Komunikace s betonovým povrchem a jejich kompozitní systémy představují klíčový prvek moderní dopravní infrastruktury. Tyto systémy jsou založeny na tuhé a pružné vozovce. Pokud porovnáme kompozitní systém vozovek s asfaltovou nebo tradiční cementobetonovou vozovkou, zjistíme, že cena kompozitního systému je výhodnější alternativou. Zatížení a napětí jsou rozloženy po celé ploše podloží tuhostí a pevností podkladního betonu.
Velká část zatížení na asfaltových vozovkách je přenášena do podloží. Pružné asfaltové vrstvy, které jsou umístěny na podkladních vrstvách, rozloží napětí postupně přes nepříliš velkou oblast do spodních vrstev. Dochází k tomu, že asfaltové vozovky jsou více náchylné a závislé na podpoře podloží.
Typy asfaltových vrstev a kameniva
Asfaltový beton je krytová (obrusná, nebo ložní) vrstva asfaltové směsi s uzavřenou zrnitostí kameniva.
Typy asfaltových směsí
- ACO - asfaltový beton pro obrusné vrstvy,
- ACL - asfaltový beton pro ložní vrstvy,
- ACP - asfaltový beton pro podkladní vrstvy,
- SMA - asfaltový koberec mastixový.
Asfaltový koberec je krytová, popřípadě podkladní vrstva z asfaltové směsi a dělí se na:
- Asfaltový koberec mastixový - obrusná vrstva s vysokým podílem drceného kameniva zpravidla přerušené zrnitosti, kde mezery kamenné kostry jsou převážně vyplněny mastixem.
- Asfaltový koberec drenážní - vysoce mezerovitá obrusná vrstva, která je schopná odvádět vodu a snižovat hlučnost vozidel.
- Asfaltový koberec tenký - obrusná vrstva asfaltové směsi o tloušťce 15 mm až 30 mm.
- Asfaltový koberec otevřený - obrusná, ložní, nebo podkladní vrstva z asfaltové směsi otevřené zrnitosti.
- Asfaltové vrstvy s vysokým modulem tuhosti - podkladní nebo ložní vrstva vozovek především na vozovkách s velkým dopravním zatížením (třída dopravního zatížení I, II a v úsecích s pomalou zastavující dopravou), zejména na nestmelených podkladních vrstvách.
Asfalt litý je živičný povlak ze směsi polotuhého asfaltu, hutného kameniva frakce 4 - 8 mm, písku a vápencové moučky. Rozprostírá se ručně v jedné nebo více vrstvách. Povrchová úprava je v případě požadavku drsnosti prováděna posypem křemičitým pískem. Bez posypu je povrch hladký.
Čtěte také: Asfaltové vozovky – skladba a konstrukce
Typy kameniva
- Kamenivo drcené (štěrkodrť) vzniká drcením horniny a následným tříděním do požadovaných frakcí. Používá se zejména pro nosné vrstvy vozovek a chodníků.
- Kamenivo obalované asfaltem (OK) je kamenivo za horka obalené asfaltem. Lze použít i jako krytovou vrstvu.
- Kamenivo zpevněné cementem (KSC) je směs kameniva přírodního nebo umělého stmelená cementem.
- Kamenivo těžené je kamenivo přírodního původu vzniklé usazením hornin určitých frakcí. Vyznačuje se zaobleným tvarem zrna.
- Písek kopaný je drobné kamenivo frakce do 4 mm s obsahem jílovitých součástí.
- Písek říční je drobné kamenivo frakce do 4 mm těžené z vodních toků. Může obsahovat organické látky.
- Štěrk je tříděné přírodní kamenivo se zrny většími než 4 mm.
- Štěrkopísek je přírodní kamenivo se zrny většími i menšími než 4 mm.
Makadam je konstrukční vrstva komunikací z hrubého drceného kameniva s výplní. Výplní může být jemné kamenivo, případně cementová směs.
Mastix je směs drobného kameniva s maximální velikostí zrna 2 mm a kamenné moučky obalená asfaltem.
Mechanicky zpevněné kamenivo (MZK) vznikne zhutněním nestmelené směsi kameniva nejčastěji frakce 0/32 bez použití tmelicí složky.
