Tömörítés a közműépítésben

Szakcikkek - 2009-12-31 16:03:42 nyomtatás cikk nyomtatása



Idei utolsó cikkünkben bemutatjuk a döngölők különböző kialakítási és meghajtási módjait, a modern, speciális berendezéseket is beleértve. Megismertetjük az olvasót az erőszámítás módszereivel, valamint a különböző alkalmazási feltételekkel és korlátokkal. Végezetül kitérünk a közműépítésben alkalmazott tömörítés problémáira, a különböző tömörítőgépek alkalmazási területeire és korlátaira, továbbá a gépkiválasztás főbb szempontjaira.

Döngölők

A néha hosszúlöketű vagy gyorsjáratú döngölőkként is ismert eszközöket többnyire dízel- vagy benzinmeghajtással, illetve néhány speciális esetben elektromos meghajtással szállítják.

Az erő a motorból egy centrifugális tengelykapcsolón keresztül jut a fogaskerekes hajtásrendszerbe, amely a mozgást excenter és kapcsolórúd segítségével fel-le irányú mozgássá alakítja. A vezérdugattyú ezt a mozgást egy rugómű összenyomására használja.

A rugómű ezt olyan módon hasznosítja, hogy a döngölőlap akkor éri el a maximális sebességét, amikor a földnek ütközik. Néhány tizedmásodperc után a rugó újra meg van feszülve, csak az előbbivel ellenkező irányban.

A gép benyomja a földet (20-80 mm-rel). Egy olyan jól megtervezett döngölő, ahol optimális tömegeloszlás van az alsó és a felső súly között, saját maga halad előre. Ezen mozgást a gép döntött helyzete csak elősegíti. A talaj a szabadesésben lévő gépnek és az egyidejűleg működő döngölőlapnak köszönhetően ismét összenyomódik. Egy jól megtervezett döngölő előrehajtja magát, ezáltal a kezelőnek csak irányítania kell, tolnia nem.

A döngölőhatás függ a gép percenkénti ütésszámától, az ütésenként elvégzett ütőmunkától, a lökethossztól és a döngölőpapucs fajtájától. A munkát a talajba a nagy számú ütés segítségével juttatják. 500-800-as percenkénti ütésszám olyan magas, hogy a tömörítendő talaj állandó mozgásban van. Emiatt a szemcsék közti súrlódás a minimálisra csökken. A döngölő talajra ható nyomásának következtében a talaj sokkal tömörebbé válik.

A nagyon kedvező kapcsolat a leadott energia és a tömeg között hosszú löketű, gyorsjárású döngölők esetében a fentiek mellett a „nyitóütésnek” köszönhető. A „kettős rugózású” vagy „kettős vibrációs” rendszernek köszönhetően lehetséges a döngölőnek a tömörítendő rétegen annyi ideig dolgoznia, hogy a teljes kinetikus (mozgási) energia átadásra kerüljön.

A hagyományos, „ütés + vibrálás” módban működő gépek közül néhány ütem után a döngölő képes a legnagyobb tömörséget produkálni, függetlenül a nagyobb gépek nagyobb tömörítő képességétől. A nedvességtartalomtól és a szemcseviszonyoktól függően akár 100% Proctor sűrűség elérése is lehetséges 2-3 ütem után.

Számos esetben a gépről adott műszaki adatokban az ütőerőt adják meg (kN-ban). Ennek használata nem megfelelően hatékony az ütőhatás szemléltetését tekintve. A könnyebb érthetőség kedvéért nézzük meg a következő példát. Tételezzük fel, hogy a döngölő maximális mért ütőmunkája 85J. A jól ismert fizikai törvény alapján:

Munka (J) = Erő (N) * Elmozdulás (m).

Ebből az erő:

Erő (N) = Munka (J) / Elmozdulás (m).

Jelen esetben az elmozdulás megegyezik a talaj ülepedésével. Tételezzük fel, hogy egy frissen feltöltött réteget tömörítünk. Az első ütemnél az ülepedés 20 mm, ami teljesen normális. A számított erő:

F=85 J / 0,02 m =4250 N = 0,425 t.

