Mosty jsou neodmyslitelnou součástí dopravní infrastruktury a jejich konstrukce prošla dlouhým vývojem. Od prvních dřevěných a kamenných mostů se dostáváme k moderním, technicky unikátním stavbám, jakým je například Trojský most v Praze. Tento most, stejně jako mnoho dalších betonových konstrukcí, klade vysoké nároky na použité materiály a technologie, především v oblasti betonu a hydroizolací.
Trojský most: Technologický unikát a role vysokohodnotného betonu
Trojský most nad Vltavou vyniká jako jeden z nejplošších oblouků mezi ve světě realizovanými mosty. Díky tomu dostojí pověsti technického unikátu i v evropském měřítku. Nízké vzepětí oblouku a celkově subtilní konstrukci bez opory v podobě pilířů v řece mohli projektanti navrhnout i díky použití nadstandardních vysokohodnotných betonů s pevností vyšší než 100 MPa.
Betony a materiálová specifika
Stavební materiál od skupiny Českomoravský beton umožnil vytvořit subtilní konstrukci bez opory. Nadstandardní vysokohodnotné betony s pevností vyšší než 100 MPa pro stavbu nového mostu v pražské Tróji dodala společnost TBG Metrostav s. r. o., člen skupiny Českomoravský beton. Svým rozpětím se Trojský most, součást tunelového komplexu Blanka, řadí mezi největší mosty v ČR. Veškeré betony pro Trojský most byly navrženy s cílem splnit požadavky na statické působení konstrukce a na dosažení vysoké životnosti mostu.
„Z hlediska použitých betonů a technologií betonáže je most relativně složitý.“ Základovou desku na obou stranách mostu tvoří beton C 35/45 XF2. Opěry a pilíře mostu stojí na vrtaných pilotách ve skalním podloží na březích, do šířky řeky žádný pilíř nezasahuje. Pro založení dočasné ocelové konstrukce mostu však musely být využity provizorní ocelové piloty v řece. Jejich vnitřní prostor od cca 1 m pod dnem řeky vyplnil beton C 30/37 XA1. Po odstranění provizorních pilot tak nebude jejich podzemní část v řece překážet.
Desku mostovky hlavního pole tvoří beton C 50/60 XF2. Silné vyztužení příčníků a množství kabelových kanálků včetně podkotevní výztuže betonáž značně komplikovalo a kladlo mimořádné nároky na kvalitu provádění. Pro obetonování ocelových táhel, nazývaných „omega“, byl použit beton C50/60 XF4 v konzistenci na rozhraní stupňů S4 a S5. Průměrný modul pružnosti činil 41 GPa (průměr z 19 měření), při průměrné krychelné pevnosti 75 MPa ve stáří 28 dnů. Odpady při zkoušce odolnosti proti vodě a chemickým rozmrazovacím látkám (metoda C) činily v průměru 61 g/m2 při 75 cyklech, maximálně 150 g/m2 při stejném počtu cyklů.
Čtěte také: Jak vybudovat betonový základ pro bránu
Do železobetonových opěr/pilířů mostu byly vetknuty čtyři ocelové zárodky mostního oblouku, v nichž končí podélníky mostu. Po svém osazení na místo byly zárodky vylity vysokopevnostním betonem C 80/95 s nízkým vývojem hydratačního tepla. Zárodky nemohly být vibrované, proto musel být beton navrhnut v samozhutnitelné konzistenci. Rozliv betonu Abramsovým kuželem bez poklepu se pohyboval v rozmezí 650-750 mm. I když se jednalo o 90denní beton, již po 28 dnech vykazoval pevnost více než 100 MPa. Vzhledem ke snaze omezit vývoj hydratačního tepla však byla pevnost hodnocena až po 90 dnech, kdy bylo dosahováno pevností okolo 120 MPa.
Inovativní technologie při výstavbě
Při jeho stavbě se osvědčilo použití technologických novinek, například vysokopevnostního samozhutnitelného betonu s nízkým vývinem hydratačního tepla, aplikace vláken pro redukci trhlin od smršťování nebo premiérové použití chlazení betonu kapalným dusíkem.
