Universitatea Transilvania din Braşov Şcoala Doctorală Interdisciplinară Departamentul de cercetare: Exploatări forestiere, Amenajarea pădurilor şi Mă

Transcriere

1 Universitatea Transilvania din Braşov Şcoala Doctorală Interdisciplinară Departamentul de cercetare: Exploatări forestiere, Amenajarea pădurilor şi Măsurători terestre Ing. Cristian Alexandru STAN CERCETĂRI PRIVIND OPORTUNITATEA INTRODUCERII STABILIZĂRILOR CU EMULSII ENZIMATICE LA EXECUŢIA DRUMURILOR FORESTIERE RESEARCH REGARDING THE INTRODUCTION OPPORTUNITY OF ENZIMATIC EMULSIONS AS STABILIZERS FOR FOREST ROADS CONSTRUCTION - REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT - Conducător ştiinţific Prof. univ. dr. ing. Valentina CIOBANU BRASOV, 2012

2 MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, , TEL , FAX RECTORAT D-lui (D-nei)... COMPONENŢA Comisiei de doctorat Numită prin ordinul Rectorului Universităţii Transilvania din Braşov Nr din PREŞEDINTE: CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: REFERENŢI: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe SPÂRCHEZ Prof. univ. dr. ing. Valentina CIOBANU Universitatea Transilvania din Braşov Conf. univ. dr. ing. Dan ZAROJANU Universitatea Ştefan cel Mare din Suceava Prof. univ. dr. ing. Vasile BOBOC Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iaşi Prof. univ. dr. ing. Gheorghe IGNEA Universitatea Transilvania din Braşov Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: , ora 13:00, sala S I2. Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util, pe adresa Facultăţii de Silvicultură şi Exploatări Forestiere din Braşov str. Şirul Beethoven, nr. 1, , la numărul de fax: (în atenţia doamnei prof. univ. dr. ing. Valentina CIOBANU) sau pe adresa de cristialx@yahoo.com. Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat. Vă mulţumim. 2

3 CUPRINS Teză / Rezumat Cuprins.. 3 / 3 Prefaţă / Introducere / 6 Cap. 1 SCOPUL ŞI OBIECTIVELE CERCETĂRILOR. METODE FOLOSITE ÎN CERCETRE 7 / Scopul cercetărilor. 7 / Obiectivele cercetărilor.. 7 / Metode folosite în cercetare 8 / Activităţile tezei de doctorat. 9 / 9 Cap. 2 STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR ÎN DOMENIU / Drumuri şi reţele de comunicaţie constituite din drumuri. 10 / Drumuri forestiere. 11 / Definirea drumurilor forestiere. Transportul forestier şi dotarea pădurilor cu drumuri. 11 / Politicile de dotare a pădurilor cu drumuri forestiere. Administrarea, proiectarea, execuţia şi întreţinerea drumurilor forestiere. 13 / Prevederi legislative privind proiectarea, execuţia şi întreţinerea drumurilor forestiere.. 14 / Clasificarea drumurilor forestiere. 14 / Consolidarea şi stabilizarea straturilor rutiere. Agenţi de stabilizare rutieri / Consolidarea şi stabilizarea straturilor rutiere / Agenţi de stabilizare rutieri.. 18 / Agenţi de stabilizare din categoria agenţilor de stabilizare tradiţionali 19 / Agenţi de stabilizare din categoria agenţilor de stabilizare netradiţionali 32 / Caracteristicile fizice mecanice şi chimice ale materialelor folosite în construcţia drumurilor. 44 / Caracteristici fizico mecanice de bază 44 / Pământul ca material de construcţie.. 49 / - 3

4 2.4. Particularităţile pământurilor ca materiale de construcţie la interacţiunea cu agenţi stabilizatori şi mecanismele de stabilizare. 49 / Aspecte privind utilizarea emulsiilor enzimatice pe plan internaţional / 10 Cap. 3 LOCUL CERCETĂRILOR. MATERIALE ŞI METODOLOGIA DE CERCETARE / Locul cercetărilor. 63 / Materiale, metodologie şi aparatură folosită în cercetare. 70 / Materialele, metodologia şi aparatura folosită în studiile de teren 70 / Materialele, metodologia şi aparatura folosită la analizele de laborator. 72 / Materiale bibliografice folosite în documentarea privind comportarea sub trafic a drumurilor studiate.. 82 / Metodologii, aparatură şi software folosite în centralizarea, analiza şi interpretarea datelor 85 / 33 Cap. 4 REZULTATELE CERCETĂRILOR. 86 / Comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice 86 / Tipuri de degradări depistate în anul 2012 pe drumurile stabilizate cu emulsii enzimatice. Cuantificarea degradărilor înregistrate la drumurile luate în studiu / Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 47, judeţul Brăila.. 92 / Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 73A, judeţul Călăraşi.. 94 / Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 88, judeţul Galaţi.. 95 / Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 10A, judeţul Ilfov. 97 / Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 19, judeţul Tulcea. 98 / Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 6, judeţul Teleorman / 47 4

5 4.3. Rezultate privind analizele de laborator ale eşantioanelor recoltate de pe drumurile stabilizate cu emulsii enzimatice şi corelaţiile între starea actuală a drumurilor şi indicii determinaţi în laborator 101 / Analiza tehnico-economică şi oportunitatea folosirii emulsiilor enzimatice la stabilizarea straturilor rutiere a drumurilor forestiere 113 / Generalităţi / Costuri şi dozaje pentru lianţi netradiţionali de natură enzimatică / Costuri totale implicate la stabilizarea straturilor rutiere cu agenţi de stabilizare de tip enzimatic. 115 / Costuri totale implicate la realizarea straturilor rutiere cu materiale tradiţionale / Discuţii de ansamblu privind comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice şi indicii tehnico-economici aferenţi. 119 / Comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice 119 / Costul drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice 124 / 68 Cap. 5 CONCLUZII. RECOMANDĂRI. CONTRIBUŢII PERSONALE. 125 / Concluzii. 125 / Recomandări / Contribuţii personale / 78 BIBLIOGRAFIE. 135 / 80 Anexe.. - / 86 Anexa 1 Scurt rezumat al tezei în limbile română şi engleză... - / 87 Anexa 2 Lista lucrărilor publicate... - / 88 Anexa 3a Curriculum vitae în limba română / 89 Anexa 3b Curriculum vitae în limba engleză / 90 5

6 INTRODUCERE În construcţia drumurilor forestiere, asizele stabilizate se folosesc atunci când lipseşte materialul local, iar aducerea sa de la distanţe mari este neeconomică. Una din metodele folosite frecvent la stabilizarea complexelor rutiere se bazează pe emulsiile enzimatice. Lucrarea de faţă a urmărit, pe de o parte determinarea modului de comportare a diferitelor emulsii enzimatice pe drumurile comunale, urmărindu-se comportamentul sub trafic al acestora, identificarea problemelor şi cauzelor posibile cu care acestea se confruntă, iar pe de altă parte, studiul oportunităţii tehnico-economice privind introducerea agenţilor stabilizatori în execuţia drumurilor forestiere. Teza de doctorat a fost elaborată începând cu data de 1 octombrie 2009, data admiterii la doctorat, şi încheind cu luna septembrie 2012, când a fost susţinută în cadrul Departamentului de Exploatări Forestiere, Amenajarea Pădurilor şi Măsurători Terestre, de la Facultatea de Silvicultură şi Exploatări Forestiere Braşov. În tot acest timp am desfăşurat o cercetare intensă sub îndrumarea ştiinţifică competentă a Doamnei Prof. univ. dr. ing. Valentina CIOBANU, căreia ţin să-i mulţumesc în mod deosebit. În acelaşi timp, mulţumesc conducerilor Universităţii Transilvania din Braşov şi Facultăţii de Silvicultură şi Exploatări Forestiere Braşov pentru punerea la dispoziţie a facilităţilor existente elaborării acestei cercetări. Mulţumesc Domnului Conf. univ. dr. ing. Dan ZAROJANU, Domnului Prof. univ. dr. ing. Vasile BOBOC şi Domnului Prof. univ. dr. ing. Gheorghe IGNEA pentru amabilitatea de a fi acceptat invitaţia de a face parte din comisia de analiză a tezei mele de doctorat, în vederea susţinerii publice. Cu deosebită plăcere, ţin să mulţumesc pentru observaţiile şi sugestiile constructive primite din partea cadrelor didactice ale Departamentului de Exploatări Forestiere, Amenajarea Pădurilor şi Măsurători Terestre. În mod deosebit îmi exprim recunostinţa faţă de domnul şef lucrări dr. ing. Stelian Alexandru BORZ, pentru sfaturile şi observaţiile pertinente date pe parcursul redactării tezei de doctorat. Mulţumesc colectivului Laboratorului de Drumuri Naţionale pentru ajutorul acordat la efectuarea determinărilor de laborator. Nu pot să uit şi să nu mulţumesc şi familiei mele, care mi-a fost mereu alături şi m-a încurajat în toţi aceşti ani. Autorul 6

7 CAPITOLUL 1. SCOPUL ŞI OBIECTIVELE CERCETĂRILOR. METODE FOLOSITE ÎN CERCETRE 1.1. Scopul cercetărilor La nivel internaţional se încearcă în mod permanent găsirea unor soluţii ieftine şi performante pentru infrastructura de transport, în special pentru drumuri. În transportul forestier, găsirea unor astfel de soluţii este mai mult decât oportună, mai ales în condiţiile ţării noastre, unde multe dintre masivele forestiere sunt încă inaccesibile. Pe fondul acestei probleme, dar şi pe fondul apariţiei unor tehnologii noi, se impunea realizarea de studii în vederea identificării comportării sub trafic a unor drumuri stabilizate prin folosirea de noi tehnologii (agenţi stabilizatori netradiţionali), cât şi oportunitatea introducerii acestora la stabilizarea straturilor rutiere specifice drumurilor forestiere. În acest context, scopul prezentei teze de doctorat a fost acela de a studia comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu lianţi de natură enzimatică, de a identifica cauzele posibile şi problemele cu care acestea se confruntă şi de a studia oportunitatea tehnicoeconomică privind introducerea agenţilor stabilizatori în practica drumurilor forestiere Obiectivele cercetărilor Atingerea scopului tezei de doctorat a implicat, încă de la început, formularea unor obiective specifice clare, realizabile în timpul alocat pentru cercetare, în condiţiile existenţei unei infrastructuri de cercetare-investigare pe această direcţie, destul de limitată la nivel naţional. Datorită faptului că în literatura de specialitate românească, dar şi internaţională, există referinţe destul de puţine privind stabilizarea straturilor rutiere cu emulsii enzimatice, un prim obiectiv al lucrării a fost realizarea unui stadiu actual coerent, date fiind resursele limitate în acest fel. Noutatea folosirii acestor agenţi stabilizatori la drumurile de la noi din ţară este reflectată şi prin bibliografia lucrării, care conţine în mod majoritar referinţe străine. După identificarea unor drumuri care întrunesc condiţiile studiului de faţă, s-a pus problema căutării de date privind comportarea acestora sub trafic, încă de la realizarea straturilor rutiere stabilizate. Găsirea acestor referinţe şi utilizarea lor în studiu a constituit cel de-al doilea obiectiv al tezei de doctorat. Datele obţinute în acest mod, nu erau suficiente pentru formarea unei imagini de ansamblu privind comportarea sub trafic şi starea drumurilor stabilizate cu emulsii 7

8 enzimatice. A fost necesară, în acest sens, cunoaşterea stării actuale a acestor drumuri, pe baza unei expertize externe, neinfluenţabile, motiv pentru care, al treilea obiectiv al tezei de doctorat a constat în evaluarea stării actuale a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice, pentru a se pune în evidenţă atât starea de ansamblu, cât şi eventualele neconcordanţe cu resursele utilizate pentru atingerea obiectivului numărul 2. Constatarea faptului că aceste drumuri sunt în marea lor majoritate necorespunzătoare traficului, după o perioadă mai mică de 3 ani de exploatare, a condus la formularea celui de-al patrulea obiectiv al tezei de doctorat, constând în identificarea cauzelor care au condus la degradarea acestor drumuri. Pentru atingerea acestui obiectiv a fost necesară culegerea de date din teren şi efectuarea de analize de laborator. Orice soluţie tehnică trebuie să fie susţinută (fezabilă) din punct de vedere economic, lucru valabil mai ales în cazul drumurilor forestiere, care trebuie să răspundă unor cerinţe din ce în ce mai dificile. De aceea, cel de-al cincilea obiectiv al tezei de doctorat a fost realizarea unei analize tehnico-economice privind oportunitatea introducerii emulsiilor enzimatice în stabilizarea straturilor rutiere, prin compararea cu soluţiile folosite în prezent şi prin luarea în considerare a mai multor ipoteze de lucru, acoperitoare pentru tipurile de drumuri forestiere existente Metode folosite în cercetare În conformitate cu scopul tezei de doctorat, atingerea tuturor celor cinci obiective a necesitat recurgerea la diferite abordări metodologice privind cercetările realizate. În acest sens, s-au folosit diverse metode de cercetare, după cum urmează: documentarea bibliografică clasică şi documentarea prin folosirea surselor digitale s-a utilizat în primul rând pentru întocmirea stadiului actual al cunoştinţelor în domeniu. În subsidiar, metodele menţionate au condus atât la creionarea metodologiei de cercetare şi obţinerea unor rezultate, cât şi la analiza şi interpretarea rezultatelor; observaţia s-a utilizat preponderent în activităţile de teren, mai ales ldiversea culegerea de date privind starea actuală a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice; experimentul s-a utilizat în etapa analizelor de laborator, unde probele recoltate din teren au fost supuse diferitelor teste în vederea identificării unor caracteristici necesare formulării de rezultate şi concluzii; analiza s-a utilizat în cadrul centralizării datelor provenite din toate sursele utilizate în realizarea tezei de doctorat; 8