Mechanicky zpevněná zemina (MZ) je vrstva vozovky z nestmelené zeminy nebo náhradních materiálů (materiál z demolic, betonový recyklát atd.).
Podklad typu OM je silniční podklad z obalovaného drceného kameniva - typu obalovaného makadamu (zrnitost nad 32 mm).
Čtěte také: Detaily pokládky šindele
Podsyp je nejspodnější ochranná vrstva vozovky, jejímž účelem je kromě roznášení tlaků hlavně zabránění kapilárnímu vzlínání vody z podloží, plošné odvodnění pláně, ochrana výše položených vrstev vozovky před eventuální vztlakovou infiltrací rozbředlé podložní horniny a provzdušnění; provádí se z propustných nesoudržných materiálů.
Stabilizovaná zemina je zemina se zlepšenými vlastnostmi povrchové vrstvy základové půdy na místě přimíšením vhodných hmot, např. cementu, asfaltu, dehtu nebo vápna. Stabilizovaná zemina slouží jako lehký kryt podružných cest a ke zpevňování podkladu silničních vozovek a letištních drah.
VIBROCEM je konstrukční vrstva vozovky založená na principu oddělené betonáže, tj. vyplnění předem připravené vrstvy drceného kameniva hrubého cementovou maltou s přísadou plastifikátoru pomocí povrchového vibračního zařízení.
Vibrovaný štěrk (VŠ) je vrstva vytvořená kostrou z hrubého drceného kameniva se zavibrovaným výplňovým kamenivem.
Sledování a hodnocení parametrů vozovek
Technické podmínky TP 87 Navrhování údržby a oprav netuhých vozovek [1] slouží pro plánování a navrhování údržby a oprav netuhých vozovek pozemních komunikací. Hlavním cílem plánování a navrhování údržby a oprav je zachování a popřípadě zlepšení spolehlivosti vozovek sítí pozemních komunikací. To je důležité nejen z hlediska bezpečnosti vozovek, ale také z hlediska plynulého, hospodárného a komfortního provozu silničních vozidel.
Čtěte také: Jak realizovat extenzivní zelenou střechu
V revidovaném TP 87 zaměřeném na údržbu vozovek s asfaltovým krytem se uvádí pět proměnných parametrů vozovek určených ke sledování: poruchy, nerovnosti povrchu, protismykové vlastnosti a textury povrchu, únosnosti vozovky a hlučnosti povrchu. První čtyři mají zavedenu klasifikaci pro hodnocení na síťové úrovni, chybí však klasifikační stupnice pro parametr hlučnosti. Pro účely prokazování shody nových obrusných vrstev na projektové úrovni se postupuje v souladu s požadavky norem ČSN.
Hodnocení proměnných parametrů
Hodnocení dále uvedených proměnných parametrů je prováděno prostřednictvím klasifikačních stupňů od 1 do 5.
- Poruchy jsou zaznamenávány v souladu s katalogy poruch vozovek, kde se sleduje ztráta hmoty, trhliny, deformace vozovky apod. Vyhodnocení poruch, následná klasifikace stavu a tvorba homogenních úseků vozovky se provádí podle procentuálního vyjádření zasažené plochy, případně četnosti a závažnosti každého z typů poruch.
- Nerovnosti povrchu vozovky se hodnotí pomocí dvou ukazatelů - podélné nerovnosti (parametr IRI po 20 metrech) a příčné nerovnosti (hloubka vyjeté koleje R v měřených profilech).
- Protismykové vlastnosti a textura povrchu se hodnotí součinitel podélného tření Fp po 20 metrech, a to pomocí dynamického měřicího zařízení, a makrotextura (parametr MPD).
- Hlučnost povrchů vozovek - parametr zatím nemá stanoveny klasifikační stupně. Pro sledování stavu hlučnosti povrchů vozovek se používá měření metodou malé vzdálenosti CPX podle normy ČSN-EN ISO 11819-2 [7].
