Mlatové, kalené a zpevněné povrchy z mechanicky zpevněného kameniva (MZK) sdílejí stejný nebo velmi podobný konstrukční základ, kterým je drcené lomové kamenivo, popřípadě kopané kamenivo. Liší se technologickým postupem a skladbou vrstev. Zatímco v minulosti bylo do zpracování zapojeno hlavně ruční zpracování, dnes jej nahradilo strojní zpracování jak ve výrobě kameniva, tak při pokládce a hutnění.
Charakteristika a vývoj mlatových povrchů
Mlatové povrchy byly v minulosti nejrozšířenějšími zpevněnými povrchy pro cesty a prostranství a byly realizovány s velkým podílem ruční práce. Postupně byly s nástupem strojního (průmyslového) zpracování drceného kameniva nahrazovány mechanicky zpevněným kamenivem (MZK), což je zjednodušeně řečeno drcené kamenivo obsahující i velmi jemné prachové a písčité frakce. Použitím různých zpevňujících aditiv do svrchní vrstvy komunikace svým charakterem oscilují mezi mlatovými povrchy a MZK.
Velikou nevýhodou takto zpevněných povrchů je jejich prašnost a při déletrvajících deštích i blátivost. Při postupném ekonomickém růstu společnosti byly proto mlatové povrchy, vzhledem k negativním vlastnostem povrchu zejména v zimním období, v minulosti nahrazovány dražšími povrchy - kamennými dlažbami, litými asfalty, balenými asfaltovými směsmi a dalšími novodobými materiály. Pravdou zůstává, že mlatové a MZK povrchy jsou velmi přívětivé k životnímu prostředí a poslední dobou prožívají renesanci. Než nastalo období „pneumatik“, byla podstatná i jejich další nesporná výhoda, kterou je malý hluk od provozu.
Traduje se, že svůj název získaly od mlatů, na kterých se cepy mlátilo obilí. Mlaty byly tvořeny kamenivem stmeleným hlínou s organickými příměsmi (např. řezankou ze slámy). Jelikož byly mlaty chráněny střechou stodoly před srážkovou vodou, byly poměrně trvanlivé. Každoroční údržba a doplňování povrchu mlatu byla běžná.
V dnešní době je přijatelný způsob vytvoření mlatového povrchu použitím povrchové 40 mm tlusté vrstvy s příměsí zahliněných nebo zajílovaných písků (do 20 % hmotnostního podílu) do drceného nebo kopaného kameniva frakce 0/16 mm. Tloušťka jednotlivé vrstvy by se měla rovnat maximálně 1,5násobku velikosti největšího zrna. Hlína a jíly v písku obsažené vyplní mezery mezi zrny kameniva a vytvoří tak ucelený povrch. Vyšší podíl jemných zrn má rozhodující vliv na vytvoření kompaktního a dobře vypadajícího povrchu. Při překročení určité hranice podílu jemných zrn (cca 20 % hmotnostního podílu) však dojde k prudkému zhoršení soudržnosti a únosnosti vrstvy.
Čtěte také: Postup výroby betonové podlahy
Ke zpevnění dojde částečně i chemickou reakcí prachových částic drceného kameniva s vodou, které se chovají podobně jako hydraulická pojiva (minerálbeton). Základním předpokladem pevnosti a trvanlivosti takové vrstvy je zaklínění jednotlivých zrn mezi sebou a maximální vyplnění všech mezer jemným kamenivem. Vrstva by měla být pokud možno bez vzduchových mezer. Jemných zrn musí být právě tolik, aby se pouze vyplnily mezery. Pokud jich bude více, budou se jemné částice rozplavovat a způsobí blátivost povrchu. Při hutnění je také důležitá i vlhkost zpracovávaného materiálu. Optimální vlhkost pro maximální zhutnění je cca 7 až 10 % hmotnostního podílu vlhkosti pokládaného materiálu. Příliš suchý nebo naopak příliš mokrý materiál nelze optimálně zhutnit, to jest vytlačit maximální objem vzduchu.
