Po obnažení havarijního stavu některých silnic při poslední oblevě se v médiích i zdejších článcích i v diskusních příspěvcích začaly objevovat (dez)informace o tom, jak jsou silnice zhotovitelskými firmami a silničáři záměrně flákány, jak je celý systém výstavby komunikací cinknutej a vůbec je to postavený od prvního ředitele až po poslední lopatu jako jedna velká rozkrádačka.
Nehodlám zde obhajovat jasnou zlodějinu v některých(!) případech, ale kladu si za cíl objasnit účel nelehké práce chlapíků v oranžových kombinézách, kteří dělají těžkou, blbou a z důvodů, které si objasníme později, často i zbytečnou práci.
1) Z čeho se skládá silnice? (Bráno po vrstvách odspodu)
– Pláň: To je terén po odstranění vrchní vrstvy ornice. Takové to hnědé až žluté „něco“ s kamením. Pláň je opracována do příslušného profilu a hutněna na základní hodnotu danou projektem. Míra hutnění je kontrolována zkušebnami. Výsledky zkoušek jsoupak hlavním kriteriem pro převzetí vrstvy investorem.
– Zemní těleso/ ochranná vrstva: Násyp několika vrstev lomového, drceného kamene různých frakcí. Je budováno vždy i když silnice leží v zářezu. Vrstvy mohou být pro zvýšení houževnatosti proloženy geotextílií. Drcené kamenivo různých frakcí zhutněné po vrstvách na projektantem/normou danou únosnost. Pro předání jsou požadovány zkoušky měřící modul přetvárnosti podloží, tedy jeho únosnost. Je také dělící vrstvou, která zabraňuje vnikání zeminy z podloží do konstrukce. Díky mezerovitosti plní i funkci plošné drenáže, protože zabraňuje kapilárnímu vzlínání vody do podkladních, nosných vrstev komunikace.
– Podkladní vrstvy: Tyto vrstvy tvoří kamenivo, které může být prolito hydraulickými pojivy jako je cementová malta, cemento-popílková suspenze apod. Pak se jedná o kamenivo zpevněné cementem (KZC) nebo o kamenivo zpevněné popílkovou suspenzí (KAPS), tekutý asfalt, nebo je přímo obaleno asfaltem. Tomu se pak říká „obalované kamenivo“, (dále jen OK). Zvýšení vzájemné adheze zrn napomáhá možnosti zhutnit vrstvu více než lze běžné kamenivo stejné frakce. V případě vysoké zátěže komunikace může být tato vrstva i z plnohodnotného betonu. Tato vrstva je hlavním nosným prvkem budoucí silnice.
– Ložná vrstva: Podle druhu finální, obrusné vrstvy může být použit asfaltový beton (dále jen AB) hrubozrný (dále jen ABH) nebo střednězrný (dále jen ABS) nebo podkladní, cementový beton. Tato vrstva je také hutněná a vyztužuje poslední, obrusnou vrstvu a přenáší na podkladní vrstvy mechanické namáhání.
– Obrusná vrstva: Ta je tvořena buď asfaltobetonovou vrstvou nebo cementobetonovou vrstvou, která je svými vlastnostmi přizpůsobena pojíždění vozidly. Tato vrstva chrání konstrukci předk klimatickými vlivy a nepropouští vodu. Všechny tyto vrstvy obsahují dálnice a silnice těch nejvyšších kategorií nebo silnice s předpokládaným těžkým provozem vzhledem k charakteru okolního průmyslu. Podle určení komunikace se v souladu s požadavky normy omezuje nebo úplně vypouští ochranná vrstva, kterou nahrazuje modifikovaná vrstva podkladní.
