Zarejestruj się
LabCoda / Baza Wiedzy / Wskaźnik nośności CBR gruntu

🛤️ Wskaźnik nośności CBR gruntu

Budownictwo PN-EN 13286-47

Laboratoryjne oznaczanie kalifornijskiego wskaźnika nośności (CBR) gruntu metodą wciskania standardowego stempla. Kluczowe badanie do projektowania nawierzchni drogowych.

Przegląd

Kalifornijski wskaźnik nośności CBR (California Bearing Ratio) jest jednym z najważniejszych parametrów geotechnicznych stosowanych w projektowaniu nawierzchni drogowych. Badanie polega na wciskaniu standardowego stempla o średnicy 50 mm w zagęszczoną próbkę gruntu ze stałą prędkością i porównaniu uzyskanych naprężeń z wartościami odniesienia dla kruszywa wzorcowego (tłuczeń kamienny z Kalifornii).

Wynik CBR wyrażany jest w procentach — im wyższy wskaźnik, tym lepsza nośność gruntu. Typowe wartości to: gliny i grunty organiczne 2–5%, piaski 10–30%, żwiry 30–80%, kruszywo łamane 80–100%+. Na podstawie wskaźnika CBR projektuje się grubości warstw konstrukcji nawierzchni drogowej — niższy CBR podłoża wymaga grubszych warstw.

Norma PN-EN 13286-47 opisuje zarówno wskaźnik CBR (po 4-dniowym nasączaniu), jak i wskaźnik nośności natychmiastowej IBI (bez nasączania) oraz badanie pęcznienia liniowego. Badanie wykonywane jest na próbkach zagęszczonych metodą Proktora w cylindrach CBR o średnicy 150 mm i wysokości 120 mm.

Wskaźnik CBR jest obowiązkowy przy projektowaniu dróg zgodnie z katalogiem typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych (GDDKiA). Stosowany jest również przy ocenie przydatności gruntów do budowy nasypów, wykopu i podłoża nawierzchni.

Zasada metody

Próbkę gruntu zagęszcza się w cylindrze CBR (Ø150 mm) metodą Proktora przy optymalnej wilgotności. Po 4-dniowym nasączaniu w wodzie (lub bez — dla IBI) stempel o średnicy 49,6 mm wciskany jest w próbkę ze stałą prędkością 1,27 mm/min. Rejestruje się siłę przy zagłębieniach 2,5 i 5,0 mm. Wskaźnik CBR oblicza się jako procentowy stosunek zmierzonego naprężenia do naprężenia wzorcowego: CBR₂,₅ = (p₂,₅ / 6,9 MPa) × 100% oraz CBR₅,₀ = (p₅,₀ / 10,3 MPa) × 100%. Za wynik przyjmuje się większą z dwóch wartości.

Zastosowania

Kluczowe parametry

ParametrWartość
Średnica stempla49,6 mm (pole 1935 mm²)
Prędkość wciskania1,27 mm/min
Zagłębienia pomiarowe2,5 mm i 5,0 mm
Naprężenia wzorcowe6,9 MPa (2,5 mm) i 10,3 MPa (5,0 mm)
Czas nasączania4 doby (96 h) w wodzie
Cylinder CBRØ150 mm, h = 120 mm

Norma

Numer normy
PN-EN 13286-47:2022
Tytuł (PL)
Mieszanki niezwiązane i związane hydraulicznie — Część 47: Metoda badania kalifornijskiego wskaźnika nośności, natychmiastowego wskaźnika nośności 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 gruntu

Wysuszyć grunt w 50°C, rozdrobnić zbrylenia, przesiać przez sito 20 mm. Oznaczyć wilgotność optymalną metodą Proktora.

⏱ Czas: 1–2 dni • 🌡 Temperatura: 50°C

2. Nawilżanie próbki

Dodać wodę do osiągnięcia wilgotności optymalnej (wg wyniku Proktora). Wymieszać dokładnie i pozostawić w zamkniętym pojemniku na 24 h.

