Kruszywa związane hydraulicznie w nawierzchniach i w ...

Kruszywa związane hydraulicznie (HBM) 

w nawierzchniach drogowych oraz 

w ulepszonym podłożu 

Cezary Kraszewski 

Zakład Geotechniki i 

Fundamentowania IBDiM 

Warszawa 

Cezary Kraszewski 1

Kruszywa związane hydraulicznie 

w nawierzchni drogowej 

120 MPa 

Cezary Kraszewski 2

Podłoże gruntowe w konstrukcjach 

drogowych na tle innych krajów 

podloze-nawierzchnia.jpg 

“Drogownictwo” 4/98 Stefan Rolla 

120 MPa 

45 MPa 

30-60 MPa 

Cezary Kraszewski 3

Normy PN i dokumenty dotyczące 

mieszanek związanych hydraulicznie w 

drogownictwie - stabilizacje 

• PN-S-96011:1998 Drogi samochodowe. Stabilizacja gruntów wapnem 

do celów drogowych 

• PN-S-96012:1997 Drogi samochodowe. Podbudowa i ulepszone 

podłoże z gruntu stabilizowanego cementem 

• PN-S-96013:1997 Drogi samochodowe. Podbudowa z chudego betonu. 

Wymagania i badania. 

• PN-S-06103 Drogi samochodowe. Podbudowa z betonu popiołowego 

• BN-71/8933-10 Drogi samochodowe. Podbudowa z gruntów 

stabilizowanych aktywnymi popiołami lotnymi. 

• OGÓLNE SPECYFIKACJE TECHNICZNE 

• APROBATY TECHNICZNE 

Normy specyfikacyjne 

Cezary Kraszewski 4

Wymagania dla mieszanek związanych 

hydraulicznie (HBM) wg PN 

• Składniki - kruszywa naturalne – głównie 

grunty 

• Wytrzymałość na ściskanie 0.5 – 9 MPa 

marki wytrzymałościowe Rm 1.5, 2.5, 5 MPa 

Rm 3, 5, 8 MPa 

• Mrozoodporność 0.6-0.7 

Cezary Kraszewski 5

Nowe normy PN – EN ….. WT-5 

1. PN-EN 14227-1:2007 Mieszanki związane spoiwem 

hydraulicznym. Wymagania. Część 1: Mieszanki związane 

cementem 


hydraulicznym. Specyfikacje. Część 2: Mieszanki żużlowe 



popiołami lotnymi 


hydraulicznym. Wymagania. Część 4: Popioły lotne do 

mieszanek (oryg.) 



spoiwem drogowym. 

Cezary Kraszewski 6

Nowe normy PN EN dotyczące kruszyw i gruntów związanych hydraulicznie 

Cezary Kraszewski 7

Charakterystyka norm PN EN 14227-1do5 

• Normy produktowe (klasy i kategorie) 

• Duża ogólność (propozycje badań) 

• Nowe normy PN-EN 13286-xx 

Konieczność opracowania wymagań 

krajowych (NA, DA, WT) 

Klimat 

Tradycje krajowe 

Przystosowanie laboratoriów 

Cezary Kraszewski 8

Typy mieszanek HBM – podział ogólny 

• Typ 1 – 0/31.5 

• Typ 2 – 0/22.4 

0/16 

0,11.2 

• Typ 3 – 0/5.6 

• Typ 4 – uziarnienie deklarowane 

• Typ 5 – mieszanki b. drobne (same 

popioły) 