Egy már jól betömörített talaj csak kicsit fog besüllyedni döngöléskor. 1 mm-es besüllyedés például teljesen más ütőerőt igényel:

F=85 J / 0,001 m =85000 N = 8,5 t.

Most már teljesen nyilvánvaló, hogy a talajra kifejtett ütőmunka, melynek értéke ütésenként 85 J, nagy mértékben függ a talaj tömörségétől. A tömörítőeszköz ütőereje csak a tömörítettség függvényében adható meg, ezáltal az ütőerő önmagában nem tekinthető összehasonlítási alapnak.

És itt jelentkezik a következő probléma. Jelenleg nagyon kevés gyártó adja meg termékeihez a valós, egy ütés által kifejtett munkát, az egyetlen valós összehasonlítási értéket. Ennek legfőbb oka valószínűleg az, hogy nincsenek tömörségi követelményrendszerek, vagy egyáltalán olyan követelményrendszerek, amelyeket különböző európai államokban vagy az Egyesült Királyságban dolgoztak ki az egy ütésre jutó munka mérésére. Évekkel ezelőtt a könnyű, kézi irányítású eszközöket gyártó amerikai cégek megalkották a Könnyű Gépeket Előállítók Szövetségét (LEMB), és közösen kidolgozták a LEMB szabványt, a döngölőgépek minősítésének szabványosított folyamatát (kézi irányítású, „sétáló” gépekre vonatkozóan). Ennek lényege, hogy a talajt konzisztenssé döngölik, és pontosan meg van szabva a döngölés és a mérés menete, továbbá a kifejtett erők mérésének módszere (egy ütésre jutó ütőmunka).

Elektromos hajtású döngölők alkalmazása szükséges olyan munkáknál, amelyek (legalább 3 m) mély gödrökben vagy olyan zárt épületekben zajlanak, amelyekben nincs légáram, és a kiáramló égéstermékektől meg kellene óvni a kezelőt. A környezetvédelem és a kezelő biztonsága érdekében ezekben az esetekben 70 kg-os elektromos döngölőket alkalmaznak. A működési mód, továbbá a berendezés és a tömörítés jellemzői megegyeznek a belsőégésű döngölőknél tapasztaltakkal.

A döngölők számára minden egyes sarok és a legtöbb peremfelület hozzáférhető; könnyen tömöríthetők az alapozások körüli és falak melletti talajrétegek. A döngölő könnyű irányítása biztosítja a műveletek pontos végrehajtását, és megfelelő használat esetén elkerülhető az épületek falainak és szigeteléseinek sérülése. Útépítéseknél a döngölők legfőbb alkalmazási területe a vízgyűjtők, vízelvezető csatornák és az útszegélyek építése. A csőfektetések és a különböző közműépítési munkálatok nagyfokú, de nagyon óvatos tömörítést igényelnek a későbbi csőtörések és a közlekedés okozta süllyedések elkerülése érdekében. A másik érzékeny területet a vízgyűjtők körüli talaj megmunkálása képezi, mert ezek a területek később könnyen besüllyedhetnek. A döngölő a legbonyolultabb peremterületekkel is elboldogul. A járdák és kerékpárutak megfelelő tömörítésének nagy napi jelentősége van. Egy megfelelő és tartós felületi tömörítés éppen olyan alapvető süllyedésbiztos alépítmények számára, mint a járdák, kerékpárutak és útpadkák tömörítésénél.

Általában sem a vibrohengerek, sem a vibrolapok nem képesek megmunkálni a sarkokat és egyéb peremterületeket. Ilyenkor nyilvánvaló a döngölők alkalmazásának szükségessége. A döngölők kialakításának köszönhetően lehetőség nyílik nagy lökethossz választására vagy az ütésszám csökkentésére a megfelelő mértékű tömörödés elérése érdekében.
Az olyan közművek, mint a kábelvezetékek, legtöbbször a járda alatt vannak elhelyezve. Javítási munkálatok vagy új közművek elhelyezése után gyakran a szűk gödröt fel kell tölteni, és be kell tömöríteni, amihez elsősorban a döngölők alkalmazása ajánlott. Az aszfaltot a lehető legsürgősebben ki kell javítani fagyáskár, közműfektetés vagy az útfelület olyan sérülése esetén, amit például süllyedés okozhat. Gyakran az ilyen sérülések csak kis felületűek, s az olyan nehéz gépek alkalmazása, mint a hengereké, gazdaságtalanná tenné a javítást. Használatuk továbbá nem mindig lehetséges olyan esetekben, amikor aknanyílások vagy kocsibejárók vannak az útban.

