Kamenivo je základní stavební materiál používaný v různých aplikacích ve stavebnictví, jako jsou betonové směsi, stavby silnic, železnic a další infrastruktura. Přírodní zdroje, ze kterých je získáváno drcené kamenivo, mohou být magmatické, sedimentární nebo metamorfované.
Typy kameniva
- Drcené kamenivo: Vzniká drcením větších kusů horniny a jeho následným tříděním na jednotlivé frakce. Je charakteristické nepravidelným, ostrohranným tvarem zrn a drsným povrchem. Drcené kamenivo je vhodné do betonu a živičných směsí, dále do nestmelených směsí a směsí stmelených hydraulickými pojivy, do podsypů a zásypů. Má velmi široké použití v silničním i železničním stavitelství.
- Těžené kamenivo: Rozumí se jím přírodní kamenivo většinou říčního původu. Vyznačuje se zaoblenými tvary zrn s ohlazeným povrchem. Ložiska těženého kameniva se dělí na suchou těžbu a těžbu z vody s následným tříděním na jednotlivé frakce. Těžené kamenivo se používá zejména při výrobě betonů, malt a omítek.
Výzkumný projekt a jeho závěry
Výzkumný projekt TH02030194, podpořený Technologickou agenturou České republiky, se zabýval možností využívat v asfaltových směsích pro obrusné vrstvy kamenivo s nižší hodnotou odolnosti proti ohlazení (PSV), než je obvykle požadována. Cílem projektu bylo zachování životnosti protismykových vlastností povrchu vozovky při hospodárnějším využití materiálů. Téma projektu bylo zvoleno s ohledem na to, že v blízké budoucnosti lze v České republice očekávat nedostatek kameniva v silničním stavitelství, protože v posledních třiceti letech nebyl otevřen žádný nový lom a stávající ložiska jsou téměř vyčerpána.
Vybrané asfaltové směsi a kameniva
Pro projekt byly vybrány nejčastěji používané typy asfaltových směsí - ACO 11+ a SMA 11 S. Z dostupných kameniv spoluřešitelské firmy EUROVIA CS, a.s., byl zvolen čedič (ohladitelnost PSV 51) z kamenolomu v severních Čechách. Kamenivem s vysokou odolností proti ohlazení byla droba (PSV 62) dovezená z kamenolomu na Moravě.
SMA 11 S - experimentální složení
V asfaltové směsi typu SMA 11 S bylo kamenivo droba použito pouze do frakce 8/11, protože tato frakce je ve směsi zastoupena více jak 50 % a má tedy významný vliv na protismykové vlastnosti povrchu vozovky. V ostatních frakcích byl použit vždy čedič. Nejprve byly navrženy tři asfaltové směsi se 100 % čediče, 50 % a 100 % droby ve frakci 8/11. Po slibných výsledcích laboratorních měření součinitele tření po ohlazení byly doplněny ještě asfaltové směsi s 34 % a 20 % droby.
ACO 11+ - experimentální složení
Asfaltové směsi typu ACO 11+ byly původně navrženy stejným způsobem jako SMA 11 S, tedy se 100 % čediče, 100 % a 50 % droby ve frakci 8/11. Ale vzhledem k tomu, že frakce 8/11 je v tomto typu asfaltové směsi zastoupena ve výrazně menší míře než u SMA 11 S, odhadnutá životnost protismykových vlastností povrchu vozovky byla pro všechny asfaltové směsi podobná.
Čtěte také: Jaký štěrk použít do betonu?
Laboratorní měření a výsledky
Z navržených asfaltových směsí byly v laboratoři zhotoveny desky, ze kterých byly odebrány vývrty o průměru 225 mm pro provedení zkoušky stanovení součinitele tření po ohlazení podle ČSN EN 12697-49. Během této zkoušky je provedeno měření součinitele tření na povrchu vývrtu, poté je vývrt ohlazován kuželíky, které se volně odvalují po jeho povrchu smáčeném směsí vody a křemenné moučky. Tento proces simuluje dopravní zatížení. Výsledkem je graf vývoje součinitele tření po ohlazení FAP (průměrná hodnota pro asfaltovou směs z měření na jednotlivých vývrtech ze stejné směsi) v závislosti na počtu pojezdů kuželíky.
