Miejsca, w których planuje się rozmaite inwestycje drogowe nie zawsze cechują się optymalną nośnością. Przed przystąpieniem do jakichkolwiek robót konstrukcyjnych konieczne jest więc wzmocnienie gruntu – w tym celu najczęściej korzysta się z techniki zwanej stabilizacją. Do tego procesu wykorzystuje się specjalne pojazdy samojezdne lub ciągnione, które noszą nazwę stabilizatorów gruntu. W niniejszym tekście przybliżamy ogólną charakterystykę tego ciężkiego sprzętu.
Stabilizator gruntu – co to takiego?
Stabilizator gruntu to specjalistyczna maszyna drogowa zaliczana do tzw. sprzętu ciężkiego. Ten wyjątkowy pojazd spełnia właściwie kilka zadań – rozdrabnia kruszywo lub spoiwo, miesza je z gruntem oraz wyrównuje podłoże. Połączenie tych wszystkich czynności sprawia, że opracowywany teren zostaje utwardzony oraz ustabilizowany, pozwalając tym samym na przeprowadzanie dalszych etapów robót drogowych. Stabilizator gruntu przydaje się zarówno w czasie budowy dróg, jak i większych nawierzchni asfaltowych lub w przypadku przygotowywania terenu pod obiekty kubaturowe.
Stabilizatory gruntu występują w dwóch podstawowych rodzajach – w formie ciężkiej maszyny samojezdnej lub urządzenia montowanego na innym pojeździe, np. ciągniku rolniczym. W obu przypadkach stabilizator jest wyposażony w dość złożony system narzędzi, który odpowiada za kruszenie, mieszanie oraz wyrównywanie gruntu i materiału roboczego w postaci kruszywa lub innych środków wiążących, o których powiemy nieco więcej w dalszej części tekstu. Który rodzaj sprzętu sprawdzi się lepiej? Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi – każdy inwestor lub wykonawca musi samodzielnie podjąć wybór, uwzględniając charakterystykę placu budowy oraz zakres prac.
Dlaczego stabilizacja gruntu jest jednak w ogóle potrzebna?
Atrakcyjne tereny budowlane są często już dawno zagospodarowane. W efekcie budynki lub drogi trzeba budować w takich miejscach, gdzie nie panują zbyt korzystne warunki gruntowe albo gruntowo-wodne. Na szczęście nawet znaczna obecność osadów organicznych, piasku lub sztucznych nasypów nie sprawia, że dana działka nie może zostać wykorzystana – wystarczy ustabilizować grunt dodając do niego spoiwo hydrauliczne lub kruszywo. Taki zabieg zmniejsza porowatość podłoża i zwiększa jego spoistość. Do stabilizacji gruntu najczęściej wykorzystuje się sypkie materiały wiążące, które twardnieją po dodaniu wody. Do tej grupy zaliczamy:
- cement: to sprawdzony materiał, który doskonale sprawdza się do utwardzania powierzchni pod budowę nawierzchni drogowych. Cement jest często uzupełniany różnymi dodatkami, np. środkami jonowymiennymi, które wzmacniają jego wiązania,
- żużel: chociaż jest powszechnie uznawany za odpad (powstaje jako produkt uboczny procesów hutniczych metali), to z powodzeniem wykorzystuje się go w roli materiału wiążącego, najczęściej jako uzupełnienie mieszanek,
- popioły lotne: powstają w wyniku spalania paliw w elektrociepłowniach, jednak dzięki zawartości krzemionki oraz tlenku glinu mogą być stosowane jako spoiwo. Popioły odznaczają się bardzo niską ceną, jednak nie są zbyt wydajne,
- spoiwa drogowe: to specjalne mieszanki, które są produkowane z wymienionych wcześniej materiałów (niekiedy uzupełnia się je różnymi dodatkami). Połączenie substancji wiążących pozwala na osiągnięcie satysfakcjonującej stabilizacji przy jednoczesnym obniżeniu kosztów, zwłaszcza w porównaniu do „czystego” cementu.
Przy wyborze spoiwa hydraulicznego nie bierze się oczywiście pod uwagę jedynie kwestii ekonomicznych. Materiał powinien być ściśle dopasowany do grubości opracowywanej warstwy, jej uziarnienia, a także charakteru inwestycji, jaka ma powstać w danym miejscu. W końcu płyta lotniska będzie miała zupełnie inne wymagania niż utwardzona droga lokalna.
W jaki sposób działa stabilizator gruntu?
Centralnym punktem stabilizatora gruntu jest element roboczy, czyli bęben mieszająco-kruszący (lub mieszająco-frezujący). Specjalny wirnik odpowiada za miksowanie wstępnie rozprowadzonych środków wiążących (np. cementu) lub kruszywa z glebą oraz wodą lub innym preparatem chemicznym. Dzięki pracy pojazdu powstaje jednorodna mieszanina zapewniająca nie tylko doskonałą wytrzymałość na nacisk, ale także odporność na działanie wody i mrozu. W zależności od rodzaju maszyny, możliwe jest ulepszanie warstwy o grubości dochodzącej do nawet 0,5 metra.
Duża moc sprawia, że łopaty stabilizatora bez najmniejszego problemu są w stanie także kruszyć kamienie – uzyskane podłoże jest więc nie tylko stabilne, ale także w pełni bezpieczne dla pracowników oraz innych maszyn obecnych na danym placu budowy – dodaje nasz rozmówca, specjalista reprezentujący firmę Bellator, dealera maszyn drogowych i budowlanych.
Wykorzystanie stabilizatorów gruntu
Stabilizatory gruntu wykorzystuje się najczęściej w czasie przeprowadzania prac drogowych, jednak tego typu pojazdy okazują się równie przydatne w przypadku robót ziemnych (np. wówczas, gdy konieczne jest przygotowanie gruntu pod budowę osiedla domów jednorodzinnych czy wielkopowierzchniowego magazynu). Maszyny mieszająco-kruszące są także stosowane w celu wyrównania zniszczonego gruntu, nawet na dużych obszarach.
Na tym zastosowanie stabilizatorów gruntu się jednak nie kończy. W ostatnich latach podobny sprzęt służy do tzw. recyklingu dróg. Zniszczone nawierzchnie są po prostu poddawane rozkruszeniu, a otrzymany w ten sposób urobek jest następnie mieszany ze stosownym spoiwem. Dzięki temu powstaje solidna podbudowa, na którą można wylać nowy asfalt– proces pozwala tym samym zaoszczędzić znaczne zasoby finansowe oraz czas.