Velmi často je v České republice vedena diskuse o tom, který typ krytu je vhodnější - cementobetonový nebo asfaltový? Volba vhodné technologie na správném místě je obtížný úkol každé silniční stavební správy. Ve středu pozornosti stojí přitom požadavky na trvanlivost a udržitelnost. Trvanlivost celé vozovky je rozhodujícím způsobem určena volbou krytu.
Charakteristika a použití cementobetonových krytů
Cementobetonové (CB) kryty neboli silniční betony se vyrábí podle technické normy ČSN EN 13 877-1. Důležitým parametrem CB krytů je odolnost proti působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek (zkráceně označované jako CHRL), tomu odpovídá stupeň vlivu prostředí XF4. Cementobetonové kryty se vyrábí v konzistenci S2 a na stavbu se dopravují sklápěcími vozy.
Pevnost cementobetonových krytů závisí na třídě dopravního zatížení. Minimální pevnost pro skupinu CB III je C 25/30, pro skupiny CB I a CB II s více exponovanými komunikacemi je nejnižší pevnostní třída C 30/37.
Typy použití a pevnostní třídy CB krytů
| Skupina | Příklady použití | Minimální pevnostní třída as. v. p. dle ČSN EN 206+A2 |
|---|---|---|
| CB I | Letištní dráhy a plochy, dálnice, rychlostní silnice, rychlostní místní komunikace a silnice I. třídy | C 30/37 - XF4, XD3 |
| CB II | Silnice II. a III. zemské silnice, silnice I., II. a III. |
Pokládka a úprava povrchu CB krytů
Ukládání a hutnění betonu probíhá strojově pomocí tzv. finišeru, který beton hutní a zároveň uhlazuje jeho povrch. V podstatě rozlišujeme mezi strojní a ruční pokládkou. Pokud je to možné, dáváme přednost strojní pokládce. Povrchové znaky inženýrských sítí představují v každém případě na vozovce rušivé a cizorodé prvky. Přesto se jim právě na dopravních plochách mimo dálnice nelze vyhnout.
Mezi způsoby úpravy povrchu betonu patří:
Čtěte také: Betonové povrchy pro dálnice
- Tažená juta: povrch betonu se zdrsní přetažením pruhy tkané jutové látky.
- Příčná mechanická striáž: povrch betonu se z pracovní lávky zdrsní pomocí rýžových kartáčů.
- Povrch s obnaženým kamenivem: povrch se po pokládce ošetří zpomalujícím postřikem a po několika hodinách se povrchová vrstva malty vymete ocelovými kartáči.
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.
Porovnání cementobetonových a asfaltových krytů
Jízda po vozovce s betonovým povrchem je v letních slunečných dnech komfortnější, povrch nevykazuje tak vysoké teploty. V porovnání s asfaltovým krytem vykazuje cementobetonový kryt řadu předností.
Životnost a náklady
Výhodou asfaltových vozovek jsou nižší pořizovací náklady (udává se rozdíl asi 10 procent), zhruba každých sedm až 10 let se ale musí horní vrstva obnovit. Udržovaná vozovka nicméně vydrží bez problémů 50 až 60 let. Cementobetonová by bez oprav měla vydržet zhruba 30 let, ale potom je třeba obvykle přistoupit ke kompletní obnově. Po dobu celé životnosti jsou dopady na životní prostředí srovnatelné. Ve fázi výstavby má větší dopady na životní prostředí (CO2) betonová vozovka, ve fázi vlastního provozu pak vozovka asfaltová.
Provozní náklady vychází jednoznačně ve prospěch cementobetonového krytu. 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). 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.
Komfort a technické aspekty
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.
Čtěte také: Potřeba kameniva
Jeho dlouhá životnost je však paradoxně to, co cementobetonovému krytu u uživatelů komunikací nejvíce škodí. 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. Tehdejší technologie pokládky CB krytů, tak jako i ostatní stavební technologie z té doby je v současné době překonána.