9 modelarea s-a utilizat sub formă de modelare tehnico-economică privind obţinerea de grafuri necesare în realizarea de comparaţii între variante de stabilizare care folosesc emulsii enzimatice şi variante de construcţie reabilitare care folosesc materiale tradiţionale; interpretarea s-a utilizat în cazul rezultatelor obţinute prin analizele de laborator, măsurătorile de teren şi studiul tehnico-economic, cu scopul extragerii de concluzii privind oportunitatea introducerii agenţilor stabilizatori de natură enzimatică în construcţia drumurilor forestiere Activităţile tezei de doctorat Teza de doctorat a fost realizată prin efectuarea a trei categorii de activităţi: activităţi de birou, activităţi de teren şi activităţi de laborator. Activităţile de birou au constat în documentarea, identificarea de resurse, prelucrarea datelor de teren şi laborator, precum şi elaborarea tezei. Activităţile de teren au constat în documentare, observaţie, recoltare de eşantioane şi efectuare de măsurători topografice. Activităţile de laborator au constat în analiza probelor recoltate din teren, în vederea extragerii de rezultate concluzii privind comportamentul în timp a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice. 9

10 CAPITOLUL 2. STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR ÎN DOMENIU 2.5. Aspecte privind utilizarea emulsiilor enzimatice pe plan internaţional Venkatasubramanian şi Dhinakaran (2011), pentru a determina proprietăţile inginereşti şi de rezistenţă ale pământurilor stabilizate cu enzime raportat la cele nestabilizate, au întreprins studii de laborator pe trei tipuri de pământuri. Toate eşantioanele au fost testate în ceea ce priveşte granulometria, limitele de consistenţă, densitatea specifică, conţinutul optim de umiditate şi densitatea maximă uscată, după care au fost supuse testărilor de rezistenţă cum ar fi CBR (California Bearing Ratio) şi rezistenţa la compresiune pentru perioade de 2, respectiv 4 săptămâni de la tratare. Distribuţia granulometrică a indicat eşantionarea unor pământuri argiloase, argile prăfoase şi a unor pământuri nisipoase, având conţinuturi variabile de argilă, de la 8 la 20%, şi indici de plasticitate cuprinşi între 5 şi 6%. În cazul primului pământ, rezistenţa la compresiune a variat între 112,82 kn/m 2, în cazul eşantionului netratat, şi până la 554,45 kn/m 2, în cazul eşantionului tratat cu emulsie, după 28 de zile de la tratare. Autorii constată faptul că odată cu creşterea dozajului de enzimă, creşte şi rezistenţa la compresiune, astfel încât după două săptămâni aceasta creşte cu un procentaj de %, %, respectiv % pentru cele trei pământuri, iar după 4 săptămâni, respectând ordinea, valorile au fost de %, %, respectiv %. Acelaşi fenomen are loc şi în cazul testului CBR, unde s-au înregistrat creşteri de la 12 la 23%, % şi %, cu rate care au ajuns în unele cazuri la 673% în cazul pământurilor tratate, după 4 săptămâni de la tratare. Parsons şi Milburn (2003) au condus o serie de teste pentru a evalua performanţa relativă a patru agenţi stabilizatori, respectiv: ciment, var, cenuşă de termocentrală clasa C şi un stabilizator enzimatic realizat pe baza produsului PermaZyme, folosit pe baza recomandărilor producătorului. Aceşti stabilizatori au fost amestecaţi cu şapte tipuri de pământuri. Pentru aceste tipuri de pământuri s-au întreprins teste de durabilitate după stabilizare, constând în rezistenţa la îngheţ-dezgheţ, rezistenţa la alternanţa umed-uscat şi permeabilitate. De asemenea, autorii (Parsons, Milburn, 2003) au condus teste privind granulometria şi limitele de consistenţă, rezistenţă, atât înainte cât şi după testele de durabilitate. În timpul testelor la scurgere (filtrare), autorii au monitorizat şi ph-ul, ca indicator în atingerea rezistenţei de lungă durată, ca şi valori relative ale fermităţii pământurilor pe o perioadă de 28 de zile. Autorii constată ca stabilizatorul enzimatic nu a dat performanţele obţinute prin utilizarea celorlalţi agenţi stabilizatori. Agenţii stabilizatori de tip 10

11 enzimatic (Permazyme) au fost folosiţi pe trei tipuri de pământuri care, în stare naturală, au prezentat următoarele proprietăţi: procent de nisip de % şi procent de particule fine de %; indici de plasticitate de %, cu limite de curgere de %; conţinut optim de umiditate de 9,9...19,9%; rezistenţa la compresiune la conţinutul optim de umiditate de kpa; densitate specifică de 2,68...2,75 g/cm 3. Rezultatele testelor au arătat atât că există o relaţie între umiditate şi fermitate, cât şi faptul că fermitatea pământurilor creşte în cazul anumitor pământuri. În cazul tuturor pământurilor studiate, fermitatea a crescut imediat după compactare. Comparativ cu ceilalţi stabilizatori, eşantioanele tratate cu emulsii enzimatice au prezentat cea mai redusă fermitate şi rezistenţă în raport cu timpul scurs de la tratare. Rezistenţa la compresiune a pământurilor tratate cu stabilizator enzimatic a crescut la 28 de zile cu 20 până la 80%, dar a fost cu mult mai mică decât în cazul stabilizatorilor tradiţionali. Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ a fost condusă pe 12 cicluri, autorii (Parsons, Milburn, 2003) constatând că toate probele, cu excepţia uneia tratate cu var, au rezistat. Pierderile de material au variat între 2 şi 41%, cu precizarea că pământurile tratate cu ciment au avut pierderile cele mai mici (2...7%), iar cele tratate cu var au prezentat pierderile cele mai mari. Probele stabilizate cu emulsie enzimatică (2 probe) au avut pierderi de 215, respectiv 15%, performanţe comparabile cu cele realizate de probele stabilizate cu cenuşă de termocentrală. Rezistenţa la compresiune a fost determinată şi după ciclurile de îngheţ-dezgheţ. În cazul probelor stabilizate cu emulsii enzimatice, rezistenţele menţionate au fost mici atât înainte cât şi după testare, dar nu au prezentat pierderi semnificative de rezistenţă. Comportarea la cicluri succesive de umiditate - uscăciune (figura 2.8), a pus în evidenţă faptul că probele tratate cu emulsii enzimatice (Permazyme) nu au supravieţuit primei faze a testului. Autorii au supus probele tratate cu emulsie enzimatică la un proces de spălare cu apă distilată după designul furnizat de McCallister şi Petry (1990). Probele respective au fost pregătite la umiditate optimă şi lăsate şapte zile înainte de supunerea la test. După 28 de zile de testare, aceste probe au fost îndepărtate din dispozitivele specifice spălării şi au fost reexaminate limitele Atterberg şi rezistenţa la compresiune. Autorii (McCallister, Petry, 1990), au constatat că, în cazul probelor tratate cu stabilizatori tradiţionali, rezistenţa la compresiune s-a micşorat într-o oarecare măsură după testul de spălare. În cazul probelor tratate cu emulsii enzimatice, rezistenţele pământurilor au fost readuse aproape de rezistenţa nativă, prezentată înainte de stabilizare. 11

12 Figura 2.8. Probe de pământ tratate cu Permazyme în urma testului de rezistenţă la cicluri succesive de umiditate-uscăciune (preluat şi adaptat în română din Parson, Milburn, 2002). Permeabilitatea fiecărei probe a fost determinat pentru o perioadă de şapte zile, autorii (McCallister, Petry, 1990) constatând că în cazul probelor tratate cu enzime, aceasta este practic nulă. Concluzionând, autorii constată că rezistenţa pământurilor stabilizate cu emulsii enzimatice este mai mică decât în cazul celor tratate cu lianţi tradiţionali. Khan şi Sarker (1993) au raportat creşteri ale rezistenţei la compresiune în cazul adăugării de 5% emulsie enzimatică şi rezultate bune în testele de rezistenţă la îngheţdezgheţ. Pe de altă parte, Rauch şi colaboratorii (2002), au concluzionat că nu există îmbunătăţiri consistente, măsurabile, în proprietăţile pământurilor stabilizate cu emulsii enzimatice mai diluate, bazate pe produsul Permazyme. Pentru a obţine o stabilizare efectivă (Permazyme, 1998), producătorul recomandă folosirea produsului în pământuri care conţin aproximativ 20% particule coezive fine. De asemenea, în conformitate cu aceeaşi sursă, pentru a se obţine rezistenţa la forfecare şi frecarea internă care conduc la creşterea capacităţii portante, pământurile pot conţine o plajă amplă de material cu dimensiuni. Velasquez şi colaboratorii (2006) au testat rezistenţa la forfecare şi modulul de elasticitate pentru două pământuri tratate cu emulsii enzimatice. Unul dintre acestea prezenta un indice de plasticitate de 9,4%, în timp ce, celălalt prezenta un indice de plasticitate de 52%. Autorii concluzionează că modulul de elasticitate al probelor tratate a fost, în general, 12

13 mai mare decât a celor netratate, şi că acesta depinde de mai multe caracteristici ale pământurilor supuse stabilizării. În ceea ce priveşte rezistenţa la forfecare, aceasta a fost mai mare în cazul probelor tratate decât în cazul pământurilor native, dar depinde de tipul de pământ şi produsul folosit. Rauch şi colaboratorii (2002), prin folosirea a trei stabilizatori lichizi din care unul a fost un produs enzimatic, au testat atât trei argile de referinţă (caolinit, ilit şi montmorilonit), cât şi două argile naturale cu plasticitate ridicată. Autorii susţin că produsul enzimatic este unul dintre stabilizatorii care nu a generat o creştere sau descreştere consistentă a indicelui de plasticitate. De asemenea, nici performanţele privind rezistenţa la forfecare sau densitatea materialului nu au fost consistente. Tingle şi Santoni (2003) au realizat un studiu care a condus la concluzia că, doar îmbunătăţiri minore au loc în ceea ce priveşte rezistenţa la compresiune în cazul unor argile cu plasticităţi diverse, de la mici la mari. Mgaringa (2009) a utilizat în studiile sale doi stabilizatori pe bază de enzime (Permazyme 11X şi Earthzyme), pe care i-a denumit în studiu EBC1, respectiv EBC2. Pentru aceştia a determinat proprietăţile fizice şi chimice, care, în ordinea expusă, au fost următoarele: ph: 3,85 şi 4,31; conductivitate: 0,400 şi respectiv 1,016; turbiditate: 1,57 şi 0,58; substanţa totală dizolvată: 0,21 şi respectiv 0,51. Determinând concentraţiile de metale în cei doi agenţi stabilizatori, autorul (Mgaringa, 2009) obţine rezultatele prezentate în tabelul 2.4. De asemenea, autorul arată atât faptul că proporţiile de participare a metalelor sunt diferite între cele două produse, cât şi faptul că, în cei doi agenţi stabilizatori s-au găsit patru anioni anorganici: fluor, clor, nitraţi şi sulfaţi, pentru care concentraţiile sunt diferite (tabelul 2.5). Concentraţiile în cationi aferente produselor Earthzyme şi Permanzyme 11X (Mgaringa, 2009) Tabelul

14 Concentraţiile în anioni aferente produselor Earthzyme şi Permanzyme 11X (Mgaringa, 2009) Tabelul 2.5. Autorul (Mgaringa, 2009) mai precizează faptul că efectele diferitelor produselor asupra aceluiaşi tip de pământ pot fi diferite datorită faptului că, deşi aparţin aceleiaşi familii de produse, acestea au compoziţii diferite. După pregătirea specimenelor, acestea au fost supuse diferitelor teste, printre care rezistenţa la compresiune (aplicabilă doar stabilizatorilor nontradiţionali), cu modificările de rigoare necesare, datorate faptului că aceşti stabilizatori au nevoie de mai mult de 7 zile pentru a-şi dezvolta rezistenţa (Jones, 2007; Visser, 2007). Analizând efectul diferitelor dozaje asupra proprietăţilor plastice a două pământuri cu indici de plasticitate de 35, respectiv 7, autorul constată că în primul caz rezultatele nu au consistenţă, iar în cel de-al doilea caz, sunt nesemnificative. Efectuând determinări asupra efectelor de compactare constată că acestea se situează sub 5% în ceea ce priveşte îmbunătăţirile aduse pământurilor. În ceea ce priveşte rezistenţa la compresiune, aceasta depinde de tipul de pământ şi tipul de produs. Astfel, în cazul produsului EBC1 testat pe primul pământ (IP = 35 %), rezultatele au fost bune comparativ cu cele degajate de produsul EBC2, iar în cazul celui de al doilea pământ (IP = 7 %) produsele afectează proprietăţile în mod similar. Lacouture şi Gonzales (1995) au condus un studiu comprehensiv privind TerraZyme ca produs stabilizator şi eficienţa acestuia pentru straturi stabilizate. Variaţia proprietăţilor a fost observată doar pentru o perioadă scurtă de timp, şi, ca rezultat în cazul pământurilor coezive, nu s-au observat modificări majore pe perioade scurte de timp, dar performanţele acestora s-au îmbunătăţit cu timpul. În Malaezia, Hitam şi Yusof (1998), au condus studii privind îmbunătăţirea drumurilor ce deservesc plantaţii pentru producerea uleiului de palmier. Cu această ocazie s- au tratat 27,2 km de drum într-o regiune care era afectată periodic de ploi abundente. Secţiunile experimentale au fost monitorizate în ceea ce priveşte eroziunea datorată apelor de suprafaţă şi încărcărilor de exploatare a drumurilor. După două sezoane musonice, sectoarele au prezentat condiţii bune în ciuda expunerii la ploi intense, precizându-se că nu au fost înregistrate degradări care să necesite reparaţii, deducându-se că pământurile stabilizate în 14

