzystanie samo-zagęszczających się materiałów na bazie popiołów lotnych lub na bazie materiałów kamiennych pozwalających na uniknięcie konieczności stosowania środków zagęszczających. Sposób ten wymaga dostarczenia materiałów samo-zagęszczających się na plac budowy, co zwiększa koszty i czas takich robót.

Sposób wytwarzania na miejscu samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego, według wynalazku, w którym prowadzi się kolejno następujące po sobie etapy na miejscu budowy, charakteryzuje się tym, że a) wybiera się i odzyskuje materiał wydobyty z wykopu, b) sprawdza się zawartość gliny w wybranym materiale przez pomiar wskaźnika błękitu metylenowego, którego wartość ma być mniejsza od 8, c) wyznacza się zawartość wody w wybieranym materiale, d) przy czym przed obróbką przerabia się wybrany materiał przez usuwanie brył i kruszenie go w postać kruszywa o średnicy ziaren poniżej 50 mm, e) do urobionego materiału po etapie d) dodaje się od 4% do 10% wagowych cementu w stosunku do ogólnej wagi materiału suchego, od 0,05% do 0,15% wagowych domieszki środka utwardzającego w odniesieniu do całkowitej wagi materiału suchego, potrzebną ilość wody do uzyskania po wymieszaniu materiału wypełniającego, po wymieszaniu, mającego zawartość wody w zakresie od 40% do 55% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi materiał ów suchych, f) następnie miesza się i g) pompuje otrzymaną mieszaninę do rowu dla uformowania materiału wypełniającego ulegającemu samo-zagęszczeniu w krótkim okresie czasu za pomocą przewodów rurowych.

Korzystnie stosuje się cement CPA-CEM 1 52.5 R.

W etapie e) dodaje się w ilości od 0,05% do 1% wagowych domieszki w odniesieniu do całkowitej wagi cementu.

Domieszkę wybiera się z grupy składającej się ze środków usuwających wodę i środków napowietrzających domieszkę.

W etapie e) dodaje się pigment, w iloś ci od 1% do 4% wagowych, w odniesieniu do cał kowitej wagi cementu.

W etapie e) dodaje się wodę w iloś ci potrzebnej do otrzymania materiału wypełniającego, po zmieszaniu, mającego zawartość wody w zakresie od 44,5% do 47,5% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi materiału suchego.

Stosuje się domieszkę środka utwardzającego składającego się z włókien akrylowych.

Korzystnie stosuje się dodatkowy etap f) w którym wprowadza się podparcie kanałów rurowych i regulację ich wysokoś ci dla kierowania przemieszczeniami tych przewodów, przy czym ten etap prowadzi się przed etapem g), dla przeciwdziałania potencjalnemu niebezpieczeństwu działania wyporu hydrostatycznego wywieranego przez produkt otrzymywany w etapie g) na przewody rurowe, które umieszcza się w wykopie.

Wprowadza się podparcia okraczające przewody rurowe, dla ochrony ich przed przemieszczeniami bocznymi i ograniczenia ich możliwego przemieszczenia się w górę.

Samo-zagęszczający się materiał wypełniający, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że jest otrzymywany sposobem według wynalazku.

Samo-zagęszczający się materiał wypełniający, ma korzystnie wartość współczynnika natychmiastowej nośności podłoża, mierzoną po 24 godzinach większą od 10, a zwłaszcza ma wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach w zakresie od 0,1 MPa do 1,3 MPa, a wytrzymałość na ściskanie po

PL 209 674 B1 dniach w zakresie od 0,1 MPa do 2 MPa oraz ma konsystencję powyżej 12 cm mierzoną za pomocą stożka opadowego.

Zastosowanie samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego, według wynalazku, do rowów odwadniających, jako zasypka sąsiadująca z budynkami, podsypka w kamieniołomach podziemnych lub do obróbki niewielkich obszarów gruntu. Zaletą niniejszego wynalazku jest to, że możliwe jest wykorzystanie na miejscu materiału urabianego z tego miejsca do sporządzenia samo-zagęszczającego się materiału sposobem według wynalazku, który jest prosty, szybki i niekosztowny. Natychmiastowe ponowne wykorzystanie urabianego materiału do celów zasypywania wykopów czyni możliwym osiągnięcie czasu cyklu przetwarzania około 6 minut od urobienia do zasypania wykopu bez oczekiwania na ciężarówki z dostawą zasypki. Taki sposób umożliwia zredukowanie kosztów związanych z transportem i obszarem zwałowania aż o 70% i zapewnia otrzymanie materiału zasypki, który jest niekosztowny i ekologiczny.

Poza tym, ponieważ produkt otrzymany za pomocą takiego sposobu jest samo-zagęszczający się, wykazuje wszystkie zalety samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego do wykopów: brak wad zagęszczania, niski koszt robocizny i bezpieczeństwo (bez robotników na dnie wykopu obsługujących narzędzia do zagęszczania), przy nadal zmniejszonych kosztach i zachowaniu bezpieczeństwa, ponieważ produkt bazuje na materiale urobionym na miejscu.

Otrzymywanie dużego współczynnika nośności podłoża, umożliwia rozpoczęcie pracy na warstwie podkładu lub fundamentu w ciągu kilku godzin od zasypania wykopu, i wykop można przywrócić do eksploatacji w ciągu niewielu godzin. Korzystne jest, jeżeli to samo zagęszczanie odbywa się bez jakiegokolwiek kurczenia się, pękania lub wypływów, czy to natychmiast, czy w czasie trwania samozagęszczania.

W znaczeniu przyjętym w przypadku niniejszego wynalazku, wyraż enie podsypka, która nie jest materiałem wysychającym zastosowano na oznaczenie dowolnego materiału, dla którego nośność jako podłoża osiąga się przez wiązanie i utwardzanie.