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. většinou už novější technologie.
Použití na mostech
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.
Rekonstrukce a změna typu krytu
Jelikož má cementobetonový kryt jinou strukturu konstrukčních vrstev vozovky v porovnání s asfaltovým, což v důsledku znamená i rozdílnou výšku krytu, zachovává se při rekonstrukcích zpravidla typ krytu nezměněn. 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 dálnic v ČR
První zmínky o dálnici na Plzeň a Německo pocházejí již z konce třicátých let minulého století, ovšem válečné události a poválečná politická situace posunuly výstavbu D5 až do roku 1977, kdy byla zahájena stavba mostu v Berouně a prvního úseku u Prahy. Se stavbou úseků Praha - Vráž (13 km) a Vráž - Bavoryně (15 km) se začalo mezi lety 1977 a 1982 a do provozu byly uvedeny postupně v letech 1982 až 1989. Další úseky byly otevírány od roku 1993 a již v roce 1995 D5 spojila Prahu s Plzní. V roce 1997 byl zprovozněn také úsek Plzeň - Německo v délce 62 km, jednalo se tak o nejdelší celistvý otevřený úsek dálnice na našem území.
Čtěte také: Živičný cement: Vlastnosti a použití
Rychlost porevoluční stavby dálnice D5 vypovídá, že snaha o dálnici na západ byla skutečně značná. Vzhledem ke komplikacím s ekologickými aktivisty ohledně výstavby plzeňského obchvatu došlo ovšem k situaci, kdy byl sváděn tranzit z dálnice před i za Plzní přes centrum města, což vedlo k neúnosným dopravním situacím. K odvedení tranzitu z centra města došlo až v roce 2003 díky částečnému otevření plzeňského obchvatu pomocí dálnice D5. Poslední úsek plzeňského obchvatu a zároveň celé dálnice D5 obsahující tunel Valík byl otevřen v roce 2006. Dálnice D5 představuje přímé spojení Prahy s Bavorskem na německou dálnici A6. Tato dálnice vede od českých hranic přes celé Německo až do Francie.
Podle údajů ŘSD má Česko v tuto chvíli 402 kilometrů cementobetonových dálnic a 830 km asfaltových (asfaltobetonových). Ze silnic I. třídy je jen 20 km betonových a 5813 km asfaltových. Česko má nyní přes 1200 kilometrů dálnic, zhruba 400 je betonových, zbytek asfaltových.
Problémy se životností novějších betonových dálnic
Betonové dálnice se nečekaně rychle mění na tankodromy. Většina českých autostrád postavených z betonu po roce 1995 má životnost jen 20 až 25 let. Je to podstatně méně, než kolik vydržela nyní kompletně rekonstruovaná dálnice D1, jejíž stáří přesahuje 40 let a v některých úsecích se blíží 50 letům. "U novějších dálnic se už po sedmi letech objevují v betonu první viditelné trhliny, ty dále rostou, rozšiřují se do podoby takových pavučin. Dobře viditelné je to podle něj například na betonové dálnici D5 za Plzní k hranicím s Německem. Tam letos − 21 let po zprovoznění − chystá ŘSD úplnou "výměnu krytu" v úseku poblíž Stříbra. U Rozvadova bude zase třetina betonové desky odfrézována a nahrazena asfaltem."
Vzhledem ke značnému zatížení této páteřní dálniční komunikace je cementobetonový povrch na hraně své životnosti, vykazuje známky poruch v podobě trhlin a mikrotrhlin. ŘSD si nechalo od brněnské firmy VARS zpracovat detailní monitoring stavu komunikací (s pomocí speciálních vozidel vybavených senzory a kamerami). "V 90. letech se normy změnily a začala být vyžadována větší pevnost betonu. Beton s jemněji mletým cementem rychleji tvrdne, dálnici lze proto rychleji uvést do provozu. Po letech ale dochází také k daleko rychlejšímu šíření přirozeně se tvořících trhlin."