15 acest mod rezistă în diferite condiţii de climat, chiar şi acolo unde perioadele de ploi intense alternează cu perioadele foarte uscate. Brazetti şi Murphy (2000) au realizat experimente în Brazilia privind folosirea TerraZyme ca stabilizator în construcţia de drumuri. Pământurile selectate au fost reprezentate de argile nisipoase, argile prăfoase, argile plastice şi nonplastice, nisipuri prăfoase, luturi nisipoase, luturi amestecate cu argile, amestecuri de pământuri cu granule reciclate din alte straturi de pavare. Probele de teren au fost testate periodic cu penetrometre (Dinamic Cone Penetrometer). După evaluări s-a concluzionat că stabilizarea cu emulsii enzimatice reprezintă o modalitate bună din punct de vedere economic şi tehnic pentru construcţia de drumuri. Andrew şi colaboratorii (2003) a condus un experiment de mare amploare realizat în laborator pentru evaluarea tratamentelor enzimatice pentru pământuri de fundare. Performanţele enzimelor au fost măsurate pe baza testelor statistice privind schimbarea capacităţii portante (CBR), rezistenţa, modul de elasticitate şi fermitatea pământurilor. Testele privind portanţa au condus la concluzia că sunt indicatori mai puţin importanţi ai rezistenţei directe a pământurilor în condiţii de testare. Isaac şi colaboratorii (2003) au condus un studiu comprehensiv privind emulsiile enzimatice bazate pe produsul TerraZyme şi efectele de stabilizare ale acestora pe pământuri lateritice colectate din Kerala. Reacţiile pământurilor la amestecarea cu emulsie au fost observate şi înregistrate în vederea comparării cu pământuri netratate pentru perioade de 8 săptămâni. S-a constatat că, în cazul tuturor pământurilor considerate, valoarea capacităţii portante (CBR) a crescut prin tratarea cu TerraZyme, fapt care a probat sustenabilitatea acestui agent stabilizator în lucrări de stabilizare. Creşterea capacităţii portante a fost de ori mai mare prin comparaţie cu materialul iniţial. Autorii (Isaac, et al., 2003) constată că agentul stabilizator este folositor în cazul pământurilor argiloase şi nisipurilor, dar este mai puţin semnificativ în cazul pământurilor prăfoase. Manoj şi colaboratorii (2003) au condus un studiu pentru stabilirea modului de utilizare a produselor enzimatice ca stabilizatori pentru cinci tipuri de pământuri cu conţinut de argilă variabil, de la foarte redus până la foarte ridicat. Testele de laborator au fost întreprinse în scopul determinării proprietăţilor inginereşti ale pământurilor şi a caracteristicilor de rezistenţă, atât pentru pământuri stabilizate, cât şi pentru cele nestabilizate. În cazul pământurilor stabilizate, s-au obţinut proprietăţi fizice îmbunătăţite, variind într-o plajă largă, de la foarte mici până la foarte mari. Valorile de îmbunătăţire mai mici pot fi atribuite compoziţiei chimice a pământurilor, care au prezentat o reactivitate scăzută la 15

16 emulsiile enzimatice. În cazul pământurilor cu conţinut mare în argilă, efectul de stabilizare a îmbunătăţit capacitatea portantă şi rezistenţa la compresiune. Bergmann (2000) a concluzionat că stabilizările cu emulsii enzimatice impun un anumit conţinut de argilă în agregatele materialului de stabilizat, necesar pentru favorizarea reacţiilor care conduc la întărirea stratului stabilizat. Autorul consideră că o stabilizare realizată cu succes poate fi atinsă în condiţii minime, la un conţinut în argilă de 2%, iar rezultatele cele mai bune se ating la conţinuturi cuprinse între 10 şi 15 %. El precizează că după perioade de una, două, trei şi patrusprezece săptămâni, capacitatea portantă (CBR) a fost de 37, 62, 66 şi 100% prin comparaţie cu 28% în cazul materialelor netratate. Shankar şi colaboratorii (2009) au condus teste de laborator pentru a determina proprietăţile inginereşti şi caracteristicile de rezistenţă privind pământurile lateritice, tratate şi netratate cu emulsii enzimatice pe baza produsului TerraZyme. Pământurile lateritice au fost supuse, în primul rând, testării proprietăţilor inginereşti, iar mai apoi, au fost testate pentru parametrii de rezistenţă cum ar fi capacitatea portantă (CBR) şi rezistenţa la compresiune, pentru perioade de 2, 3 şi 4 săptămâni de la realizarea amestecurilor cu emulsie. Autorii au supus aceste pământuri la teste privind următoarele proprietăţi: densitatea specifică, compoziţia granulometrică, limitele de consistenţă, compactarea, rezistenţa la compresiune, capacitatea portantă şi permeabilitatea. În urma testelor realizate pe pământuri netratate, autorii constată faptul că acestea prezintă următoarele proprietăţi: densitate specifică de 2,45 g/cm 3, compoziţia granulometrică 2% argilă, 29% praf, 50%nisip şi 19% pietriş, limita de curgere 35%, limita plastică 25%, indicele de plasticitate 10%, limita de contragere 16,6%, coeficientul de neuniformitate de 115,4, rezistenţa la compresiune de 108 kpa (IS Light Compaction) şi 142 (IS High Compaction), capacitatea portantă de % la punctul optim de umiditate, coeficientul de permeabilitate cuprins între 4,78x10-8 şi 2,87x10-8 (la compactare uşoară şi intensă). Autorii (Shankar, et al., 2009) au adăugat, după tratare, nisip cu granulaţie mare în eşantioanele supuse încercărilor, în diferite procente, după care au supus testelor de laborator aceste amestecuri. Capacitatea portantă a fost determinată după adăugarea unei cantităţi predefinite de apă, corespunzătoare conţinutului optim de umiditate determinat prin proba Proctor modificată. După crearea probelor conţinând diferite procente de nisip de granulaţie mare, autorii tratează aceste probe cu emulsie enzimatică în diferite variante de dozaj. În acest fel, autorii creează premisele privind identificarea efectelor diferitelor dozaje asupra stabilizării, în vederea stabilirii dozajului optim. 16

17 Producătorul recomanda dozaje între 2,0 şi 3,5% de concentrat la 200 ml de soluţie aplicată unui m 3 de pământ, rezultând valori de 0,0290, 0,0338, 0,0406 şi ml/kg de pământ. Dozajele folosite de autori (Shankar, et al., 2009) iau în considerare dozajele recomandate de producător pentru pământuri lateritice. Pentru probele dozate cu emulsie, autorii determină atât limitele de curgere şi plasticitatea, cât şi indicele de plasticitate, după 1, 2, 3 şi 4 săptămâni. Rezultatele sunt prezentate în tabelul 2.6. În ceea ce priveşte capacitatea portantă şi rezistenţa la compresiune a pământurilor tratate prin comparaţie cu cele netratate, autorii constată că (Shankar, et al., 2009): la pământurile netratate, capacitatea portantă este de 8%, iar la cele tratate variază între 17 şi 23% pentru primul dozaj, 20 şi 27% la cel de-al doilea dozaj, 23 şi 29% la cel de-al treilea dozaj şi % la cel de-al patrulea dozaj. Valorile capacităţii portante cresc cu perioada scursă după tratare în cazul tuturor dozajelor; rezistenţa la compresiune este de 142 kpa la pământurile netratate şi de kpa la cele tratate cu primul dozaj, kpa la cele tratate cu al doilea dozaj, kpa la cele tratate cu al treilea dozaj şi kpa la cele tratate cu ultimul dozaj. Valorile rezistenţei la compresiune cresc cu perioada scursă după tratare în cazul tuturor dozajelor. Tabelul 2.6. Limite de curgere, limite de plasticitate şi indici de plasticitate pentru eşantioanele testate în cele patru variante de dozaj (Shankar, et al., 2009) Dozaj Săptămâna nr LC [%] LP [%] IP [%] LC [%] LP [%] IP [%] LC [%] LP [%] IP [%] LC [%] LP [%] IP [%]

18 Aceleaşi rezultate sunt obţinute şi pentru testele de permeabilitate, în sensul că, permeabilitatea pământurilor tratate scade în raport cu tipul dozajului (mai mică la dozaje mari) şi cu perioada scursă după aplicarea tratamentului. Autorii (Shankar, et al., 2009) obţin valori cuprinse între 2,87...2,63x10-8 pentru primul dozaj, 2,63...2,39 x10-8 pentru al doilea, 1,91...1,67 x10-8 pentru al treilea şi 1,91...1,67 x10-8 pentru ultimul. În cazul primului, variaţi semnificative se obţin după primele două săptămâni, în cazul celui de-al doilea după o săptămână, în cazul celui de-al treilea după trei săptămâni, iar în cazul ultimului, după o săptămână. Efectele stabilizatoare depind şi de amestecul pământ în stare naturală cu nisip de granulaţie mare dozaj enzimatic. Autorii constată efecte pozitive în ceea ce priveşte capacitatea portantă în raport cu timpul scurs de la tratare,1 dar şi cu conţinutul în nisip. Astfel, la tratarea pământurilor naturale fără adaos de nisip de granulaţie mare, efectele înregistrate în termeni de capacitate portantă sunt mai însemnate. Cu cât conţinutul în nisip de granulaţie mare este mai ridicat, efectele de stabilizare sunt mai mici. Acestea sunt corelate şi cu indici de plasticitate mai mari în cazul primelor faţă de cele cu diferite conţinuturi în nisip. Concluzionând, autorii (Shankar, et al., 2009) precizează că tratarea cu emulsie enzimatică a pământurilor lateritice a condus la efecte medii privind îmbunătăţirea proprietăţilor acestora, datorită, probabil, reactivităţii reduse a compoziţiei chimice cu agentul stabilizator. Dozajele mai mari conduc la efecte stabilizatoare mai bune, iar emulsia nu îmbunătăţeşte limitele de consistentă. În cazul dozajelor mari, capacitatea portantă creşte cu 300% după patru săptămâni de la tratare, rezistenţa la compresiune cu 450%, iar permeabilitatea descreşte cu aproape jumătate (42%). De asemenea, autorii constată că adăugarea de nisip are efecte benefice în cazul pământurilor lateritice, dar nu este benefică pentru cele stabilizate cu emulsie enzimatică. 18

19 CAPITOLUL 3. LOCUL CERCETĂRILOR. MATERIALE ŞI METODOLOGIA DE CERCETARE 3.1. Locul cercetărilor Folosirea agenţilor de stabilizare netradiţionali, de tipul emulsiilor enzimatice, ca agenţi stabilizatori în construcţia şi întreţinerea drumurilor, este încă la început în ţara noastră. La nivel naţional s-au realizat doar dispersat sectoare de drum prin folosirea acestor stabilizatori. Începând cu anul 2008, s-a implementat proiectul pilot privind,,realizarea experimentală in situ a unor sectoare de drum de interes local clasate, prin utilizarea de materiale şi tehnologii noi agrementate tehnic, conform Ordinului M.D.L.P.L. nr. 175/2008 şi ca urmare, la nivel naţional, s-au construit (reabilitat) drumuri de interes public prin folosirea mai multor tipuri de lianţi, o parte dintre acestea fiind realizate prin folosirea de emulsii enzimatice. Pentru a surprinde cât mai adecvat comportarea sub trafic a acestor drumuri, în vederea studierii oportunităţii introducerii agenţilor de stabilizare de tipul enzimelor în construcţia drumurilor forestiere, s-au luat în studiu 5 dintre drumurile incluse în programul pilot menţionat, drumuri situate în judeţele Brăila, Călăraşi, Ilfov, Galaţi şi Tulcea (figura 3.1). Figura 3.1. Judeţele în care s-au identificat drumuri stabilizate cu emulsii enzimatice şi în care s-a localizat studiul. Specific acestor drumuri este faptul că sunt situate aproximativ în aceeaşi zonă climatică, au caracteristici geometrice similare, traficul pe acestea s-a desfăşurat aproximativ în aceleaşi condiţii, iar la stabilizarea acestora s-au folosit aceleaşi tehnologii de execuţie. Diferenţele constau în naturi mai variate ale straturilor de stabilizat (granulometrie, indici de 19

20 plasticitate), fapt pentru care, prin studiul comportării acestora, se pot realiza comparaţii la un nivel de acoperire satisfăcător. Ulterior s-a luat în considerare şi drumul comunal 6 din judeţul Teleorman, unde s-au efectuat aceleaşi tipuri de determinări. În cazul acestui drum nu s-a dispus de un receptor GPS, motiv pentru care acesta nu este localizat pe hărţile din figurile menţionate. În judeţul Brăila, atât recoltarea probelor de teren, cât şi efectuarea de observaţii şi măsurători necesare diferitelor prelucrări ulterioare, s-au realizat în nord-vestul judeţului. În judeţul Călăraşi, drumul s-a localizat în partea nordică a judeţului, în judeţul Galaţi, drumul studiat s-a localizat la extremitatea nord-vestică, în judeţul Ilfov drumul s-a localizat în extremitatea nor-estică, iar în cazul judeţului Tulcea, drumul s-a localizat în partea sud-estică. Pe drumurile luate în studiu s-au amplasat puncte din care s-au recoltat probe în vederea constituirii unor probe medii pe drum, necesare pentru efectuarea analizelor de laborator. Amplasarea acestor puncte este prezentată în cazul fiecărui drum în parte (cu excepţia drumului din judeţul Teleorman unde nu s-a dispus de un receptor GPS 5 probe) în figurile Situaţia centralizatoare privind numărul de probe recoltate la nivel de drum şi în total este prezentată în tabelul 3.1. Figura 3.8. Situaţia amplasării punctelor de recoltare a probelor pe Drumul Comunal nr. 47 (judeţul Brăila). 20

21 Figura 3.9. Situaţia amplasării punctelor de recoltare a probelor pe Drumul Comunal nr. 73A (judeţul Călăraşi). Figura Situaţia amplasării punctelor de recoltare a probelor pe Drumul Comunal nr. 88 (judeţul Galaţi). Figura Situaţia amplasării punctelor de recoltare a probelor pe Drumul Comunal nr. 10A (judeţul Ilfov). 21