Vliv hlučnosti na životnost a okolí
Hlučnost povrchů vozovek je poměrně nový sledovaný parametr i v rámci revize TP 87, který však doposud nemá stanovené požadavky, mimo TP 259 [8]. Pro asfaltové nízkohlučné obrusné vrstvy vozovek je zde staven konkrétní požadavek, který umožňuje hodnocení ve formě: vyhovuje/nevyhovuje. Nejen v České republice bylo prokázáno, že hlučnost vozovek pozemních komunikací v čase narůstá. Skutečně se tedy jedná o proměnný parametr, který v poslední dekádě vlivem zvýšeného důrazu na řešení dopadu na životní prostředí a zdraví člověka (sledování environmentálních parametrů) nabývá na významu.
Hlučnost vozovek je ovlivňována třemi zásadními faktory, a to:
- intenzitou provozu;
- skladbou a rychlostí dopravního proudu;
- povrchem pozemní komunikace.
Převládajícím zdrojem hluku je hluk generovaný kontaktem pneumatiky s vozovkou. U současných osobních vozidel se spalovacím či vznětovým motorem k tomu dochází již od rychlosti cca 40 km/h, u vozidel s elektromotorem již u rychlostí nad 20 km/h [9]. Proto bude hrát stav obrusné vrstvy vozovky s rozvojem elektromobility stále významnější roli v celkové hlukové zátěži. Je důležité znát tento parametr s dostatečnou přesností např. pro zajištění validity hlukových modelů, jelikož se jedná o zásadní ovlivňující faktor celkového výsledku výpočtu hlukových map v okolí pozemních komunikací.
Měření hlučnosti povrchů vozovek, sběr a hodnocení těchto dat neprobíhá tak dlouho jako např. u nerovností a protismykových vlastností, jež jsou významné a zásadní z hlediska bezpečnosti provozu na pozemních komunikacích. Vývoj hlučnosti povrchů vozovek se odvíjí nejenom od typu obrusné vrstvy a použité frakce kameniva, ale také od kvality provedení, míry zhutnění apod. Proto je potřeba tento parametr sledovat v čase, aby mohly být stanoveny základní rozdíly mezi jednotlivými vrstvami.
Vývoj hlučnosti na modernizované dálnici D1
Probíhající modernizace dálnice D1 (Praha-Brno) nám může sloužit pro představu o vývoji hlučnosti. První zrekonstruované úseky byly uvedeny do provozu v roce 2014. Očekávaná životnost asfaltových obrusných vrstev je cca 15 let [1] a u betonového krytu se předpokládá dvojnásobek [10], proto v současné době nelze mít úplnou představu o změně hlučnosti po celou dobu předpokládané životnosti těchto vozovek. V rámci modernizace D1 (Praha-Brno) jsou úseky, kde z hlediska hlučnosti prvních pár let po pokládce je na tom mírně lépe asfaltový povrch, a naopak jsou úseky, kde je na tom mírně lépe betonový povrch.
Podrobnější informace o vývoji hlučnosti máme k dispozici z dálnice D1 mezi Brnem a Ostravou. Po vynesení výsledků měření z jednotlivých úseků v závislosti na počtu let od pokládky a roku měření obrusné vrstvy na konkrétním úseku je možné posuzovat hlučnost povrchu na úsecích stáří až 15 let. Díky tomu jsme schopni v současné době interpretovat a stanovit křivku vývoje, která zachycuje dlouhodobé změny z hlediska zvyšování hlučnosti povrchu vozovky. Dlouhodobé srovnání vývoje hlučnosti běžné asfaltové obrusné vrstvy (SMA 11S) a nízkohlučné úpravy povrchu cementobetonového krytu vlečením jutového pásu (CBK - juta) na dálnici D1, složené z měření provedených v letech 2012-2020, jasně demonstruje a potvrzuje skutečnosti diskutované i na mezinárodní úrovni v rámci pracovní skupiny CEN/TC 227/WG 5 zabývající se evropskými normami pro oblast povrchových vlastností vozovek pozemních komunikací.
Na základě zahraničních zkušeností zazněl jednoznačný názor, že změna akustických charakteristik povrchů vozovek není v čase lineární - konstantní, což ukazují i naměřené výsledky v ČR. Tedy, že hluk v čase nenarůstá rovnoměrně. Z toho je zřejmé, že na začátku (první roky po pokládce), respektive ke konci životnosti dané vrstvy vozovky, se z hlediska akustiky, v případě uvažování lineárního průběhu, dopouštíme největší chyby.
