🛣️ Wskaźnik nośności CBR
Oznaczanie kalifornijskiego wskaźnika nośności (CBR) gruntów i mieszanek mineralnych. Podstawowy parametr do projektowania nawierzchni drogowych.
Przegląd
CBR (California Bearing Ratio) jest empirycznym wskaźnikiem nośności gruntu, wyrażonym jako stosunek siły potrzebnej do wciśnięcia standardowego trzpienia w badany grunt do siły potrzebnej do takiego samego wciśnięcia w materiał wzorcowy (kruszywo łamane z Kalifornii). Wynik podawany w procentach.
CBR jest głównym parametrem geotechnicznym stosowanym w projektowaniu nawierzchni drogowych — od niego zależy grubość poszczególnych warstw konstrukcji (podłoże, podbudowa, nawierzchnia). Typowe wartości: grunty spoiste 2–10%, piaski 10–30%, żwiry 30–80%, kruszywo stabilizowane 80–200%.
Katalog typowych konstrukcji nawierzchni drogowych (GDDKiA) wymaga CBR podłoża ≥25% (G1), ≥10% (G2), ≥5% (G3), <5% (G4 — wymaga wzmocnienia).
Zasada metody
W stalowy cylinder Proctora (ø150 mm) zagęszcza się grunt metodą Proctora (normalną lub zmodyfikowaną) przy optymalnej wilgotności. Próbkę zanurza się w wodzie na 96 h (4 doby) z obciążeniem nawiercającym (surcharge) symulującym ciężar nawierzchni. Mierzy się pęcznienie.
Po nasączeniu próbkę umieszcza się w prasie i wciska trzpień ø50 mm z prędkością 1,27 mm/min. Rejestruje się siłę przy wgłębieniu 2,5 mm i 5,0 mm.
CBR = (F / Fref) × 100%
Fref dla 2,5 mm = 13,2 kN; dla 5,0 mm = 20,0 kN. Przyjmuje się wyższą z dwóch wartości CBR.
Zastosowania
- Projektowanie nawierzchni drogowych (katalog nawierzchni GDDKiA)
- Klasyfikacja podłoża gruntowego (G1–G4)
- Ocena podbudowy z kruszyw i mieszanek mineralnych
- Kontrola zagęszczenia na budowie (CBR in-situ)
- Stabilizacja gruntów — ocena efektu wzmocnienia (cement, wapno)
- Projektowanie nawierzchni lotniskowych i placów manewrowych
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Średnica trzpienia | ø 50 mm (19,6 cm²) |
| Prędkość wgłębiania | 1,27 mm/min |
| Wgłębienie pomiarowe | 2,5 mm i 5,0 mm |
| Siła referencyjna 2,5 mm | 13,2 kN |
| Siła referencyjna 5,0 mm | 20,0 kN |
| Czas nasączania | 96 h (4 doby) w wodzie |
Norma
- Numer normy
- PN-EN 13286-47:2021
- Tytuł (PL)
- Mieszanki niezwiązane i związane hydraulicznie — Część 47: Metoda badania kalifornijskiego wskaźnika nośności (CBR), wskaźnika nośności bezpośredniej i pęcznienia liniowego
- Title (EN)
- Unbound and hydraulically bound mixtures — Part 47: Test method for the determination of California bearing ratio, immediate bearing index and linear swelling
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie próbki
Zagęść grunt w cylindrze CBR (ø150 mm) metodą Proctora przy optymalnej wilgotności. Przygotuj min. 3 próbki (25, 55, 25 uderzeń na warstwę).
2. Nasączanie
Umieść cylindry w basenie z wodą (poziom ~25 mm nad próbką). Nałóż obciążenie nawiercające (surcharge). Zamontuj wgłębiomierz pęcznienia. Nasączaj 96±2 h.
3. Pomiar pęcznienia
Odczytaj pęcznienie po 96 h. Pęcznienie = (Δh / h₀) × 100%. Dopuszczalne pęcznienie: ≤2% dla podbudowy.
4. Wciśnięcie trzpienia
Umieść cylinder w prasie. Nałóż surcharge. Wciskaj trzpień ø50 mm z prędkością 1,27 mm/min. Rejestruj siłę co 0,5 mm wgłębienia do 12,5 mm.
5. Obliczenia CBR
CBR₂.₅ = (F₂.₅ / 13,2) × 100%. CBR₅.₀ = (F₅.₀ / 20,0) × 100%. Przyjmij wyższą wartość. Jeśli CBR₅.₀ > CBR₂.₅ — powtórz badanie.
6. Raportowanie
Podaj CBR z dokładnością do 1%. Sporządź wykres siła-wgłębienie. Klasyfikuj podłoże: G1 (≥25%), G2 (10–25%), G3 (5–10%), G4 (<5%).
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Zestaw CBR (cylinder + trzpień + surcharge) | Controls 27-T0110, ELE International | 5 000–12 000 PLN |
| Prasa CBR | Controls Digimax, 50 kN, prędkość 1,27 mm/min | 20 000–50 000 PLN |
| Zestaw Proctora | Do zagęszczania próbek | 3 000–8 000 PLN |
| Basen do nasączania | Z wgłębiomierzem pęcznienia | 2 000–5 000 PLN |
| Czujnik przemieszczenia (LVDT) | Do pomiaru wgłębienia z dokładnością 0,01 mm | 3 000–8 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Woda wodociągowa | — | Do nasączania próbek (96 h) |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Prasa hydrauliczna — zagrożenie zgnieceniem, nie wkładać rąk pod trzpień
- Ciężkie cylindry — ergonomia podnoszenia
- Woda w basenie — mokra podłoga, ryzyko poślizgnięcia