22 Figura Situaţia amplasării punctelor de recoltare a probelor pe Drumul Comunal nr. 19(judeţul Tulcea). Situaţia amplasării eşantioanelor pe drumurile luate în studiu Tabelul 3.1. Numele drumului Numărul Hectometraj Observaţii probei DC 47 Brăila ,73 Punct de eşantionare nr ,13 Punct de eşantionare nr ,40 Punct de eşantionare nr ,27 Punct de eşantionare nr ,72 Punct de eşantionare nr ,63 Punct de eşantionare nr. 6 TOTAL DC 47 Brăila: 6 1,00 km Total: 6 puncte eşantionate DC 73A Călăraşi ,05 Punct de eşantionare nr ,21 Punct de eşantionare nr ,08 Punct de eşantionare nr ,21 Punct de eşantionare nr ,04 Punct de eşantionare nr ,07 Punct de eşantionare nr ,79 Punct de eşantionare nr ,67 Punct de eşantionare nr ,69 Punct de eşantionare nr ,00 Punct de eşantionare nr. 10 TOTAL DC 73A Călăraşi: 10 1,00 km Total: 10 puncte eşantionate DC 88 Galaţi ,18 Punct de eşantionare nr ,82 Punct de eşantionare nr ,60 Punct de eşantionare nr ,01 Punct de eşantionare nr ,73 Punct de eşantionare nr ,34 Punct de eşantionare nr ,59 Punct de eşantionare nr ,11 Punct de eşantionare nr ,03 Punct de eşantionare nr ,43 Punct de eşantionare nr ,00 Punct de eşantionare nr. 11 TOTAL DC 88 Galaţi 11 1,00 km Total: 11 puncte eşantionate DC 10A Ilfov ,02 Punct de eşantionare nr ,67 Punct de eşantionare nr ,95 Punct de eşantionare nr ,45 Punct de eşantionare nr ,00 Punct de eşantionare nr. 5 TOTAL DC 10A Ilfov: 5 1,00 km Total: 5 puncte eşantionate DC 19 Tulcea ,00 Punct de eşantionare nr ,23 Punct de eşantionare nr ,59 Punct de eşantionare nr. 3 TOTAL DC 19 Tulcea: 3 1,00 km Total: 3 puncte eşantionate TOTAL DC 6 Teleorman: 5 1,00 km Total: 5 puncte eşantionate Număr mediu de probe/drum 6,7 Număr mediu de probe/hm de drum 0.7 Număr total de probe 40 22

23 3.2. Materiale, metodologie şi aparatură folosită în cercetare Materialele, metodologia şi aparatura folosită în studiile de teren În investigaţiile de teren s-au folosit mai multe materiale şi aparatură, în raport cu necesităţile şi tipul de determinări necesare studiului comportării sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice. Practic, în teren s-au determinat tipurile de degradări şi amplitudinea acestora raportat la suprafaţa totală a fiecărui drum, şi s-au recoltat probe distribuite în diferite locaţii (puncte) la nivelul fiecărui drum, pentru a se realiza analize la laborator. Natura şi amplitudinea degradărilor s-a determinat prin măsurători directe în teren. Astfel, pentru fiecare tip de degradare s-au înregistrat principalele dimensiuni prin măsurare directă. Lungimile s-au determinat prin măsurarea cu ruleta topografică, iar lăţimile şi adâncimile s-au determinat cu ruleta de buzunar. Toate datele s-au centralizat în fişe de culegere a datelor de teren. Lăţimea medie a părţii carosabile şi a acostamentelor s-a determinat prin calcul analitic, după efectuarea mediilor eşantioanelor recoltate la fiecare 100 de metri în teren. Au existat două abordări în măsurarea degradărilor; cele dezvoltate foarte mult pe lungime fiind asimilate în calculele analitice cu dreptunghiuri. Au fost şi cazuri în care a fost necesară asimilarea cu cercuri. Prin raportarea suprafeţelor diferitelor forme de degradare la suprafaţa totală a părţii carosabile a drumului, rezultată din produsul lungime-lăţime medie, s-au obţinut procentele aferente diferitelor forme de degradare. Lungimea drumului a fost verificată prin înregistrări de puncte preluate cu un receptor GPS. La nivelul fiecărui drum, s-au prelevat probe din stratul stabilizat (uneori după îndepărtarea covorului asfaltic), în vederea realizării unor analize de laborator. Probele în cauză s-au prelevat după săpare pe o adâncime corespunzătoare stratului stabilizat. Dimensiunile gropilor realizate şi cantitatea de material extrasă s-au stabilit în acord cu cantităţile de material necesare pentru efectuarea analizelor de laborator. Pentru evitarea contaminării probelor recoltate, s-a recurs la curăţirea prealabilă a locului de extracţie folosindu-se o perie, iar bucăţile rezultate din îndepărtarea covorului asfaltic s-au îndepărtat folosindu-se dălţi, ciocane şi spatule. În general, gropile rezultate după îndepărtarea materialului constituit ca probă, au avut laturi (diametre) de cm. Se menţionează faptul că s-a cerut acordul verbal al administratorilor (primării) pentru recoltarea de probe de pe fiecare drum în parte. Fiecare punct în care s-a staţionat şi s-au 23

24 prelevat probe a fost marcat (înregistrat cu un receptor GPS), urmând ca ulterior aceste puncte să servească elaborării schiţelor privind drumurile investigate şi locaţiile de prelevare a probelor. Pentru drumul comunal 6 din judeţul Teleorman nu s-a dispus de receptor GPS, motiv pentru care lungimea totală a drumului a fost asimilată cu cea prevăzută în rapoartele privind controlul şi starea drumurilor desfăşurate conform contractelor în cauză. Materialele prelevate s-au stocat în pungi care s-au etichetat corespunzător, prin atribuire de coduri constând din denumirea drumului, judeţ şi numărul probei. Aceleaşi coduri au fost atribuite fotografiilor realizate pentru fiecare probă şi punctelor înregistrate în receptorul GPS (cu excepţia DC 6 din judeţul Teleorman). Toate aceste date au servit prelucrărilor de birou şi laborator, şi obţinerii unor rezultate parţiale Materialele, metodologia şi aparatura folosită în analizele de laborator Probele recoltate din teren la nivelul fiecărui drum au constituit punctul de plecare în realizarea unor probe medii pentru determinarea elementelor de interes în cadrul lucrărilor de laborator. Astfel, pentru fiecare drum în parte, s-au realizat probe medii prin amestecarea probelor recoltate şi extragerea ulterioară a cantităţilor necesare pentru determinările de laborator (figura 3.15). Anterior acestui lucru, au fost realizate observaţii de ansamblu asupra fiecărei probe pentru realizarea de corelaţii între caracteristicile individuale ale acestora şi comportarea drumului în sectoarele corespunzătoare. Figura Omogenizarea materialului provenit din probele recoltate la nivel de drum în vederea obţinerii unor probe cu caracteristici medii pentru analiza în laborator. 24

25 În laborator s-au efectuat atât determinări privind compoziţia granulometrică, limitele superioară şi inferioară de plasticitate, cât şi încercarea Proctor modificată (ultima pentru două dintre drumuri). Pe baza acestor analize, s-au determinat elemente derivate cum ar fi indicele de plasticitate, tipul de pământ, coeficientul de neuniformitate etc. Compoziţia granulometrică reprezintă distribuţia procentuală a conţinutului de particule solide (granulelor) care intră în alcătuirea pământurilor. Determinarea compoziţiei granulometrice, conform SR EN 933/1/A1/2006 se face în funcţie de mărimea particulelor (granulelor) care îl compun, prin metoda cernerii sau metoda sedimentării. Metoda cernerii se foloseşte pentru particulele cu diametrul mai mare de 0,1 mm, iar metoda sedimentării pentru particulele cu diametru mai mic decât cel menţionat. A. Determinarea granulometriei probelor Materialul uscat şi cântărit se trece printr-o serie de site aşezate în ordinea mărimii ochiurilor (figura 3.16), începând din partea superioară cu sita care are ochiurile cele mai mari şi terminând cu un talger aşezat sub sita cu ochiurile cele mai mici. Figura Site folosite determinarea compoziţiei granulometrice prin aplicarea metodei cernerii. Cernerea se realizează fie manual timp de 15 minute, fie cu ajutorul unei maşini de cernut,a timp de 10 minute. Controlul terminării cernerii se face scuturând fiecare ciur sau sită, deasupra unei hârtii albe. Se va considera condiţia îndeplinită dacă tot materialul care ar trece prin ciur nu 25

26 reprezintă mai mult de 1% din fracţiunea de material ciuruit. Ceea ce eventual trece prin ciururi se adaugă la ciurul următor (Bereziuc, Neagu, 1972). Fracţiunile de material rămase după cernere pe fiecare sită şi pe talger sunt trecute în câte o capsulă, pe câte o sticlă de ceas sau pe hârtie şi se determină, prin cântărire, masa fiecăreia. Dacă suma maselor fracţiunilor de material rămas pe site şi pe talger diferă cu mai mult de 2% faţă de masa totală iniţială a materialului analizat, determinarea se repetă (Bereziuc, Neagu, 1972). În cazul în care se consideră necesară determinarea unor fracţiuni cu diametre mai mari de 20 mm se va proceda la cernerea cu ciururi având ochiuri mai mari decât 20 mm, sau prin măsurarea cu şublerul sau şablonul la dimensiuni limită ce se vor stabili în funcţie de caracteristicile terenului şi de cerinţele speciale ale studiului (Bereziuc, Neagu, 1972).. Rezultatele determinării compoziţiei granulometrice prin metoda cernerii se înscriu într-un buletin de analiză specific. Determinarea compoziţiei granulometrice prin sedimentare cunoscută şi sub denumirea de metoda areometrului, a fost elaborată de A. Cassagrande şi constă în determinarea densităţii relative a suspensiei, la diferite intervale de timp, cu ajutorul unui areometru, ce permite în cazul pământurilor, citiri de la 0, ,030 cu precizia de 0,0002 (Bereziuc, Neagu, 1972). Materialul pregătit pentru analiză este trecut într-un vas prin sita de 0,1 folosind o cantitate de maximum 1000 cm³ de apă, obţinându-se în acest fel o suspensie (Bereziuc, Neagu, 1972). Dacă reziduul rămas pe sită după spălare şi uscare în etuva la 105 C depăşeşte 10% din masa totală a materialului de analizat, determinarea se completează făcând şi granulometria reziduului prin metoda cernerii (Bereziuc, Neagu, 1972). Determinarea procentuală a acestui material se va face raportându-se fiecare fracţiune rezultată prin cernere, la masa totală a materialului analizat. Suspensia de particule este trecută din vas într-un cilindru de sticlă gradat care se va umple până la diviziunea care indică 1000cm³ (figura 3.17). Eventuala diferenţă se corectează prin adăugarea de apa distilată, respectiv prin evaporare. Pentru a împiedica depunerea prin floculare sau gelificare a particulelor fine de pământ din suspensie, se adaugă 5 cm³ soluţie de silicat de sodiu. Se astupă gura cilindrului cu podul palmei şi se agită de câteva ori, până se obţine o repartiţie (iniţială) cât mai uniformă a particulelor în masa suspensiei. Apoi, se introduce în cilindru un agitator cu disc perforat, iar prin mişcarea acestuia pe verticală se realizează omogenizarea suspensiei (Bereziuc, Neagu, 1972). 26

27 După scoaterea agitatorului cu disc perforat, se începe cronometrarea sedimentării, introducându-se areometrul în suspensie la intervalele de timp predefinite. Citirile pe areometru se fac la partea superioară a meniscului format, la următoarele intervale de timp de la începerea determinării: ½,1, 2, 5, 10, 20, 40, 60, 120, 240 minute. În continuare, suspensia se lasă liniştită minimum 16 ore, când se fac ultimele citiri. Datele determinării granulometrice prin metoda sedimentării se înscriu într-un buletin de analiză specific. Figura Efectuarea analizei privind granulometria materialelor recoltate pentru cele 6 drumuri prin metoda sedimentării. B. Determinarea plasticităţii probelor Prin plasticitate se înţelege proprietatea pământurilor coezive (argiloase şi prăfoase), aflate între anumite limite de umiditate, de a se deforma ireversibil sub acţiunea forţelor exterioare, fără variaţia volumului şi fără apariţia unor discontinuităţi în masa lor. În principiu, plasticitatea se caracterizează prin: limita inferioară de plasticitate, limita superioară de plasticitate, indicele de plasticitate şi indicele de consistentă (Bereziuc, Neagu, 1972). Limita inferioară de plasticitate sau limita de frământare reprezintă umiditatea care corespunde trecerii pământului din stare tare (semisolid) în stare plastică (Bereziuc, Neagu, 1972). Se determină conform STAS 1913/1-82, prin metoda cilindrilor de pământ sau prin metoda mediilor absorbante. Metoda cilindrilor de pământ constă în determinarea umidităţii minime la care un pământ poate fi modelat sub formă de cilindri (figura 3.18). 27

28 Figura Metoda cilindrilor de pământ aplicată la determinarea limitei inferioare de plasticitate. Din pământul de încercat se trece prin răzătoare o cantitate de aproximativ 100 g, care se omogenizează şi apoi se frământă (figura 3.19). În cazul când pământul este prea uscat, se adaugă apă pentru a putea fi modelat ca o pastă consistentă. Din pământul pregătit astfel se ia o cantitate care se rulează cu palma pe o placă de sticlă sau de marmură, până se obţine un cilindru cu diametru de mm şi lungimea de mm. Dacă la această grosime suprafaţa cilindrului nu este fisurată, operaţia se repetă, cu aceeaşi pastă, care se rulează până când, prin pierdere de apă, începe să se fisureze şi se separă în bucăţi. În acest moment se determină umiditatea cilindrului, umiditate ce reprezintă limita inferioară de plasticitate. Figura Frământarea materialului în vederea obţinerii probei de analizat. Limita superioară de plasticitate sau limita de curgere este umiditatea care corespunde trecerii pământului din stare plastică în stare curgătoare. Se determină conform STAS 1913/4 86 (Bereziuc, Neagu, 1972). 28

29 Metoda cu cupa constă în determinarea umidităţii la care o fantă făcută în pasta de pământ din cupa aparatului Cassagrande (figura 3.23) se închide pe o lungime de 12 mm după 25 de căderi ale cupei de la o înălţime de 10 mm. Din probele prelevate se ia o cantitate de aproximativ 200 g de pământ care se trece prin răzătoare, se adaugă apă şi apoi se omogenizează prin amestecare prelungită până se obţine o pastă plastică moale (figura 3.21). Se umple două treimi din cupa aparatului cu pasta omogenizată. se nivelează suprafaţa acesteia cu un cuţit şi apoi se trasează, la mijlocul cupei, cu spatula, o tăietură adâncă, până în fundul cupei (figura 3.23). Figura Pregătire probei pentru analiza privind limita superioară de plasticitate. Figura Efectuarea tăieturii. Se învârteşte manivela lăsând cupa să cadă pe postamentul aparatului de la o înălţime constantă de 10 mm (căderea cupei se face la intervale de timp regulate: 120 căderi/minut), până când fanta se închide pe o lungime de 12 mm. Se nivelează din nou materialul, se trasează o nouă fantă şi se repetă operaţia de cădere a cupei, continuându-se astfel până când închiderea fantei se produce la un număr de căderi ale cupei care să nu difere cu mai mult de ± 1 cădere, după care se determină umiditatea pastei de pământ. 29