Na komfortní kompatibilitu povrchu mlatové vrstvy mají vliv velmi jemné částice - jílové materiály. Ty se vyskytují ve dvou základních formách - dispergované a nedispergované. Dispergované jíly jsou za vlhka nestabilní a nedispegrované, díky elektrostatickým vazbám dvoumocných kationtů Ca2+ a Mg2+, stabilní jsou. Nejsou to vazby chemické, ale vazby ovlivňují iontové náboje v jemných částicích. Ty mohou být při větším zvodnění vyplavovány. V případě použití vápencových prosívek v povrchových vrstvách dochází k doplňování uvedených dvoumocných kationtů a udržení stability jemných částic. Pro prosívky z bazických hornin toto neplatí. Výběrem základního materiálu horniny, popřípadě příměsmi do této povrchové vrstvy můžeme docílit i různých barevností povrchů. Nejčastěji okrové, šedé, růžovošedé, bělavé až bílé, červené apod.
V současnosti jsou mlatové povrchy realizovány především od dvou specializujících se výrobců. Společnost TEGRA vyrábí materiály pod obchodními názvy Plazadur, Kreskalit, Bergolit, Hydralit, jejichž konkrétní vlastnosti jsou modifikovány pro konkrétní podmínky užití. Tato společnost vyrábí také zpevňující přísadu - aktivní Copolymer, který se s dávkováním 5 až 7 kg/tunu promísí se základním materiálem obrusné vrstvy. Polymer zajistí dobrou soudržnost a větší odolnost mlatového povrchu. Technologii hutnění po rozprostření vrstvy mlatu je třeba vyzkoušet. V některých případech je třeba omezit či vypnout vibrační hutnění, jelikož je pak vrstva příliš kompaktní a nepropouští vodu. Společnost PARKDECOR má také své, již namíchané materiály, které mají žádoucí vlastnosti mlatových povrchů.
Mechanicky zpevněné kamenivo (MZK)
Mechanicky zpevněné kamenivo je určeno jako spodní nebo horní podkladní vrstva vozovek, odstavných letištních či parkovacích ploch, ramp, nájezdů, ale i např. pro cesty. Mechanicky zpevněné kamenivo vzniká zhutněním nestmelené směsi kameniva nejčastěji frakce 0/32 bez použití tmelící složky. Podmínkou je stanovení ideální křivky zrnitosti drceného kameniva a optimální dávka vody.
Základním stavebním materiálem pro kvalitní nestmelené vrstvy (MZK) je tedy směs drceného kameniva o zrnitosti od 0 mm do 32 mm (někdy až 45 mm). Větší zrna musí v nestmelené vrstvě vytvořit pevnou kostru. Nestmelená směs drží díky vnitřnímu tření mezi jednotlivými zrny kameniva, proto musí být toto kamenivo drcené a bez přítomnosti plastických příměsí. Zrnitost směsi kameniva musí být plynulá, nejlépe s parabolickým průběhem (tzv. Fullerova čára zrnitosti). Nejlepších výsledků hutnění se dosáhne při optimální vlhkosti odvozené z Proctorovy zkoušky. Všechny tyto požadavky jsou obsaženy v příslušných článcích ČSN 73 6126-1.
Čtěte také: Minecraft plot: krok za krokem
Doplňující složka kameniva pro povrchové vrstvy z písčitých a prachových zrn by měla být do 20 % hmotnostního podílu. Nosnou konstrukci tvoří větší drcená zrna, prachová a písčitá zrna tvoří pouze výplň mezi nimi. V grafu jsou v levé části uvedeny křivky zrnitosti zemin, které jsou pro náš účel nevhodné (platí to i pro konstrukční kamenivo). Jsou to zeminy s převažujícími prachovými a písčitými zrny.
Požadavky na MZK dle ČSN 73 6126-1
- Procentní podíl drcených a oblých zrn v hrubém kamenivu musí být C90/3, minimální hodnota ekvivalentu písku je SE435 a dále se musí prokázat neplasticita (čl. 6.1, tabulka 3).
- Požaduje se zrnitost Ga nebo Gc (čl. 6.3, tabulka 4) s kontrolou odchylek od hodnot z průkazní zkoušky.
- Požaduje se laboratorní suchá objemová hmotnost a optimální vlhkost.