Jako příklad si můžeme uvést skladbu pro účelovou komunikaci, která je použitelná i pro silnice II. A III. tříd:
– ABS I 60 mm
– ABH I 30 mm
– OK 60 mm
– Kamenivo, frakce 0-22 mm 50 mm
– Štěrk, frakce 32-63 mm 100 mm
– Štěrkodrť, frakce 0-63 mm 150 mm
– Pláň hutněná na min. 60 MPa
Silnice vyšších kategorií (zde konkrétně sběrná čtyřproudovka š.= 2x 8m s dělícím pruhem) mají složitější skladbu, která počítá s těžkým provozem a je mu přizpůsobena doslova „od podlahy“:
– ABS I 40 mm
– ABH II 50 mm
– AB ložený 50 mm
– OK 60 mm
– KZC II 250 mm
– Štěrkodrť, frakce 0-63 mm 80 mm
– Štěrkodrť, frakce 0-32 mm 70 mm
– KZC II 100 mm
– Pláň hutněná na min. 60 Mpa + drenáž
2) Materiály vozovek – výhody a nevýhody
Když vynechám dlážděný kryt (kamenná dlažba) vozovky užívaný dnes jen v historických centrech měst a na různé účelové komunikace v obytných zónách (betonová dlažba), které mají charakter netuhých vozovek, zbudou nám k probrání vozovky tzv. tuhé z cementového nebo netuhé asfaltového betonu.
Beton cementový (dále jen CB)
Pro výstavbu komunikací nebo přistávacích drah na letištích se používá speciálních silničních betonů, které díky přísadám a množství použitého cementu odolávají mrazům i rozmrazovacím prostředkům. Pro vysoký obsah cementu (min. 340 kg/m3) je nejčastěji používaný, silniční beton C30/37 XF4 nejen pevný (krychelná pevnost je 37 N/mm2), ale i výrazně houževnatý při namáhání obrusem a také vodotěsný.
Mezi největší přednosti betonové vozovky patří:
– vysoká únosnost
– delší životnost
– odolnost proti účinkům olejů, PHM a ostatních provozních kapalin
– rychlejší osychání povrchu vlivem nasákavosti
– a také, byť to vypadá na první pohled jako banalita, i její světlý povrch.
– Jednou z hlavních výhod pro řidiče je pak naprostá odolnost proti vyjíždění kolejí.
Hlavní nevýhodou betonového krytu je:
– technologicky podmíněná, časová náročnost a v podstatě nulová lokální opravitelnost vzniklých závad. V betonové vozovce totiž nevznikají výtluky jako ve verstveném asfaltbetonu, ale povrch je rozrušován liniovými prasklinami, které se vlivem zatížení a počasí dále rozšiřují. Jejich sanace je možná, ale zdlouhavá a tak i drahá.
– Při výměně CB krytu je třeba starý vyfrézovat až na podloží a před ukládáním nového je třeba podloží alespoň minimálně sanovat. Nelze totiž bez složité výztuže napojit nový beton na starý, protože taková konstrukce by se chovala jako dvě oddělené desky, velmi rychle by se poničila a tak musí jít pryč celá vrstva.
– CB není možno použít bez vyztužení dvěma vrstvami kari-sítí na úseky se spádem vyšším než 4% (4 cm na 1 m), protože beton stéká. Co se ceny týče, je betonová dálnice +/- stejně drahá jako ta asfaltová, ale vydrží déle.
Asfaltový beton (AB)
Výše uvedené příklady skladeb asfaltových komunikací napovídají i mnoho o výhodách a nevýhodách tohoto typu konstrukce.
Relativně tenké vrstvení horní části konstrukce spolu s nižší únosnosti AB (oproti CB) je důvodem tvorby trhlin při vysokém zatížení a následně, při absenci údržby i výtluků, které vznikají oddělením části poškozené vrchní vrstvy od ložné vrstvy. Kvůli schopnosti AB tvořit trvalé deformace při teplotách vyšších než je 45°C, je další z hlavních uživatelských nevýhod tvorba kolejí. To jsou nevýhody.
Výhodou konstrukcí z AB je:
– rychlost výstavby
– variabilita použití i v místech se spádem vyšším než jsou 4% nebo v místech se složitým půdorysem (opracování uličních vpustí a kanalizačních šachet), kde by pnutí zrající CB desky vyžadovalo síť smršťovacích spár, které jsou potenciálním slabým místem CB krytu a které je třeba za peníze udržovat-
– pro ekology i ekonomy je jednou z hlavních výhod také úplná recyklovatelnost AB povrchu.
– možnost relativně jednoduché sanace lokálních závad, které při správném provedení nijak nesnižují kvalitu komunikace snad krom estetického vnímání strakaté silnice.
– při výměně povrchu může být odfrézována jen část staré obrusné/ložné vrstvy a na ni se dokonale napojí nová.
