Asfaltové povrchy jsou nedílnou součástí moderní infrastruktury, ať už se jedná o silnice, dálnice, nebo chodníky. Skladba těchto konstrukcí je klíčová pro jejich odolnost, životnost a celkovou funkčnost. Tento článek se podrobně zabývá jednotlivými vrstvami a materiály používanými při stavbě asfaltových chodníků a vozovek, s důrazem na inovativní přístupy a udržitelné řešení.
Typy asfaltových směsí a jejich použití
Asfaltový beton je krytová (obrusná, nebo ložní) vrstva asfaltové směsi s uzavřenou zrnitostí kameniva. Existuje několik typů asfaltových směsí, které se liší svým složením a účelem:
- ACO asfaltový beton pro obrusné vrstvy: Používá se jako vrchní vrstva krytu vozovky.
- ACL asfaltový beton pro ložní vrstvy: Spodní vrstva živičného krytu vozovky.
- ACP asfaltový beton pro podkladní vrstvy: Používá se jako podkladní vrstva.
- SMA asfaltový koberec mastixový: Jedná se o obrusnou vrstvu s vysokým podílem drceného kameniva zpravidla přerušené zrnitosti, kde mezery kamenné kostry jsou převážně vyplněny mastixem. Mastix je směs drobného kameniva s maximální velikostí zrna 2 mm a kamenné moučky obalená asfaltem.
Asfaltový koberec je krytová, popřípadě podkladní vrstva z asfaltové směsi a dělí se na:
- 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 (VMT): 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.
Mikrokoberec vytváří na povrchu vozovky nebo vrstvy tenkou souvislou živičnou vrstvu sloužící k jeho ochraně proti pronikání vody, k prodloužení životnosti vozovky a k omezení vzniku a šíření poruch. Tato vrstva nezvyšuje únosnost konstrukce.
Čtěte také: Konstrukční systém Gravity Stone v praxi
Materiály používané ve skladbě chodníků a vozovek
Základem každého chodníku nebo vozovky je stabilní podklad a kvalitní kamenivo.
Kamenivo
- 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): Kamenivo za horka obalené asfaltem. Lze použít i jako krytovou vrstvu.
- Kamenivo zpevněné cementem (KSC): Směs kameniva přírodního nebo umělého stmelená cementem.
- Kamenivo těžené: Kamenivo přírodního původu vzniklé usazením hornin určitých frakcí. Vyznačuje se zaobleným tvarem zrna. Zahrnuje:
- Písek kopaný: Drobné kamenivo frakce do 4 mm s obsahem jílovitých součástí.
- Písek říční: Drobné kamenivo frakce do 4 mm těžené z vodních toků, může obsahovat organické látky.
- Štěrk: Tříděné přírodní kamenivo se zrny většími než 4 mm.
- Štěrkopísek: Přírodní kamenivo se zrny většími i menšími než 4 mm.
Další materiály
- Mechanicky zpevněné kamenivo (MZK): Vznikne zhutněním nestmelené směsi kameniva nejčastěji frakce 0/32 bez použití tmelicí složky.
- Mechanicky zpevněná zemina (MZ): Vrstva vozovky z nestmelené zeminy nebo náhradních materiálů (materiál z demolic, betonový recyklát atd.).
- Makadam: Konstrukční vrstva komunikací z hrubého drceného kameniva s výplní. Výplní může být jemné kamenivo, případně cementová směs.
- Podklad typu OM: Silniční podklad z obalovaného drceného kameniva - typu obalovaného makadamu (zrnitost nad 32 mm).
- Podsyp: 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.
- Popílek: Nerostný zbytek po spalování tuhých paliv, používaný někdy jako přísada.
- Recyklát tříděný: Vzniká zpracováním materiálu z demolic budov a silnic.
- Stabilizovaná zemina: Zemina se zlepšenými vlastnostmi povrchové vrstvy základové půdy na místě přimíšením vhodných hmot, např. cementu, asfaltu, dehtu nebo vápna. Slouží jako lehký kryt podružných cest a ke zpevňování podkladu silničních vozovek a letištních drah.
Struktura vozovky a chodníku
Komunikace pro pěší je nemotoristická komunikace určená výhradně pro pěší chodce. Silniční komunikace je pozemní komunikace určená převážně pro provoz silničních motorových vozidel, jejímž charakteristickým znakem je zpevněná vozovka.