ČSN 73 6126-1 uvádí, že se čerstvě vyrobená směs MZK nesmí skladovat a musí být bez zbytečného odkladu zpracována, aby nedošlo k jejímu znečištění, segregaci a nežádoucím změnám vlhkosti. Stále častěji se však objevuje poptávka po možnosti směs MZK ukládat do zásoby na skládku. Zatímco splnění požadavků na zrnitost a vlhkost na zkušebním vzorku připraveném v laboratoři je jednoduchou záležitostí, udržet pod kontrolou výrobu směsi a její následné zpracování na stavbě je poněkud složitější.
V praxi se často stává, že požadavky na dodávky směsi MZK překračují kapacitní možnosti míchacího zařízení. Též nelze vyloučit přerušení dodávek např. při poruše nebo naopak stavba z nějakého důvodu nemůže po omezenou dobu dodávky směsi MZK přijímat. Možnost ukládání vyrobené směsi MZK na skládky byla předmětem diskusí na týmu č. 9 pro kamenivo Sdružení pro výstavbu silnic již v roce 2019. Pro stanovení a následné ověření podmínek, za kterých lze směs MZK skladovat, byla nejprve zpracována jednoduchá technologická pravidla a následně v říjnu 2019 byla v lomu Litice realizována pokusná skládka směsi MZK.
Podmínky pro skladování MZK na skládce
- Skládka musí být umístěna na urovnaném homogenním podkladu z nestmelené směsi kameniva o tloušťce minimálně 200 mm.
- Zrnitost podkladu musí být volena tak, aby byl dostatečně propustný a umožnil snadné vsakování srážkové vody.
- Podloží pod tímto podkladem musí být urovnané s minimálním sklonem 3 %.
- Skládka musí být budována tak, aby byla vždy volně přístupná ze všech stran pro snadné navážení směsi MZK a jeho následnou těžbu.
- Prostor skládky musí být chráněný před vjezdem mechanizace a dopravních prostředků, které by mohly způsobit její znečištění od nánosů bláta, prachu a cizího materiálu.
- Doba skladování musí být přiměřená, vždy se musí zvážit riziko znečištění.
- Ukládat na skládku lze jen čerstvě vyrobenou směs MZK, která splňuje požadavky ČSN 73 6126-1.
- Směs MZK nelze ukládat při silném nebo dlouhotrvajícím dešti nebo při teplotách nižších než 0 °C.
- Pokud se směs MZK na skládku sype z pásového dopravníku, musí být zajištěna neustálá změna jeho polohy, aby směs nepadala z výšky větší než 2 m a nebyla sypána stále na jedno stejné místo.
- Při těžbě ze skládky se zásadně odebírá materiál, který na skládce leží nejdéle. Odběr se provádí z okraje skládky, pokud možno po celé výšce záběru nakladače, aby se případný segregovaný materiál při nabírání do lžíce nakladače promíchal.
Pokusná skládka byla budována ze směsi MZK 0/32 dle ČSN 73 6126-1 podle receptury zpracované laboratoří VIALAB CZ s.r.o. Ze sledovaných hodnot vyplývá, že vlhkost uvnitř skládky se téměř neměnila a ve všech případech se udržela v požadovaných tolerancích -2 % + 1 % dle čl. 8.2, tabulka 6, ČSN 73 6126-1. Na základě vizuálního hodnocení doplněného o laboratorní zkoušky se potvrdilo, že významné kolísání vlhkosti v závislosti na klimatických podmínkách se projevovalo pouze ve vrstvě tloušťky cca 0,3 m na povrchu skládky, a to i v období delšího sucha nebo intenzivních srážek. Obavy ze snižování vlhkosti uvnitř skládky během letního suchého období se tak na základě laboratorních zkoušet a vizuálního pozorování nepotvrdily. Nebyly zjištěny ani žádné významné odchylky směřující k vyšším vlhkostem vlivem dešťových srážek. Eliminace vlivu odchylek vlhkosti ve vrstvě na povrchu skládky je zajištěna způsobem těžby směsi tak, že odběr se provádí pohybem lžíce nakladače vždy od spodního okraje skládky po celé výšce záběru nakladače až po povrch.
Aby bylo možné čerstvě vyrobenou směs MZK ukládat na skládky, bylo zahájeno změnové řízení ČSN 73 6126-1 s tím, že se navrhuje z čl. 7.3 ustanovení o zákazu skladování směsi MZK vypustit. Pokud směs skladuje a následně ze skládky těží její výrobce, ručí za její kvalitu stejně, jako kdyby čerstvě vyrobenou směs expedoval běžným způsobem. Je tedy v jeho zájmu směs skladovat za předpokladu dodržování potřebných pravidel, které si musí stanovit sám.