A döngölőket mint a leggazdaságosabb munkaeszközöket ajánlják. Gyakran megtalálhatók a munkaterületeken, bármilyen eshetőségre felkészülve, amikor tömörítésre lesz szükség.
Egymással összekapcsolódó díszburkolati elemek, macskakő és aprószemcsés kövezet betömörítése könnyedén és sérülésmentesen elvégezhető rövid löketű (15-20 mm) döngölők segítségével. Rövidlöketű döngölő javasolt az aszfaltutak javításainál is.

Hosszúlöketű döngölők (60-80 mm) gyakran képesek a tömörítendő anyag minőségétől függően abszolút sima aszfaltfelület kialakítására vagy összekapcsolódó kövezet tömörítésére sérülés nélkül.
A képen látható modell egyaránt készül kétütemű benzinmotorral és villanymotorral is, ez utóbbi egy sor előnnyel rendelkezik a hagyományos gépekkel szemben:

• Állítható teljesítményviszonyok;
• Alkalmazkodóképesség a tömörítendő anyaggal szemben a lökethossz, az ütőerő és a frekvenciaállítás segítségével;
Külön eszköz nélkül beállítható négy különböző lökethossz másodpercek alatt:
1. 15-30 mm-es lökethossz, aszfaltsimításhoz vagy díszburkolati elemekhez;
2. 40-65 mm-es lökethossz, aknafedelek környezetének vagy útpadkának tömörítéséhez, továbbá jól használható homokos talajon;
3. 60-85 mm-es lökethossz normál vagy igénybevett aszfalthoz, szemcsés vagy féltömör talajokhoz; sóder, zúzottkő, salak, szárazbeton vagy sziklás talaj tömörítéséhez;
4. 70-90 mm-es lökethossz, különösen nagy mértékű tömörítéshez nedves, tapadós talajhoz.


Egy speciális tartozék alkalmazható a fent említett döngölőn. Ez a szerelék kőlapok, burkolóelemek és ütközőelemek esetében ugyanúgy alkalmazható, mint különböző átmérőjű cölöpök esetében.
A döngölőpapucsok általában két különböző anyagból készülnek: fából vagy valamilyen szintetikus anyagból, továbbá strapabíró acélból. Szintetikus belsőrészű döngölők a legtöbb tömörítésnél és anyagnál alkalmazhatóak, kivéve az aszfaltot, mert a szintetikus anyag hőre érzékeny. A fabetétű papucsok többnyire aszfalttömörítésre használatosak, de más tömörítéseknél is alkalmazhatóak.
A döngölőpapucsokat néhány gyártó különböző szélességben kínálja, 100 mm-től 400 mm-ig. Ezen cégek továbbá olyan „betéteket” is kínálnak, amelyeket a papucs és a rugó közé kell behelyezni mély vagy szűk gödrökben végzendő munkáknál.

Tömörítés a közműépítésben

A közműárkokban vagy egyéb gödrökben végzendő tömörítés a talajtömörítés egy speciális válfajának tekinthető. A szerkezet stabilitásával, a talaj visszatöltésével, valamint a kopási folyamatokkal kapcsolatban nem csak a bedolgozandó anyagot kell helyesen megválasztani, hanem a megfelelő hatóságok előírásainak is maximálisan meg kell felelni. Ezen szabályok betartását egyébként szigorúan kellene ellenőrizni.



A hanyagságnak vagy a kevés szaktudásnak olyan anyagi vonzatai lehetnek, amelyek jelentősen drágábbá teszik az egész építkezést annál, mintha szakszerűen, pontosan végezték volna el a kívánt műveleteket. A javítási munkálatokból továbbá olyan közlekedési fennakadások is adódhatnak, amelyek a mai túlzsúfolt utakon mindenáron elkerülendőek. A helyreállítási vagy javítási munkák és a közlekedési fennakadások szükségtelen és elkerülendő környezetszennyezéssel járnak együtt.
Az esetlegesen szükségessé váló javítások adott esetben túlléphetik egy kisebb cég anyagi lehetőségeit a gyakran iszonyatos összegű kiadások miatt, ami eladósodáshoz és elbocsátásokhoz vezethet.