Cezary Kraszewski 9

Typ 1 

Typ 2 

Typ 3 

Typ 4 

Typ 5 

Syntetyczna charakterystyka mieszanek związanych hydraulicznie i 

wymagania normowe 

PN-EN 14227-1 

Cement 

0/31.5 wg rys. B.1 

0/20 wg rys. B.2 

0/14 wg rys. B.3 

0/10 wg rys. B.4 

Uziarnienie wg rys.1 

Obszar A – kruszywo 

drobne 

Obszar B – kruszywo 

grube 

PN-EN 14227-2 

Żużel granulowany 

Typ A i B 

A1 i B1-1 0/22.4 wg rys. 1 

A2 i B1-2 0/31.5 wg rys. 2 

A3 i B1-3 0/45 wg rys. 3 

A4 i B1-4 0/31.5 wg rys. 4 

A5 deklarowane uziarnienie 

B2 0/20 wg rys. 5 

B2 0/14 wg rys. 6 

B2 0/10 wg rys. 7 

PN-EN 14227-3 

Popioły lotne 

PN-EN 14227-5 

Spoiwo drogowe 

FABM 1 0/31.5 wg 

rys. 1 i 2 1 Typ 1. 0/31.5 wg rys. 1 

FABM 2 0/20 wg 

rys. 3 i 4 


rys. 5 i 6 


rys. 7 i 8 

Typ 2 0/20 wg rys. 2 

Typ 2 0/14 wg rys. 3 

Typ 2 0/10 wg rys. 4 

- B3 0/5.6 FABM 3 0/5.6 Typ 3 0/5,6 

FABM 4 uziarnienie Typ 4 uziarnienie 

deklarowane 

deklarowane 

- FABM 5 0/0.5 - 

Właściwości mieszanki 

Parametr 

laboratoryjny 

- 

Dla mieszanki typu B2 i 

Dla mieszanki 

FABM 2, 3 

B3 

typu 2 i 3 

IPI 

Klasyfikacja CBR dla 

- 

mieszanki A 

- - CBR 

PN-EN 1422-2 

- Dla mieszanki typu B2 FABM 2 Dla mieszanki typu 2 Compacity 

+ 

+ z wyłączeniem 

mieszanki A 

+ + Rc/RtE 

PN-EN 1422-2 

Jeżeli wymagana Jeżeli wymagana Jeżeli wymagana Jeżeli wymagana 

Mrozoodporność 

Jeżeli wymagana Jeżeli wymagana Jeżeli wymagana Jeżeli wymagana Urabialność 

Cezary Kraszewski 10

Klasyfikacja: Rc Wytrzymałość na ściskanie 

a 

Klasa R c 

Minimalne R c [MPa] dla 

cylindra o wskaźniku 

smukłości 2 a 

Minimalne R c [MPa] dla 

cylindra o wskaźniku 

smukłości 1 a i sześcianów 

C 0,4 / 0,5 0,4 0,5 

C 0,8 /1 0,8 1 

C 1,5 / 2 1,5 2 

C 3 / 4 3 4 

C 6 / 8 6 8 

C 9 / 12 9 12 

C 12 / 16 12 16 

C 15 / 20 15 20 

C 18 / 24 18 24 

C 21 / 28 21 28 

C 24 / 32 24 32 

C 27 / 36 27 36 

C DV wartość deklarowana wartość deklarowana 

jeżeli wykorzystano cylindry o wskaźniku smukłości innym niż 1 lub 2 należy przed użyciem określić ich 

korelację z cylindrami o wskaźnikach smukłości 1 lub 2. 


Klasyfikacja: Rt, E 

Wytrzymałość na rozciąganie i moduł sztywności 


Klasyfikacja CBR 

Mieszanki żużlowe 

CBR 28 = ((CBR 28 – CBR 0 ) / CBR 0 ) 100 

w którym: 

CBR 28 - procentowa zmiana wskaźnika CBR po 28 dniach, 

CBR 28 - wartość CBR oznaczona po 28 dniach, 

CBR 0 - wartość CBR oznaczonego bezpośrednio po zagęszczeniu próbki. 


Klasyfikacja CBR 

. Klasyfikacja według CBR 

Klasa 

Typ mieszanki 

CBR 0 

% 

CBR 28 

% 

CBR 50/25 

A1 do A3, B1, B2, B4 

≥ 50 

≥ 25 

CBR 30/25 

A4, B3 

≥ 30 

≥ 25 

CBR 50/35 

A1 do A3, B1, B2, B4 

≥ 50 

≥ 35 

CBR 30/35 

A4, B3 

≥ 30 

≥ 35 

CBR 50/50 

A1 do A3, B1, B2, B4 

≥ 50 

≥ 50 

CBR 30/50 

A4, B3 

≥ 30 

≥ 50 


Składniki mieszanek HBM 

Do mieszanek związanych hydraulicznie wg 

PN-EN 14227-1÷5 należy stosować kruszywa 

zgodnie z PN-EN 13242. 

Zatem mamy szeroką gamę kruszyw 

naturalnych i sztucznych oraz z 

recyklingu, łamanych oraz o ziarnach 

naturalnych oraz mieszanki tych kruszyw. 


Przygotowywanie próbek 

• PN-EN 13286-50 Mieszanki mineralne niezwiązane i związane hydraulicznie. 