Čtěte také: Jak na betonovou stěrku
Vlastnosti povrchu komunikací z MZK
Vlastnosti povrchu komunikací z MZK se odvíjejí od poměru smíchání jednotlivých zrn kameniva a jejich velikostí, dále od chemických vlastností horniny, z které je kamenivo vyrobeno, a v neposlední řadě od míry zhutnění a technologie pokládky zejména povrchové vrstvy. Menší objem jemných zrn znamená hrubší, nekomfortní povrch s rizikem „vylamování“ jednotlivých zrn z povrchu, ale s dobrou propustností srážek. Naopak vyšší obsah jemných zrn znamená riziko blátivosti povrchu a horší propustnost vrstev.
Kalené povrchy
Stejně jako u MZK je třeba nejprve položit nosnou vrstvu komunikace. Ta je tvořena drceným kamenivem. Pro občasné přejezdy vozidel by měla mít nosná konstrukce tloušťku 200 mm z kameniva frakce 16/63 mm. Použití jemnějších frakcí se vzhledem k požadavku dobré propustnosti pro vodu nedoporučuje. Pokud má zemní pláň modul přetvárnosti pouze 30 MPa, je třeba tloušťku této vrstvy zesílit o 50 mm. Pro plochy využívané výhradně chodci platí stejné parametry zemní pláně na předepsané moduly přetvárnosti. Nosná konstrukce se použije stejná jako u předchozích povrchů. Poslední povrchová 50mm vrstva je provedena z drceného kameniva frakce 8/16 mm. Tato vrstva se po zhutnění proleje „kalem“ tvořeným pískem, jílem a hydraulickým pojivem tak, aby vyplnil mezery v kamenivu. Vyplň mezi jednotlivými zrny by neměla překrývat kamenivo větší vrstvou. Pouze tak, aby povrch dostal kompaktní vzhled. Dříve se kal zapravoval do povrchu březovými košťaty. Finální povrch tvořil tenký posyp pískem. Dnes se kalené povrchy pro svou velkou pracnost a velký podíl ruční práce staví výjimečně.
Příprava podloží a nosných konstrukcí
Nosné konstrukce (spodní vrstvy) komunikací a veřejných prostranství z mlatových a MZK povrchů by neměly být podceňovány, především z hlediska výběru materiálu konstrukce jednotlivých vrstev a jejich zpracování. I tyto „přírodní“ komunikace a prostranství slouží svému účelu, kterým je hlavně pěší a automobilová doprava, a měly by snést předpokládané dopravní zatížení pokud možno bez poruch. Tyto typy komunikací se nehodí pro větší zátěže a vyšší pojezdové rychlosti. Naopak jejich použití pro místní obslužné komunikace, zpevněné povrchy odstavných ploch a parkové komunikace, jsou velmi žádoucí.
Příprava podloží cesty je zhruba stejně důležitá jako příprava vlastního mechanicky zpevněného kameniva (MZK). Podklad pod vozovku musí být zhutněný, čistý, rovný a neporušený. Čistý podklad znamená bez bláta a pozůstatků předcházející stavební činnosti. Rovný podklad znamená dodržené kritéria nerovnosti, v podélném směru pod latí o délce 4 m a v příčném směru pod latí o délce 2m, nejvíce 30 mm. Neporušený podklad znamená, že v pláni nesmějí být vyježděné koleje ani jiné nerovnosti.
Základem je nosná konstrukce, která je stejně jako u ostatních komunikací tvořena drceným kamenivem složeným z vybraných frakcí a tlouštěk vrstev odpovídajících velikosti dopravního zatížení. Kopané štěrkopísky nejsou pro účel nosných vrstev vozovek vhodné. Zejména prané štěrkopísky těžené z říčních usazenin mají kulatá zrna a nejdou řádně zhutnit. Kulatá zrna se mezi sebou nezaklíní, ale kloužou po sobě navzájem a nepomůže ani vibrační hutnění. Neprané kopané štěrkopísky díky jemným částicím zhutnit jdou, ale nedrénují vodu s dostatečnou rychlostí, zvodňují se. A navíc se jemné částice snadno vyplavují vodou. Pro nosné vrstvy komunikací a zpevněných ploch je při volbě materiálů a jejich struktury třeba mít na paměti dobrý odvod prosakující srážkové vody mimo nosnou konstrukci.
