Rostoucí provoz a vysoká důležitost pro přepravu zboží všemi směry klade obrovské nároky na kvalitu a kapacitu našich silnic. Nerušená mobilita je základem naší společnosti a našeho hospodářského života a je předpokladem pro fungování trhů. Budoucí silnice musí splňovat ještě více požadavků, jako je bezpečnost silničního provozu, nízká spotřeba paliv, omezení vlivu na kvalitu životního prostředí i klimatu.
Je nutno zohlednit celkové náklady v průběhu životního cyklu, od výstavby přes provozování až po následnou demolici, a zvážit výhody a nevýhody různých metod výstavby v souladu s Nařízením EP a Rady č. 305/2011 (CPR).
Výhody betonových vozovek
Trvanlivost a recyklovatelnost
Některé z požadavků jsou pro betonové konstrukce velmi charakteristické. Betonové silnice splňují do značné míry základní požadavky na trvanlivost a recyklovatelnost. Beton lze recyklovat a opět ve formě recyklátu následně použít.
Udržitelnost a lokální původ surovin
Kromě toho je beton z hlediska udržitelného rozvoje místním produktem (tj. produktivita, zaměstnanost a přidaná hodnota ovlivňuje celý region). Také použité suroviny mají místní původ - písek a kamenivo, cement a samozřejmě i voda (účinné využívání zdrojů). Ve smyslu LCA a za účelem optimalizace co nejnižší spotřeby energií a co nejnižších emisí CO2 by měly být hodnoceny všechny fáze životního cyklu konstrukcí - od realizace až po likvidace.
- Poznámka: Ve fázi výstavby má větší dopady na životní prostředí (CO2) betonová vozovka, ve fázi vlastního provozu pak vozovka asfaltová. Po dobu celé životnosti jsou dopady srovnatelné.
Úspora energie a ochrana klimatu
Betonové povrchy se také vyznačují světlým povrchem. To znamená, že lze snížit spotřebu energie na osvětlení nejen ve městech, ale zejména v tunelech. V létě navíc nedochází k nadměrnému přehřívání povrchu konstrukce, což se může pozitivně projevit v intravilánech měst.
Čtěte také: Jak vybudovat betonový základ pro bránu
Nižší valivý odpor a úspora paliva
Betonové vozovky mají tuhý povrch a tím i nižší valivý odpor ve srovnání s vozovkami z jiných materiálů. Studie, které jsou k dispozici pro nákladní automobily, prokázaly, že se jedná o úsporu 4,5 litru paliva na 1000 km.
Absence vyjetých kolejí
Na betonové vozovce se nikdy nevyjedou koleje. U asfaltové vozovky k tomu dochází poměrně často a hlavně brzy.
Nevýhody a výzvy
Vnímání veřejností
Dlouhá životnost cementobetonového krytu je paradoxně to, co mu u uživatelů komunikací nejvíce škodí. Většina veřejnosti vnímá a hodnotí cementobetonový kryt z pohledu uživatele D1, tedy vnímáním pohodlí jízdy na cementobetonovém krytu starém více než 35 let, který je na konci životnosti.
Komfort jízdy po těchto starých CB krytech srovnává uživatel dálnice s komfortem jízdy na přilehlých asfaltových úsecích, na nichž byl kryt po dobu provozu již několikrát vyměněn a je tedy vybudován na vyšší úrovni, na úrovni znalostí současné resp. dobové technologie.
Hlučnost
„Jízda po betonu je celkově hlučnější a je v autě znát.“ „Betonový povrch v autě poznáte, zvlášť když je to na dálnici, která nepatří mezi nejkvalitnější - mám na mysli hradeckou dálnici. Není totiž beton jako beton. Technologie výrazně pokročily, takže beton položený v osmdesátých letech je podstatně hlučnější než ten současný.
Čtěte také: Montáž betonových plotových panelů
Náročnost rekonstrukce
Nevýhoda betonových vozovek je jejich rekonstrukce, protože se musí postupovat po celcích. Takové rekonstrukce pak mohou proběhnout rychleji. Jen výjimečně se přistupuje k náhradě nevyhovujícího asfaltového krytu za cementobetonový, a to v případech, kdy mezitím nastala natolik významná změna intenzit dopravy, pro níž by již asfaltový kryt nebyl dlouhodobě únosný.