W znaczeniu przyję tym w przypadku niniejszego wynalazku, wyraż enie wskaź nik błękitu metylenowego zastosowano na oznaczenie mierzonej zdolności urabianego materiału do adsorpcji błękitu metylenowego. Pomiar ten wykonuje się przy zastosowaniu normy francuskiej nr NF P 94-068 metodą analizy kroplowej. W celu umożliwienia zaimplementowania sposobu według niniejszego wynalazku i otrzymania zasypki o właściwości samo-zagęszczania, konieczne jest, aby ta wartość była mniejsza od 8. Korzystne jest, jeżeli ta wartość jest mniejsza od 6. Jeszcze korzystniej jest, jeśli jest ona mniejsza od 2,5. Materiały urabiane, które nadają się do wykorzystania w sposobie według niniejszego wynalazku, są to materiały nazywane limon lub limon sableux [ił lub ił piaskowy] w poradniku technicznym dotyczącym zasypywania wykopów i sporządzania warstw podłożowych (poradnik GTR,) publikowany przez LCPC i SETRA, wrzesień 1992).

Korzystne jest, jeżeli etap d) jest wykonywany tak, aby otrzymać urabiany materiał o rozmiarach ziaren w zakresie 0/20 milimetrów (mm) do 0/50 mm, korzystnie 0/20 mm lub 0/40 mm. Te rozmiary ziaren mierzy się z wykorzystaniem normy francuskiej NF P 18-560.

W znaczeniu zwią zanym z niniejszym wynalazkiem, termin cement stosuje się na oznaczenie wszelkiego cementu działającego w charakterze spoiwa w mieszaninie. Korzystne jest, jeżeli stosowany cement jest cementem o procentowej zawartości klinkieru w zakresie od około 95% do około 100%, a korzystnie, jest cementem portlandzkim. Jeszcze bardziej korzystne jest, jeżeli zawiera on cement CPA-CEM 1 52.5 R (mierzony z zastosowaniem dotyczącej cementu francuskiej normy MF P 15-101-1). Ten cement jest osiągalny w handlu u dostawcy Holcim.

W znaczeniu przyję tym w przypadku niniejszego wynalazku, wyraż enie środek usuwający wodę zastosowano na oznaczenie dowolnego środka, umożliwiającego zestalanie mieszaniny luzem i umoż liwiającego osią gnię cie duż ego współ czynnika natychmiastowej no ś noś ci podł o ż a w krótkim okresie czasu i w stanie spoczynku, tym samym nadającego produktowi charakter tiksotropowy. Korzystne jest, jeżeli środek składa się z syntetycznych włókien polimerowych o rozmiarach dobranych przez specjalistę tak, aby zrealizować pożądane zadanie, korzystne jest, jeżeli włókna są włóknami akrylowymi, a jeszcze korzystniej jest, jeśli włókna są włóknami pojedynczymi typu włókien polipropylenu. W szczególności, mają one następujące parametry charakterystyczne: długość 20 mm, waga 3,35 gramów (g) na 450 metrów (m) nici.

Maszyna do sporządzania samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego wykopy stanowi jednostkę ruchomą zawierającą: odbiorczy lej zasypowy, rusztowy eliminator dużych brył, przeno4

PL 209 674 B1 śnik transportowy, środek magazynowania proszków, magazyn wody i substancji związanych, mieszalnik, pompę do przekazywania produktu gotowego.

Wskaźnik pH urobku modyfikowany jest przez wprowadzanie cementu (o zasadowym pH).

Zmniejsza się on oczywiście w czasie stając się mniejszym lub równym 11 po około 90 dniach.

Korzystne jest, jeżeli samo-zagęszczanie w etapie g) trwa poniżej 3 godzin (h), korzystnie około 2h 30 min., i tak otrzymana zasypka osiąga zadowalający wskaźnik natychmiastowej nośności podłoża w ciągu poniżej 3h, korzystnie około 2h 30 min.

Korzystne jest, jeżeli materiał wypełniający według niniejszego wynalazku wykazuje wartość współczynnika natychmiastowej nośności podłoża większy od 10 (mierzony w 24 godziny po dokonaniu zasypania i zgodnie z normą francuską NF P 94-078), a korzystnie większy niż, lub równy 13. Ten parametr wyznacza potrzebny czas, od ułożenia materiału wypełniającego na miejscu do wykonania warstw podłożowych.

Korzystne jest, jeżeli wytrzymałość na ściskanie (mierzona z zastosowaniem normy francuskiej NF P 98-232.1) w 28 dni po zasypaniu wykopu mieści się w zakresie od 0,1 megapaskala (MPa) do 1,3 megapaskala (MPa) i, korzystnie, wytrzymałość na ściskanie tego materiału wypełniającego (mierzona z zastosowaniem normy francuskiej NF P 98-232.1), w 90 dni po jej ułożeniu, mieści się w zakresie od 0,1 MPa do 2 MPa, zatem samo-zagęszczający się materiał wypełniający jest odpowiednio wytrzymała na wykonywanie robót ziemnych wykonywanych za pomocą kilofa.

Materiał wypełniający według niniejszego wynalazku, ma konsystencję opadową powyżej 12 centymetrów (cm) (mierzoną w badaniu konsystencji betonu za pomocą stożka opadowego zgodnie z normą francuską NF P 18-451), a korzystnie powyż ej 13,5 cm, tak aby materiał wypeł niają cy nadawał się do wypompowywania.

Samo-zagęszczający się materiał wypełniający wykazuje gęstość w stanie wilgotnym około 1,8 ton na metr sześcienny (T/m³) podczas jej wytwarzania, i korzystnie około 1,65 T/m³ po upływie 28 dni od wytworzenia, a jeszcze korzystniej jej gęstość w stanie suchym wynosi około 1,23 T/m³.

Samo-zagęszczająca się zasypka według niniejszego wynalazku ma wskaźnik pH około 11, a korzystniej, około 10. Materiał wypeł niają cy nadaje się do zastosowania na duż ej głębokoś ci, w miejscach odległych od obszarów zwałowania i umożliwia eliminację defektów powstałych przy układaniu rurociągu w rowie ponieważ zapewnia, że zespół złożony z przewodów rurowych i samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego ma wysoką wodoodporność.