- Chlazení betonu kapalným dusíkem: Při betonážích masivních částí inundačního mostu bylo použito chlazení čerstvého betonu kapalným dusíkem. V letním období byl beton chlazen kapalným dusíkem, což je zcela nová technologie, ověřená poprvé v praxi právě při betonáži mohutných koncových příčníků inundačního pole Trojského mostu. Při tvrdnutí betonu, tedy chemické reakci cementu s vodou, dochází k vývinu hydratačního tepla. Uvolněným teplem se beton zahřívá a vysoké teploty v konstrukci mohou negativně ovlivnit kvalitu betonové konstrukce. Je tedy nutné zabránit, aby teplota při tvrdnutí překročila maximální stanovenou mez pro danou konstrukci. Maximální teplota v konstrukci se dá omezit buď složením směsi, nebo ochlazením čerstvého betonu. Vzhledem k požadavkům na rychlý nárůst pevností a modulů pružnosti, nebylo možné zásadním způsobem omezit teplotu v konstrukci složením betonu. Chlazení betonu kapalným dusíkem probíhá těsně po namíchání betonové směsi. Ke kryogennímu zásobníku se přistaví autodomíchávač, k plnícímu trychtýři se připne dávkovací zařízení čerpající kapalný dusík. Beton je nutné chladit cyklováním, aby došlo k rovnoměrnému zchlazení celé směsi. Po každém cyklu trvajícím řádově několik sekund by měla následovat krátká pauza na promíchání. Dávkovací zařízení umožňuje nastavení času jednoho cyklu. Beton byl vyroben z odleželého cementu (s nižší teplotou), aby bylo následné chlazení efektivnější. Betonáž koncových příčníků inundačního mostu trvala celý den, přičemž během dne teplota vzduchu rostla až na 28 °C, teplota dodaného chlazeného betonu však díky nové technologii nepřekročila 23,5 °C. Technologie chlazení betonu kapalným dusíkem tak byla při stavbě Trojského mostu ověřena.
- Aplikace vláken pro redukci trhlin: Použitý beton opět obsahuje polypropylenová vlákna, která snížila riziko vzniku trhlin a splňuje požadavky na rychlé dosažení pevností a modulů pružnosti pro předpínání. Navíc byl hned po uhlazení povrchu aplikován nástřik pro omezení odpařování záměsové vody z betonu. Po zatuhnutí betonu byl povrch zakryt geotextilií a PE fólií. Vznik trhlin se tak podařilo eliminovat. S ohledem na vysokou pevnostní třídu betonu, a tím pádem nízký obsah vody, bylo nutné počítat s vysokým rizikem plastického smrštění a vzniku trhlin. Negativně přitom stavbu ovlivňovaly i povětrnostní podmínky, především silný vítr nad hladinou řeky. Beton byl proto pravidelně opatřován postřikem proti odparu.
Parametry a konstrukce Trojského mostu
Trojský most je součástí souboru staveb Městského okruhu v Praze a spojí Partyzánskou ulici v Holešovicích s oblastí ulic Povltavské a Trojské na druhém břehu Vltavy v Tróji. Měří celkem 262,1 metrů a je široký úctyhodných 36 metrů. Celková výška nosné konstrukce je 34 m nad maximální plavební hladinou Vltavy. Zajímavostí je subtilní konstrukce bez opory v řece a nízká výška nosného oblouku. Nosnou konstrukci jeho hlavního pole tvoří ocelovobetonový plnostěnný předpjatý síťový oblouk s dolní mostovkou. Rozpětí oblouku hlavního pole mostu činí 200,4 m, vzepětí oblouku 20 m. Předpjatá deska mostovky je spřažena s prefabrikovanými předpjatými příčníky.
Výsledný objekt je navržen jako jednopatrový, nepohyblivý, otevřeně uspořádaný a směrově přímý. Má po dvou jízdních pruzích pro každý směr, střední tramvajové těleso a oboustranné chodníky pro pěší a cyklisty.
Technické parametry Trojského mostu
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Celková délka | 262,1 m |
| Šířka mostu | 36 m |
| Rozpětí oblouku hlavního pole | 200,4 m |
| Vzepětí oblouku | 20 m |
| Celková výška nosné konstrukce | 34 m (nad maximální plavební hladinou Vltavy) |
| Nejvyšší pevnost betonu | > 100 MPa (po 28 dnech), cca 120 MPa (po 90 dnech) |
Realizace a dodavatelé
Investorem Trojského mostu je Hlavní město Praha, autorem projektu je firma Mott Macdonald Praha, spol. s r.o. Architektonicko-konstrukční řešení zpracoval tým, který tvoří Ing. Jiří Petrák, Ing. Ladislav Šašek (Mott MacDonald Praha s. r. o.) a Doc. Ing. arch. Roman Koucký a Ing. akad. arch. Libor Kábrt (Roman Koucký architektonická kancelář s. r. o.). Stavbu mostu realizuje společnost Metrostav, veškeré dodávky transportbetonu zajistil TBG Metrostav spol. s r. o., člen skupiny Českomoravský beton, která je jedním z nejvýznamnějších výrobců betonu na našem trhu.
