Czym jest lateryt?

Lateryt (materiał nawierzchniowy)

Definicja

Lateryt to tropikalna gleba bogata w tlenki żelaza i glinu, którą drogowcy stosują jako żwir w warstwach nawierzchni.

Przegląd AFCAP (Netterberg, 2014) opisuje go jako tropikalną glebę, którą wytworzyło zaawansowane wietrzenie. Wietrzenie usuwa zasady i krzemionkę, a tlenki żelaza i glinu się kumulują. Ta strona dotyczy laterytu jako materiału nawierzchniowego. Strona podbudowa zasadnicza opisuje tę warstwę ogólnie. Strona warstwa ścieralna opisuje warstwę wierzchnią.

Lateryt, gleba laterytowa i plintyt

Słowo ma wiele znaczeń. Przegląd AFCAP stwierdza, że nie ma powszechnie przyjętej definicji. Geologia, pedologia i inżynieria mają każda własną. Pedologia zrezygnowała z tego słowa i używa plintytu.

Przegląd stosuje te terminy:

• Lateryt. Mocno scementowany materiał, w którym spoiwo stanowi co najmniej 50 procent tlenków żelaza i glinu.
• Gleba laterytowa. Materiał, w którym spoiwo stanowi około 20 do 50 procent. Może być słabiej wykształcony albo gleba macierzysta nadal dominuje.
• Materiał laterytowy. Ogólne określenie obu. Przegląd proponuje je dla inżynierów drogowych.

Inne lokalne nazwy to murram we Wschodniej Afryce, cabook na Sri Lance i ferricrete w południowej Afryce. Przegląd proponuje, aby inżynierowie drogowi używali materiału laterytowego jako ogólnego określenia, a nie ferricrete.

Gdzie występuje

Lateryt tworzy się głównie w wilgotnych strefach tropikalnych i subtropikalnych. Należą do nich Afryka, Indie, Azja Południowo-Wschodnia, Australia oraz Ameryka Środkowa i Południowa. Zmiany klimatu w przeszłości sprawiły, że część laterytu leży poza dzisiejszymi tropikami (2.3.4).

Buchanan opisał go po raz pierwszy w Indiach w 1807 roku. W ziemi był miękki, a na powietrzu szybko twardniał, więc budowniczy cięli go na cegły. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego cegłę.

Dlaczego nie przechodzi standardowych badań

Lateryt często nie spełnia limitów, które zarządcy dróg stosują do żwiru, a mimo to dobrze działa w eksploatacji (4.1). Przegląd AFCAP podaje te przyczyny:

• Uziarnienie. Często ma luki we frakcji piaskowej. Badanie przesiewowe według masy to zaniża, ponieważ bogata w żelazo gruba frakcja jest cięższa od drobnej. Gruba frakcja ma gęstość właściwą 3,0 do 3,5, a drobna około 2,7. Uziarnienie według objętości może wyglądać lepiej (3.2.1).
• Porowate cząstki. Zawyżają każdy pomiar wilgotności, w tym granice Atterberga.
• Rodzaj iłu. Głównym iłem jest kaolinit. Ma niepęczniejącą sieć krystaliczną, więc materiał pęcznieje mniej niż z innymi iłami.
• Plastyczność i wytrzymałość. Lateryty często mają wskaźnik plastyczności 15 do 20. Ich CBR po nasączeniu jest często poniżej zwykłego minimum 80 procent (1.1).
• Przygotowanie próbek. Zwykła praca laboratoryjna rozbija zlepki mułu i iłu, które podczas budowy pozostają całe (4.1).

Najważniejsze właściwości to uziarnienie, granice Atterberga, wytrzymałość grubych cząstek oraz zagęszczenie i nośność (3.2).

Kryteria dla podbudowy z laterytu

Charman (1988) zaproponował kryteria dla podbudowy z żwiru laterytowego pod cienką nawierzchnią bitumiczną w tropikach. Przegląd AFCAP podaje je w tabeli 4-2.

Charman podaje wartość ścieralności w bębnie Los Angeles na poziomie 65 procent lub mniej dla podbudowy drogi lokalnej. Dla pozostałych wierszy podbudowy jest to 50 procent lub mniej. CBR dotyczy próbek nasączanych przez 4 dni. Próbki podbudowy dla ruchu powyżej 0,3 miliona są zagęszczane do 100 procent gęstości przy zagęszczeniu modyfikowanym. Pozostałe do 95 procent.