Historie a současný stav betonových vozovek
Situace v Rakousku
Rakousko má dlouholetou tradici ve stavbě betonových vozovek. Tato technologie se již po desetiletí využívá pro silně zatížené dálnice. V městském provozu pak pro autobusové zastávky, samostatné autobusové pruhy a pro přechody oblastí s vysokým podílem těžkého provozu. Minulost ukázala, že i přes maximální zatížení mají betonové vozovky velmi dlouhou životnost.
Existuje mnoho betonových povrchů, které zůstávají použitelné bez velkých nákladů na opravu mnohem déle než plánovaných 30 let. Tato skutečnost a dříve zmíněné úvahy iniciovaly myšlenku přenosu technologie vyvinuté pro dálniční sítě rovněž pro komunikace nižších tříd. Velké finišery, které se používají pro realizaci cementobetonových krytů na dálnicích, potřebují hodně prostoru, a proto nemohou být použity pro menší realizace.
Hlavním úkolem je proto hledat nové metody pokládky, uplatnit nová technologické zařízení, která lze díky menším a kompaktnějším rozměrům využít i na limitovaném prostoru komunikací nižších tříd. Alternativou pak může být rovněž použití válcovaného betonu.
Betonové kryty vozovek mají v Rakousku dlouhou a nepřerušenou tradici s výraznou akcelerací od 80. let minulého století. Praxe musí rychle reagovat na problémy a vývoj; předpisy a směrnice se musí rychle přizpůsobovat technickému rozvoji. Betonové kryty jsou v Rakousku s ohledem na pevnost, přenos zatížení, protismykové vlastnosti, světlost a odolnost proti obrusu a deformacím pokládány za vhodné pro všechny dopravní plochy.
Čtěte také: Jak správně vybrat a instalovat betonové obrubníky?
Situace v České republice
Velmi často je v České republice vedena diskuse o tom, který typ krytu je vhodnější - cementobetonový nebo asfaltový? V porovnání s asfaltovým krytem vykazuje cementobetonový kryt řadu předností. V současné době je v ČR stále v provozu cca 200 km dálnic, na nichž byl betonový povrch položen před 30 a více lety v tehdejší době špičkovou technologií; na asfaltové mezivrstvě, se spárami bez kotev a trnů, s povrchem upraveným tzv. „podélným smykem“.
Tehdejší technologie pokládky CB krytů, tak jako i ostatní stavební technologie z té doby je v současné době překonána. Už od roku 1994 se v ČR budují cementobetonové kryty novou technologií - spáry jsou opatřeny trny a kotvami proti rozevírání spár a vzniku schůdků na spárách, makrotextura povrchu krytu je vytvářena vlečenou jutou, takže hlučnost je srovnatelná s hlučností na asfaltových krytech. Tím byly nedostatky cementobetonového krytu odstraněny.
Jízda po vozovce s betonovým povrchem je v letních slunečných dnech komfortnější, povrch nevykazuje tak vysoké teploty. Cementobetonový kryt má jinou strukturu konstrukčních vrstev vozovky v porovnání s asfaltovým, což v důsledku znamená i rozdílnou výšku krytu.
Životnost a opravy
Reálná životnost
Podle [2] jsou pro betonový kryt vozovky, správně dimenzovaný a postavený podle moderních hledisek, reálné intervaly obnovy 40 let. Životnost betonového krytu vozovky nezávisí jen na samotné tloušťce krytu, nýbrž také na okrajových stavebních podmínkách jako je provedení spár, odvodnění, odolnost podkladu proti erozi atd.
Historie výstavby 60. a 70. CB kryt se až na malé výjimky pokládal na asfaltovou mezivrstvu tl. 4 cm, pod kterou byla podkladní vrstva ze stabilizace cementem tl. 24 cm. Spáry řezány jako úzké, tl. 3 mm. Ty zůstávaly bez jakéhokoliv utěsnění po dobu provozu 20 i více let. Příkladem je porovnání celkových nákladů (Kč/m2) u staveb 023 a 024 Hustopeče - Hranice, stáří 32 let.