V rámci strategických hlukových map a sjednocení výpočtů pomocí metodiky CNOSSOS-EU [12] se však zatím stále uvažuje pro akustický výpočet a model využití průměrné hodnoty (tj. jedné celoživotní hodnoty hluku povrchu daného typu vozovky) právě proto, že není znám vývoj a změny hlučnosti jednotlivých typů povrchů vozovek. Strategické hlukové mapy by podle END [13] měly vycházet z aktuálních povrchových vlastností vozovek, což je i názor jednotlivých zástupců v CEN/TC 227. Správný postup tedy představuje primárně používat skutečné hodnoty hlučnosti daného typu povrchu vozovky odpovídající jeho stáří a teprve posléze, nejsou-li k dispozici tyto údaje, použít průměrnou hodnotu za dobu životnosti dané obrusné vrstvy vozovky. Průměrná hodnota hlučnosti pro oba typy povrchu byla dosažena cca v pátém roce od pokládky, což pro výpočty s využitím průměrné hlučnosti povrchu znamená nadhodnocení akustické situace první roky po pokládce, a naopak podhodnocení akustické situace v delším časovém horizontu. V případě využití lineární závislosti lze za akceptovatelné považovat hodnoty v rozmezí 2. až 12. roku od pokládky pro oba typy sledovaných povrchů. Tato argumentace a interpretace časového rozpětí se dá však využít jen a výhradně pro konkrétně uvedené dva typy vrstev. Pro jiné typy vrstev může (a nemusí) být situace významně odlišná - například pro dlažební kostky, či mikrokoberce lze spíše uvažovat o delším a plošším lineárním průběhu (tj. malé změny hlučnosti v čase).
Budoucnost hodnocení hlučnosti
V současné době je hlučnost povrchů vozovek měřena podle ISO 11819-2 [7], není však klasifikována, a tedy není prováděno hodnocení stavu z akustického hlediska na síťové úrovni, tak jako se tomu děje u ostatních sledovaných proměnných parametrů vozovek. Hlučnost vozovek se v čase se vzrůstajícím stářím zvyšuje. S prosazovanou elektromobilitou bude vlastní hlučnost na styku pneumatika/vozovka hrát téměř ve všech případech dominantní roli.
Začíná se uvažovat o zavedení systému hodnocení vývoje hlučnosti povrchů vozovek, což by vyžadovalo podrobnější klasifikaci (rozšíření požadavků uvedených např. pro nízkohlučné povrchy v TP 259 [14] pro soulad s TP 87), která s ohledem na ostatní sledované proměnné parametry by byla vhodná taktéž v rozmezí klasifikačních stupňů 1-5. Toto hodnocení může napomoci k posouzení aktuálního hluku šířícího se od vozovky do okolí, což z hlediska zvyšujících se environmentálních požadavků nejen staveb, ale i dopadů na lidské zdraví, má stále větší význam. Navíc nová výpočetní metodika CNOSSOS-EU pro kalkulaci akustických studií (strategických hlukových map) využívá pro výpočet nové parametry - stáří a typ vozovky. Národní referenční laboratoř pro komunální hluk zamýšlí metodiku CNOSSOS-EU stanovit jako referenční v ČR pro výpočet všech akustických studií. Z tohoto pohledu lze do budoucna spatřovat jasné využití podrobnějších informací o hodnocení - klasifikaci hlučnosti povrchů vozovek.
Zde je však podstatné uvést, že nevyhovující parametr hlučnosti automaticky neznamená důvod výměny obrusné vrstvy či potřebu okamžité úpravy povrchu vozovky. Hlučnost nemá přímou souvislost s bezpečností silničního provozu, kterou je nutné řešit primárně a lze ji vnímat především jako „doplňkový“ parametr. Jedná se o parametr environmentálního rázu, který se projevuje až svým dlouhodobým účinkem na okolní obyvatelstvo.
Tento článek byl vytvořen se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci Programu DOPRAVA 2020+, v rámci řešení projektu CK02000121 Stanovení hodnot klasifikačních stupňů pro hodnocení hlučnosti povrchů vozovek v ČR.
tags: #skladba #komunikace #s #betonovym #povrchem