Zastosowanie maszyny umożliwia wytwarzanie samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego na miejscu w oparciu o materiał urabiany w rowie. Realizuje ona zatem etapy od d) do g) sposobu według niniejszego wynalazku. Korzystne jest, jeżeli ta maszyna spełnia następujące warunki: jest dobrana rozmiarami do dziennych objętości wykonywanego samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego według niniejszego wynalazku nie przekraczających 100 m³.

Jej rozmiar jest ograniczony do skrajni ładunku mogącego poruszać się po drodze, tak aby ułatwić transport i zapewnić łatwość dostępu do różnych stanowisk robót, jej główne dane charakterystyczne są następujące:

a) układ do ważenia materiałów ma dokładność 5% a do ważenia wody 1%;

₃

b) pionowy mieszalnik kolumnowy ma pojemność minimalną wynoszącą 1,2 m³;

c) silos dla cementu ma pojemność minimalną wynoszącą od 1,5 T do 2 T;

d) silos dla wody ma pojemność minimalną wynoszącą 1 m³;

₃

e) magazyn buforowy dla gotowego produktu a pojemność wynoszącą 0,3 m³; a

f) zaopatrzona jest w środki do przepompowywania produktu do rowu.

Przedmiot wynalazku jest opisany na podstawie rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy maszyny według wynalazku.

Zamieszczone poniżej przykłady przedstawiono w celu objaśnienia.

- PRÓBY LABORATORYJNE

P r z y k ł a d 1 dotyczący sposobu wytwarzania samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego

Wykonano próby z urobkiem o następujących parametrach charakterystycznych:

- wytyczne wymagań GTR dotyczące urobku: A1C1th;

- wskaź nik błękitu metylenowego: 1,4;

- naturalna zawartość wody: 20%;

- rozmiar ziaren 0/50 mm.

PL 209 674 B1

Do tego urobku dodano: cement CPA 52.5 R CP II pochodzący od dostawcy Holchim do 7% wagowych w stosunku do ogólnej wagi materiałów suchych, i włókna akrylowe pochodzące od dostawcy HFT do 0,15% wagowych w stosunku do ogólnej wagi materiałów suchych (przy czym urobek stanowił 93% wagowych materiału suchego w stosunku do ogólnej wagi materiałów suchych).

Wprowadzono również wodę, dla otrzymania materiału zasypki o zawartości wody po mieszaniu wynoszącej 46,00% wagowych w stosunku do ogólnej wagi materiałów suchych.

Mieszaninę mieszano w ciągu 4 minut i wykorzystano do wykonania dwunastu próbek o wymiarach 10 mm x 2 0 mm. Próbki wykonano tak, aby wyznaczyć:

- gę stość w stanie suchym i w stanie wilgotnym;

- wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach, 60 dniach, 60 dniach włącznie z 32 pod wodą (stosunek zanurzenie/ściskanie), i 90 dniach.

- pH; i

- występowanie pęknięć i skurczów.

Wykonano również badanie Abrahamsa konsystencji betonu za pomocą stożka opadowego przy różnej zawartości wody, i mierzono współczynnik natychmiastowej nośności podłoża otrzymanej mieszaniny, z zastosowaniem znormalizowanego sprzętu spełniającego normy, odpowiednio, NF P 18-451 i NF P 94-078.

Gęstość w stanie wilgotnym, w T/m³

Gęstość w stanie wilgotnym materiału wypełniającego według niniejszego wynalazku mierzono z wykorzystanie zbioru próbek testowych po 28 dniach, 60 dniach i 90 dniach po zaimplementowanie sposobu według niniejszego wynalazku. Wyniki zamieszczono w tabeli 1.

T a b e l a 1

Gęstość w stanie wilgotnym w T/m³ dla poszczególnych próbek i czasu po wprowadzeniu sposobu według niniejszego wynalazku

Próbka	Początkowo	28 dni	60 dni	90 dni
1	1,82	1,61	1,64	1,66
2	1,80	1,65	1,63	1,63
3	1,79	1,66	1,63	1,67
Średnio	1,80	1,64	1,63	1,65

Gęstość w stanie wilgotnym produktu według niniejszego wynalazku po 28 dniach stabilizuje się na wartości około 1,65 T/m³

Gęstość w stanie suchym ₃

Gęstość w stanie suchym wynosiła około 1,23 T/m³

Badanie konsystencji za pomocą stożka opadowego w funkcji zawartości wody w materiale wypełniającym po mieszaniu

Do otrzymania materiału nadającego się do wypompowywania konieczna jest pewna wartość minimalna wynosząca 12 cm.

Materiał wypełniający według niniejszego wynalazku poddano badaniu konsystencji za pomocą stożka opadowego przy różnej zawartości wody w materiale wypełniającym, po mieszaniu. Wyniki podano w tabeli 2.

T a b e l a 2

Wyniki badania konsystencji za pomocą stożka opadowego w funkcji zawartości wody w materiale wypełniającym według niniejszego wynalazku po mieszaniu

Zawartość wody wyrażona jako (waga wilg.- waga such.) waga such.	Wartość z testu konsystencji (cm)
44%	11
45%	12,5
46%	13,5
47%	14,5
48%	16
49%	17
50%	18

PL 209 674 B1

Wartość z testu konsystencji zatem zmienia się w funkcji zawartości wody. Zmiana jest qasilinearna, i dla rozpatrywanych materiałów jest w tym zakresie dana następującym wzorem:

wartość testu konsystencji = 1,667 x W% - 40,33 gdzie W jest to zawartość wody materiału wypełniającego po mieszaniu, przy czym W jest wyrażone w postaci wartości procentowej wagi odniesionej do ogólnej wagi materiału suchego.

Minimalna zawartość wody dla otrzymania materiału nadającego się do wypompowywania, przy zastosowaniu rozpatrywanych materiałów wynosi zatem, korzystnie, 44,5% wagowych w stosunku do ogólnej wagi materiału suchego.

