Recapitulation of research on frost susceptibility of unbound mixtures for pavement structures

• Autorzy: Ćwiąkała M. , Gajewska B. , Kraszewski C. , Rafalski L.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.016.018

Warianty tytułu

PL

Podsumowanie badań wysadzinowości kruszyw niezwiązanych przeznaczonych do nawierzchni

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W zimnym lub nawet umiarkowanym klimacie istotny wpływ na nawierzchnie drogowe ma oddziaływanie mrozu, czyli temperatura ujemna oraz cykle zamrażania i odmrażania. W celu zapewnienia nośności i trwałości konstrukcji nawierzchni drogowej w rejonach występowania ujemnej temperatury niezbędne jest stosowanie materiałów odpornych na szkodliwe oddziaływanie mrozu, które może powodować zjawisko wysadzin mrozowych. Wywołują one niekorzystne zmiany objętościowe, podnoszenie się nawierzchni po zamarznięciu, a po rozmarznięciu znaczne zmniejszenie nośności konstrukcji mogące skutkować nawet przełomami drogowymi. W artykule przedstawiono przegląd metod określania wysadzinowości oraz kryteria wysadzinowości gruntów i kruszyw, jak również podsumowano wyniki badań laboratoryjnych drogowych mieszanek niezwiązanych z kruszyw naturalnych przeznaczonych do nawierzchni drogowych. Fragmenty tych badań prezentowano wcześniej na konferencjach naukowych. Do badań wytypowano 14 mieszanek niezwiązanych z kruszyw naturalnych o uziarnieniu ciągłym 0/31,5 mm. Wysadzinowość ustalono na podstawie badań laboratoryjnych następujących cech: zawartości frakcji drobnych < 0,002 mm, < 0,02 mm, < 0,075 mm, granicy plastyczności wP, granicy płynności wL, wskaźnika plastyczności IP, wskaźnika piaskowego SE4, błękitu metylenowego MBF oraz wielkości rzeczywistej wysadziny mrozowej FH zagęszczonej mieszanki kruszywa poddanej zamrażaniu w cylindrze. Na podstawie tych badań przeanalizowano przydatność stosowanych w Polsce i na świecie metod oraz kryteriów do oceny wysadzinowości kruszyw niezwiązanych.

EN

The impact of frost, i.e. minus temperatures and cycles of freezing and thawing, has a significant influence on road surfaces in cold or even temperate climate. In order to ensure the bearing capacity and durability of a pavement construction in places where freezing temperatures occur, it is necessary to use materials that are resistant to the harmful effects of frost, which can cause the phenomenon of frost heave. Frost heaves provoke adverse volume changes, the rising of a surface after freezing and a significant reduction of a structure's bearing capacity after thawing, which may even result in the cracking of roads. This article presents an overview of the methods of determining frost susceptibility, as well as the criteria of the frost susceptibility of soils and aggregates. It also summarizes the results of laboratory tests of unbound road mixtures made of natural aggregates for road pavements. Parts of this research have been previously presented at scientific conferences. Fourteen unbound mixtures of natural aggregates with a continuous granulation of 0/31.5 mm were subjected to tests. Frost susceptibility was determined on the basis of laboratory tests of the following properties: the content of fine fractions < 0.002 mm, < 0.02 mm, < 0.075 mm, plastic limit wP, liquid limit wL, plasticity index IP, sand equivalent SE4, methylene blue MBF and also the real value of frost heave FH of the compacted aggregate mixture subjected to freezing in a cylinder. On the basis of these tests the usefulness of methods and criteria, which are used in Poland and the rest of the world for evaluating the frost susceptibility of unbound aggregates, was analysed.

Słowa kluczowe

PL

kruszywo; mieszanka niezwiązana; podbudowa; podłoże; wysadzina; wysadzinowość

EN

aggregate; frost heave; frost susceptibility; unbound mixture; subbase layer; subgrade

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, no. 4
• Strony: 285--300
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ćwiąkała M.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 0-03-302 Warszawa

autor

Gajewska B.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 0-03-302 Warszawa

autor

Kraszewski C.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 0-03-302 Warszawa

autor

Rafalski L.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 0-03-302 Warszawa

