Zhutňovací stroje

Zhutňování je technologický proces, při kterém se záměrně zvyšuje objemová hmotnost zeminy, působením statického nebo dynamického zatížení. Při zhutňování dochází k odstraňování dutin a pórů, které vznikly při rozpojování zemin nebo při jejich sypání. Cílem zhutňování je tedy zvýšení únosnosti zeminy, zamezení sesedání, předchází poškození mrazem, zlepšení stability, zamezení propustnost vody. V běžné praxi se zhutňovací stroje používají k zhutňování zemin, při vytváření zemních násypů a zásypů, zhutňování živičných povrchů, zhutňování při pokládce zámkové dlažby apod.

Obr. 1: Schéma účinku zhutňování

Zhutnění může být dosaženo:

• Tlakem, vlastní váhou stroje.

• Hnětením.

• Rázy, údery.

• Vibrací.

• Kombinací uvedených účinků.

Ke zhutňování slouží tyto stroje:

Zhutňovací válce

• Statické válce

• Vibrační válce

• Oscilační válce

• Sektorové válce s dynamickým účinkem

• Válce ručně vedené

Vibrační desky

Vibrační pěchy

Výbušná dusadla

Zhutňovací válce

Válce statické

Válce statické jsou stavební stroje určené pro hutnění zemin, na podloží působí svojí statickou vahou. Vyrábí se o hmotnosti 5 až 20 tun v provedení samopojízdném nebo vlečném. Statické válce mohou být hladké nebo pneumatikové.

Hladké statické válce působí vlastní tíhou, mohou být dvouosé tříběhounové a dvouběhounové nebo tříosé tříběhounové. Dvouosé tříběhounové válce mají v předu jeden široký válec o menším průměru a vzadu dva úzké válce. Tříosé tříběhounové válce mají tři stejné válce umístěné v tandemu za sebou. Dvouosé dvouběhounové mají dva válce o stejných rozměrech umístěny v tandemu za sebou. Jsou nejpoužívanější, vhodné pro soudržné zeminy, jíl, slín, mokrá zemina apod. Zhutňují do hloubky 15 – 20 cm.

Obr. 2: Válec CAT CB 24

Pneumatikové válce působí tlakem spojeným s hnětením, zhutňují do hloubky 20 až 60 cm.

Hladké válce – nejlépe se uplatňují na kamenitých násypech a na násypech ze zemin nesoudržných, výjimečně i jílovitých, mají-li vhodnou vlhkost.

Ježkové válce – působí kombinací účinků vibrace, tlaku a hnětení, vhodné pro promíchávání zemin při stabilizaci písčitých zemin s velkým podílem jemných částic, dále v jílech.

Mřížové válce – jsou vhodné pro kamenité materiály, ale i vrstvy suťového materiálu. Mají běhouny zhotoveny z ocelového pletiva.

Tažené, samopojízdné, tandemové válce - mají dva stejně široké běhouny, používají se hlavně ke zhutňování živičných vozovek.

Vibrační válce

Mají vlastní pohon nebo jsou tažené. Zhutňují rychle za sebou jdoucími rázy běhounu na zeminu a vyvolávají pod dotykovou plochou běhounu rozkmitání částí zeminy do poměrně značné hloubky. Částice zeminy se do sebe zakliňují a zaujímají co nejmenší prostor. Běhoun se skládá z ocelového pláště a hydraulicky poháněného vibrátoru, který vyvolává vibraci běhounu. Běhoun je ke stroji upevněn prostřednictvím gumokovů, které zachycují vibrace a zabraňují jejich přenosu do nosné části stroje. Pouze u vedených válců se používá vibrátor umístěný mimo běhouny. Vibrační válce se používají ke zhutňování kamenitých zemin s příměsí jílu. Mohou být provedeny jako jednoosé, dvouosé, tandemové, samopojízdné vedené nebo řízené.

Obr. 3: Vibrační válec CAT CS-583E

Oscilační válce

Oscilační válce - jejich základem jsou výstředníky, které jsou synchronně poháněny ozubenými řemeny. Běhoun tak zůstává ve stálém styku s povrchem zhutňovaného materiálu (neodskakuje jako vibrační válce).

Válce sektorové

Běhouny těchto válců jsou složeny ze sektorů s výčnělky tvarovanými tak, že při odvalování běhounů narážejí výčnělky na zeminu. Nárazem ji zhutňují a dalším odvalováním hnětou. Nárazy výčnělku působí současně i vibraci. Sektorové válce mají komplexní zhutňující účinek. Používají se pro zhutňování těžkých zemin, pro zhutňování zemin tak vlhkých, že se na nich jiné stroje už neuplatní. Mohou být tažené a samopojízdné.

Válce ručně vedené

Skládají se z jednoho nebo dvou běhounů stejného průměru, které jsou umístěné těsně za sebou nebo mohou mít jinou konstrukci. Nad běhouny je spalovací motor, který zajišťuje pojezd a rotaci vibračních budičů obou běhounů. Běhouny mohou být hladké nebo profilované. Používají se na běžné zemní práce, při stavbě vozovek, plošných zemních pracích, hlavně ke zhutňování kamenitých zemin s příměsí jílu.