Skurcz

W laboratorium produkt według niniejszego wynalazku nie wykazywał nigdy skurczu ani pęknięć podczas utwardzania. Obserwacja ta została potwierdzona na większej liczbie przypadków podczas badań w skali naturalnej.

Wskaźnik pH

Jakkolwiek wskaźnik pH nie jest bardzo ważny w przypadku materiału wypełniającego według niniejszego wynalazku i dla właściwości samo-zagęszczania się, to może on stanowić ostre ograniczenie dla użytkowników. Dlatego korzystne jest, aby wskaźnik pH wynosił około 11, a korzystnie w dł ugim czasie był mniejszy od 10.

Naturalna wartość pH ziemi w tym przypadku wynosiła 7,4.

Po zastosowaniu sposobu według niniejszego wynalazku, jej wartość pH zmieniała się tak, jak to podano w tablicy 3 poniżej.

T a b e l a 3

Zmiany pH w funkcji czasu po zastosowaniu sposobu według niniejszego wynalazku

Próbka	Początkowo	28 dni	60 dni	90 dni	360 dni
1	13,20	12,20	11,40	11,15	10

Wskaźnik pH malał silnie aż do 360 dni, i nie nadszedł jeszcze, w którym możliwe byłoby zmierzenie jego wartości ustabilizowanej. Tym niemniej, wartość dla 360 dni i kształt krzywej wskazują że długoterminowa wartość pH jest mniejsza od 11, a korzystnie mniejsza od 10.

Współczynnik natychmiastowej nośności podłoża (IBCF immediate bearing capacity factor).

Jest to jeden z najważniejszych parametrów, ponieważ określa on potrzebny czas od zakończenia robót zasypowych według niniejszego wynalazku do rozpoczęcia sporządzania warstwy podłożowej.

Badania wykonano po 24h, 48h, 72h oraz po 24h ze zmienna zawartością wody. Wyniki podano w tabelach 4 i 5. Współczynnik IBCF przy zawartości wody 46%.

T a b e l a 4

Zmiany IBCF w funkcji czasu po zastosowaniu sposobu według niniejszego wynalazku

	0 h	24 h	48 h	72 h
IBCF	0	13	20	23

Te wartości są w całości kompatybilne z materiałem wypełniającym według niniejszego wynalazku wprowadzana szybko do użytku.

Powinno być możliwe układanie warstwy podłożowej na miejscu w ciągu poniżej 3h (te wyniki zostały potwierdzone następnie w badaniach w skali naturalnej).

IBCF w funkcji zawartości wody

Dla wyznaczenia wpływu zawartości wody na IBCF materiału wypełniającego według niniejszego wynalazku, dokonano pomiarów po 24h przy zawartości wody zmieniającej się w zakresie od 44% do 50%. Wyniki podano w tabeli 5.

T a b e l a 5

Zmiany IBCF w 24 godziny po zaimplementowaniu sposobu według niniejszego wynalazku, w funkcji zawartości wody, w procentach wagowych w stosunku do ogólnej wagi materiału suchego zasypki po mieszaniu

Zawartość wody wyrażona jako (waga wilg.- waga such.) waga such.	Współczynnik natychmiastowej nośności pod ł o ża
1	2
44,00%	15
45,00%	14

PL 209 674 B1 cd. tabeli 5

1	2
46,00%	14
47,00%	11
48,00%	8
49,00%	7,2
50,00%	7

Zawartość wody ma zatem decydujący wpływ na wartość współczynnika IBCF.

Korzystne jest, jeżeli zawartość wody nie przekracza 47,50% wagowych w stosunku do ogólnej wagi materiałów suchych w przypadku materiałów badanych w niniejszym przykładzie.

Zakres stosowania sposobu według niniejszego wynalazku umożliwiającego otrzymanie dobrego współczynnika IBCF wraz z dobrymi wynikami badania konsystencji zatem sięga od około 44,5% do około 47% zawartości wody dla materiałów rozpatrywanych w niniejszym przykładzie.

Zakres ten jest dość wąski, a zatem wymaga stosowania maszyny będącej w stanie ważyć dokładnie różne składniki. Błąd ważenia materiału wynoszący 5% powoduje różnicę jak 1% zawartości wody.

Wytrzymałość na ściskanie

Przy samozagęszczającym się materiale wypełniającym pożądane jest unikanie zbyt dużej wytrzymałości na ściskanie. Materiał wypełniający musi zawsze umożliwiać jej kopanie za pomocą kilofa w celu umożliwienia w czasie późniejszym oddziaływania ręcznego na sieć nakrytą materiałem zasypki.

W tym celu, francuski oś rodek badań sieci, transportu, urbanistyki i budynków publicznych (CERTU) podaje następujące wartości graniczne:

wytrzymałość po 28 dniach < 1,3 MPa wytrzymałość po 90 dniach < 2,0 MPa

Wykonano badania na ściskanie wykonane na próbkach do badań utrzymywanych w stanie suchym lub zanurzonych obserwując wpływ obecności wody (wzrost poziomu wody gruntowej) na produkt według niniejszego wynalazku. Wyniki podano w tabelach 6 i 7 poniżej.

Wytrzymałość na ściskanie (w MPa) dla próbki 10 x 10 do badań

T a b e l a 6

Wytrzymałość na ściskanie w MPa dla suchej próbki do badań w funkcji czasu po realizacji sposobu według niniejszego wynalazku

Próbka	0 dni	28 dni	60 dni	90 dni
1	0,00	1,21	1,44	1,50
2	0,00	1,15	1,27	1,39
3	0,00	1,11	1,17	1,25
Średnio	0,00	1,16	1,29	1,38
	< 1,3 MPa		< 2,9 MPa

T a b e l a 7

Wytrzymałość na ściskanie w MPa przy wykorzystaniu próbki do badań, która była zanurzona w wodzie w ciągu 60 dni po zastosowaniu sposobu według niniejszego wynalazku

Próbka	Zanurzenie 60 dni
1	0,90
2	0,94
3	0,84
Średnio	0,89

Wytrzymałość na ściskanie w MPa po zanurzeniu w wodzie w ciągu 60 dni musi spełniać następujące wytyczne techniczne dotyczące oddziałania na glebę wapna i/lub hydraulicznymi środkami

PL 209 674 B1 wiążącymi - mające zastosowanie do sporządzania materiału wypełniającego i warstw podłożowych (opublikowane przez LCPC i SETRA, styczeń 2000):

wytrzymałość na zanurzenie wytrzymałość 60-dniowa > 0,60 to znaczy

0,89

1,29

0,69

Ma to zastosowanie do produktu według niniejszego wynalazku.