A közművesítések, árokásások, burkolás, dúcolás, az építési folyamatok és a tömörítendő anyag pontos szervezést és kivitelezést igényel, az útfelület és a közművek megfelelő minősége érdekében. Ez persze nem mindig teljesülhet, ha figyelembe vesszük, hogy csak a rendelkezésre álló eszközöket lehet felhasználni, és emiatt kompromisszumokat kell kötni.





A ma kapható tömörítő eszközök gyakran nem elég jól alkalmazhatók munkaárkok feltöltésénél. Ha minden egyes gép előnyeit ki tudjuk használni, lehetőség nyílik a tömörítési munkák felgyorsítására és a költségek lecsökkentésére. Különösen az univerzális, kézzel vagy gyalogosan irányított gépek tesznek lehetővé jelentős termelőképesség-növekedést, továbbá magas hatékonyságot az egész építési folyamat alatt. Erre a legjobb példát a döngölők szolgáltatják, amelyek majdnem minden tömörítésnél alkalmazhatóak.

A csőfektetéssel, feltöltéssel és a tömörítendő anyagokkal részben a német DIN 4033 szabvány foglalkozik. Egyebek mellett a következőket említi: „Ezen szabvány kimondja, hogy a csővezeték hálózatok mérnöki alkotásnak minősülnek; a csövek kapcsolódása, egymáshoz képesti helyzete, a csövek és peremük alátámasztása és a ráfektetett anyagok közvetlenül hozzájárulnak a rendszer stabilitásához és biztonságos működéséhez.”



A csőperem alátámasztásának kiemelt jelentősége van a vezetékek szállítási képességeit tekintve. Emiatt egy külön réteg peremalap lefektetése szükséges. A nem megfelelő alapozás mindenáron elkerülendő. A rendszerint felbolygatott természetes altalajt a kotrási műveletek alatt a gödör alján tömöríteni kell. Az itt alkalmazható gépek sora itt elég rövid. A gödör burkolata és merevítése, a mélység és a korlátozott rendelkezésre álló terület csak a könnyű és közepes osztályú gépek alkalmazását teszik lehetővé.

Az 50 – 100 kg-os osztályú döngölők ideálisan alkalmazhatók gödrökben folyó munkákhoz. A viszonylag alacsony tömegük nemcsak a munka gyors és hatékony elvégzését teszi lehetővé, hanem az árok oldalfalának tömörítését is. Az eredeti altalaj és a tömörített anyag közti megfelelő kapcsolat könnyedén kialakítható. A talaj idővel bekövetkező lesüllyedése és a közlekedésből eredő süllyedések vagy gödrök kialakulása tömörítéssel megelőzhető.

Az olyan mélyebb gödrökben, ahol rossz a légáramlás, elektromos hajtású döngölők alkalmazandók. Csak ezek segítségével óvható meg a kezelő a zajtól vagy a káros égéstermékektől. Az elektromos hajtású döngölők kezelése hasonló a dízel vagy benzines gépekéhez. A döngölő betolható vagy beirányítható gerendázatok alá, így még ott is tud tömöríteni. Szemcsés és konzisztens talajt egyaránt tud tömöríteni, könnyen irányítható árokparton és burkolatokon, továbbá széles és szűk területeken egyaránt hatékony.

A szűk, közepes osztályú, fokozatmentesen állítható nagyságú és irányú centrifugális erővel rendelkező vibrolapok nagyon jól alkalmazhatók burkolat és merevítések nélküli munkagödrökben. Nem csak az árok felső része tömöríthető velük gyorsan és hatékonyan, hanem a közműterület és az alap is. Mivel a vibrolapok sima oldallal rendelkeznek, a tömörítés az árokfal mentén is végezhető. A feltöltött talaj az eredeti talajjal rendben összetömörödik, így a megfelelő kapcsolódás garantált.