Vibrační desky

Mají podobně, jako ručně vedené válce, předat zemině vibrační impulzy od budiče vibrace a také vyvodit sílu potřebnou k posuvnému pohybu desky po zhutňované zemině. Jsou vhodné pro zhutnění suchých i vlhkých štěrkopísků, vrstev drceného kameniva a čerstvě položené zámkové dlažby, hutnění živic. Mohou být lehké, střední, těžké, jednosměrné, obousměrné a kruhové. Lehké desky zhutňují do hloubky 25 až 60 cm. Obousměrné desky umožňují pohyb dopředu a dozadu. Kruhové vibrační desky se používají pro práci v úzkých výkopech. Nevhodné použití vibračních desek je při hutnění soudržných zemin (jíly) s vyšším obsahem vody.

Obr. 4: Vibrační deska Wacker Neuson VP 1340A

Videosekvence:

vibrační deska

Vibrační pěchy

Skládají se ze spalovacího motorku, který pohání klikový mechanismus, jehož ojnice působí na soustavu pružin, které rozkmitají patku předávající zemině dynamické rázy. Používají se pro hutnění zemin hlavně tam, kde nelze použít vibrační desky, tedy pro hutnění ve výkopech a k zhutnění méně přístupných ploch při dokončovacích prací. Hutnící patka (pracovní část stroje) má šířku okolo 30 cm, takže je možné pracovat i v poměrně úzkém výkopu. Nevýhodou vibračních pěchů je malý plošný výkon a nemožnost vytvoření kvalitní rovinné plochy.

Obr. 5: Schéma vibračního pěchu

Obr. 6: Vibrační pěch WEBER SRV 660 Subaru

Výbušná dusadla

Mají zážehový motor. Dusadlo se vznese do výšky několika desítek centimetrů a poté padá celou svou vahou dolů. Využívá polohové energie při výskoku. Mají dvě fáze hutnění. V první fázi se dusadlo odrazí od země a tím dochází k prvnímu hutnění zeminy. V druhé fázi narazí dusadlo na zeminu a způsobuje v zemině silné přeskupení jednotlivých zrn zeminy. Používají se při zhutňování soudržných i nesoudržných zemin.

 

Dílčí lekce

Zdroje

• KUČEROVÁ, Ludmila a Oldřich TUREK. Strojní zařízení. Praha: Parta, 2005. ISBN 80-7320-079-1.
• VOŠTOVÁ, Věra, Milan KAŠPAR, Terezie VONDRÁČKOVÁ. Moderní prvky ve zhutňování zemin [online]. [cit. 2014-11-02]. Dostupné z: http://stavebni-technika.cz/clanky/moderni-prvky-ve-zhutnovani-zemin/.

Obrázky:

• Obr. 1: STEHLÍK Dušan. Zkoušení zemin a materiálů v podloží pozemní komunikace - zhutnitelnost a únosnost [online]. [cit. 2014-11-02]. Dostupné z: http://lences.cz/skola/subory/-%20-%20PREDMETY%20%20%28semester%201%20-%2010%29%20-%20-/6-semester/-%20BM02%20-%20Pozemni%20komunikace%20II/Cviceni/T%C3%A9ma%201%20-%20Zkou%C5%A1en%C3%AD%20zemin%20a%20materi%C3%A1l%C5%AF%20v%20podlo%C5%BE%C3%AD%20PK.pdf.
• Obr. 2: AUTOR NEUVEDEN. Zemní práce [online]. [cit. 2014-04-11]. Dostupný na WWW: http://www.machacek-trymet.cz/zemni-prace.php.
• Obr. 3: AUTOR NEUVEDEN. Zemní práce [online]. [cit. 2014-04-11]. Dostupný na WWW: http://www.machacek-trymet.cz/zemni-prace.php.
• Obr. 4: AUTOR NEUVEDEN. Vibrační deska Wacker Neuson VP 1340 [online]. [cit. 2014-04-11 ]. Dostupný na WWW: http://www.vibracni-desky.cz/3213/vibracni-deska-wacker-neuson-vp-1340.html.
• Obr. 5, 6: AUTOR NEUVEDEN. Vibrační pěch [online]. [cit. 2014-04-11]. Dostupný na WWW: http://vibracni-pechy.vibracni-desky.cz/.
• Obr. 7: STEHLÍK Dušan. Zkoušení zemin a materiálů v podloží pozemní komunikace - zhutnitelnost a únosnost [online]. [cit. 2014-11-02]. Dostupné z: http://lences.cz/skola/subory/-%20-%20PREDMETY%20%20%28semester%201%20-%2010%29%20-%20-/6-semester/-%20BM02%20-%20Pozemni%20komunikace%20II/Cviceni/T%C3%A9ma%201%20-%20Zkou%C5%A1en%C3%AD%20zemin%20a%20materi%C3%A1l%C5%AF%20v%20podlo%C5%BE%C3%AD%20PK.pdf.