Badania laboratoryjne zatem są zgodne z wymaganiami na produkt samozagęszczający się.

Podsumowując właściwości charakterystyczne materiału wypełniającego według o wynalazku wykonanego z zachowaniem warunków wyszczególnionych powyżej w przypadku przykładu 1, i przy zastosowaniu zawartości wody 46% osiągnięto dla omawianych materiałów, co następuje:

- gęstość 1,8 T/m³

- wynik badania konsystencji: 13,5 cm

- ICBF po 24 h: 13

- wytrzymałość na zgniatanie po 28 dniach: 1,16 MPa < 1,3 0 MPa

- wytrzymałość na zgniatanie po 90 dniach: 1,49 MPa < 2,00 MPa

- pH po 90 dniach: 11

P r z y k ł a d 2: Wykorzystanie innych materiałów urabianych

Dla potwierdzenia badań wykonanych z materiałami z przykładu 1 i dla zanalizowania, czy zawartość gliny (określana za pomocą wskaźnika błękitu metylenowego (VBs) ma jakikolwiek wpływ na wiązanie produktu według niniejszego wynalazku, dokonano innych wykopów.

Wyniki podano w tabeli 8.

Proporcje różnych składników są takie, jak w przykładzie 1. Zmienia się tylko typ materiału urobionego na miejscu.

T a b e l a 8

Współczynnik IBCF i wyniki badania konsystencji po 24 godzinach wykonane na produkcie według wynalazku otrzymanym z różnych urabianych materiałów z miejsc o różnej wartości wskaźnika błękitu metylenowego i o różnym zaklasyfikowaniu według wytycznych GTR

Próbka nr	Klasyfikacja wytycznej GTR	VBs	IBCF zmierzony po 24 h	Test na konsystencję opadową (w cm)
1	Alth	2,13	11	14
2	C1A1th	2,13	15	13,5
3	C1A1th	1,02	13	15
4	C1A1th	1,4	13,5	13,5
5	C1A1th	2,06	13	14

Na wiązanie produktu według niniejszego wynalazku nie ma wpływu zawartość gliny w materiałach urabianych jeżeli wartość wskaźnika błękitu metylenowego jest mniejsza od 8, a korzystnie, mniejsza od 2,13.

Sporządzanie na miejscu zatem wymaga wykonania następujących prób i sprawdzeń:

- naturalnej zawartości wody w materiale urabianym;

- ilości wody, którą najeży dodać dla otrzymania wartości testu ma konsystencję opadową > 12 cm;

- IBCF zmierzony po 24h; i

- zaklasyfikowanie według wytycznej GTR (dla wykresów wyników pomiarów penetracji odniesienia).

W badaniu w skali naturalnej wykonano badanie poniższe, tym samym umożliwiając ocenę wpływu wielkości masy na produkt i sposób według niniejszego wynalazku.

- BADANIE W SKALI NATURALNEJ w celu potwierdzenia wyników laboratoryjnych wykonano badanie na większej ilości. Mówiąc dokładnie, to badanie wykazało:

PL 209 674 B1

- brak skurczu;

- przydatność materiał u do wypompowywania go;

- dobre wyniki pod wzglę dem zagę szczania; i

- ewentualną zdolność produktu do poprawienia szczelności sieci odwadniającej.

Opis badania

Utworzono zminiaturyzowane stanowisko robocze odwadniania, dla celów umożliwienia przeprowadzenia wszystkich badań wymaganych podczas rzeczywistej działalności odwadniającej, w celu zweryfikowania założeń ustalonych w laboratorium, w celu stwierdzenia zgodności z normami wymagań na produkt według niniejszego wynalazku (parametry wewnętrzne), i w celu ocenienia oddziaływanie na mieszaninę wartości masy. W celu wytworzenia takiej objętości materiału wypełniającego, jaki jest potrzebny do celów badania, wykorzystaliśmy maszynę typu Putzmeister® M 750.

Tę maszynę wybrano, ponieważ zaopatrzona jest ona w mieszalnik o pojemności około 200 kilogramów (kg), i ponieważ ma możliwość pompowania materiału według wynalazku (zawiesiny) powyżej 15 m.

Składniki mieszaniny mieszano z zastosowaniem osi poziomej i trzech łopatek. Pompowanie odbywało się z zastosowaniem sprężonego powietrza do mieszalnika (w zakresie od 3 barów do 5 barów).

Procedury badawcze

W celu zoptymalizowania mieszania w maszynie, sporządzana mieszanina nie powinna przekraczać ilości 150 kg. Materiały urabiane, woda, cement i ważono przy każdym mieszaniu za pomocą wagi elektronicznej.

Materiał urabiany pobrano z urabianej ziemi o następujących parametrach:

- naturalna zawartość wody 20%;

- wartość wskaź nika błękitu metylenowego 1,4;

- zaklasyfikowanie urabianego materiał u według wytycznej GTR: A1C1th; i

- rozmiar ziaren 0/50 mm.

Proporcje mieszaniny wykorzystywanej w sposobie według niniejszego wynalazku były następujące:

- waga w stanie wilgotnym materiał ów wydobytych: 111,60 kg;

- cement: 7,0 kg

- woda naturalna: 18,60 kg;

- dodatek wody: 25,00 kg;

- waga urabianych materiałów w stanie suchym: 93,00 kg;

- woda 43,60 kg;

- ogólna zawartość wody 46,88%.