⏱ Czas: 24 h

3. Zagęszczanie w cylindrze CBR

Zagęścić grunt w cylindrze CBR w 5 warstwach po 56 uderzeń ubijaka 4,5 kg (Proktor zmodyfikowany). Wyrównać powierzchnię.

⏱ Czas: 20 min

4. Pomiar gęstości

Zważyć cylinder z próbką. Obliczyć gęstość objętościową. Porównać z gęstością maksymalną z Proktora (wymagane ≥95%).

⏱ Czas: 5 min

5. Nasączanie (4 doby)

Umieścić krążek perforowany z obciążeniem na próbce. Zanurzyć cylinder w basenie z wodą. Zamontować czujnik pęcznienia. Rejestrować pęcznienie co 24 h.

⏱ Czas: 96 h

6. Wyjęcie i odwodnienie

Po 4 dobach wyjąć cylinder z wody. Odczekać 15 min na odpływ wody grawitacyjnej. Zważyć.

⏱ Czas: 20 min

7. Badanie penetracji stemplem

Umieścić cylinder w prasie CBR. Przyłożyć obciążenie dopasowujące 44 N. Wciskać stempel z prędkością 1,27 mm/min. Rejestrować siłę co 0,5 mm zagłębienia.

⏱ Czas: 10 min

8. Odczyt wyników

Odczytać siłę przy zagłębieniach 2,5 mm i 5,0 mm. Sprawdzić kształt krzywej — jeśli punkt przegięcia, zastosować korektę.

⏱ Czas: 5 min

9. Obliczenie wskaźnika CBR

CBR₂,₅ = (σ₂,₅ / 6,9) × 100%, CBR₅,₀ = (σ₅,₀ / 10,3) × 100%. Wynik = większa z dwóch wartości, zaokrąglona do 1%.

⏱ Czas: 5 min

10. Oznaczenie wilgotności po badaniu

Pobrać 3 próbki gruntu z cylindra (góra, środek, dół). Wysuszyć w 105°C do stałej masy. Obliczyć wilgotność.

⏱ Czas: 24 h • 🌡 Temperatura: 105°C

11. Dokumentacja

Sporządzić sprawozdanie z badania: CBR, IBI, pęcznienie, wilgotność, gęstość, krzywa siła-zagłębienie.

Wymagany sprzęt i aparatura

SprzętPrzykładOrientacyjna cena
Prasa CBR z rejestracją siła-przemieszczenieControls 82-T0108, Wykeham Farrance 50 kN, Matest S21525 000–80 000 PLN
Cylindry CBR (komplet 4 szt.)Stalowe Ø150 mm z płytą perforowaną, przedłużką i dociskiem1 500–4 000 PLN/kpl.
Aparat Proktora do zagęszczaniaMoździerz Ø150 mm, ubijak 4,5 kg (Proktor zmodyfikowany)3 000–8 000 PLN
Basen do nasączaniaStalowy lub plastikowy, pojemność min. 50 L, z poziomicą wody500–2 000 PLN
Czujniki zegarowe odkształceniaMitutoyo 2046S, zakres 10 mm, działka 0,01 mm300–800 PLN/szt.
Waga laboratoryjna 30 kgRadwag WLC 30/A2, dokładność 1 g2 000–5 000 PLN
Suszarka laboratoryjnaPOL-EKO SLW 240, 250 L, 300°C max6 000–15 000 PLN

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

OdczynnikCASSzczegóły
Woda wodociągowa—Do przygotowania próbek przy optymalnej wilgotności oraz do nasączania (4 doby)
Filtr papierowy—Kładziony na próbkę przed nasączaniem — zapobiega wymywaniu drobnych ziaren
Wazelina techniczna—Do smarowania wewnętrznej powierzchni cylindra przed zagęszczaniem

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

🔍 Znajdź laboratorium wykonujące to badanie