Zemní pláň
Vozovka u novostaveb se zakládá na upravenou a zhutněnou pláň. Jedná se o plochu zbavenou travního drnu a kořenů dřevin nebo vytvořenou na násypu nebo v zářezu. Vždy je nutno sejmout lesní hrabanku nebo ornici, což je vrstva půdy s obsahem organických látek, které po překrytí kamenivem budou hnít a vozovka bude sedat. Vrstva lesní hrabanky nebo ornice může být různě silná. Pláň se vyrovná a vysvahuje podle projektu. U účelových komunikací bývá zvykem, že příčný sklon pláně je shodný s příčným sklonem koruny vozovky.
Povrch podkladu - zemní pláň rostlého nebo nasypaného zemního tělesa, musí být dobře odvodněná. Je pro ni normově předepsaný příčný sklon 3 %. Stejně tak je třeba ověřit, zda se v řešeném místě v určitých ročních obdobích nezvedá mělký horizont podzemní vody a nezavodňuje konstrukci. Dobrá práce se srážkovou vodou a mělkou podzemní vodou je jedním z hlavních faktorů pro trvanlivost a řádnou funkci těchto konstrukcí. Často se lze při výskytu rozblácené zemní pláně setkat s doporučením pláň překrýt geotextilií. Je to nesprávný postup, vhodný pouze pro provizorní řešení. Geotextilie zachytává jemná zrna zemin a kameniva, které se na ní usazují. Dochází tak k postupnému ucpání mezer v geotextilii a ta se postupně stává vodě nepropustnou. Následné hromadění vody v konstrukci je nežádoucí!
Zemní pláň pod nosnou konstrukcí by měla mít modul přetvárnosti Edef,2 > 45 MPa (výjimečně > 30 MPa). Těchto hodnot únosnosti u nesprávně odvodněné pláně nebo pláně z nevhodného materiálu nikdy nedocílíte. Materiál zemní pláně je v tomto případě třeba upravit stabilizací nebo výměnou materiálu.
V závislosti na druhu podložní zeminy a s přihlédnutím k místním podmínkám je vhodné upravit hladinu podzemní vody vybudováním silničních příkopů, trativodů a propustků a mostů. Příkopy se navrhují trojúhelníkové nebo lichoběžníkové, se dnem v hloubce 300 až 400 mm pod pláň. Trativody se ukládají pod pláň, pod příkop nebo pod rigol podélně, příčně nebo šikmo. Materiálem trativodů bývá drcené nebo těžené kamenivo, lomový nebo sbíraný kámen, dřevo (kuláče, hatě, lesní štěpka) a drenážní trubky (pálené nebo plastové).
Tloušťky nosných vrstev
Řádná funkce těchto komunikací a zpevněných ploch je závislá především na nosné konstrukci. Ta je tvořena drceným kamenivem.
Pro občasné přejezdy vozidel:
- Nosná konstrukce by měla mít tloušťku 200 mm z kameniva frakce 0/63 mm.
- V případě potřeby dobrého drénování vody se doporučuje frakce 32/63 mm.
- Pokud má zemní pláň modul přetvárnosti pouze 30 MPa, je třeba tloušťku této vrstvy zesílit o 50 mm.
- Na podklad je třeba položit 50 mm tlustou vrstvu drceného kameniva frakce 0/32 mm.
- Nosná konstrukce by měla být zhutněna na úroveň modulu přetvárnosti 80 MPa.
Pro plochy využívané výhradně chodci:
- Platí stejné parametry zemní pláně na předepsané moduly přetvárnosti.
- Tloušťka nosné vrstvy je 150 mm drceného kameniva frakce 0/32 mm.
- V případě menší únosnosti zemní pláně je zesílená opět o 50 mm.
- V případě potřeby dobrého drénování vody použijeme frakci 32/63 mm.
- Na tento podklad pak položíme 50 mm tlustou vrstvu drceného kameniva frakce 0/32 mm.