W sposobie według niniejszego wynalazku, mieszanie odbywało się w sposób następujący:

- wszystkie materiał y (bez dodatku wody) był y mieszane na sucho w cią gu 1 min;

- wprowadzono wodę, i mieszaninę mieszano w ciągu około 2 minut; i

- mieszaninę w postaci zawiesiny pompowano do rowu, przez poddanie maszyny działaniu ciśnienia.

Pobrano próbki do dokonania badań w laboratorium.

Obserwacje podczas badania

Pompowanie

Mieszanina według niniejszego wynalazku jest bardzo łatwa do pompowania, lecz tym niemniej jest ważne usunięcie największych zbryleń.

Ten warunek oznacza, że materiał musi być zgrubnie przesiewany lub też jest poddawany na małą skalę kruszeniu i usuwaniu brył.

Współczynnik natychmiastowej nośności podłoża

Wyniki otrzymane w laboratorium (ICBF wynoszące 13, przy pomiarze po 24 h) zapewniają, że prawdopodobnie mieszanina może uzyskiwać pewną natychmiastową nośność podłoża dostatecznie szybko dla zaimplementowania warstwy podłożowej lub fundamentu w bezpośrednio następnych godzinach, przy ponownym otwieraniu rowów do ruchu w ciągu kilku godzin.

Badanie wykonane na miejscu potwierdziło te oczekiwania: możliwe jest wchodzenia na produkt już po upływie około 2 h 30 min po złożeniu ich na miejscu.

PL 209 674 B1

Poza tym, zakładając, że badanie było wykonywane przy zawartości wody bliskiej górnego skraju zakresu użytkowego (47%, ICBF = 11, przy pomiarze po 24 h), badania wykonano na dolnym końcu zakresu (46%, ICBF = 13, przy pomiarze po 24 h), które dały wyniki jeszcze lepsze.

Rozmieszczanie produktu według wynalazku na miejscu wykonywania robót i jego zdolność do samo-zagęszczania

Produkt według wynalazku rozlewano do rowu w partiach po 140 kg.

Skurcz produktu według wynalazku podczas samo-zagęszczania

W laboratorium nie obserwowano żadnego skurczu na próbkach do badań. Jednym z celów wykonywania badań na miejscu było stwierdzenia, czy ten brak skurczu i wycieków zachowa się w przypadku stosowania dużej ilości materiału;

W rowie nie obserwowano żadnych pęknięć ani skurczów ani natychmiast, ani podczas zestalania produktu według wynalazku. Poza tym, otrzymywany materiał nie wykazywał jakichkolwiek wycieków.

Badanie szczelności

Wykonano badania dla stwierdzenia, jak materiał wypełniający według wynalazku zachowuje się pod względem szczelności przy defektach ułożenia rur.

W tym celu, po zasypaniu rowu produktem według wynalazku, wywiercono otwory w rurze w celu sprawdzenia uszczelniania przez materiał wypełniający według wynalazku, i w celu sprawdzenia warstwy pośredniej między PVC rur, a materiałem wypełniającym według wynalazku (adhezji warstwy pośredniej).

Badanie wykonano stosując protokół Quebec, który określa badanie szczelności pneumatycznej, a zatem określa możliwy wyciek z sieci, w sposób, który przy badaniu krótkich odcinków jest bardziej ostry, niż przy badaniu przy wysokich wartościach ciśnienia.

W tym celu rurociąg był dziurawiony z zastosowaniem narzędzia wiertniczego o średnicy 4 mm, i przewód rurowy był badany za pomocą powietrza o ciśnieniu 5 Pa w ciągu 6 min. Wyniki badania podano w tabeli 9 poniżej.

T a b e l a 9

Różnice ciśnienia powietrza między początkiem i końcem badania, w rurze, w funkcji liczby otworów wywierconych w rurze

Liczba otworów	Średnica otworu	Początek Pa	Koniec Pa	Najniższe Pa na końcu testu	Czas pod ciśnieniem
1	4	5	5	4	6 min
2	4	5	5	4	6 min
3	4	5	2,5	4	6 min

Dla porównania, pojedynczy otwór o średnicy 4 mm wywiercony w rurze pokrytej piaskiem nie umożliwia osiągnięcia nawet 5 Pa, dla rozpoczęcia badania. Materiał wypełniający według wynalazku może zatem przezwyciężać skutki niewielkich wycieków z sieci.

- MASZYNA DO WYKORZYSTANIA PRZY WYTWARZANIU SAMOZAGĘSZCZAJĄCEGO MATERIAŁU WYPEŁNIAJĄCEGO WEDŁUG WYNALAZKU

Maszyna do wytwarzania samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego według wynalazku składa się, na przykład, z ruchomej jednostki mieszającej typu S 15/6 - 1200 o następujących parametrach technicznych:

Wymiary maszyny

- Długość ogólna: 6,85 m.

- Szerokość: 2,50 m.

Ograniczenie wysokości: 2,70 m (do transportu na platformie Ampliroll).

- Zasilanie energią elektryczną: 125 amperów (A)/400 woltów (V).

Mieszalnik

- objętość maksymalna/objętość końcowa: 1800/1200 litrów.

- Moc mieszalnika: 30 kilowatów (kW).

- Przekładnia: planetarna Brevini.

- Luk opróżniający: silnik Nordgear 0,55 kW.

PL 209 674 B1

- Dzielone naczynie na wodę: minimum 1000 litrów, z wężem o długości 50 m zwiniętym na bębnie.

- Pompa wody: 1 sztuka.

- Ś ciana zewnę trzna: pł yty Hardox o gruboś ci 10 mm.

- Dno: pł yta Hardox o gruboś ci 12 mm;

- Ł opatka mieszalnika: PVC (Liebherr).