Čtěte také: Montáž betonových plotových panelů
Samotnou výrobu ocelového oblouku zahájili pracovníci Metrostavu v létě loňského roku. Jednotlivé dílce byly postupně ukládány na připravené podpůrné konstrukce. Vrcholem montáže oblouku bylo vyzdvižení střední části a propojení s oběma krajními podsestavami. V minulých týdnech již proběhla montáž závěsů na oblouku mostu a předpjaté betonové mostovce a předepnutí táhel na připravené závěsy. Nyní je již konstrukce samonosná a provizorní podpory umístěné v řece je možné odstranit.
Historie a vývoj hydroizolací betonových mostů
Příspěvek se zabývá hydroizolacemi mostů na území České republiky od minulosti po současnost. Zvláštní důraz je kladen na hydroizolace betonových mostů z asfaltových pásů. Ukazuje stručně vývoj a přináší přehled hydroizolací z hlediska materiálu a technologie na tomto typu mostu. Při výstavbě silnic bylo nutné překlenout terénní nerovnosti a k tomuto účelu posloužily mimo jiné i mosty. První mosty byly stavěné ze dřeva a později z kamene a oceli. Tyto mosty neobsahovaly žádnou hydroizolační vrstvu.
První zmínky a materiály
První písemně doložitelné informace o asfaltové úpravě na mostu jsou z roku 1802, kdy se ve Francii začala těžit asfaltická hornina. Tato hornina se používala na úpravu povrchu vozovky a mostů jako izolace. Mosty se v této době upravovaly stejnými materiály, z kterých se prováděla vozovka. Významným zlomem nejen v mostním stavitelství je používání betonu.
V případě mostovky se konstrukčně jednalo o železobetonové desky podpírané trámy, průvlaky a sloupy nebo klenbou. Ochrana mostovky byla vždy provedena izolací. Tato izolace byla vždy vyspádována (nejméně 1:20 napříč a 1:60 podél) k vývodům, aby nedocházelo k „promáčení mostovky vodou prosáklou do vozovky“. Dále se uvádí, že: „izolace musí být trvale tažná a poddajná, aby malými pohyby konstrukce nepopraskala.“ Jako izolaci doporučuje olověný plech tl. 0,3 - 0,5 mm nebo měděný plech tl. 0,2 - 0,4 mm vložený mezi živičné izolace s vložkou z plsti (asfaltová anglická plsť). Tento typ izolace nazývá Siebelovou. Jednotlivé pruhy plsti se lepí asfaltovými nátěrem za horka s přesahem, případně se styky zvlášť přelepují dalšími pruhy. Jako další variantu izolace uvádí použití lepenek místo plstí s asfaltem. Příkladem je ruberoid, kde se jedná o surovou lepenku z vlněné plsti máčenou v impregnační lázni. Uvádí dále, že izolaci je možné provést nátěry bez vložek. Jedná se o asfaltové nátěry za horka nebo: „podobnými látkami pryžovými, např. PARATECTEM (za studena), přípravky CONCO (plastic a liquid), je radno alespoň hotové povlaky chrániti vrstvou tenké lepenky.“ Za modernější izolace považuje: „isolace autogenní (na např. TOISOL, ISODRITE), které se spojují (bez nátěru) spájecí lampou a stloukáním spojů (přesahování).“
Zajímavé je řešení dilatací, které jsou opět řešeny pomocí měděných plechů a vlastní spáry se popřípadě vyplňovaly přírodním asfaltem. Pro zlepšení adheze asfaltu k betonu a asfaltovému nátěru bylo možné přidat azbestová vlákna. Nad touto ochranou pak následovala vozovka, která byla řešena jako dlážděná, (kamenem, betonem, dřevěnými špalíky) nebo se štětovala a štěrkovala.
Čtěte také: Jak správně vybrat a instalovat betonové obrubníky?