- Nosná konstrukce se opět hutní na úroveň modulu přetvárnosti 70 MPa.
Rekonstrukce a úpravy vozovek
V případě, že se rekonstruuje vozovka v místech, kde bývala, obvykle se pouze zřídí další vrstva. Před tím je opět nutno upravit stávající povrch vyrovnáním a zhutněním. Zakládá-li se vozovka na málo únosném nebo podmáčeném původním zpevnění, je nezbytné jeho únosnost zvýšit podobně jako u novostavby.
Možnosti při rekonstrukci:
- Odtěžení materiálu stávajícího zpevnění se navrhuje pouze při změně výškového nebo polohového vedení cesty.
- Doplnění podkladních vrstev se provádí zásadně drceným kamenivem nebo recyklátem. Použití štěrkopísku je nevhodné, protože lze na stávajícím zpevnění pouze těžko zhutnit.
- Separace materiálu zpevnění od nových vrchních vrstev se provádí tkanými geotextiliemi nebo geomřížemi. Materiál stávajícího zpevnění by mohl prorazit netkanou geotextilii. Při použití netkané geotextilie je třeba pod geotextilii zřídit ochrannou zhutněnou vrstvu ze štěrkopísku tloušťky převyšující nejvyšší výčnělek materiálu zpevnění nejméně o 40 mm.
- Při rekonstrukci vozovky s krytem živičným na kryt z MZK není vždy nezbytné původní živičný kryt odstranit. Podle zkušeností na lesních cestách v oblasti Beskyd a na jižní Moravě je možno polámaný živičný kryt překrýt vrstvou MZK, pokud má dostatečný příčný sklon vozovky. Nemá-li dostatečný příčný sklon, je možno kryt rozrýt grejdrem a přeprofilovat do požadovaného sklonu a potom zřídit vrstvu MZK.
Odvodnění komunikací
Vozovky s krytem z MZK jsou více náchylné k poškození koruny vodní erozí. Z tohoto důvodu se navrhují příčné sklony vozovky větší, minimálně 3%. Rovněž podélný sklon cesty by neměl být menší než 3 %, a větší než 8 %. Jedná se však obvykle o rekonstrukce cest, proto požadavek podélného sklonu není možno ve většině případů dodržet.
I když jsou mnohdy uváděny větší přípustné spády, je dobré udržovat podélné spády do 5 %. Srážková voda se při těchto spádech odvádí příčnými šikmými rýhami (svodnicemi). Šikmými k ose komunikace pro komfortnější přejezd koly uživatelů. Svodnice se pokládají především z dvojice kulatin spojených malými skobami (kramlemi). Další často užívanou variantou jsou ocelové profily tvaru „U“ nebo svařená dvojice úhelníků. Další možností je použití železobetonových prefabrikátů s drážkou pro odvod vody. Voda se svodnicemi odvádí za krajnici komunikace, kde se nechá vsáknout do terénu, případně do štěrkového tamponu, nebo je odvedena do odvodňovacího systému. Příčné spády komunikací a ploch se volí nejčastěji střechovité o velikosti 1,5 až 2 %.
Nelze však zabránit každoročnímu vymývání jemných částic z povrchu, který je třeba doplňovat a hutnit. Také mrazy ve spojení se srážkami v zimním období povrchové vrstvy částečně nakypří. Je zřejmé, že i jednoduchá, neživičná vozovka z MZK vyžaduje odpovědný přístup k návrhu a vybudování podloží. Lze tím prodloužit životnost vozovky a snížit náklady na údržbu a opravu. Přesto je nezbytné konstatovat, že údržba vozovky s krytem z MZK musí být častější a pravidelnější, proto dražší než u ostatních druhů povrchů.
Stroje pro hutnění
Pro hutnění výkopů a jiných ploch se používají různé stroje, v závislosti na specifických podmínkách projektu.
Používané stroje:
- Nesené desky
- Pěchy
- Příkopové válce
Společnost Ammann nabízí inovovanou výbavu na přání pro jednosměrné vibrační desky značky APF. Zajímavostí je také vibrační deska eAPX 68/95, která je první na trhu, co se může pohybovat v oblouku, kruhu nebo se otáčet na místě.
tags: #jak #se #dela #mechanicky #zpevnene #kamenivo