Rychlé opravy
Jestliže se ještě před několika málo lety běžně používal v oblasti Vídně pro opravy betonových polí vozovek tzv. 24-hodinový beton, dnes to již při stále stoupající dopravě nestačí. V červenci 2002 byl poprvé na A 23 ve větším množství položen 12-hodinový beton. Vedle optimální organizace a harmonogramu prací v místě opravy vozovky hraje rozhodující roli zejména rychlost tvrdnutí nového betonu. Použitím vhodných superplastifikačních prostředků lze při stejné zpracovatelnosti snížit hodnotu vodního součinitele v/c a zvýšit rychlost tvrdnutí.
Ekonomika a náklady
Pořizovací a provozní náklady
Je velmi obtížné dát jednoznačnou odpověď na poměr pořizovacích (stavebních) nákladů a to jak u nás, tak i v zahraničí, vždy záleží na výsledcích nabídkového řízení (veřejné soutěže). Cena díla je ovlivňována řadou faktorů - blízkostí obaloven asfaltových směsí, zdrojů kameniva, počtem uchazečů o zakázku apod.
Existují stavby, na nichž je cementobetonový kryt levnější než asfaltový, ale jsou stavby, kde je tomu naopak; vyšší ceny cementobetonového krytu jsou způsobeny i tím, že je na trhu méně stavebních firem, které je provádí a tím i menší konkurence. Provozní náklady vychází jednoznačně ve prospěch cementobetonového krytu.
Pořizovací náklady jsou u betonu vyšší než u asfaltu. Pokud se však k tomu připočtou náklady na zhruba 20letý provoz - protože asi tak dlouho vydrží beton bez zásahu - pak se cena v podstatě vyrovná. Životnost asfaltu je totiž v závislosti na intenzitě provozu 7 až 15 let.
Priorita a výběr materiálu
Existuje metodický pokyn, v němž se stanovuje priorita cementobetonového krytu na silně zatížených komunikacích, na nichž je průměrná denní intenzita dopravy vyšší než 7500 těžkých nákladních vozidel (TNV). Na komunikacích s průměrnou denní intenzitou dopravy mezi 3500 a 7500 těžkých nákladních vozidel bude volba krytu otázkou soutěže, přitom bude mít prioritu CB kryt, pokud nebude jeho cena vyšší o více než 15% ve srovnání s asfaltovým krytem.
Speciální aplikace a technologické inovace
Tunely a mosty
U tunelových objektů je dán betonový povrch vzhledem k požární bezpečnosti - hořlavosti živice nebo asfaltu. Na mostech CB tahů se v drtivé většině případů používá asfaltový kryt, a to z důvodů především finančních. Cementobetonový kryt by měl větší hmotnost a bylo by tudíž nutné dimenzovat nosné prvky mostu na větší zátěž, což by samozřejmě stavbu prodražilo.
Výjimkou jsou některé mosty blízko státních hranic (např. na D2 či D5), kde kvůli plánovanému postávání těžkých nákladních vozidel, čekajících na celní odbavení, bylo přistoupeno k pokládce CB krytu i na mostovku a okolo ní.
Moderní technologie výroby a pokládky
Betonový kryt není vyztužen, v příčných spárách jsou osazeny trny a v podélných spárách kotvy. Dimenzování tloušťky krytu a vyvarování se nedostatečné tloušťky má velký význam pro zajištění předpokládané životnosti. Na základě speciálního výzkumu dlouhodobého chování systému spáry (šířka spáry, utěsnění spáry, trny/kotvy, odvodnění spodního líce) ... bylo rozhodnuto v budoucnu pokud možno trvale utěsňovat všechny spáry při ponechání jistícího odvodnění podkladu betonového krytu. Nové betonové kryty se tedy v Rakousku již zhotovují pouze s utěsněnými spárami. Navíc má být odvodnění podkladu krytu zajištěno pokládkou plochých drenážních profilů do vyfrézovaného asfaltového podkladu.
