Stabilizace vápnem Lime Stabilization 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin OBSAH Úvod Princip úpravy jílovitých zemin Formy působení vápna Technologie Účinky Normy Literatura 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin ÚVOD Plastické jílovité zeminy tvoří značnou část stavby profilu pokryvných formací a jsou běžně používány ve všech kategoriích geotechnických sypaných staveb. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin ÚVOD Mechanické vlastnosti primárních plastických jílovitých zemin zpravidla nepokrývají konstrukční požadavky. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin ÚVOD Přidávání vápna a materiálů obsahujících vápník za účelem zlepšení mechanických parametrů plastických jílovitých zemin má tradici sahající až do starověku. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

PRINCIP ÚPRAVY JÍLOVITÝCH ZEMIN Princip úpravy jílovitých zemin spočívá v umělém snižování jejich plasticity tj., odstraňováním vody a snižováním jejich závislosti na vodě. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Formy působení vápna Podání vápna do plastických jílovitých zemin vyvolá fyzikálně-chemické reakce: Iontová výměna Hašení Flokulace jílovitých minerálů Pucolánová reakce 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Pevná fáze jílovitých minerálů má na svém povrchu záporný elektrostatický náboj, který je neutralizován vodním obalem. Plasticita zeminy závisí na schopnosti jílového minerálu vázat vodu ve vodním obalu. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Vodní obal jílovitých minerálů je elektrolytem, ve kterém jsou přítomny ionty atomů. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Ve vodním obalu jílovité zeminy s vysokou plasticitou jsou zastoupeny jednomocné kationty draslíku (K1+), sodíku (Na1+). 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Přidání dvoumocných kationtů vápníku (Ca2+) do elektrolytu způsobí vytěsňování jednomocných kationtů draslíku a sodíku a současně sníží potřebný objem elektrolytu k neutralizaci záporného elektrostatického náboje na povrchu pevné fáze jílovitých minerálů. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Vytěsněné jednomocné kationty spolu s částí molekul vody opouští vodní obal. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Pokles množství vody ve vodním obalu jílovitých minerálů způsobí: sníží plasticitu smršťování a tvorbu mikrotrhlin zvýší součinitel filtrace 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Iontová výměna Účinek iontové výměny se dostaví od 0,5-2,0 hodin po aplikaci vápna. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hašení Pálené vápno (CaO) při styku s vodou (H2O) reaguje a vytváří hydroxid vápenatý (Ca(OH)2 – bílý prášek). Reakcí se uvolňuje značné množství tepla (65 kJ.mol-1). Volná voda v zemině je vázáná hydroxidem vápenatým a z části je odpařena. CaO + H2O → Ca(OH)2 + 65 kJ.mol-1 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hašení Účinek vápnění je okamžitý. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hašení Metoda je vhodná k rychlému vysušení stavební pláně po deštích. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

Flokulace jílovitých minerálů Přidání vápníku, změna chemismu elektrolytu vyvolá změnu v uspořádání - flokulaci jílovitých minerálů. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

Pucolánová reakce Vápno reaguje s oxidy křemičitým a hlinitým, které jsou přítomné v jílovitých zeminách a vytváří z nich hydratované hlinitokřemičitany. Ca(OH)2  Ca2+ + 2(OH)1- Ca2+ + (OH)1- + Si  CaSiO3 + H2O Ca2+ + (OH)1- + Al  CaAl2O4 + H2O 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Pucolánová reakce Účinek vápnění následuje teprve po několika měsících. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin TECHNOLOGIE I. Suchý způsob aplikace Pálené vápno (CaO) Hašené vápno (Ca(OH)2) 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin TECHNOLOGIE I. Mokrý způsob aplikace Slurry vápno 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin TECHNOLOGIE II. Dávkování Hutnění Kontrola 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Dávkování Optimální dávka činí 2% z celkové hmotnosti upravované zeminy. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hutnění Přidáním vápna se změní Proctorova křivka zeminy – parametry hutnění. neupravena zemina zemina upravena CaO 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hutnění Optimální vlhkost wopt hutnění zeminy upravené vápnem je vyšší než činí hodnota neupravené zeminy. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hutnění Proctorem stanovená hodnota hustoty suché zeminy (P.S.max) upravené vápnem je nižší než činí hodnota neupravené zeminy. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Hutnění Proctorova křivka zeminy upravené vápnem je plošší než křivka neupravené zeminy. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Kontrola Vápno v zemině se prokazuje postřikem fenolftalejmovým roztokem. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Kontrola Přítomnost vápna v zemině je signalizována změnou barvy. Zemina se fialově zabarví. foto: Kucharčík 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin Kontrola Laboratorní zkouškou 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin ÚČINKY I. Snížení Indexu plasticity (Ip = wl – wp) Namrazavost 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin ÚČINKY II. Zvýšení CBR Efektivní smykové pevnosti (cef) Deformačního modulu (Edef) 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin ÚČINKY IIi. Zvyšování hmotnostního procentuálního zastoupení vápna v zemině nad 4 % nevede k progresivnímu zvyšování hodnot parametrů zeminy. 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin NORMY ČSN EN 14227-11 Směsi stmelené hydraulickými pojivy – Specifikace – Část 11: Zeminy upravené vápnem 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin

© 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin LITERATURA Rodgers C.D.F – Glendinning (1994): Lime Stabilisation.- Thomas Telford Publishing 21/09/2018 © 2014 Karel Vojtasík – Úprava vlastností hornin a zemin