Z grafu vývoje součinitele tření po ohlazení je patrné, že asfaltová směs obsahující pouze kamenivo čedič má po 390 000 pojezdech kuželíky hodnotu FAP nižší přibližně o 0,1 ve srovnání s asfaltovými směsmi, které obsahovaly různé množství droby. Oproti tomu mezi asfaltovými směsmi obsahujícími drobu nebyl výrazný rozdíl bez ohledu na obsažené množství (20 % až 100 % ve frakci 8/11).
U vývrtů z desek z asfaltové směsi typu SMA 11 S bylo nutné jejich povrch očistit benzínovým rozpouštědlem, protože při hutnění v laboratoři byl povrch vývrtu zanesen příliš silnou vrstvou modifikovaného asfaltového pojiva a nebylo možné ho odstranit pojížděním kuželíky. Norma ČSN EN 12697-49 doporučuje v takovém případě odstranit přebytečné pojivo tryskáním korundu na povrch vývrtu, při tomto postupu ale docházelo k výraznému poškození hrubého kameniva.
Realizace zkušebních úseků na obalovně
Vzhledem k nejednoznačnosti výsledků asfaltových směsí s drobou bylo rozhodnuto o pokládce zkušebních úseků na obalovně Úžín u Ústí nad Labem, pro případ, že by laboratorní výsledky byly zkreslené odlišnou texturou povrchu zkušebních těles zhotovených v laboratorních podmínkách. Použity byly tři asfaltové směsi - 100 % čedič jako reference, 50 % a 34 % droby. Z úseků na obalovně byly opět odebrány vývrty pro měření součinitele tření po ohlazení. Tentokrát nebylo nutné vývrty očišťovat benzínovým rozpouštědlem, protože při provedení pokládky běžnou technikou (finišer, hutnicí válec) nebyl na povrchu vozovky přebytek asfaltového pojiva, a bylo tedy možné ho odstranit ohlazováním kuželíky.
Z grafu je patrné, že zkušební tělesa zhotovená v laboratoři měla vyšší počáteční hodnotu FAP, což je způsobeno právě odstraněním pojiva hned zpočátku benzínovým rozpouštědlem, a nikoliv postupným ojížděním dopravním zatížením. Proto byly tyto počáteční hodnoty posunuty o 180 000 pojezdů kuželíky, kdy došlo k odstranění pojiva i na vývrtech ze zkušebních úseků. Přesto jsou hodnoty zkušebních těles z laboratoře a vývrtů ze zkušebních úseků odlišné. To je zapříčiněno jak různými způsoby odstranění pojiva, tak rozdílnou texturou a způsobem hutnění.
Čtěte také: Beton a štěrk
Měření součinitele tření po ohlazení na vývrtech z asfaltové směsi typu ACO 11+ také prokázalo pozitivní vliv kameniva s vyšší odolností proti ohlazení na životnost protismykových vlastností povrchu vozovky. Z průběhu hodnot FAP je patrné, že kamenivo droba má opět příznivý vliv na dlouhodobý vývoj hodnot FAP.
Zkušební úsek na provozované komunikaci
Pro realizaci zkušebního úseku na provozované komunikaci byla vybrána asfaltová směs s 34 % droby. Úsek byl zhotoven na silnici III/24095 mezi obcemi Merboltice a Nový Šachov. Jako reference byl zhotoven navazující úsek z asfaltové směsi SMA 11 S běžně používané jako obrusná vrstva na dálnicích. Ze zkušebního úseku byl také odebrán vývrt pro ověření hodnoty FAP asfaltové směsi.