Kołpak mieszalnika ma otwór. Klapa zainstalowana na szczycie mieszalnika umożliwia wprowadzanie włókien z zachowaniem bezpieczeństwa. Dla śledzenia cyklu automatycznego jest zainstalowany detektor: wprowadzenie włókien określa ilość czasu trwania reszty cyklu. W innych okolicznościach oznacza: czekaj na upływ czasu i po jego upływie włącz światło ostrzegawcze. Ramiona mieszalnika są wymienne i wykonane z wysokowytrzymałej stali. Łopatki są wykonane z PVC w firmie Liebherr. Na obwodzie umieszczona jest dodatkowa łopatka zeskrobująca.

Jednostka hydrauliczna

- Część hydrauliczna: Danfoss Sauer, zainstalowana z radiatorem chł odzą cym.

- Jednostka hydrauliczna z pompą o zmiennym przepływie: 160 litrów na minutę (l/min) przy ciśnieniu maksymalnym 220 barów i dla sita: 135 l/min przy ciśnieniu maksymalnym 250 barów.

Jednostka hydrauliczna jest wymiarami dobrana odpowiednio tak, że umożliwia równoczesną pracę obu pomp: Twister, i Bobcat. Projekt szczegółowy nadzorowany przez firmę Danfoss Sauer.

Płukanie pod wysokim ciśnieniem

Pompa wysokociśnieniowa

- 5,5 kW 170 barów

- Dysze na ramionach kołpaka mieszalnika.

- Mieszalnik jest wyposażony w sprzęt płuczący wysokiego ciśnienia umoż liwiający dokładne odmierzanie ilości wody. Pod koniec pracy potrzebne jest tylko spłukanie.

Maszyna jest dostarczana z pistoletem czyszczącym wysokiego ciśnienia.

Pompa dodatkowa

- Pompa dodatkowa: przy wolumetrycznym wykorzystaniu pompy zębatej odmierzanie ilości.

- Wyposaż ona w filtr siatkowy i zawór zwrotny.

Skrzynia dla kruszywa

Wyposażona jest w:

- Jedno sito/separator Twister B6: długość: 1740 mm szerokość: 1557 mm wysokość: 1428 mm.

₂

- Powierzchnia przesiewowa: 1,4 m².

₃

- Obję tość podstawowego kosza samowył adowczego: 1,5 m³.

- Waga: 2150 kg.

- Moc hydrauliczna: 30 kW (z regulatorem strumienia przepływu dostarczają cym maksimum 135 l/min, przy maksymalnym ciśnieniu 250 barów)

Pokryta impregnowanym brezentem z materiału syntetycznego, przytrzymywanym taśmą.

Twister ma boczny luk do usuwania materiału, który jest zbyt przestrzenny aby przejść przez sito. Styk elektryczny zatrzymuje maszynę, jeśli luk zostaje otwarty podczas jej pracy.

Luk boczny jest zapatrzony w urządzenie do usuwania brył, służący do celów konserwacyjnych.

Lej samowyładowczy jest zaopatrzony w przedłużacze ścian, dla zwiększania jego objętości do około 3 m³. Te cztery ściany można złożyć i zablokować do transportu. Dla zapewnienia dostępu i dla celów obsługowych. Twister jest otoczony pomostem dostępnym ze stałej drabinki. Mata zawierająca urządzenie zabezpieczające służy do automatycznego przerywania pracy sita po wejściu osoby na pomost. Układ bezpieczeństwa wykorzystujący klucze pozwala na ponowne uruchomienie maszyny przez celowe działanie.

Detektor krańcowy pod sitem ostrzega, kiedy nie pozostaje już nic materiału. Zaopatrzony w detektor krańcowy luk kontrolny po jego otwarciu zatrzymuje sito. Wewnętrzna ściana poniżej sita jest zaopatrzona w pokrycie zapobiegające zapychaniu się, przez ułatwienie poślizgu materiału.

Pas przenośnika

Pas umieszczony w pobliżu sita:

- dł ugość: 4,5 m;

- szerokość: 1000 mm;

PL 209 674 B1

- moc silnika napędu bębna: 4 kW.

Ogumiona rolka główna.

Zgarniak czyszczący.

Silos na cement ₃

- Pojemność: 1,5 m³.

- Śrubowy przenośnik cementu napędzany jednostką złożoną z silnika i przekładni: 3 kW.

Silos jest wyposażony w wibrator do celów pomiarowych i w czujnik krańcowy do wykrywania stanu bliskiego opróżnienia, przy czym cały układ jest sterowany automatycznie. Stosowany jest luk kontrolny do celów opróżniania i oczyszczania. Silos jest przeznaczony do napełniania z wykorzystaniem worków typu big-bag lub metalowego kontenera Intercon.

Otwór opróżniający ma wymiary 1 m x 1 m. Każdy kontener jest wyposażony w uszczelkę elastomerową, która podczas napełniania ulega spłaszczeniu zapewniając szczelność dla pyłu i wilgoci. Automatyka

Mieszalnik jest zainstalowany na trzech wskaźnikach obciążenia umożliwiających ważenie z dokładnością 1 kg na składnik. Cykl jest całkowicie automatyczny. Odbywa się w nim sterowanie wytwarzaniem samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego według wynalazku, działaniem sita Twister, i pompy Bobcat do betonu.

Sterownik jest jednostką typu 315-2DP firmy Siemens z ekranem dotykowymi Touchpanel TP

170B5,7.

Część ważąca zawiera moduł Siwarex zarządzający:

- sterownikiem, jednym do kruszywa, jednym do dodatków, jednym do cementu, jednym do wody;

- pamięcią dla 25 receptur;

- dozowaniem zgrubnym - drobnym;

- drukarką termiczną;

- modemem dla obsługi zdalnej;

- oprogramowaniem użytkownika w całości po francusku;

- wytwarzaniem produktu zgodnego ze zmianami w wymaganiach dotyczących partii produkcyjnej.

Stosuje się wskaźnik podatności na odkształcenie (watomierz) daje on informację o konsystencji mieszaniny. Sterownik i części elektryczne są instalowane w wodoodpornej obudowie IP55. Na jego ścianie przedniej zamontowane są przyciski sterowania ręcznego. Zespół jest ochraniany dodatkowymi drzwiczkami zamykanymi na kłódkę.