Przegląd podaje, że Charman proponował te podbudowy wyłącznie dla dróg o małym natężeniu ruchu. Brazylia stosuje drobnoziarniste gleby laterytowe jako podbudowę przy natężeniu do 1 500 pojazdów dziennie i 5 milionach równoważnych osi standardowych (5.2). Main Roads Western Australia (MRWA, 2002) określa kryteria dla podbudowy pod cienką nawierzchnią bitumiczną. CBR po nasączeniu wynosi 80 lub więcej, a granica płynności 25 lub mniej. Dryback, czyli wysychanie po zagęszczeniu, wynosi 85 procent optymalnej wilgotności lub mniej (tabela 4-10).

Grubość warstwy z laterytu

Przegląd AFCAP podaje kryteria materiałowe. Nie podaje grubości warstwy. Nie znaleźliśmy normy grubości, która dotyczy wyłącznie warstwy ścieralnej z laterytu.

Ogólna zasada dla żwiru znajduje się w podręczniku FHWA o drogach żwirowych. Grubość zależy od liczby ciężkich pojazdów i nośności podłoża drogowego (tabela 6). Tabela dotyczy żwiru w ogóle, a nie laterytu.

Podręcznik mówi, że droga żwirowa traci żwir na skutek ruchu, erozji i deszczu. Projekt musi to uwzględniać (A2). Podaje też 25 do 50 mm (1 do 2 in) jako typową dopuszczalną głębokość koleiny dla drogi z nawierzchnią kruszywową. Strona podłoże gruntowe opisuje warstwę, która wyznacza klasę CBR.

Nawierzchnia żwirowa wymaga innego materiału niż podbudowa. Próbkowa specyfikacja podręcznika dopuszcza w warstwie ścieralnej z żwiru od 4 do 15 procent materiału przechodzącego przez sito nr 200. Wskaźnik plastyczności wynosi 4 do 12. Dla podbudowy z żwiru dopuszcza od 3 do 12 procent i wskaźnik plastyczności od 0 do 6. Plastyczne drobne frakcje wiążą powierzchnię.

Wykonawstwo

Przegląd AFCAP, rozdział 5.2, podaje te praktyki dla podbudowy z laterytu:

• Zagęszczać przy wilgotności zbliżonej do optymalnej. Lateryt zagęszczony poniżej wilgotności optymalnej często daje słabą powierzchnię i nie osiąga wytrzymałości.
• Zagęszczać do wysokiego stopnia. Wysoki stopień zagęszczenia zachowuje wytrzymałość laterytu, gdy jest mokry.
• Pozostawić żwir o niskiej plastyczności do dojrzewania przez około jeden dzień po dodaniu wody. Piaski lateryczne mogą wymagać 4 lub 5 dni.
• Rozbijać duże cząstki laterytu konkrecyjnego walcem kratowym. Układarki działają słabo, ponieważ segregują grube i drobne cząstki.
• Kształtować wierzch pod odwodnienie. Uszczelnienie położyć dopiero, gdy podbudowa jest sucha, a powierzchnia twarda. Może to potrwać 1 do 2 miesięcy.

Lateryt na lotnisku

Żaden tekst ICAO, EASA ani FAA, który czytaliśmy, nie wymienia laterytu. Nie znaleźliśmy dla niego specyfikacji lotniskowej. Pozycja P-209 FAA, kruszywo łamane na podbudowę, ma te limity (AC 150/5370-10H, 209-2.1):

• Ubytek w badaniu Los Angeles 45 procent lub mniej.
• Co najmniej 90 procent cząstek z dwiema pękniętymi ściankami i 98 procent z jedną.
• Granica płynności drobnego kruszywa 25 lub mniej i wskaźnik plastyczności 5 lub mniej.

Te limity są ostrzejsze niż kryteria drogowe powyżej. Warstwa z laterytu w nawierzchni lotniskowej wymaga więc własnego uzasadnienia inżynierskiego. Potrzebuje też raportu o nośności. Dla statków powietrznych o masie 5 700 kg lub mniejszej Załącznik 14 ICAO (2.6.8) wymaga podania maksymalnej dopuszczalnej masy statku i ciśnienia w ogumieniu. Przykładem jest 4 800 kg/0,60 MPa. Powyżej 5 700 kg stosuje się metodę ACR-PCR (2.6.2).

Strona nawierzchnia lotniskowa opisuje warstwy nawierzchni lotniskowej.