30 Încercarea, în modul descris, se repetă pe aceeaşi pastă, diluată succesiv cu mici adaosuri de apă şi se întocmeşte o diagramă, având în abscisă diferitele valori ale umidităţii, iar în ordonată numărul de căderi corespunzătoare, care determină închiderea pe 12 mm a fantei, reprezentate la scară logaritmică. Limita superioară de plasticitate sau limita de curgere se obţine prin interpolare grafică pe diagrama respectivă la 25 căderi. C. Încercarea Proctor. În principiu, încercarea Proctor urmăreşte să stabilească, pentru un anumit lucru mecanic specific (convenţional) de compactare, umiditatea optimă [%] pe care trebuie să o aibă pământul, înainte de a fi compactat, astfel încât acesta să fie adus la starea cea mai îndesată. Starea de îndesare maximă se defineşte prin greutatea volumică maximă în stare uscată şi se exprimă în kn/m³ sau în mn/cm³. În funcţie de valoarea lucrului mecanic specific de compactare, se deosebesc doua încercări Proctor: încercarea Proctor normală, în care L = 6 dj/cm³; încercarea Proctor modificată, în care L = 27 dj/cm³. În conformitate cu STAS 1913/13-83, încercarea Proctor presupune, în principiu, compactarea cu acelaşi lucru mecanic specific de compactare a unor probe de pământ cu diferite umidităţi în vederea stabilirii umidităţii optime, corespunzătoare valorii maxime a greutăţii volumice în stare uscată a pământului compactat. Pentru determinare se utilizează aparatul Proctor manual (figura 3.24) alcătuit din cilindri cu inele prelungitoare şi plăci de bază, două plăci de metal de 5 mm grosime, cu diametrul de 149, respectiv 249 mm şi un mai de compactat format dintr-o greutate cilindrică solidară cu o tijă care culisează în interiorul unui ghidaj cilindric. 30

31 Figura Aparatul Proctor folosit la determinări. În locul aparaturii manuale se pot folosi şi aparate automate, cu condiţia respectării dimensiunilor şi realizării lucrului mecanic specific de compactare. Acestea trebuie să fie dotate cu dispozitive pentru menţinerea constantă a înălţimii de cădere, iar numărul de lovituri să fie distribuit uniform pe suprafaţa stratului de pământ. Cantitatea totală de material necesară încercării se usucă în aer până la o umiditate scăzută. Uscarea probei se poate face şi în etuvă la o temperatură maximă de 50 ºC. În cazul materialelor coezive, pentru asigurarea unei umeziri uniforme se recomandă ca pământul să fie astfel fărâmiţat încât să treacă cu uşurinţă prin ciurul cu diametrul ochiurilor de 3,15 mm. Se pune cantitatea de apă necesară, măsurată cu ajutorul unui cilindru gradat, în mod cât mai uniform, sub formă de ploaie, cu ajutorul unui stropitor. Cantitatea necesară de apă pentru prima încercare la compactare depinde de modul în care s-a făcut uscarea, astfel că umiditatea pământului de compactat trebuie să fie cu procente sub umiditatea optimă presupusă. După adăugarea apei, proba se omogenizează prin amestecare manuală, intensă, sau cu ajutorul unui malaxor cu amestecare forţată. Proba se lasă în repaus într-un recipient închis circa 15 minute în cazul pământurilor necoezive, 2..3 ore în cazul celor slab coezive sau cu coeziune mijlocie şi cel puţin 15 ore în cazul pământurilor foarte coezive. După acest interval, proba se amestecă din nou până la omogenizarea corespunzătoare, după care este supusă compactării. Mai întâi se pregăteşte cilindrul metalic, fixându-i placa de bază şi se cântăreşte, iar apoi se fixează inelul prelungitor. În timpul compactării, aparatul va fi aşezat pe un suport 31

32 rigid a cărui greutate va fi de cel puţin cinci ori mai mare decât greutatea aparatului umplut cu material. Proba de material se introduce în cilindru în straturi cu grosimi aproximativ egale. Fiecare strat se compactează prin batere, în mod uniform pe suprafaţă, cu maiul Proctor, greutatea fiind lăsată să cadă liber. Pentru realizarea unei compactări uniforme, loviturile se vor da pe un cerc periferic, apoi pe altul mai mic, fiecare nouă lovitură trebuind să acopere ⅓...½ din suprafaţa de batere precedentă. Nivelul superior al ultimului strat, după compactare, trebuie să depăşească marginea cilindrului cu maximum 5 mm. Se îndepărtează cu atenţie inelul prelungitor, tăindu-se materialul la nivelul cilindrului, cu ajutorul unui cuţit şi nivelându-se suprafaţa probei cu o riglă metalică. Se perie materialul căzut pe placa de bază şi se cântăreşte cilindrul cu material. După cântărirea probei compactate, se scoate materialul din cilindru. Pentru determinarea umidităţii medii a materialului se iau trei probe (de pe partea inferioară, mijlocie şi superioară a cilindrului figura 3.25). Determinarea umidităţii se face conform STAS 1913/13-83, luându-se ca valoare de calcul media celor trei determinări. Figura Probe recoltate pentru determinarea umidităţii. Folosindu-se aparatura, materialele şi procedurile de mai sus, s-au efectuat determinări pentru probe provenite de la două drumuri diferite, având caracteristici specifice distincte. Aceste analize s-au realizat pentru a se determina şi compara rezultatele obţinute, cu rezultate similare din literatura de specialitate, cât şi pentru a se genera cunoaştere suplimentară privind conţinutul optim de umiditate la compactarea straturilor de stabilizat, mai ales datorită faptului că emulsiile enzimatice livrate sub formă de concentrat trebuie să fie diluate înainte de utilizare. 32

33 Materiale bibliografice folosite în documentarea privind comportarea sub trafic a drumurilor studiate În mod obişnuit, studiul privind comportarea sub trafic a drumurilor nu poate genera rezultate imediate, deoarece factorii care acţionează asupra acestora se manifestă pe perioade de timp lungi. După cum s-a mai arătat, durata de viaţă a unui drum realizat prin aplicarea de mecanisme de stabilizare poate fi foarte lungă. În acest context, cunoaşterea istoricului privind realizarea şi comportarea în timp a unor astfel de construcţii este deosebit de importantă, mai ales datorită faptului că nu sunt suficiente date disponibile în literatura de specialitate, care să ateste diferite aspecte legate de aceste probleme. Pentru a surprinde în cadrul lucrării de faţă şi aceste aspecte, s-a recurs la întreprinderea de demersuri pentru obţinerea de documentaţie privind istoricul comportării acestor drumuri. Astfel, s-au obţinut date privind tehnologiile aplicate, tipul de stabilizatori, anumite elemente ale drumurilor, dar şi rapoarte de încercare referitoare la toate drumurile incluse în programul pilot derulat conform ordinului M.D.L.P.L. nr. 175/2008. Conform surselor citate, este vorba de un număr de 39 de tronsoane de drum experimentale amplasate la nivel naţional, tronsoane pe care s-au efectuat stabilizări prin folosirea de agenţi de stabilizare netradiţionali. Dintre acestea, un număr de 7 drumuri (tronsoane de drum), au făcut obiectul stabilizărilor prin folosirea de emulsii enzimatice. Dintre acestea, un număr de 5 drumuri (tronsoane de drum) au făcut obiectul lucrării de faţă. Rapoartele în cauză folosite pentru documentare şi/sau comparare de date au fost următoarele: raport nr din ; raport nr din ; raport nr din ; raport nr din ; raport nr din ; raport nr din Metodologii, aparatură şi software folosite în centralizarea, analiza şi interpretarea datelor Datele de teren s-au cules, după caz, pe fişe în format analogic sau în receptori de date digitali. Datele privind natura şi amplitudinea degradărilor înregistrate pe drumurile luate în studiu s-au cules pe suport de hârtie, după care s-au centralizat într-o bază de date executată în Microsoft Excel. După centralizarea şi stabilirea relaţiilor de calcul s-au efectuat calculele privind suprafeţele degradate, folosind acelaşi produs software. Datele privind locaţia 33

34 punctelor eşantionate au fost culese cu un receptor GPS şi transferate în calculator prin folosirea programului MapSource (fişier de ajutor) sub formă de fişiere.dxf. Acestea s-au convertit în proiecţie stereografică utilizând programul Global Mapper ( accesat în 2012), după care au fost importate în mediul AutoCAD Civil 3D ( accesat în 2012). Cu ajutorul acestui program s-au elaborat (pe baza fişierului de puncte şi a datelor auxiliare din fişele de teren) şi exportat în format imagine schiţele pentru toate drumurile investigate, inclusiv poziţionarea pe acestea a locaţiilor eşantioanelor din teren. Programele Global Mapper, asociate cu fişierele de puncte, straturi GIS privind judeţele şi localităţile României ( accesat în 2012) şi cu imagini satelitare EarthCam ( accesat în 2012), şi Microsoft Paint, au fost folosite pentru generarea figurilor privind localizarea studiului. Programul Microsoft Excel a fost folosit şi pentru centralizarea, analiza şi interpretarea rezultatele analizelor de laborator. Astfel, curbele granulometrice, diagramele privind determinarea limitei superioare de plasticitate, tabelele privind granulometria materialelor, limitele inferioare de plasticitate şi încercarea Proctor, au fost realizate utilizându-se acest produs informatic. Pe baza proprietăţilor determinate în acest mod s-au calculat şi alte elemente derivate, necesare în interpretarea rezultatelor. Bazele de date rezultate (fişiere de calcul, desene şi schiţe, fotografii, straturi GIS etc.) sunt anexate pe format analogic şi/sau digital prezentei lucrări. Modelările tehnico-economice s-au realizat prin folosirea documentaţiilor privind preţurile de achiziţie a diferitelor materiale necesare pentru construcţia de drumuri, în variantele cu şi fără stabilizatori. S-au dezvoltat în acest mod modele privind costurile de achiziţie şi execuţie, în mai multe variante şi prin luarea în considerare a elementelor geometrice ale drumurilor de executat, dar şi a costurilor cu manopera şi utilaje pentru execuţia acestora. Pentru toate aceste elemente, modele şi graficele corespunzătoare au fost realizate folosindu-se Microsoft Excel. 34

35 CAPITOLUL 4. REZULTATELE CERCETĂRILOR 4.1. Comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice Până în prezent s-au folosit o serie de compuşi şi produse pentru stabilizarea materialelor folosite în execuţia drumurilor. Dintre aceste produse şi compuşi, unele sunt tradiţionale în sensul că practica le foloseşte de o perioadă considerabilă, furnizând atât rezultate mai concrete privind investiţiile şi tehnica necesară pentru execuţie, cât şi dat referitoare la comportarea construcţiei în timp; iar unele sunt denumite generic netradiţionale (produse mai noi), care se folosesc deocamdată mai restrâns. Din prima categorie fac parte cimentul, varul, cenuşa de centrală, materialele bituminoase şi combinaţii între stabilizatorii menţionaţi, iar din a doua categorie fac parte stabilizatori grupaţi în şapte grupe, respectiv: cloruri, argile, emulsii electrolitice, emulsii enzimatice, emulsii polimerice, lignosulfonaţi, răşini. Folosirea lianţilor tradiţionali în operaţii de stabilizare se realizează după luarea în considerare a unor factori cum ar fi: tipul de pământ de stabilizat, scopul stratului stabilizat, tipul de îmbunătăţire urmărită prin stabilizare, necesităţile privind rezistenţa şi durabilitatea stratului stabilizat, costul lucrării şi caracteristicile mediului de lucru. Ministerul Dezvoltării Rurale şi a Turismului a derulat programul pilot privind realizarea experimentală,,in situ ( ) a unor sectoare de drum de interes local, prin utilizarea de materiale şi tehnologii noi conform Ordinului MDLP nr. 175/2008. Au fost executate 39 de tronsoane de drum comunale (tabelul 4.1) cu următoarele caracteristici geometrice: lungimea de 1 km, lăţimea părţii carosabile de 4,5 m (conform investigaţiilor de teren realizate în 2012, lăţimile medii au fost mai mari sau cel mult egale cu 4,5 m) şi lăţimea acostamentelor de 0,5 m (conform investigaţiilor de teren realizate în 2012, lăţimile medii au fost de 0,75 m). Aceste tronsoane de drum au fost realizate în 39 de judeţe prin folosirea a şase tipuri de agenţi stabilizatori netradiţionali. În toate locaţiile au fost folosite materiale existente in situ (în unele cazuri cu unele adaosuri), după stabilizare adăugându-se un strat de uzură (asfalt). Stabilizatorii folosiţi au fost: ECOBETON, tehnologie bazată pe un agent de stabilizare care foloseşte cenuşă de termocentrală în proporţie de 30%. Costurile medii au fost de 22 euro/m 2, fără TVA. Au fost realizate 7 tronsoane de drum prin folosirea acestui stabilizator; 35