Předpjatý beton a moderní hydroizolace
Tradiční železobetonové trámové mosty byly limitovány rozpětím a přestávaly vyhovovat vzrůstajícím požadavkům na těžkou dopravu a konkurovat ocelovým mostům. Po druhé světové válce se tak začínají objevovat první mosty z předpjatého betonu. Štíhlost, výroba prefabrikátů, úspora materiálů a rychlá montáž byly přednosti těchto konstrukcí. S nástupem železobetonových mostů bylo nutné změnit i asfaltovou vozovku. Nově se začala používat lehká a pružná vozovka. Bohužel tyto první předpjaté mosty měly nedostatečnou ochranu proti vodě. Mosty byly pouze s asfaltovou úpravou bez izolace. Názory, že voda a roztoky solí budou odvedeny přímo z povrchu mostu, byly chybné.
Díky těmto zkušenostem se po roce 1960 začaly provádět první mosty s asfaltovou vozovkou a hydroizolací. Tyto hydroizolace byly tvořeny asfaltovými lepenkami, které se kladly ve 2 - 3 vrstvách na betonovou mostovku a navzájem slepily horkým asfaltem. Proti mechanickému poškození se hydroizolace chránila 50 - 80 mm silnou železobetonovou betonovou deskou, která tvořila podklad asfaltové vozovce. Železobetonová deska nedokázala dostatečné přenášet dynamické zatížení, což mělo za následek její poruchu. Porušená deska pak začala poškozovat hydroizolaci. Na konci 60. let se tak nahrazuje ochranná železobetonová deska vrstvou z litého asfaltu nebo asfaltového betonu.
Na vozovkách s ochrannou vrstvou z litého asfaltu se však v některých případech začaly, převážně v horkých letních měsících, vytvářet puchýře. Puchýře byly způsobeny vlhkostí unikající z vyzrávajícího betonu mostovky. Bylo přijato řešení umístit odvětrávací (expanzní) vrstvu pod hydroizolaci. Odvětrávací vrstva byla tvořena pásy ze skleněné rohože, skleněné tkaniny nebo perforovaného pásu ze skelné rohože. U perforovaného pásu došlo k lepšímu spojení s podkladní vrstvou - mostovkou. Napojení expanzní vrstvy na vnější prostředí však způsobovalo, že docházelo k vniknutí vody do této vrstvy a podmáčení hydroizolace. Jako řešení byly používány rourky, které byly instalovány v nejnižších místech, a odváděly případnou vodu z mostovky. Možné problémy s expanzní vrstvou vyřešil další systém a to izolace z natavitelných asfaltových pásů. První asfaltové pásy byly z oxidovaného asfaltu s nosnou vložkou ze skelné tkaniny. Jednalo se o pásy SKLOBIT A a později SKLOBIT E. Ani tyto pásy však nebyly schopny zajistit spolehlivou ochranu hydroizolace a to především na mostech dálničního typu.
Současné izolační systémy
Právě pro mosty dálničního typu byly vyvinuty první dva typy stěrkových mostních izolací - technologie MAI (Mastix asfaltový izolační) a technologie VUISIL-D (modifikovaná hmota na bázi dehtu). V 80. letech, kdy byly první zkušenosti se zahraničními materiály díky rekonstrukci vozovky a hydroizolace na Nuselském mostě, docházelo u nás k vývoji materiálů, jak stěrkových, tak asfaltových pásů modifikovaných termoplastickými polymery. Limitujícím faktorem však byl nedostatek modifikátoru, který se musel dovážet ze zahraničí. Jako slepou cestou se naopak ukázaly asfalty modifikované epoxidovými pryskyřicemi. Ještě ve změně ON 736242 z roku 1985 byla v hydroizolačním a vozovkovém souvrství uvedena expanzní vrstva.
V letech 1985-87 byly v praxi prověřeny modifikované asfaltové pásy IZOTEKT T4 a IZOTEKt AL-T4. Tyto pásy byly podrobně testovány na VUT FAST Brno. V těchto letech je možné ukončit hledání vhodné izolace. V průběhu let 1987 - 88 byl s úspěchem ověřován i první modifikovaný asfaltový pás vyrobený v ČSSR a to ELASTOBIT ST. S otevřením hranic docházelo k rychlým rozšířením nových materiálů, především modifikovaných asfaltových pásů. Jsou schvalovány izolační systémy z pásů z Francie, Itálie, Německa a Rakouska. Nové materiály a technologie si vyžadovali změnu současné oborové normy a vytvoření ČSN 73 62 42. Vedle asfaltového mastixu a asfaltových pásů se v nově zpracované normě objevily i polymerní izolace. Zkušenosti s jejich aplikacemi byly přebírány ze zahraničí. V roce 1997 byl schválen první izolační systém tuzemského výrobce DEHTOCHEMA BITUMAT, a. s. s modifikovaným asfaltovým pásem BITUMELIT PR 5. Po roce 2000 se spektrum hydroizolací rozšiřuje o další izolace a to polyuretanové a polymetakrylátové. V tomto roce jsou také přijaty nové evropské zkušební harmonizované normy pro izolace betonových mostovek z asfaltových pásů. Vyvrcholením je vydání předmětové harmonizované normy ČSN EN 14695:2010.