„To, že se dnes zbytečně tlačí na vysokou pevnost betonu, je asi pravda. Ale netroufal bych si z toho vyvozovat, že jsou betonové dálnice horší než asfaltové. Obě mají své přednosti i nevýhody,“ připojuje se k debatě Martin Borovka, šéf stavební firmy Eurovia, předního stavitele dálnic. Borovka si zároveň nemyslí, že by české dálnice měly výrazně nižší životnost než německé. ŘSD už nezastírá, že problém s relativně krátkou životností betonových dálnic existuje. Jedním z chystaných opatření má být výroba cementu podle upravených receptur. "Následně budou probíhat laboratorní práce na návrhu a ověření receptur pro výrobu betonu," uvedl také Studecký. Novinky mají být ještě letos testovány při betonáži na dálnici z Přerova do Lipníku nad Bečvou.
S názorem, že normy zbytečně upřednostňují vysokou pevnost betonu, souhlasí i další odborníci. Vidí ovšem i jiné možné vlivy, proč se dnes dálnice tak rychle rozpadají. "Podílí se na tom i vysoká intenzita dopravy. "Nemám aktuální data, ale problém může vznikat i tehdy, když se betonuje v létě za příliš vysokých teplot," poznamenává Ján Marušič, nyní už penzista, který však jako manažer v ŘSD dlouhá léta hlídal výstavbu dálnic a pamatuje si i stavbu "staré D1".
Beton nad asfaltem zvítězil i při modernizaci D1, prováděné už od roku 2013 za plného provozu.
Rekonstrukce úseku D5 (km 100,5 - 110,3)
Realizace výše zmíněného úseku D5 mezi km 100,5 - 110,3 vpravo byla rozdělena celkem na tři etapy.
První etapa: Přípravné práce
V první etapě byly provedeny přípravné práce před samotnou opravou řešeného úseku ve směru na Rozvadov. Tyto práce v první fázi spočívaly v realizaci provizorních nouzových zálivů v levém jízdním pásu (směr Plzeň), které při dopravně-inženýrském opatření v režimu 2+1 sloužily po dobu realizace druhé fáze pro nouzové odstavení vozidel. V další fázi byly provedeny přejezdy ve středním dělícím pásu pro převedení dopravy z pravého do levého jízdního pásu. Konkrétně byly provedeny/opraveny přejezdy v km 100,360 - 100,400 a v km 110,500 - 110,620. U prvně zmíněného přejezdu ve středním dělícím pásu byla provedena pouze výměna obrusné vrstvy. Druhý přejezd ve středním dělícím pásu byl kompletně nově vybudován - práce spočívaly v odstranění stávajících středových svodidel, odtěžení středního dělícího pásu, ochrana kabelového vedení CETIN, osazení nových štěrbinových žlabů v levém jízdním pásu a realizaci nové konstrukce vozovky přejezdu ve středním dělícím pásu (vrstva ze štěrkodrti, 2× ACP, ACL a SMA).
Druhá etapa: Kompletní oprava CB krytu
Druhá etapa obsahovala kompletní opravu CB krytu v km 100,5 - 110,3 v pravém jízdním pásu. Po zřízení dopravně-inženýrského opatření, spočívající v převedení dopravy v režimu 2+1 (režim 2+1 byl po celou dobu realizace rovnoměrně rozložen střídavě na dvě poloviny řešeného úseku), byly odstraněny stávající krajní jednostranná ocelová svodidla, nedestruktivní odstranění stávajícího cementobetonového krytu (odstranění pomocí skalní frézy, RMI a speciálně upravené silniční frézy), odstranění původních odvodňovacích rigolů, frézování stávajících asfaltových vrstev a nevyhovujících vrstev HGT.