36 PERMA ZYME 11X, tehnologie care foloseşte ca agent de stabilizare materialele existente in situ, cu adaos de emulsie enzimatică, costurile medii fiind de 36,36 euro/m 2, fără TVA; Locaţia, tipul de stabilizator şi costurile implicate în stabilizarea drumurilor din programul pilot derulat de Ministerul Dezvoltării Rurale şi Turismului Denumirea stabilizatorului Costul mediu de execuţie (euro/m 2 )* Judeţul Localitatea DOLJ Talpaş OLT Dobreţu ARAD Şagu ECOBETON 22,23 BIHOR Bunteşti SĂLAJ Crasna SATU MARE Negreşti VÂLCEA Pesceana BRĂILA Movila Miresei CĂLĂRAŞI Gurbăneşti PERMA ZYME GALAŢI Gohor 11X 36,36 ILFOV Nuci MEHEDINŢI Dumbrava TELEORMAN Siliştea TULCEA Beidaud ARGEŞ Corbi CARAŞ SEVERIN Slatina Timiş T-RRP 37,35 CONSTANŢA Pantelimon GIURGIU Izvoarele GORJ Baia de Fier IALOMIŢA Mărculeşti-Bucu BACĂU Dofteana BRAŞOV Hoghiz BASE BUZĂU Pănătău STABILIZER 37,49 COVASNA Ozun MUREŞ Papiu Ilarian PRAHOVA Valea Călugărească SIBIU Sălişte BOTOŞANI Răchiţi DÂMBOVIŢA Pietrari SBM 10 38,09 IAŞI Grajduri (SBM 50) NEAMŢ Oniceni VASLUI Voineşti VRANCEA Boloteşti ALBA Valea Lungă BISTRIŢA-NĂSĂUD Zagra CLUJ Apahida RBI GRADE 81 40,01 HARGHITA Sânsimion HUNEDOARA Vorta MARAMUREŞ Copalnic Mănăştur şi Cerneşti SUCEAVA Solca * Costul mediu de execuţie cuprinde: costurile totale de execuţie, inclusiv stratul de uzură realizat din beton asfaltic (cca. 5 cm grosime). Tabelul

37 T-RRP, tehnologie bazată pe un agent de stabilizare şi folosită pe şase tronsoane de drum, cu costuri medii de 37,35 euro/m2 ; BASE STABILIZER, tehnologie bazată pe un agent de stabilizare şi folosită la şapte tronsoane de drum, cu costuri medii de 37,49 euro/m2; SBM 10, tehnologie bazată pe agent de stabilizare folosită la şase tronsoane de drum; RBI Grade 81, tehnologie bazată pe agent de stabilizare, folosită la şapte tronsoane de drum, cu costuri medii de 40,01 euro/m2. Această tehnologie utilizează adaosuri de materiale minerale în funcţie de cantităţile existente in situ. În cazul folosirii emulsiilor enzimatice ca agenţi stabilizatori, în tehnologia de lucru este necesară parcurgerea mai multor operaţii tehnologice (figurile ), după cum urmează: scarificarea stratului de stabilizat; concasarea sau frezarea materialelor în vederea aplicării emulsiei enzimatice; aplicarea emulsiei enzimatice cu o cisternă dotată cu dispozitive de pulverizare; amestecarea emulsiei cu materialele din stratul de stabilizat; compactarea stratului de stabilizat. Figura 4.1. Operaţia de scarificare. Figura 4.2. Concasarea sau frezarea materialelor în vederea aplicării emulsiei. 37

38 Figura 4.3. Aplicarea emulsiei cu cisternă, prin dispersare. Figura 4.4. Amestecarea emulsiei cu materialele din stratul de stabilizat. Figura 4.5. Nivelarea şi configurarea stratului. 38

39 Figura 4.6. Compactarea stratului stabilizat. Drumurile unde s-au folosit agenţi de stabilizare bazaţi pe enzime, au fost realizate prin folosirea produsului Perma Zyme 11X. Acesta este un produs pe bază de enzime, complet natural, fabricat printr-un proces natural de fermentare prin utilizarea zaharurilor. La amestecarea cu apă, premergătoare compactării, produsul acţionează asupra particulelor fine ale solului printr-un proces de catalizare şi formare de legături, conducând la un efect de cimentare. Amestecul cu apă se realizează la proporţia 1:500 litri, după care soluţia obţinută se amestecă cu pământul, iar construcţia se compactează. Există şi condiţionări în sensul că stratul de stabilizat trebuie să conţină minimum 15% argilă. Pentru tronsoanele de drum amplasate în cadrul experimentului realizat de MDRT s- au făcut controale de către organe specializate (Pa&Co INTERNATIONAL) pentru a se determina comportarea în timp a structurilor stabilizate. Astfel, pentru drumurile cuprinse în programul pilot, s-au realizat controale şi determinări privind următoarele caracteristici: capacitatea portantă, planeitatea, rugozitatea şi starea de degradare. Controalele s-au efectuat la 6, respectiv 18 luni de la darea în exploatare. 39

40 Principalele caracteristici ale drumurilor în cauză (identificate premergător stabilizării, dar şi după controale) sunt redate în tabelul 4.2. Caracteristici ante şi post-stabilizare ale drumurilor experimentale. Compoziţia granulometrică şi indicele de plasticitate ale terenurilor de fundare conform studiului PA&CO INTERNATIONAL Tabelul 4.2. Drumul Judeţul Natura terenului de fundare Capacitatea Planeitatea* Rugozitatea* Stare Compoziţia granulometrică [%] Indice de plasticitate portantă* [%] [%] [%] drumului (examinată argilă praf nisip [%] vizual) DC10A Ilfov , bună DC19 Tulcea , mediocră DC 47 Brăila , mediocră DC73A Călăraşi , mediocră DC88 Galaţi , bună DC6 Teleorman , bună * Procentele reprezintă porţiuni de drum având caracteristici corespunzătoare Tipuri de degradare depistate în anul 2012 pe drumurile stabilizate cu emulsii enzimatice. Cuantificarea degradărilor. Stadiul de ansamblu în care se află drumurile în anul 2012 Datele privind diferitele tipuri de degradare, preluate în urma observaţiilor şi măsurătorilor de teren realizate pe cele cinci drumuri stabilizate cu emulsii enzimatice, s-au centralizat la nivelul fiecărui tip de drum pentru a reflecta starea actuală a acestora. Starea tehnică a drumurilor în cauză s-a apreciat, în principal, prin mărimea suprafeţelor afectate de diferite tipuri de degradări, raportat la mărimea totală a suprafeţei părţii carosabile a drumurilor. În cazul defecţiunilor manifestate semnificativ în trei dimensiuni, s-a înregistrat şi adâncimea defecţiunilor respective. Detalii suplimentare privind starea tehnică a drumurilor în cauză sunt prezentate sub formă de fotografii, la nivel de drum Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 47, judeţul Brăila În urma centralizării observaţiilor şi măsurătorilor de teren, s-a constatat faptul că drumul comunal 47 din judeţul Brăila, prezintă o stare generală bună, reflectată prin prezenţa stratului asfaltic pe 99% din suprafaţa părţii carosabile (la data investigaţiilor de teren). Se manifestă însă (tabelul 4.3) anumite forme de degradări generate de influenţa traficului, sub forma văluririlor şi a gropilor. Văluririle ocupă o suprafaţă de circa 1% din suprafaţa părţii carosabile, în timp ce, gropile sunt reduse ca proporţie, dar şi ca adâncime medie. 40

41 Suprafaţa totală a părţii carosabile [m 2 ] (lăţime medie platformă = 5,5 m) Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 47, judeţul Brăila Tabelul 4.3. Tipuri de degradări şi amplitudinea acestora raportata la suprafaţa totală a părţii carosabile Văluriri* Gropi Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Adâncime medie [cm] , *Drumul prezintă tendinţe de formare a făgaşelor în zonele de contact pneu-drum, fapt evidenţiat de cedarea stratului de bitum asfaltic. Prin comparaţie cu datele prezentate de rapoartele de analiză pentru drumurile stabilizate cu emulsii enzimatice, se constată faptul că, datele respective nu sunt consistente cu datele obţinute în teren la data investigaţiilor. Este posibil ca, între timp, partea carosabilă să fi fost reasfaltată, datorită faptului că în prezent, drumul comunal 47 (figura 4.7) s-a prezentat în stare mult mai bună (similar drumului comunal 19 din judeţul Tulcea). Figura 4.7. Drumul comunal nr. 47, Judeţul Brăila starea generală în luna iunie, În punctele eşantionate, agregatele au prezentat o stare pronunţată de încleştare, având o coeziune foarte bună. Practic, în momentul extragerii probelor de teren din stratul stabilizat, particulele s-au comportat ca blocuri puternic agregate, punând dificultăţi destul de mari în extragerea materialului pentru constituirea probelor. Acest lucru a fost surprinzător, mai ales datorită faptului că particulele constituente au avut dimensiuni foarte reduse. Desigur, au 41

42 existat şi zone de drum unde particulele au prezentat o stare mai pronunţată de dezagregare, în special înspre capătul tronsonului stabilizat, la ieşirea spre terenurile agricole. Aici s-a constatat prezenţa unor particule mai mari, de tipul nisipurilor şi pietrişurilor mici. Din păcate, nu au fost disponibile date privind tipul de trafic specific acestui drum, dar se pot extrage anumite elemente privind acest lucru, chiar din utilitatea drumului respectiv. Astfel, drumul în cauză serveşte nevoilor obşteşti şi pentru transporturi agricole de tonaj şi frecvenţă redusă. Se constată faptul că încărcările produse de trafic sunt mici prin comparaţie cu traficul forestier Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 73A, judeţul Călăraşi Comparativ cu drumul comunal nr. 47, pentru care s-au prezentat rezultatele anterior, s-a constatat faptul că drumul comunal nr. 73A din judeţul Călăraşi (figura 4.8) prezintă o stare neadecvată traficului, reflectată de compromiterea cvasitotală a îmbrăcăminţii asfaltice dar şi de starea precară a stratului stabilizat. Se manifestă preponderent (tabelul 4.4) forme de degradări generate de influenţa traficului, sub forma gropilor (35,5% din suprafaţa drumului) şi văluriri (17,6% din suprafaţa drumului). În acelaşi timp, gropile depăşesc grosimea iniţială a stratului asfaltic, pătrunzând frecvent şi în stratul stabilizat (adâncimea medie calculată pentru acest tip de degradări este de 8 cm). Suprafaţa totală a părţii carosabile [m 2 ] (lăţime medie platformă = 4,5 m) Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 73A, judeţul Călăraşi Tipuri de degradări şi amplitudinea acestora raportata la suprafaţa totală a părţii carosabile Tabelul 4.4. Văluriri* Văluriri* Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Adâncime medie [cm] 792,0 17,6 1596,0 35,5 8 Covorul asfaltic cu rol de închidere-protecţie, lipseşte aproape cu desăvârşire. Apariţiile insulare ale acestuia, care prezintă o stare destul de bună, se manifestă doar deasupra podeţelor tubulare, unde, încărcările provenite din trafic au fost preluate mai bine de structura de rezistenţă a lucrărilor de artă. 42

43 Figura 4.8. Drumul comunal nr. 73A, Judeţul Călăraşi starea generală în luna iunie, Prin comparaţie cu drumul comunal nr. 47 in judeţul Brăila, în cazul acestui drum, s-a constatat vizual faptul că particulele din stratul stabilizat prezintă o formă accentuată de dezagregare. Mai mult, s-a constatat prezenţa majoritară a unor particule din categoria nisipurilor, în majoritatea punctelor investigate. Spre deosebire de drumul comunal 47 din judeţul Brăila, pe drumul comunal 73A din judeţul Călăraşi, traficul are o frecvenţă şi un tonaj mai mare, datorită faptului că acest drum serveşte, pe lângă nevoile obşteşti, accesului între localităţi transport de persoane şi mărfuri. Starea tehnică a acestui drum este puternic afectată, în forma actuală traficul desfăşurându-se foarte dificil şi cu viteze foarte reduse Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 88, judeţul Galaţi În cazul drumului comunal nr. 88 din judeţul Galaţi (figura 4.9), situaţia este şi mai precară, datorită faptului că apar într-o proporţie însemnată văluriri. Un factor care poate explica prezenţa acestui tip de degradare pe o pondere însemnată din drum poate fi reprezentat de faptul că emulsia enzimatică nu a fost amestecată în mod corespunzător (informaţii de la Primăria localităţii Gohor). Astfel, văluririle, semnalizate chiar de configuraţia covorului asfaltic (tabelul 4.5), ocupă aproape jumătate din partea carosabilă. Gropile formate sunt adânci, pătrunzând în stratul stabilizat, şi ocupă aproape 14% din suprafaţa carosabilă, având adâncimi mari (media a fost de 8 cm). 43

44 Figura 4.9. Drumul comunal nr. 88, Judeţul Galaţi starea generală în luna iunie, Tabelul 4.5. Suprafaţa totală a părţii carosabile [m 2 ] (lăţime medie platformă = 5,0 m) Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 88, judeţul Galaţi Tipuri de degradări şi amplitudinea acestora raportată la suprafaţă totală a părţii carosabile Văluriri Gropi Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Adâncime medie [cm] 2496,0 49,9 690,0 13,8 8 În urma observaţiilor din teren, s-a constatat faptul că există o variabilitate foarte mare în ceea ce priveşte particulele constituente ale stratului stabilizat cu emulsii enzimatice. Astfel, dacă în prima parte a drumului au existat preponderent particule puternic dezagregate din categoria nisipurilor şi pietrişurilor, în ultima porţiune a drumului s-a manifestat prezenţa particulelor din categoria prafurilor. Acest lucru denotă o aplicare incorectă a tehnologiei de stabilizare, stratul de stabilizat fiind neomogen. În primul caz s-au înregistrat degradări variate predominând gropile, iar în ultimul caz s-au înregistrat văluriri ca urmare a cedării stratului stabilizat. Covorul asfaltic a prezentat doar apariţii insulare sub formă neafectată, dar şi în unele dintre aceste cazuri s-a semnalat prezenţa cedării stratului stabilizat. Din punct de vedere al traficului, se poate constata faptul că acesta are un tonaj şi frecvenţă reduse, drumul în cauză servind doar nevoilor agricole şi transportului cu autovehicule de tonaj redus. 44