Základní typy hydroizolací jsou asfaltové izolační pásy, polyuretany, polymetylmetakryláty a asfaltový mastix. Tyto typy izolací jsou popsány v Technických a kvalitativních podmínkách staveb pozemních komunikací.
- Asfaltové izolační pásy: Jedna z nejstarších izolací. V současné době se pro izolaci používají asfaltové pásy modifikované polymery. Jedná se především o modifikaci elastomerického charakteru, kde se používá kopolymeru SBS (styrén-budadién-styrén), nebo elastomerického charakteru obecně označovaného jako modifikace APP (ataktický polypropylen). První APP vznikal jako vedlejší produkt při výrobě IPP (izotaktický polypropylen). Po jeho zavedení jako modifikátoru asfaltových pásů nastává jeho nedostatek a tak se začínají používat další polymery ze skupiny polyolefínů. Pouze v některé literatuře jsou souběžně s modifikací APP uváděny další možné modifikace polymery ze skupiny polyolefínů. Jedná se především o PE, PP, EVA, APAO. Kombinaci vlastností obou typů pak přináší modifikace ALPA. Asfaltové pásy se aplikují jako jednopásové s hrubozrnným posypem o min. tl. 4,5 mm nebo tl. min. 4,0 mm s jemnozrnným posypem. V případě dvoupásové aplikace je u hrubozrnného posypu min. tloušťka pásu 4,0 mm a u pásu s jemnozrnným posypem 3,5 mm. Proti ostatním izolacím je menší náročnost na strojní vybavení a technologii aplikace. Jejich aplikace je časově náročnější.
- Polyuretany: Jedná se moderní izolační materiál, který si své místo jako izolace teprve získává. Polyuretany se aplikují stříkáním (běžnější způsob) nebo nátěrem. Aplikace nátěrem se používá v místech, kde není možné použít nástřik a pro případ oprav po provedení kontrolních odtrhových zkoušek. Izolační vrstva musí mít minimální tloušťku 2,0 mm. Tato technologie je náročná izolace z hlediska strojního vybavení pro přípravu směsi a dodržení klimatických podmínek při aplikaci.
- Polymetylmetakrylát: Požadavky na provádění a kontrolu jsou obsaženy nejen v [9], ale především v Technických podmínkách 178 [12]. Náročná izolace z hlediska strojního vybavení pro přípravu směsi, kontrolu kvality, dodržení konstantní složení směsi a požadavků na aplikaci.
V současné době se nacházíme v období, kdy dochází k dynamickému rozvoji nových technologií a materiálů a bohužel občas kvalita pokulhává.
Diagnostika mostů
Provádíme diagnostiku mostů všech typů a konstrukčních systémů - od malých lávek a propustků až po silniční a železniční mosty z betonu, předpjatého betonu, oceli, spřažených konstrukcí i historických objektů. Cílem naší diagnostiky není pouze popis zjevných poruch, ale především identifikace jejich příčin, rozsahu a vlivu na únosnost, použitelnost a životnost mostní konstrukce. Na rozdíl od běžných prohlídek poskytuje stavebně technický průzkum detailní informace o materiálových vlastnostech, stavu výztuže, degradaci betonu nebo oceli a o chování konstrukce při zatížení. Součástí diagnostiky je zpravidla stavebně technický průzkum, jehož rozsah je vždy navržen individuálně s ohledem na typ konstrukce, její stáří, provozní zatížení a účel průzkumu. Hlavním výstupem je závěrečná zpráva z diagnostiky mostu, která přehledně shrnuje výsledky provedených průzkumů a slouží jako podklad pro další fáze přípravy projektu. Správcům mostů nabízíme odborné poradenství již ve fázi přípravy diagnostiky. Cílem je získat dostatek kvalitních podkladů pro návrh opatření, aniž by docházelo k nadbytečným nebo neúčelným zkouškám. Diagnostika mostů představuje nezbytný krok při odpovědné správě dopravní infrastruktury.
tags: #betonovy #most #olsak #informace