Sporządzanie próbek przy zastosowaniu sprzętu Proctora lub zagęszczającego 

stołu wibracyjnego. 

• PN-EN 13286-51 – Mieszanki mineralne niezwiązane i związane hydraulicznie. 

Sporządzanie próbek przez zagęszczanie młotem wibracyjnym. 

• PN-EN 13286-52 Mieszanki mineralne niezwiązane i związane hydraulicznie 

Sporządzanie próbek z mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym przy 

zastosowaniu wibroprasowania. 

• PN-EN 13286-53 Mieszanki mineralne niezwiązane i związane hydraulicznie. 

Sporządzanie próbek walcowych z mieszanek związanych spoiwem 

hydraulicznym przy użyciu osiowego ściskanie. 


Pielęgnacja 

Mieszanki cementowe – pielęgnacja 28 dniowa, 

Mieszanki popiołowe i mieszanki na spoiwach 

drogowych – pielęgnacja 42 dniowa, 

Mieszanki żużlowe –pielęgnacja 90 dniowa 

Ostatnie 14 dni nasycanie wodą 

Cykle zamrażania po normowym okresie pielęgnacji 


Urabialność 

• Analizowane normy dopuszczają warunek 

urabialności jeżeli jest wymagany w kraju 

stosowania. 

• Urabialność jest ustalana wg EN 13286-45. Są dwie 

metody: 

Opóźnione zagęszczanie – spadek gęstości o 2% 

Rozchodzenie się dźwięku. 


Natychmiastowy wskaźnik nośności IPI 

Wskaźnik CBR wg PN-EN 13286-47, 

badanie bez obciążników i nasycania wodą 

Nośność warstwy 


Szczelność (compacity) 

PN-EN 14227-2do5 - normy podają wymóg szczelności dla 

jednej z 4 mieszanek. 

• Szczelność mieszanki przed związaniem definiuje się jako 

stosunek objętości ziaren do objętości mieszanki 

zawierającej ziarna i wolne przestrzenie między nimi. 

Szczelność oblicza się ze stosunku maksymalnej gęstości 

objętościowej szkieletu mieszanki (ρd wg PN-EN 13286-2 

zmodyfikowana metoda Proctora) do gęstości objętościowej 

ziaren mieszanki (ρp wg PN-EN 1097-6 załącznik A). 

C 

 

 

d 

a b c 

... 

100 

 

pA 

 

pB 

 

pC 

• Większego sensu nie ma ten warunek, gdyż w przypadku badania 

mrozoodporności zweryfikują zwiększoną porowatość mieszanki. 


Mrozoodporność 

Normy serii PN-EN 14227-1do5 nie podają obowiązku 

badania mrozoodporności. Występuje tylko zapis, jeżeli 

jest to wymagane w miejscu stosowania wtedy mają 

zastosowanie krajowe przepisy dotyczące tego zagadnienia. 

Dotychczasowe przepisy zawarte w PN są następujące: 

• Procedura ustalania mrozoodporności powinna być 

skorelowana z przyjętymi reżimami pielęgnacji. 

• Należy stosować 14 cykli zamrażania i odmrażania dopiero po 

pełnej pielęgnacji normowej 

Cezary Kraszewski – „Analiza wyników badań mrozoodporności mieszanek z kruszyw 

związanych hydraulicznie”, Drogi i Mosty nr 3/2008, str. 19-33 


Wymagania krajowe do PN- 

EN 1427-1 do 5 

Mieszanki związane 

spoiwem hydraulicznym 

do dróg publicznych 

WT-5 Mieszanki związane 2009 


WT-5 Mieszanki związane -zakres 

Część 1. Mieszanki związane cementem wg PN-EN 

14227-1 

Część 2. Mieszanki związane żużlem wg PN-EN 14227-2 

Część 3. Mieszanki z popiołem lotnym wg PN-EN 14227- 

3 oraz PN-EN 14227-4 

Część 4. Mieszanki związane spoiwem drogowym wg 

PN-EN 14227-5 

Część 5. Kontrola produkcji 

Część 6. Ustalenia formalne 


WT-5 Mieszanki związane -zakres 

Wymagania wobec materiałów 

wymagania dla składników mieszanki – kruszywa, 

spoiwa, dodatki 

Wymagania wobec mieszanek 

Projektowanie i metodyka badania 

Specyfikacja mieszanek 

Zastosowanie mieszanki w zależności od kategorii ruchu 

rodzaju podbudowy 


Wymagania dla kruszyw do 

mieszanek HBM 


Wymagania dla mieszanek HBM 


Przeciwdziałanie spękaniom 

odbitym 

• Dla warstw podbudów zasadniczych z mieszanek 

związanych o wytrzymałości na ściskanie Rc od 5 do 

10 MPa należy stosować technologie 

przeciwspękaniowe z zastosowaniem geosyntetyków 

lub membran, zgodnie z normami lub europejskimi i 

krajowymi Aprobatami Technicznymi. 