Bibliografia

• 1. Kraszewski C., Rafalski L., Wilczek J.: Ochrona przeciwmrozowa nawierzchni drogowych na przykładzie wybranych krajów. Drogownictwo, LXIX, 2, 2014, 39-45
• 2. Kraszewski C.: Analiza wyników badań mrozoodporności mieszanek z kruszyw związanych hydraulicznie. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 7, 3, 2008, 19-33
• 3. Rafalski L., Wilczek J.: Warstwy mrozoochronne ze słabych kruszyw grubookruchowych w nawierzchniach drogowych. Studia i Materiały, zeszyt 57, IBDiM, Warszawa, 2006
• 4. Rolla S.: Zwalczanie przełomów i wzmacnianie nawierzchni drogowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łącz- ności, Warszawa, 1970
• 5. Graczyk M.: Nośność konstrukcji nawierzchni wielowarstwowych w krajowych warunkach klimatycznych. Studia i Materiały, zeszyt 63, IBDiM, Warszawa, 2010
• 6. Rafalski L.: Podbudowy drogowe. Studia i Materiały, zeszyt 59, IBDiM, Warszawa, 2007
• 7. Roe P.G., Webster D.C.: Specification for the TRRL frost-heave test. Report No SR829. Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne, Berkshire, England, 1984
• 8. BS 812-124:2009 Testing aggregates. Part 124: Method for determination of frost-heave
• 9. Chamberlain E.J.: Frost susceptibility of soils. Review of index tests, CRREL monograph 81-2. US. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire, USA, 1981, http://acwc.sdp.sirsi.net/ client/search/asset/1011743, 02.08. 2016
• 10. Smith M.R., Collis L.: Aggregates: Sand, Gravel and Crushed Rock Aggregates for Construction. Geological Society Engineering Geology Special Publication, 17, Oxford, UK., 2001
• 11. Witczak M.W., Houston W.N.: Guide for the design of new and rehabilitated pavement structures. Selections of resilient moduli for frozen/thawed unbound materials. Arizona State University, USA, 2000
• 12. Janoo V.C., Eaton R., Barna L.: Evaluation of Airport Subsurface Materials. Special Report 97-13. US. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, USA, 1997
• 13. Engineering and Design Pavement Criteria for Seasonal Frost Conditions Mobilization Construction.Department of the Army. Corps of Engineers Office of the Chief of Engineers. Engineer Manual No. 1110-3-138. 1984, http://www.publications.usace.army.Mil/Portals/76/Publications/EngineerManuals/EM_1110-3-138.pdf, 10.08.2016
• 14. Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. Załącznik do zarządzenia Nr 31 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 16.06.2014
• 15. Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych. Załącznik do zarządzenia Nr 30 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 16.06.2014
• 16. PN-S-02205:1999 Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania
• 17. Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych WT-4. Wymagania techniczne. GDDKiA, 2010
• 18. AASHTO D 2487-06 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System)
• 19. PN-EN 933-8:(2001, 2012, 2015) Tests for geometrical properties of aggregates. Assessment of fines. Sand equivalent test
• 20. BN64/8931-01 Drogi samochodowe. Oznaczanie wskaźnika piaskowego
• 21. Kraszewski C., Piech R., Wilczek J.: Ocena zawartości drobnych cząstek w kruszywach drogowych na podstawie wskaźnika piaskowego. Drogownictwo, LXX, 2, 2015, 53-56
• 22. Nikolaides A., Menthos E., Sarafidou M.: Sand equivalent and methylene blue value of aggregates for highway engineering. Foundation of civil and environmental engineering, 10, Poznan University of Technology, 2007, 111-121, http://www.fcee.put.poznan.pl, 25.07.2016
• 23. Technical Note, 354/12/29.8.03, Egnatia Odos S.A., 2003
• 24. Normalisation Fransaise XP P 18-540. Granulats. 1997
• 25. ASTM D2940:2009 Standard Specification for Graded Aggregate Material For Bases or Subbases for Highways or Airports
• 26. ASTM D3515-01 Standard Specification for Hot-Mixed, Hot-Laid Bituminous Paving Mixtures
• 27. PN-EN 933-9:2013 Tests for geometrical properties of aggregates. Assessment of fines. Methylene blue test
• 28. Kruszywa do mieszanek mineralno-asfaltowych i powierzchniowych utrwaleń na drogach krajowych WT-1 Kruszywa. Wymagania Techniczne. GDDKiA, 2014
• 29. PN-EN 933-1:2012 Badania geometrycznych właściwości kruszyw – Część 1: Oznaczanie składu ziarnowego - Metoda przesiewania
• 30. PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu
• 31. PN-EN 13286-2:2010 Unbound and hydraulically bound mixtures. Part 2: Test methods for laboratory reference density and water content – Proctor compaction
• 32. Ćwiąkała M., Gajewska B., Kraszewski C., Rafalski L.: Laboratory investigation of frost susceptibility of aggregates applied to road base courses. Proceedings of 6th Transport Research Arena, Warsaw, Transportation Research Procedia, 14, 2016, 3476-3484
• 33. Kraszewski C., Rafalski L.: Laboratory examination of frost-having properties of road unbound mixtures based on fines content and plasticity index. Advances in Transportation Geotechnics, the 3nd International Conference on Transportation Geotechnics, Guimaraes, Portugal, Procedia Engineering, 143, 2016, 836-843

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).