3) Technologie výstavby
CB vozovky
Nemá cenu povídat si o tom, jak se odkope ornice, urovná pláň, zhutní se a na ni se navezou vrstvy kameniva tak, jak jsem to popsal nahoře. To si každý umí představit a není tam nic, co by zajímalo řidiče, který sviští po povrchu nebo lehce nad povrchem silnice.
Betonovou vozovku zná každý, kdo někdy jel po D1. Jsou to ty pekelný „schody“ od Humpolce po Vyškov, ale také vzorný povrch od Olomouce po Ostravupyčo po kterém se dá 15 roků lítat 300 km/h aniž by jízda byla rušena kolejema, spárama a výtlukama.
Betonová vozovka je prováděna tzv. kontinuální betonáží. Znamená to, že zakladač je bez přestávky krmen betonem a ten je šnekovými dopravníky ve stroji rovnoměrně rozprostřen do šíře celého jízdního pásu a zároveň hutněn vibračními lištami zakladače. CB je hutněn vibračními deskami zakladače nebo ručními stroji, protože polotekutý beton válec prostě neunese.
Pokud je práce přerušena, je vytvořena pracovní spára. To je ocelová deska přiložená na čelo ukončené betonáže s dírami po 250 mm do kterých jsou volně vloženy 60 cm dlouhé trny z ocelových prutů betonářské výztuže průměru 16 mm. Ty z čela ukončené CB desky trčí 30 cm ven. Část trnu, která je zalita v betonu je opatřena plastovým nebo ocelovým, kluzným pouzdrem. Při pokračování betonáže je druhá část trnu zalita napevno do betonu. Díky jednostrannému volnému uložení trnů je dosaženo možnosti vzájemného pohybu desek v ose trnů a tím je odstraněno riziko vzájemného ovlivňování dvou nestejně velkých a tedy i nestejně pracujících desek.
Další důležitou součástí technologie jsou smršťovací spáry. Jo, to jsou ty „silniční panely“. Dilatační spáry je třeba prořezat v takovém rastru, aby odpovídal tloušťce desky, půdrysu desky a použitému betonu. To znamená, že pokud mám na dálnici 23 cm betonu C 30/37 XF4, kterej je přecpanej cementem tak, že při tuhnutí solidně topí (že jo, Jirko? 8o)…), znamená to rastr do 7 metrů, což je pro dva pruhy dostačující, když podélná spára je na dělící čáře. No a proč vlastně řezat do pěkný, nový silnice? Beton se při tuhnutí a zrání smršťuje. Smršťuje se v celé ploše, což znamená, že hrozí potrhání desky tak, jako třeba popraská krusta z jemného bláta na dně vyschlé kaluže. Proto se tomuto vnitřnímu pnutí „předhodí“ proříznuté spáry jako místa, kde se může vyřádit a desku dotrhnout. Spára je totiž řezána do 1/3 tloušťky desky címž ji oslabí a vytvoří tak místo, kde deska řízeně praskne a nepraskne nikde jinde.
Prořezaná dilatační spára má tl. 5-6 mm a je vyplněna těsnícím provazcem, trvale pružným tmelem a zalita asfaltem kvůli ochtaně tmelu před UV zářením, chemickým a mechanickým namáháním. Výplň spáry by měla být mírně zapuštěna, aby ji nebylo možné vytrhnout třeba při brzdění pes spáru, při smyku apod.
Betonáž může teoreticky probíhat do – 5°C, ale ŘSD to nerado vidí a nechává přísahat betonárku i zhotovitele na jejich potenci, že byla učiněna všechna zimní opatření a do betonu byly přidány patřičné plastifikátory.
AB vozovky
…je podobná výstavbě CB vozovky jen vzdáleně. Podloží je stejné, ale používány jsou jiné zakladače (finišery) a po uložení je AB nebo OK hutněno pojížděním vibračním válcem s ocelovým pojezdem (válce s ocelovým pojezdem jen vpředu a pneumatikami vzadu jsou určeny k hutnění podkladních vrstev).
Finišer je krmen AB nebo OK, který přivážejí standardní sklopky s kapacitou 7 m3 zakrytý plachtou. V obalovně je naložena směs o teplotě kolem 220°C. Díky zakrytí plachtou, obrovské akumulaci tepla hustým asfaltem a kamenivem, nevychladne směs pod limit 182°C ani když ji vezou přes 30 km daleko. Koberec položený ráno po třech hodinách citelně pálí i přes podrážky a večer je jako topení i když je pod mrakem a po slunci není ani vidu.