• Dla warstw podbudów zasadniczych z mieszanek 

związanych cementem o wytrzymałości na ściskanie 

Rc powyżej 10 MPa należy stosować dylatowanie 

poprzeczne i podłużne, w zależności od szerokości 

warstwy. 


Dalsze prace badawcze 

Wymiarowanie mechanistyczne 

Badania zmęczeniowe 

Badania wytrzymałości na rozciąganie 

Moduły sprężystości 



• Przeanalizowane zostały właściwości różnorodnych 

mieszanek zawierających: 

• 4 rodzaje kruszyw (łamane dolomitowe, łamane 

granodiorytowe, niełamane, kruszywo z recyklingu 

betonu), 

• 3 rodzaje spoiw (cement CEM I 32.5, spoiwo 

drogowe Silment CQ-25, żużel granulowany), 

stosując 2 dodatki każdego spoiwa, 

• 2 mieszanki popiołowe (popioły krzemionkowe, 

popioły wapienne) 

• Łącznie zbadanych zostało 26 różnych mieszanek 



• Wyniki badań wytrzymałościowych mieszanek 

HBM wykazały, że istnieje ścisła zależność 

pomiędzy wytrzymałością na rozciąganie (Rt) a 

wytrzymałością na ściskanie (Rc). Zależność 

procentowa Rt=%(Rc) wynosi ≈10% dla 

mieszanek o wytrzymałości na ściskanie Rc=5÷20 

MPa. Zależność ta jest niezależna od rodzaju 

kruszywa (naturalne, sztuczne, łamane, 

niełamane), rodzaju spoiwa (cement, popiół 

lotny, spoiwo drogowe) i okresu pielęgnacji (28, 

42, 90, 180 dni), ale zależy wyłącznie od 

wytrzymałości na ściskanie (Rc). 


Rt [MPa] 

Zależność Rt=f (Rc) 

Rt ~ 0,1 Rc 

2.50 

2.00 

y = 0.0708x 1.1627 

R 2 = 0.9925 

1.50 

Serie1 

Potęg. (Serie1) 

1.00 

0.50 

0.00 

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 

Rc [MPa] 

Cezary Kraszewski – „Charakterystyka wytrzymałościowa mieszanek kruszyw związanych 

hydraulicznie do stosowania w podbudowach drogowych”, Drogi i Mosty nr 3/2009, str. 31-54 



• Na podstawie wyników obliczeń 

zależności wytrzymałości na rozciąganie 

przy zginaniu (Rb) wg wzorów 

normowych dla betonów cementowych 

szacuje się dla mieszanek HBM istnienie 

zależności Rb=%(Rc) ≈ 20% 

niezależnie od zastosowanego rodzaju 

kruszywa, spoiwa czy okresu pielęgnacji 

dla mieszanek w wytrzymałości Rc = 

5÷15 MPa. 


Rb [MPa] 

Zależność Rb=f (Rc) 

Rb ~ 0,2 Rc 

5.00 

4.50 

4.00 

3.50 

3.00 

2.50 

2.00 

1.50 

1.00 

R 2 = 0.9925 

R 2 = 0.9925 

R 2 = 0.9951 

R 2 = 1 

R 2 = 1 

Jamroży 

Eurokod 2 

potega 1/2 

potęga 2/3 

średnia 

Potęg. (potęga 2/3) 

Potęg. (potega 1/2) 

Potęg. (Eurokod 2) 

Potęg. (Jamroży) 

Potęg. (średnia) 

0.50 

0.00 

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 

Rc [MPa] 

Cezary Kraszewski – „Charakterystyka wytrzymałościowa mieszanek kruszyw związanych 

hydraulicznie do stosowania w podbudowach drogowych”, Drogi i Mosty nr 3/2009, str. 31- 

54

Kruszywa związane hydraulicznie w nawierzchniach i w ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?