45 Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 10A, judeţul Ilfov Drumul comunal nr. 10A din judeţul Ilfov (figura 4.10) prezintă o stare tehnică precară. Covorul asfaltic lipseşte ca urmare a degradărilor, iar văluririle şi gropile ocupă 28,6; respectiv 13,8% din suprafaţa totală a drumului (tabelul 4.6). Gropile au adâncimi medii de 5 cm, pătrunzând în stratul stabilizat. Există tendinţe de formare a făgaşelor, ceea ce conduce la concluzia că stratul stabilizat a eşuat. Figura Drumul comunal nr. 10A, Judeţul Ilfov starea generală în luna iunie, Suprafaţa totală a părţii carosabile [m 2 ] (lăţime medie platformă = 5,5 m) Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 10A, judeţul Ilfov Tabelul 4.6. Tipuri de degradări şi amplitudinea acestora raportată la suprafaţă totală a părţii carosabile Văluriri* Gropi Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] 1575,0 28,6 758,0 13,8 5 *Drumul are tendinţe de formare a făgaşelor generate de acţiunea traficului. Adâncime medie [cm] Din punct de vedere al traficului, acest drum este similar cu cel din judeţul Călăraşi, servind atât nevoilor obşteşti,ât şi transportului de mărfuri şi persoane, traficul având o frecvenţă mai ridicată Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal 19, judeţul Tulcea Drumul comunal nr. 19 din judeţul Tulcea (tabelul 4.7, figura 4.11) prezintă o stare tehnică foarte bună, reflectată prin prezenţa a unor văluriri minore pe 3% din suprafaţa părţii carosabile. În studiile de teren nu au fost înregistrate gropi. Starea mai bună a acestui drum poate fi atât consecinţa realizării (sau refacerii) mai recente a covorului asfaltic, cât şi a unui 45

46 trafic minor, datorită faptului că acest drum se află într-o zonă cu utilitate strict agricolă (trafic de frecvenţă şi tonaj reduse). Potrivit informaţiilor furnizate de Primăria localităţii Beidaud, drumul în cauză a fost supus unei asfaltări în urmă cu 5 luni (la data investigaţiilor), fapt pus în evidenţă şi de calitatea şi aspectul vizual al covorului asfaltic. Cel mai probabil s- au efectuat cu această ocazie şi reprofilări ale stratului rutier stabilizat, datorită faptului că în forma actuală, drumul se prezintă plan, fără tendinţe majore de degradare. Suprafaţa totală a părţii carosabile [m 2 ] (lăţime medie platformă = 5,5 m) Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 19, judeţul Tulcea Tabelul 4.7. Tipuri de degradări şi amplitudinea acestora raportată la suprafaţă totală a părţii carosabile Văluriri Gropi Procentaj din Suprafaţă Procentaj din suprafaţa [m 2 ] suprafaţa drumului [%] drumului [%] [cm] 20,0 3, Suprafaţă [m 2 ] Adâncime medie În studiile întreprinse în teren, s-a constatat faptul că stratul stabilizat este foarte omogen sub aspectul particulelor care intră în componenţa sa. Practic, în toate punctele investigate, materialul recoltat a avut aproximativ aceeaşi componenţă (fapt ce a condus la reducerea numărului de probe recoltate). Figura Drumul comunal nr. 19, Judeţul Tulcea starea generală în luna iunie, Particular acestui drum a fost faptul că particulele din categoria prafului au predominat. Acest lucru a fost observat în toate punctele eşantionate, dar şi sub formă de acumulări la marginile părţii carosabile (figura 4.12). De fapt, particularităţile regiunii în care este localizat drumul sunt de această natură, fapt constatat şi datorită condiţiilor 46

47 meteorologice locale (vânt puternic) în perioada determinărilor, care au condus la acumularea unor depozite importante, atât pe drum, cât şi pe vehiculul avut la dispoziţie în momentul determinărilor. Figura Drumul comunal nr. 19, Judeţul Tulcea acumulări de praf la marginea părţii carosabile Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 6, judeţul Teleorman Drumul comunal nr. 6 din judeţul Teleorman (tabelul 4.8, figura 4.13) prezintă o stare tehnică destul de bună, reflectată prin prezenţa unor văluriri minore pe 27% din suprafaţa părţii carosabile şi a unor gropi pe o suprafaţă de 3% şi o adâncime medie de 5 cm. În cazul acestui drum, s-a semnalat prezenţa covorului asfaltic parţial cedat, ca o consecinţă a unui trafic minor, datorită faptului că acest drum se află într-o zonă cu utilitate multiplă: agricolă, transport de persoane şi mărfuri etc. În studiile întreprinse în teren, s-a constatat faptul că stratul stabilizat este foarte eterogen sub aspectul particulelor care intră în componenţa sa. Practic, în toate punctele investigate, materialul recoltat a avut aproximativ aceeaşi componenţă (majoritar particule fine şi în proporţie mai scăzută particule grosiere). Suprafaţa totală a părţii carosabile [m 2 ] (lăţime medie platformă = 5,5 m) Tipuri de degradări înregistrate pe drumul comunal nr. 6, judeţul Teleorman Tabelul 4.8. Tipuri de degradări şi amplitudinea acestora raportată la suprafaţă totală a părţii carosabile Văluriri Gropi Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Suprafaţă [m 2 ] Procentaj din suprafaţa drumului [%] Adâncime medie [cm] 1485,0 27,0 20,0 3,0 5 47

48 Figura Drumul comunal nr. 6, Judeţul Teleorman starea generală în luna iunie, Rezultate privind analizele de laborator ale eşantioanelor recoltate de pe drumurile stabilizate cu emulsii enzimatice şi corelaţii între starea actuală a drumurilor şi indicii determinaţi în laborator Dintre drumurile stabilizate cu emulsii enzimatice (Perma Zyme 11X), trei au prezentat o stare bună sau relativ bună la momentul investigaţiilor efectuate în luna iunie De asemenea, unele dintre rezultatele obţinute cu ocazia investigaţiilor de teren, nu sunt consistente cu cele obţinute cu ocazia investigaţiilor anterioare (în toate cazurile compoziţia granulometrică diferă de cea a naturii straturilor stabilizate). S-a pus astfel problema efectuării unor analize de laborator, independente, privind compoziţia granulometrică şi indicii de plasticitate a straturilor stabilizate în vederea identificării potenţialelor cauze care au condus la starea curentă a drumurilor în cauză. S-a recurs la astfel de teste de laborator, tocmai datorită faptului că reuşita stabilizării straturilor este cel mai frecvent pusă pe seama prezenţei unui conţinut minim de argilă şi a unui indice de plasticitate care trebuie să îndeplinească anumite condiţii minime. De asemenea, în unele cazuri este necesară atingerea unei anumite structuri granulometrice pentru asigurarea succesului în stabilizarea straturilor rutiere. Desigur, există şi alte caracteristici care ar putea influenţa comportarea sub trafic a drumurilor în cauză, destul de bine conturate în literatura de specialitate, cum ar fi condiţiile climatice, tipul şi intensitatea traficului etc. Pentru efectuarea determinărilor, din probele recoltate în teren, s-au alcătuit probe medii, la nivelul fiecărui drum investigat. Probele medii au rezultat prin amestecarea şi omogenizarea materialului recoltat, după care s-au extras probe având masele prevăzute de standardele în vigoare privind încercările de laborator. 48

49 Analiza granulometrică s-a efectuat asupra probelor medii prin folosirea celor două tipuri de analiză: cernere şi sedimentare. Rezultatele privind granulometria probelor, indicii de plasticitate, coeficienţii de neuniformitate şi tipurile de pământ identificate sunt prezentate sub formă grafică şi tabelară în cele ce urmează. A. Drum comunal nr. 19, judeţul Tulcea Granulometrie datele rezultate în urma analizelor granulometrice sunt prezentate în figura 4.15 şi tabelul 4.9. Figura Curba granulometrică pentru proba medie alcătuită pe baza probelor recoltate de pe Drumul comunal nr. 19, judeţul Tulcea. Diametrul particulelor Rezultate privind analiza granulometrică pentru proba medie aferentă Drumului comunal nr. 19, judeţul Tulcea Fracţiuni cu diametrul mai mic decât d, în % din Cantitatea rămasă pe sită d (mm) (g) (%) cantitatea totală ,0 8 58,5 29,25 70,8 4 52,4 26,2 44,6 1 36,4 18,2 26,4 0,500 9,3 4,65 21,7 0,250 12,4 6,2 15,5 0,100 6,8 3,4 12,1 0,063 2,8 1,4 10,7 0,055 2,7 1,35 9,4 0,040 4,3 2,15 7,2 0,029 6,9 3,45 3,8 0,023 6,2 3,1 0,7 0,018 1,3 0,65 0,0 Total 200 Tabelul

50 Indice de plasticitate - Limita superioară de plasticitate Conform interpolării pe diagramă la 25 de căderi, w L = 5,3%. Figura Determinarea limitei superioare de plasticitate pentru proba aferentă Drumului comunal nr. 19, judeţul Tulcea. Limita inferioară de plasticitate Probă nepracticabilă, w p = 0%. Limita inferioară w P (%) Limita superioară w L (%) Indice de plasticitate (I p ) 0,0 5,3 5,3 Coeficient de neuniformitate U n > 15 (pământ neuniform). Tip de pământ conform identificării în diagrama ternară nisip prăfos. Conţinut în argilă = 0 B. Drumul comunal nr. 47, judeţul Brăila Granulometrie datele rezultate în urma analizelor granulometrice sunt prezentate în figura 4.17 şi tabelul Figura Curba granulometrică pentru proba medie alcătuită pe baza probelor recoltate de pe Drumul comunal nr. 47, judeţul Brăila. 50

51 Rezultate privind analiza granulometrică pentru proba medie aferentă Drumului comunal nr. 47, judeţul Brăila Tabelul Diametrul particulelor Cantitatea rămasă pe sită Fracţiuni cu diametrul mai mic decât d, în % d (mm) (g) (%) din cantitatea totală ,1 22,55 77, ,9 17, ,5 40,5 0,500 10,5 5,25 35,25 0,250 16,1 8,05 27,2 0,100 24,9 12,45 14,75 0, ,5 12,25 0,055 4,5 2, ,040 2,9 1,45 8,55 0,029 5,7 2,85 5,7 0, ,5 4,2 0,018 3,7 1,85 2,35 0,014 4,7 2,35 0 Total 200 w L = 4,9%. Indice de plasticitate Limita superioară de plasticitate Conform interpolării pe diagramă la 25 de căderi, Figura Determinarea limitei superioare de plasticitate pentru proba aferentă Drumului comunal nr. 47, judeţul Brăila. Limita inferioară de plasticitate - Probă nepracticabilă, w p = 0%. Limita inferioară w P (%) Limita superioară w L (%) Indice de plasticitate (I p ) 0,0 4,9 4,9 51

52 Coeficient de neuniformitate U n > 15 (pământ neuniform). Tip de pământ conform identificării în diagrama ternară nisip prăfos. Conţinut în argilă = 0 C. Drumul comunal nr. 88, judeţul Galaţi Granulometrie datele rezultate în urma analizelor granulometrice sunt prezentate în figura 4.19 şi tabelul Figura Curba granulometrică pentru proba medie alcătuită pe baza probelor recoltate de pe Drumul comunal nr. 88, judeţul Galaţi. Rezultate privind analiza granulometrică pentru proba medie aferentă Drumului comunal nr. 88, judeţul Galaţi Diametrul particulelor Cantitatea rămasă pe sită Fracţiuni cu diametrul mai mic decât d, în % din d (mm) (g) (%) cantitatea totală ,3 23,65 76, ,5 19,25 57,1 1 51,7 25,85 31,25 0,500 15,4 7,7 23,55 0,250 10,6 5,3 18,25 0,100 7,6 3,8 14,45 0,063 6,3 3,15 11,3 0,055 7,2 3,6 7,7 0,040 2,9 1,45 6,25 0,029 4,3 2,15 4,1 0,023 6,3 3,15 0,95 0,018 1,9 0,95 0 0, Total 200 Tabelul

53 w L = 12,3%. Indice de plasticitate Limita superioară de plasticitate Conform interpolării pe diagramă la 25 de căderi, Figura Determinarea limitei superioare de plasticitate pentru proba aferentă Drumului comunal nr. 88, judeţul Galaţi. Limita inferioară de plasticitate Probă nepracticabilă, w p = 0%. Limita inferioară w P (%) Limita superioară w L (%) Indice de plasticitate (I p ) 0,0 12,3 12,3 Coeficient de neuniformitate U n > 15 (pământ neuniform). Tip de pământ conform identificării în diagrama ternară nisip prăfos. Conţinut în argilă = 0 D. Drumul comunal nr. 73A, judeţul Călăraşi Granulometrie datele rezultate în urma analizelor granulometrice sunt prezentate în figura 4.21 şi tabelul Figura Curba granulometrică pentru proba medie alcătuită pe baza probelor recoltate de pe Drumul comunal nr. 73 A, judeţul Călăraşi. 53

54 Rezultate privind analiza granulometrică pentru proba medie aferentă Drumului comunal nr. 73A, judeţul Călăraşi Diametrul particulelor Cantitatea rămasă pe sită Fracţiuni cu diametrul mai mic decât d, în % d (mm) (g) (%) din cantitatea totală ,1 20,05 79, ,4 18,2 61, ,2 29,6 32,15 0,500 15,1 7,55 24,6 0,250 12,9 6,45 18,15 0,100 9,5 4,75 13,4 0,063 5,8 2,9 10,5 0,054 3,2 1,6 8,9 0,048 4,8 2,4 6,5 0,035 5,1 2,55 3,95 0,033 2,7 1,35 2,6 0,025 5,2 2,6 0 Total 200 Tabelul w L = 13,5%. Indice de plasticitate Limita superioară de plasticitate Conform interpolării pe diagramă la 25 de căderi, Figura Determinarea limitei superioare de plasticitate pentru proba aferentă Drumului comunal nr. 73A, judeţul Călăraşi. Limita inferioară de plasticitate Probă nepracticabilă, w p = 0%. Limita inferioară w P (%) Limita superioară w L (%) Indice de plasticitate (I p ) 0,0 13,5 13,5 Coeficient de neuniformitate U n > 15 (pământ neuniform). 54

55 Tip de pământ conform identificării în diagrama ternară nisip prăfos. Conţinut în argilă = 0 E. Drumul comunal nr. 10A, judeţul Ilfov Granulometrie datele rezultate în urma analizelor granulometrice sunt prezentate în figura 4.23 şi tabelul Figura Curba granulometrică pentru proba medie alcătuită pe baza probelor recoltate de pe Drumul comunal nr. 10A, judeţul Ilfov. Rezultate privind analiza granulometrică pentru proba medie aferentă Drumului comunal nr. 10A, judeţul Ilfov Diametrul particulelor Cantitatea rămasă pe sită Fracţiuni cu diametrul mai mic decât d, în % d (mm) (g) (%) din cantitatea totală ,3 45,65 54, ,8 20,9 33, ,7 14,85 18,6 0,500 7,8 3,9 14,7 0,250 4,7 2,35 12,35 0,100 1,8 0,9 11,45 0, ,5 10,95 0,055 7,2 3,6 7,35 0,042 5,4 2,7 4,65 0,031 4,2 2,1 2,55 0,024 2,7 1,35 1,2 0,020 2,4 1,2 0 Total 200 Tabelul