Před ukládáním směsi je třeba na povrch podkladu nanést penetrační nátěr, což je asfaltová emulze. Asfalt je v drobných částečkách rozptýlen ve vodě. To je ta sračka, kterou je občas natřena povrchově rozrušená silnice a kterou je pak zacákaný auto, který jde umýt jen technickým benzinem 8o( Ukládání šnekovým zakladačem s sebou nese ještě to riziko, že se těžký finišer propadne do vrchní vrstvy kameniva a šnek trochu kameniva nakypří a promíchá s asfaltem. Jakmile k tomu dojde, je to vážná chyba a je třeba ihned zastavit, odebrat materiál v celé šíři pokládaného pásu až k místu poruchy, urovnat podklad a udělat to znova. Je třeba pospíchat, aby spára nevychladla a stejně ji pak pro jistotu proříznout a prolít.
Po uložení směsi na AB pás najede vibrační válec a podle tloušťky vrstvy zreguluje příklep tak, aby měkký asfalt nezatloukl do podkladu. Důležité je taky zkrápění válcového pojezdu, aby nevytrhával čerstvý asfalt. Hutnění AB vrstev je jedním z úkonů, které jsou klíčové pro kvalitu výsledku, protože čím méně vzduchu je v hotové vrstvě obsaženo, tím je vrstva pevnější a tím méně náchylnou k poškození trhlinami od zatěžování, kterými pak do konstrukce proniká voda, která ji za mrazů trhá o to líp, že asfalt je při nízkých teplotách nepružný.
Aby bylo možné kontrolovat kvalitu silnice ještě před tím než na ni vjede první auto a nemuselo se čekat X let na to, jestli vydrží či ne, existují zkoušky mezerovitosti, které mají pro jednotlivé druhy materiálů určen maximální obsah vzduchu. Zkouška se provádí z válečku pořízeném z položené vozovky dutým vrtákem o průměru 50 mm. Zkoušku popisovat detailněji nemá smysl. Důležité je, že ze zkušebny vypadne papír, který kryje záda jak obalovně, která tak má gebír na to, že nedodala šizenou směs a druhak také zhotovitelské firmě, která má papír na to, že provedla uložení podle normy. To je důležitý pro řešení případné reklamace, kdy za závadu na takto porvedené komunikaci může jedině podloží (nebo přetěžování komunikace).
V průběhu pokládky finální, obrusné vrstvy dojde i na opracování prostupů inženýských sítí skrz kryt komunikace, což je další z rizikových míst na AB konstrukci. Základní pravidlo je, že úroveň AB musí alespoň o 2-5 mm převyšovat veškeré cizorodé/pevné prvky a to ať se jedná o rám poklopu uliční vpusti, kanalizační šachty, ventilů vody/plynu nebo třeba úroveň signálního pruhu u obruby – tzv. přídlažby. Je to nutné z důvodu možného vyvracení toho kterého předmětu. Asfalt je pružný materiál a pokud by kanál lezl jen o dva milimetry ven, tak by dostávál rány ve směru jízdy a postupně by se rám i s poklopem stěhoval „po směru“, přičemž by se na jedné straně otvírala spára a na druhé by se dělala roleta. Proto je nanejvýš potřeba, aby byly všechny prvky zapuštěny nebo v nejhorším případě alespoň zarovnány.
Všechny spáry AB konstrukce musí být po uložení a zhutnění směsi ošetřeny. Ať už se jedná o podélnou spáru přídlažba-AB nebo kanál-AB, příčnou pracovní/technologickou spáru nebo napojení nového AB krytu na stávající, je třeba všechny spáry proříznout a zaplnit k tomu vhodnou hmotou. Tím je zabráněno pronikání vody do konstrukce, jejímu možnému postupu po hranicí mezi jednotlivými vrstvami a následné destrukci povrchu po promrznutí. Zde je možné provádět práce technologií za tepla i za studena.
Zdroje:
http://www.kohut.cz
http://www.asfalt.cz
http://www.uur.cz
ČSN EN 206-1
ČSN 73 6121
ČSN 73 6124-1
ČSN 73 6124-2
TKP 18 ŘSD
Vlastní praxe v silničním stavitelství
(5x známkováno, průměr: 1,20 z 5)