A nehéz osztályú vibrolapok (> 30 kN) használata esetén gödrökben történő alkalmazás esetén ajánlatos vezetékes vagy infravörös távirányítás alkalmazása. Csak így lehet megóvni a kezelőt a következő veszélyektől:
• Oldalfalak beomlása,
• Káros kiáramló égésgázok,
• Felverődő por,
• Zajártalom,
• A gépből érkező rezgés,
amelyek bármelyike káros lehet a kezelőre nézve.



A hagyományos vibrohengerek alkalmazhatósága, különösen az árkok alján, nagyon korlátozott. Ennek legfőbb oka, hogy a hengerek, melyeknek legfőbb feladata nagy felületek tömörítése (föld vagy aszfalt), túlságosan magasak és szélesek árokban való tömörítéshez. Egyéb hátrányaik a nagy tömeg, a nem sima oldalfal, a nehézkes irányíthatóság, mivel a tömörítőerők nem tudják kifejteni hatásukat a nehezen hozzáférhető helyeken. Alkalmazásuk csak akkor lehetséges, ha a felület előtte már el lett simítva.

Az árokhengerek ugyanakkor sima oldalfelületekkel rendelkeznek, és ugyanolyan szűkek az összes keresztmetszetüket tekintve, viszont magasságuk és irányíthatóságuk korlátozza alkalmazhatóságukat burkolattal vagy merevítésekkel rendelkező árkokban.

Mostanában néhány gyártó infravörös irányítású gyaloghengert is kínál, melyek előnyös tulajdonságai nyilvánvalóak. Alkalmazhatók szemcsés és konzisztens talajon egyaránt, továbbá:
• Árkok alapjainál, mély vagy nem merevített árkokban;
• Meredek lejtőkön, omlásveszélyes területeken, ezáltal is védve a kezelőt.

A munkaárkokban történő feltöltésről és tömörítésről az ezzel foglalkozó német ZTV A-StB szabvány a következőket írja:
„Az árokfal és a feltöltött réteg között megfelelő kapcsolatnak kell lennie, a burkolat fajtájától függetlenül.
Függőleges oldalú, merevített falú, burkolt vagy burkolatlan munkagödrökben a talajt rétegenként kell lefektetni és megfelelően betömöríteni.
A közművek szintjén a talajt a csövek mindkét oldalán egyszerre kell lefektetni (rétegelve), és betömöríteni. Az aknák körüli feltöltéseket ugyanígy kell elvégezni, a vezetékeknél pedig nagy figyelmet kell fordítani, hogy a csövek ne mozduljanak el helyükről.”



A DIN 18300 szabvány alapján „a közműterület tartalmazza az árok alapjától a csövek felett 30 cm-ig terjedő réteget”, tehát a teljes csőfektetési területet.
A követelmények maradéktalan teljesülése érdekében a talajt nem csak a falak és a csövek mentén, továbbá a cső szintjén (a cső tetejétől az árok aljáig terjedő rétegben) kell megfelelően betömöríteni, hanem a cső alatt és körül is. Csak így alakítható ki megfelelő talaj a cső számára, elkerülve az egyenetlen alapozást. Különös tekintettel kell lenni a fentiekre 40 cm-esnél szélesebb csövek esetében.

A közműépítések általában kis volumenű munkálatok kis költségvetéssel, és nem indokolt nehézgépek alkalmazása, következésképp elsősorban különféle döngölők alkalmazása javasolt.

A széles kínálatnak köszönhetően akár csövek alatt lévő területek is megmunkálhatóak könnyű, kicsi, körülbelül 30 kg-os döngölőkkel, mivel az egyik fogantyú segítségével lehetőség nyílik a gépeket szögben tartani. A modern karburátorok biztos és egyenletes járást biztosítanak a kétütemű motornak.
A csövek és a falak közti rész tömörítéséhez 50-80 kg osztályú közepes döngölők javasoltak. Külön figyelmet érdemel a csövek két oldalának tömörítése: egyszerre és párhuzamosan kell elvégezni az elmozdulások elkerülése érdekében. A csövek feletti területeket is döngölőkkel kell tömöríteni. A döngölőgép működésmódja és hatékonysága a megfelelő Proctor sűrűség esetén biztosítja a közművek lehető legnagyobb biztonságát a feltöltés alatt, a bekötési pontok és a burkolatok sérülése könnyen megelőzhető.
Az ütőmunka, lökethossz és frekvencia állításának lehetőségével rendelkező döngölők nagyszerűen alkalmazhatók a fent említett munkákra, s nagyon jól használhatók az árkokban oly gyakori konzisztens talajokon is.