Po ukončení kompletních demoličních prací přišla na řadu pokládka nových vrstev cementové stabilizace (v místě nevyhovujícího HGT v tl. 100 mm a při rozsáhlých plošných sanacích v tl. 150 mm) a výměna uličních vpustí. Následně byla provedena pokládka nového krytu CB I v tl. 270 mm (kryt byl proveden jako dvouvrstvý 220 + 50 mm s úpravou obnaženým kamenivem; pokládka nového CB krytu na separační geotextilii s plošnou hmotností min. 500 g/m2). Po pokládce nového CB krytu byla postupně prováděna betonáž nových odvodňovacích rigolů (Curb-king), zřízení nové nezpevněné krajnice z recyklovaného materiálu, provedena sanace nosné konstrukce dvou dálničních mostů (D5-108..1 a D5-109..1), opravy a dokončovací práce v okolí mostů D5-107..3 a D5-113..3 (oprava skluzů mostu), uložení nových štěrbinových žlabů ve středním dělícím pásu, pokládka nových asfaltových vrstev (2x ACP, ACL a SMA) na předpolí dálničních mostů a v místě sjezdové/nájezdové rampy mimoúrovňové křižovatky EXIT 107 Ostrov u Stříbra, výměna nových podélných příkopů (prefabrikované nebo monolitické příkopy), montáž nových ocelových jednostranných svodidel s min. úrovní zadržení H2 (N2), montáž nových lehce rozebíratelných svodidel s min. úrovní zadržení H2 a realizací nového vodorovného dopravního značení. V neposlední řadě bylo potřebné znovu provedení elektrotechnického zařízení, které z důvodu demolice stávajícího CB krytu bylo odstraněno. Konkrétně bylo potřebné zrealizovat novou meteostanici a sčítače dopravy v novém CB krytu.
Z důvodu rozšíření příkopu v km 105 bylo nutné provést úpravu portálu elektronického mýta, které spočívalo v rozšíření portálu. Demontáž, rozšíření a zpětná montáž portálu elektronického mýta byla provedena noční směnou během dvou krátkodobých 15minutových uzavírek dálnice D5 mezi sjezdy EXIT 100 a EXIT 107. Jako nová investice v rámci opravy bylo instalováno dynamické vážení vozidel (WIM) v km 105,2 s automatickým vyhodnocením hmotnosti těžkých nákladních vozidel, včetně nahlášení zjištěných dat do silniční databanky.
Technologie odstranění stávajícího CB krytu
Odstranění stávajícího cementobetonového krytu v řešeném úseku dálnice D5 bylo prováděno nedestruktivní metodou, tj. takovým způsobem, aby nebyla porušena stávající cementová stabilizace HGT (vyjma navržené plošné sanace HGT), a tím došlo k finanční úspoře. Při odstraňování původního CB krytu byly použity dvě technologie v podobě užití skalní frézy a rezonančního drcení pomocí metody RMI (stroj RB 500 vybavený rezonujícím paprskem, vytváří harmonické vlnění v drticím kladivu, které dopadá na CB kryt s vysokou frekvencí 44 Herzů a malou amplitudou dopadu 19 mm). Obě metody byly navíc podpořeny speciální silniční frézou, kterou byl odstraněn (naložen) rozrušený povrch CB krytu.
Největším problémem při odstraňování stávající cementobetonové vozovky se ukázalo spojení spodní vrstvy HGT a cementobetonové vozovky, především z důvodu chybějící asfaltové membrány nebo separační geotextílie. Tyto zjištěné okolnosti měly za důsledek vyšší pracnost při oddělování původního CB krytu od vrstvy HGT, která dle zadávací dokumentace neměla být poškozena a měla být zachována. Jako nejúčinnější řešení se nakonec ukázalo navrtání cementobetonové desky v 5 bodech (v rozích a středu desky) hydraulickými kladivy, rozrušení původního CB krytu metodou RMI a naložení/dočištění rozrušené vozovky speciální silniční frézou.