Wszystkie składniki są składnikami standardowymi dostępnymi w handlu od dostawców. Wszystkie silniki pochodzą od producentów znanych w działalności w branży (zapewnianie wodoodporności IP55).

Pompa do betonu

- Pompa typu IR Bobcat.

- Rodzaj: pompa tłokowa z wywrotnikiem.

- Prędkość podawania: 15 m³/h do 23 m³/h.

- Ciśnienie tłoczenia: 52 bary.

- Średnica cylindra pompy: 127 mm.

- Skok pompy: 610 mm.

- Moc 20 kW do 30kW.

- Napęd: hydrauliczny.

- Pojemność zbiornika buforowego: minimum 200 litrów (ta pojemność może wymagać powiększenia, zależnie od rozmieszczenia elementów na maszynie).

Napęd pompy jest sterowany serwomechanizmem przez sterownik produkcyjny.

Pompa jest zainstalowana poniżej mieszalnika. Jest zasilana przez jednostkę hydrauliczną Danfoss Sauer. Między pompą a mieszalnikiem umieszczony jest niewielki buforowy kosz samowyładowczy, dla umożliwienia szybszego rozpoczynania cyklu mieszania (pracy równoległej).

Pompa jest wyposażona w kratę typu zasuwanego zamontowaną na zbiorniku buforowym, i w 40 - metrowy wąż elastyczny (poza częścią zainstalowaną sztywno i stacjonarnie wzdłuż maszyny).

Montaż sprzętu

Cały wyliczony powyżej sprzęt jest zainstalowany na łożu Ampliroll.

PL 209 674 B1

Łoże jest kompatybilne ze stanowiącymi wyposażenie ciężarówek dźwigami stosowanymi we

Francji i spełniającymi normę NF 17-108.

Maszyna jest ustawiana w położeniu poziomym za pomocą czterech sterowanych indywidualnie podnośników hydraulicznych.

Claims

1. Sposób wytwarzania na miejscu samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego, w którym prowadzi się kolejno nastę pują ce po sobie etapy na miejscu budowy, znamienny tym, ż e a) wybiera się i odzyskuje materiał wydobyty z wykopu, b) sprawdza się zawartość gliny w wybranym materiale przez pomiar wskaźnika błękitu metylenowego, którego wartość ma być mniejsza od 8, c) wyznacza się zawartość wody w wybieranym materiale, d) przy czym przed obróbką przerabia się wybrany materiał przez usuwanie brył i kruszenie go w postać kruszywa o średnicy ziaren poniżej 50 mm, e) do urobionego materiału po etapie d) dodaje się od 4% do 10% wagowych cementu w stosunku do ogólnej wagi materiału suchego, od 0,05% do 0,15% wagowych domieszki środka utwardzającego w odniesieniu do całkowitej wagi materiału suchego, potrzebną ilość wody do uzyskania po wymieszaniu materiału wypełniającego, po wymieszaniu, mającego zawartość wody w zakresie od 40% do 55% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi materiałów suchych, f) następnie miesza się i g) pompuje otrzymaną mieszaninę do rowu dla uformowania materiału wypełniającego ulegającemu samo-zagęszczeniu w krótkim okresie czasu za pomocą przewodów rurowych.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się cement CPA-CEM 1 52.5 R.

3. Sposób, wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e w etapie e) dodaje się w iloś ci od 0,05% do 1% wagowych domieszki w odniesieniu do całkowitej wagi cementu.

4. Sposób, według zastrz. 3, znamienny tym, ż e domieszkę wybiera się z grupy skł adają cej się ze środków usuwających wodę i środków napowietrzających domieszkę.

5. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie e) dodaje się pigment, w iloś ci od 1% do 4% wagowych, w odniesieniu do całkowitej wagi cementu.

6. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie e) dodaje się wodę w ilości potrzebnej do otrzymania materiału wypełniającego, po zmieszaniu, mającego zawartość wody w zakresie od 44,5% do 47,5% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi materiału suchego.

7. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się domieszkę środka utwardzającego składającego się z włókien akrylowych.

8. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, ż e stosuje się dodatkowy etap f), w którym wprowadza się podparcie kanałów rurowych i regulację ich wysokości dla kierowania przemieszczeniami tych przewodów, przy czym ten etap prowadzi się przed etapem g), dla przeciwdziałania potencjalnemu niebezpieczeństwu działania wyporu hydrostatycznego wywieranego przez produkt otrzymywany w etapie g) na przewody rurowe, które umieszcza się w wykopie.

9. Sposób, według zastrz. 8, znamienny tym, ż e wprowadza się podparcia okraczające przewody rurowe, dla ochrony ich przed przemieszczeniami bocznymi i ograniczenia ich możliwego przemieszczenia się w górę.

10. Samo-zagęszczający się materiał wypełniający, znamienny tym, że jest otrzymywany sposobem według zastrz. 1 do 9.

11. Samo-zagęszczający się materiał wypełniający, według zastrz. 10, znamienny tym, że ma wartość współczynnika natychmiastowej nośności podłoża, mierzoną po 24 godzinach większą od 10.

12. Samo-zagęszczający się materiał wypełniający, według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że ma wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach w zakresie od 0,1 MPa do 1,3 MPa, a wytrzymałość na ściskanie po 90 dniach w zakresie od 0,1 MPa do 2 MPa.

13. Samo-zagęszczający się materiał wypełniający, według zastrz. 10, znamienny tym, że ma konsystencję powyżej 12 cm mierzoną za pomocą stożka opadowego.

14. Zastosowanie samo-zagęszczającego się materiału wypełniającego, zdefiniowanego w zastrz. 10 - 13, do rowów odwadniających, jako zasypka sąsiadująca z budynkami, podsypka w kamieniołomach podziemnych lub do obróbki niewielkich obszarów gruntu.