A burkolattól és a gerendázattól függően lehetséges más tömörítőeszközök alkalmazása is a közművek feletti rétegeknél. A valóságban azokat az eszközöket használják, amelyek rendelkezésre állnak, még akkor is, ha a gép jellemzői nem feltétlenül felelnek meg a kívánalmaknak. Az építők a szükséges beruházásokat elodázzák, ugyanakkor megfeledkeznek róla, hogy a garanciális javítások és az időtúllépések többe kerülhetnek, mint egy megfelelő tömörítőgép. Emiatt gépvásárláskor mindig tanácsot kell kérni, hogy az eszköz paraméterei megegyezzenek a kívántakkal.

Tömörítéskor tekintettel kell lenni a rétegvastagságra és a gép tömörítő képességére, továbbá a szükséges ütésszámra. A tömörség mérésére létezik külön szabvány, de ez csak az átlagos értékekkel foglalkozik. Kedvezőtlen viszonyok (túl magas vagy alacsony nedvességtartalom, kedvezőtlen szemcseeloszlás, gerendázat helyzete, stb.) esetén csökkenteni kell a rétegvastagságot, kedvező feltételek esetén viszont növelni is lehet azt. A rétegvastagság pontos értékét tömörségméréssel lehet megállapítani. Ezt azonban csak a közműterület feletti maximális rétegvastagság meghatározásához célszerű elvégezni, kivéve, ha acél vagy műanyag csöveket fektettünk le.

Nagy figyelmet kell fordítani a megfelelő kapcsolat létrehozására a tömörített anyag és a gödör fala között. A burkolatot szakaszosan kell eltávolítani, majd fel kell tölteni az új réteget, végül be kell azt tömöríteni. Az oldalfalak mentén is lehetővé kell tenni a bedolgozást. Jobb hatás érhető el, ha a falaknál kezdjük, és a középső rész felé haladunk.

A gép kiválasztása az árok szélességének figyelembevételével történik. A legfeljebb 40 cm szélességű árkokban jó hatásfokkal bíró, különböző tömegosztályú döngölőgépek alkalmazása ajánlott, az árok szélességével összhangban kiválasztott döngölőpapucsokkal felszerelve. 40 cm-esnél szélesebb gödrökben, a közműterület felett, közepes vagy nehéz osztályú vibrolapok (> 90 kN centrifugális erő) alkalmazása ajánlott.
A záróréteg, ami a járóréteg fagyvédelmét szolgálja, nagyfokú tömörítést igényel valamilyen nagyméretű berendezés segítségével. Erre a legmegfelelőbb eszközök a nehéz osztályú vibrolapok vagy a vibrohengerek. A nagy tömörödési mélység vibrolapokkal, míg a sima felület hengerekkel érhető el. A gépválasztás gondos mérlegelést igényel, de a gyakorlati tapasztalatok alapján a vevők általában a hengert választják az aszfalttömörítéseknél való alkalmazhatóságuk miatt.


Minden kedves olvasónknak sikerekben gazdag, boldog újévet kívánunk!

Dancsecs Árpád tanulmánya alapján
Konzulens: Dr. Balpataki Antal


A Szakcikkek rovat további cikkei:

Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával IV.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok XI.
Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával III.
Földmunkagépek minőségi vizsgálata I.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok X.



A gépnet.hu legfrissebb hírei:

Az SSAB öt új termékcsaládot vezet be az egyedi ügyféligények kielégítésére
Strenx acél: magasság határok nélkül
Melior Laser: beszállítói pozíció új iparágakban
Laser Plus: acél, ami tökéletes simaságot garantál
Ruukki Laser Plus – tökéletes sima felület a lézervágás után



Legolvasottabb a gépneten:

BOSCH DLE 50 digitális lézeres távolságmérő TESZT!
Új anyagtípus: bórral ötvözött acél
Prémium termékek és szolgáltatások prémium vevőknek
„Az év gépe 2010” választás nyertesei
Geotermikus hőerőmű Iklódbördöcén