Měření hned po pokládce ukázala nejnižší hodnoty Fp, protože povrch vozovky nebyl podrcován a kamenivo bylo překryto vrstvou asfaltového pojiva, která se postupně ojíždí působením dopravního zatížení. Aby bylo možné v krátkém čase ověřit životnost protismykových vlastností asfaltové směsi, tak bylo na části obou úseků asfaltové pojivo odstraněno tryskáním tlakovou vodou, což způsobilo skokový nárůst hodnot součinitele podélného tření. Od tohoto momentu dochází k opotřebení hrubého kameniva v asfaltových směsích.
Z doposud provedených měření součinitele podélného tření vyplývá, že asfaltová směs SMA 11 S s kamenivy čedič a droba je minimálně srovnatelná s asfaltovou směsí SMA 11 S s kamenivem spilit používanou na dálnicích.
Náklady a hospodárnost
Výpočet nákladů na výrobu asfaltových směsí typu SMA 11 S ukázal, že kromě varianty, kdy veškeré kamenivo frakce 8/11 je nahrazeno kamenivem s vyšší odolností proti ohlazení (drobou), je použití malého množství takového kameniva finančně výhodné. Zbytek kameniva ve směsi je kamenivo s nízkou odolností proti ohlazení (čedič), ale jedná se o kamenivo z lokálního lomu. Náklady byly porovnávány s asfaltovou směsí typu SMA 11 S použitou při pokládce na dálnici D8, která má srovnatelné protismykové vlastnosti povrchu vozovky.
Čtěte také: Jak vybrat správný štěrk do betonu?
Bohužel není možné nijak obecně vyjádřit, jakou kombinaci kameniv použít (např. váženým průměrem hodnoty ohladitelnosti kameniva PSV). Každé kamenivo má jiný tvarový index a v kombinaci s dalším kamenivem vytvoří jinou texturu povrchu.
Shrnutí a doporučení
Projekt TH02030194 prokázal, že použití směsí kameniva s různou odolností proti ohlazení do obrusných vrstev může vést k dosažení dlouhodobě vyhovujících protismykových vlastností povrchu vozovky, zvýšení bezpečnosti silničního provozu a ekonomickému využití přírodních zdrojů. Bylo zjištěno, že i malé množství kameniva s vyšší odolností proti ohlazení má pozitivní vliv na životnost protismykových vlastností povrchu vozovky.
Zásadním zjištěním bylo také to, že výroba desek z asfaltové směsi s povrchem, jehož textura by dostatečně odpovídala povrchu vozovky zhotovené běžnou technikou, je problematické. Proto byla výroba desek nahrazena zhotovením zkušebních úseků v areálu obalovny.
| Typ kameniva | Charakteristika | Typické použití |
|---|---|---|
| Drcené kamenivo (např. čedič, droba) | Nepravidelný, ostrohranný tvar zrn, drsný povrch | Beton, živičné směsi (asfalty), nestmelené a stmelené směsi, podsypy, zásypy, silniční a železniční stavitelství |
| Těžené kamenivo (kačírek, písek) | Zaoblené tvary zrn, ohlazený povrch | Betony, malty, omítky |
| Mechanicky zpevněné kamenivo (MZK) | Směs drceného kameniva o zrnitosti 0/32 mm, zhutněné bez tmelící složky | Nestmelené vrstvy vozovek |
Kamenolomy, které zastupujeme, jsou držiteli certifikátů systému řízení výroby a jsou pasportizovány v katalogu lomů dle SJ-PK pro použití kameniva do státních zakázek pod hlavičkou „Ředitelství silnic a dálnic ČR“. Také jsou lomy vedeny v kompletním seznamu výrobců kameniva vlastnících „Osvědčení pro dodávky do železničních drah ČR“. Dodávané kamenivo splňuje veškeré České a evropské normy.
tags: #frakce #drceneho #kameniva #do #asfaltove #smesi