Zároveň proběhlo odstranění stávajícího asfaltového souvrství v místech dálničních mostů ev. č. D5-108..1 a D5-109..1, kde byly dále odstraněny předpolí těchto dálničních mostů až do úrovně stávající štěrkodrti. Na výše uvedených mostech byla odstraněna pouze obrusná vrstva, z důvodu obnovy izolace mostovky v místě dilatační spáry.
Pokládka nového CB krytu
Čerstvý beton z betonáren byl odvážen k místu pokládky čtyřnápravovými sklápěcími vozy o kapacitě 18 tun, případně návěsy. Pro pokládku spodní vrstvy byl použit finišer Wirtgen SP 1500 s kluznou bočnicí a zařízením pro ukládku kotevních prvků (kluzné trny a kotevní tyče), pro pokládku vrchní vrstvy byl použit finišer Guntert&Zimmerman S 1500 SLIPFORM PAVER. CB kryt byl pokládán ve dvou vrstvách. Na dostatečně upravenou a rovnou podkladní vrstvu z původního HGT nebo nové vrstvy z SC byla před pokládkou CB krytu položena geotextilie o plošné hmotnosti 500 g/m2. Těsně před pokládkou cementobetonového krytu byla geotextilie dostatečně navlhčena vodou.
Neprodleně po položení vrchní vrstvy cementobetonového krytu byl proveden postřik povrchu betonu zpomalovačem tuhnutí TAL WB-OFK-E. Použité množství činilo 150 - 200 g/m2. Po uplynutí technologicky optimální doby od položení vrchní vrstvy betonu, která se pohybovala v daných podmínkách v rozmezí od 8 do 12 hodin v závislosti na teplotě betonu, okolní teplotě, druhu cementu, se provedlo strojním kartáčem odstranění povrchové vrstvy cementového mléka. Postup vymetání strojním kartáčem se řídil podle časového průběhu postupného tvrdnutí betonu a tuhnutí povrchové malty. Po vymetení povrchu se cementobetonový kryt vozovky ochránil proti rychlému odparu vody. Ochrana se provedla parotěsným postřikem Premadd NB 15 v dávce 100 - 150 g/m2 ihned po vymetení vrchní vrstvy cementového mléka. Ochranný postřik byl proveden postřikovacím zařízením neseným postřikovacím vozem tak, aby byl zajištěn co nejrovnoměrnější postřik celé plochy krytu vozovky.
Celkem bylo odstraněno 33 600 m3 stávajícího cementobetonového krytu a původní stabilizace HGT, bylo odfrézováno 950 m3 původního asfaltového souvrství. Zpětně bylo znovu položeno přibližně 4 600 m3 nové cementové stabilizace (SC) a 32 000 m3 nového dvouvrstvého cementobetonového krytu (CB I), včetně uložení 105 000 m2 nové geotextílie pod nový cementobetonový kryt. V současné době je stavba v předčasném užívání bez jakéhokoliv dopravního omezení. Tato výměna původního CB krytu bezpochyby přispěje ke zvýšení jízdního komfortu. Původní kryt vykazoval trhliny a svislé posuny desek.
Třetí etapa: Dokončovací práce
Během poslední třetí etapy bylo provedeno dokončení prací ve středním dělícím pásu, které spočívaly v opravě povrchu tří přejezdů ve středním dělícím pásu, tj. nové konstrukce vozovky s novou vrstvou ze štěrkodrti, 2× ACP, ACL a SMA. Součástí této etapy bylo zřízení nového betonového podkladu v okolí středního pilíře mostu v km 105. V závěru byla provedena montáž nových lehce rozebíratelných svodidel s min. úrovní zadržení H2 (tři přejezdy ve středním dělícím pásu) a nových betonových svodidel výšky 1,20 m s min. úrovní zadržení H2, v místě pilíře v km 105.
tags: #dalnice #zivicny #a #betonovy #kryt #rozdily