Ke zhotovení betonových krytů je třeba použít struskoportlandský cement CEM II A-S (DZ), třída pevnosti 32,5 nebo 42,5 [7, 8]. Pevnost v tahu ohybem ve stáří 28 dnů, zkoušená podle EN 196-1 [9], musí být nejméně 7 MPa. Jemnost mletí, stanovená jako specifický povrch podle Blaina, nesmí překročit 3500 cm2g-1; počátek tuhnutí nemá být méně než 120 minut. Kvalitní kamenivo odolné proti ohlazování a obrusu je drahé, a používá se proto jen pro horní beton. Spodní může být zhotoven z místně dostupného levného kameniva nebo také z recyklátu ze starého betonového krytu. Beton pro horní a spodní vrstvu obsahuje umělé vzduchové póry.
Povrch betonového krytu se v Rakousku provádí převážně jako povrch z vymývaného betonu se sníženými emisemi hluku. U betonových krytů, zhotovených konvenční technikou (tedy bez struktury vymývaného betonu), s maximálním zrnem 22 mm, se stále vyskytovaly problémy [10]. Již v roce 1990 byla v Rakousku zavedena technologie vymývaného betonu s maximálním zrnem 8 mm - především se zřetelem na nízké emise hluku. Se zavedením max. zrna 11 mm má nyní být dosaženo obzvláště vysokých protismykových vlastností. Přitom se akceptuje slabě vyšší hladina valivého hluku v důsledku vyšší hloubky zdrsnění a tím lepších protismykových vlastností za mokra.
Srovnání s asfaltovými vozovkami
Výkonné moderní komunikace musí splňovat jak bezpečnost, tak i předem vypočitatelnou dostupnost. Pro jakékoliv technické zadání existuje vždy několik možností. Všechny mají své právo na existenci. Ve fázi projektování často nelze okamžitě rozeznat výhody a nevýhody jednotlivých variant řešení. V praxi to znamená, že při správném dimenzování vozovek nelze jednoznačně odpovědět na otázku, zda se jedná o návrh optimální.
Základní vlastnosti obou nejčastěji používaných materiálů - visko elasticita asfaltu a elasticita betonu - jsou příčinou odlišného chování v době použití. Zohlednění časového faktoru je proto velmi důležité.
Tabulka níže poskytuje přehled 17 základních hledisek, která by neměla být opomenuta při výběru vhodné konstrukce vozovky.
| Hledisko | Cementobetonová vozovka | Asfaltová vozovka |
|---|---|---|
| Trvanlivost | Vysoká (40+ let) | Nižší (7-15 let) |
| Recyklovatelnost | Ano | Ano |
| Místní původ surovin | Ano | Částečně |
| Spotřeba energie na osvětlení | Nižší (světlý povrch) | Vyšší (tmavý povrch) |
| Přehřívání povrchu v létě | Minimální | Výrazné |
| Valivý odpor | Nižší (úspora paliva) | Vyšší |
| Vyjeté koleje | Nevznikají | Časté |
| Hlučnost (staré technologie) | Vyšší | Nižší |
| Hlučnost (moderní technologie) | Srovnatelná s asfaltem | Srovnatelná s betonem |
| Pořizovací náklady | Vyšší | Nižší |
| Provozní náklady (údržba) | Nižší | Vyšší |
| Dopady na životní prostředí (výstavba) | Vyšší (CO2) | Nižší (CO2) |
| Dopady na životní prostředí (provoz) | Nižší (CO2) | Vyšší (CO2) |
| Opravy | Nutné opravy po celcích | Jednodušší lokální opravy |
| Použití v tunelech (požární bezpečnost) | Preferováno | Méně vhodné |
| Použití na mostech (hmotnost) | Méně preferováno | Preferováno |
| Výměna typu krytu při rekonstrukci | Obvykle se zachovává typ | Obvykle se zachovává typ |
tags: #betonovy #povrch #silnice #a #dalnice #informace