56 Indice de plasticitate - Limita superioară de plasticitate Conform interpolării pe diagramă la 25 de căderi, w L = 14,0%. Figura Determinarea limitei superioare de plasticitate pentru proba aferentă Drumului comunal nr. 10A, judeţul Ilfov. Limita inferioară de plasticitate w p = 3,3%. Limita inferioară w P (%) Limita superioară w L (%) Indice de plasticitate (I p ) 3,3 14,0 10,7 Coeficient de neuniformitate U n > 15 (pământ neuniform). Tip de pământ conform identificării în diagrama ternară nisip prăfos. Conţinut în argilă = 0 F. Drumul comunal nr. 6, judeţul Teleorman Granulometrie datele rezultate în urma analizelor granulometrice sunt prezentate în figura 4.25 şi tabelul Figura Curba granulometrică pentru proba medie alcătuită pe baza probelor recoltate de pe Drumul comunal nr. 6, judeţul Teleorman. 56

57 Rezultate privind analiza granulometrică pentru proba medie aferentă Drumului comunal nr. 6, judeţul Teleorman Diametrul particulelor Cantitatea rămasă pe sită Fracţiuni cu diametrul mai mic decât d, în % d (mm) (g) (%) din cantitatea totală ,5 89,5 4 29,4 14,7 74,8 1 59,8 29,9 44,9 0,500 24,8 12,4 32,5 0,250 19,2 9,6 22,9 0,100 11,5 5,75 17,15 0, ,5 12,65 0,052 6,8 3,4 9,25 0,48 5,4 2,7 6,55 0,41 4,9 2,45 4,1 0,32 4,2 2,1 2 0, Total 200 Tabelul w L = 11,6%. Indice de plasticitate Limita superioară de plasticitate Conform interpolării pe diagramă la 25 de căderi, Figura Determinare limitei superioare de plasticitate pentru proba aferentă Drumului comunal nr. 6, judeţul Teleorman. Limita inferioară de plasticitate w p = 4,3%. Limita inferioară w P (%) Limita superioară w L (%) Indice de plasticitate (I p ) 4,3 11,6 7,3 Coeficient de neuniformitate U n > 15 (pământ neuniform). Tip de pământ conform identificării în diagrama ternară nisip prăfos. Conţinut în argilă = 0 57

58 Datele rezultate din analizele de laborator (prezentate în graficele şi tabelele anterioare) se prezintă sub formă centralizată în tabelul Drumul Centralizarea rezultatelor de laborator privind probele de pe drumurile analizate Judeţul Compoziţia granulometrică (%) argilă praf nisip + pietriş Indicele de plasticitate (%) Coeficientul de neuniformitate, Un Tabelul Încadrarea pământ DC19 Tulcea - 9,0 91,0 5,3 >15 Nisip prăfos DC47 Brăila - 9,0 91,0 4,9 >15 Nisip prăfos DC88 Galaţi - 9,5 90,5 12,3 >15 Nisip prăfos DC73A Călăraşi - 8,0 92,0 13,5 >15 Nisip prăfos DC10A Ilfov - 7,0 93,0 10,7 >15 Nisip prăfos DC6 Teleorman - 9,0 91,0 7,3 >15 Nisip prăfos Starea actuală a drumului bună bună bună degradată degradată degradată În ceea ce priveşte încercarea Proctor, acest tip de analiză de laborator a fost realizat în conformitate cu prevederile STAS 1913/ pentru probele provenite de la drumurile Drumul Comunal 10A Ilfov şi Drumul Comunal 6 Teleorman. Rezultatele acestor teste se prezintă în cele ce urmează. Proba 5, Drumul comunal nr. 10A, Judeţul Ilfov Umiditate,% 9,7 11,9 14,3 Densitate,g/cmc 1,8198 2,1838 2,1231 Proba 6, Drumul comunal nr. 6, Judeţul Teleorman Umiditate,% 12,7 14,2 16,5 Densitate,g/cmc 1,9745 2,3658 2, Analiza tehnico-economică şi oportunitatea folosirii emulsiilor enzimatice la stabilizarea straturilor rutiere a drumurilor forestiere Generalităţi În cazul stabilizării straturilor rutiere cu agenţi stabilizatori netradiţionali (enzime, polimeri etc.), costul agentului de stabilizare prezintă o contribuţie substanţială în costul de ansamblu al stabilizării. 58

59 Este importantă cunoaşterea aspectelor privind costurile de stabilizare ale straturilor rutiere, pentru a se putea face distincţia între soluţiile tehnice de aplicat în diferite situaţii. În acest caz, pot deveni fezabile soluţiile tradiţionale datorită existenţei materialelor locale. În zonele de deal, unde materialele locale pot să lipsească, o stabilizare cu agenţi stabilizatori de natură enzimatică ar putea să devină o soluţie mai bună sub raport tehnico-economic. Din acest motiv, în cele ce urmează se prezintă date referitoare la costurile de achiziţie a câtorva agenţi stabilizatori, precum şi evaluări privind costurile pentru diferite grosimi şi lăţimi ale stratului stabilizat. S-au realizat evaluări pentru straturi stabilizate cu grosimi cuprinse între 5 şi 25 cm, şi lăţimi de 3,00, 3,50 respectiv 4,00 m. S-au luat în considerare următorii agenţi stabilizatori de natură enzimatică: Perma Zyme şi Earth Zyme Costuri şi dozaje pentru lianţi netradiţionali de natură enzimatică Agenţii de stabilizare bazaţi pe emulsii enzimatice sunt în general livraţi în formă concentrată, iar realizarea dozajelor de lucru se realizează la locul de punere în operă. În ceea ce priveşte agentul stabilizator Earth Zyme, acesta se livrează în recipiente de 20 l (concentrat) la un preţ de 7000 euro/recipient, ceea ce înseamnă un preţ unitar de 350 euro/litru. Stabilizatorul Perma Zyme 11 X se livrează în recipiente de 19 litri (concentrat), la un preţ unitar de 250 euro/ litru. Dozajele recomandate de firmele furnizoare diferă în raport cu tipul produsului, după cum urmează: 0,0278 litri/m 3 (1 litru la 36 m 3 ) în cazul agentului stabilizator Earth Zyme; 0,0303 litri/m 3 (1 litru la 33 m 3 ) în cazul agentului stabilizator Perma Zyme 11X. Bineînţeles, costurile implicate pentru stabilizarea straturilor rutiere depind de volumul de material de stabilizat. Pentru formarea unei imagini de ansamblu, s-au efectuat modelări de cost privind diferite caracteristici ale straturilor rutiere de stabilizat (grosime şi lăţime). S-au luat în considerare straturi echivalente cu cele ale drumurilor forestiere, iar rezultatele sunt prezentate în figurile 4.27, respectiv Dacă se analizează figurile 4.27, respectiv 4.28, se constată că pentru o situaţie specifică a unui strat de stabilizat având o grosime de 20 cm şi o lăţime de 3,50 m; folosirea agentului stabilizator Earth Zyme implică costuri de 6,81 euro pe metrul liniar de strat stabilizat, prin comparaţie cu agentul stabilizator Perma Zyme 11X ce implică costuri de 5,30 euro pe metrul liniar de strat stabilizat. 59

60 Figura Costuri pentru agentul stabilizator Earth Zyme. Figura Costuri pentru agentul stabilizator Perma Zyme 11X Costuri totale implicate de stabilizarea straturilor rutiere cu agenţi de stabilizare de tip enzimatic În cazul stabilizării drumurilor cu agenţi netradiţionali (emulsii enzimatice, polimeri etc.), se aplică structuri tehnologice specifice de execuţie a lucrărilor de stabilizare. În general, operaţiile tehnologice nu diferă foarte mult la aplicarea emulsiilor enzimatice faţă de aplicarea prafurilor anorganice. Atunci când se realizează stabilizări fără adaos de material, se aplică în general următoarele operaţii tehnologice: scarificarea stratului de stabilizat, prin folosirea scarificatoarelor specializate sau a altor maşini adaptate pentru scarificare; distribuirea emulsiei enzimatice cu cisterne dotate cu pulverizatoare sau a prafurilor anorganice prin folosirea altor dispozitive; înglobarea emulsiilor sau a prafurilor enzimatice prin folosirea de malaxoare sau freze; 60

61 reprofilarea stratului stabilizat prin folosirea de autogredere sau gredere montate pe alte maşini de bază; cilindrarea stratului stabilizat cu rulouri compactoare. Pentru situaţiile descrise mai sus, s-au calculat costurile de execuţie ale stabilizărilor, pentru agenţii stabilizatori de natură enzimatică descrişi anterior, prin considerarea ipotezei de lucru fără adaos de materiale (folosirea materialelor locale). În figurile 4.29, respectiv 4.30, se prezintă variaţiile costurilor în raport cu grosimea stratului stabilizat pentru două variante de lăţime a stratului: 3,5 şi 4,0 m. Costurile prezentate în figurile menţionate s-au determinat în cazul stabilizării cu agenţi de stabilizare de tip Perma Zyme 11X şi Earth Zyme, fiind redate în lei pe metrul liniar de strat stabilizat. În cazul folosirii materialelor de adaos, costurile pot să crească semnificativ, în raport cu distanţa de transport, pentru materialele necesare, şi cantităţile de material necesare. Prin comparaţie, realizarea straturilor rutiere de tip clasic pot să fie mai scumpe sau mai ieftine, în raport cu tipul de materiale şi cantităţile folosite, dar şi cu distanţele de transport între sursele/resursele de material (cariere, balastiere) şi locul de punere în operă. Pentru elucidarea acestor aspecte, s-au realizat calcule tehnico-economice şi, în cele ce urmează, se prezintă date privind costurile implicate de sistemele rutiere de tip clasic (piatră spartă poligranulară şi fundaţie de balast) în funcţie de tipul de sistem rutier adoptat şi distanţa de transport a materialelor necesare. Rezultatele sunt prezentate în subcapitolul Figura Costuri pe metru liniar de strat stabilizat în cazul folosirii liantului Perma Zyme 11X, fără adaos de materiale, pentru lăţimi ale stratului de 3,00 respectiv 4,00 m. 61

62 Figura Costuri pe metru liniar de strat stabilizat în cazul folosirii liantului Earth Zyme, fără adaos de materiale, pentru lăţimi ale stratului de 3,00 respectiv 4,00 m Costuri totale implicate de realizarea straturilor rutiere cu materiale tradiţionale În mod curent, sistemele rutiere realizate pe drumurile forestiere secundare se compun, după caz, din îmbrăcămintea din piatră spartă poligranulară (cazul unui substrat stâncos, pe terenuri stâncoase şi stabile), îmbrăcăminte din piatră spartă poligranulară şi fundaţie de balast (cazul terenurilor intermediare) sau îmbrăcăminte din piatră spartă poligranulară, fundaţie de balast şi strat de nisip pentru anticontaminare (în cazul terenurilor argiloase). Costurile de realizare a acestor sisteme rutiere depind de aceste caracteristici, fiind mai mari sau mai mici, în raport cu adoptarea suplimentară a unor straturi în sistemul rutier. În ceea ce urmează se prezintă costurile privind realizarea acestor sisteme, pentru mai multe ipoteze: I 1 reabilitarea unui drum existent, cu scarificare şi împietruire, pe grosimi cuprinse între 0.10 şi 0,35 m, după cilindrare (inclusiv fundaţie din balast cu grosimea de 15 cm şi acostamente din balast) figura Figura Costurile de execuţie ale sistemelor rutiere, la diferite categorii de drumuri forestiere. 62

63 Caracteristicile profilelor transversale tip pentru drumurile forestiere magistrale, principale şi secundare (care au fost luate în studiu privind costurile de reabilitare sau construcţie) se redau în figurile Figura Caracteristicile profilului transversal tip pentru drumurile forestiere magistrale. Figura Caracteristicile profilului transversal tip pentru drumurile forestiere principale. Figura Caracteristicile profilului transversal tip pentru drumurile forestiere secundare. figura I 2 suprastructură drum nou, balast pe grosimi de 0,10 0,35 m după cilindrare 63

64 Figura Costurile suprastructurii realizate dintr-un strat de balast cilindrat, pentru drumurile forestiere secundare, şi diferite grosimi ale stratului Discuţii de ansamblu privind comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice şi indicii tehnico-economici Comportarea sub trafic a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice După recoltarea şi centralizarea datelor de teren cu privire la starea actuală a drumurilor stabilizate cu emulsii enzimatice, se constată faptul că după o perioadă de patru ani de la realizarea straturilor stabilizate, jumătate dintre drumurile investigate prezintă o stare tehnică precară. Mai mult, această stare a fost generată de condiţii de trafic mult mai uşoare decât cele de pe drumurile forestiere. Din punct de vedere climatic, drumurile supuse experimentării sunt favorizate prin comparaţie cu majoritatea drumurilor forestiere de la nivel naţional, în sensul că primele sunt expuse perioadelor mai îndelungate la uscăciune, iar variaţiile de umiditate diurne şi anuale prezintă amplitudini mai mici. Dintre drumurile supuse investigaţiilor, drumul comunal 19 din Judeţul Tulcea a fost asfaltat recent, motiv pentru care eventualii indici luaţi în considerare nu au o relevanţă covârşitoare. Două dintre drumurile analizate după o perioadă de patru ani de la stabilizarea straturilor cu agenţi de stabilizare de natură enzimatică, prezintă o stare relativ bună. Este vorba de drumul comunal nr. 47 din judeţul Brăila şi de drumul comunal nr. 6 din judeţul Teleorman. Aceste drumuri îşi păstrează, într-o proporţie destul de mare, covorul asfaltic prevăzut ca strat de acoperire. Motivul acestui tip de comportare (drumurile respective au condiţii similare atât în ceea ce priveşte natura şi intensitatea traficului, cât şi condiţiile climatice) poate să fie reprezentat de conţinutul iniţial substanţial de argilă al stratului de 64