Vozovka je zpevněná část silniční komunikace určená pro pojíždění vozidla.
- Vozovka netuhá: Vozovka s živičným, popř. jiným krytem na podkladu ze stmelených nebo nestmelených materiálů.
- Vozovka tuhá: Vozovka s cementobetonovým krytem nebo s podkladem z prostého nebo vyztuženého cementového betonu.
Kryt vozovky je horní část vozovky určená k přímému pojíždění vozidel. Skládá se z:
- Vrstva obrusná: Vrchní vrstva krytu vozovky.
- Vrstva ložní: Spodní vrstva živičného krytu vozovky.
Podklad vozovky je spodní část vozovky určená k roznášení tlaků vozidel z krytu vozovky na podloží; skládá se buď z jedné nebo z více vrstev různě zpracovaných stavebních hmot.
Čtěte také: Důležitost ochranné vrstvy pro hydroizolaci základů
Další důležité vrstvy zahrnují:
- Vrstva ochranná: Spodní vrstva vozovky z nestmelených, avšak nenamrzavých materiálů nebo ze zpevněné zeminy určené zejména na ochranu vozovky před účinky promrzávání podloží.
- Vrstva výkonná tepelně izolační (VTIV): Ochranná vrstva vozovky z materiálu s velmi nízkou tepelnou vodivostí.
Dlažba
Pro plochy pojezdné osobním nebo středně velkým automobilem (do 3,5 t celkové váhy) se doporučuje výška dlažby 6 cm, pro nákladní automobily (od 3,5 t) je nutná minimální výška dlažby 8 cm.
Recyklace materiálů v asfaltových směsích
Recyklace vozovek se stává důležitým pilířem silničního stavitelství a vzhledem k omezenosti přírodních zdrojů bude mít do budoucna stále větší vliv na udržitelnost stavu vozovek v ČR. Je tak snahou co nejvíce využívat recyklované materiály do konstrukcí tuhých či netuhých vozovek.
V dnešní době již není na R‑materiál z velké části pohlíženo pouze jako na stavební odpad, ale čím dál více do popředí se dostává jeho opětovné využití v asfaltových směsích pro konstrukce netuhých vozovek. Dokladem toho je mimo jiné vyhláška č. 130/2019 Sb., která definuje, za jakých podmínek přestává být asfaltová směs odpadem, resp. se stává vedlejším produktem.
Úplnou novinkou je pak nově vzniklá česká národní norma ČSN 73 6141 Požadavky na použití R‑materiálu do asfaltových směsí, z prosince 2020, která specifikuje požadavky na postupy pro získávání, úpravu, homogenizaci, skladování, zkoušení a kontrolu R‑materiálu určeného k použití jako složky - stavební materiál - pro výrobu asfaltových směsí za horka.
Čtěte také: Postup opravy betonového chodníku
Výzkum a vývoj asfaltových směsí s R-materiálem
V rámci výzkumu v laboratořích Ústavu pozemních komunikací Fakulty stavební v Brně a centra AdMaS bylo v posledních letech navrženo a laboratorně odzkoušeno několik asfaltových směsí s vyšším obsahem R‑materiálu, a to zcela bez použití rejuvenátorů, v návaznosti na zahraniční zkušenosti. Tyto směsi s vyšším obsahem R‑materiálu byly, pro zjištění jejich vlastností, podrobeny empirickým i funkčním zkouškám. Výsledky provedených zkoušek na směsích pro obrusné vrstvy byly posouzeny dle požadavků na směs ACO 11, resp. ACO 11+, dle normy ČSN 73 6121. V této normě však nejsou uvedeny požadavky pro všechny stanovované funkční parametry.
Dále byl prováděn výzkum asfaltových směsí s vysokým modulem tuhosti (VMT) a s vyšším podílem R‑materiálu. Tyto směsi typu VMT jsou vzhledem k vyššímu obsahu tvrdších asfaltů přímo předurčeny k používání vyššího podílu R‑materiálu.
V ČR je dle současných předpisů povoleno přidávat do asfaltových směsí pro obrusné vrstvy 25 % R‑materiálu v příp. směsi ACO 11, resp. 15 % v příp. směsi ACO 11+. Do budoucna je plánováno zvýšení maximálního povoleného množství R‑materiálu pro směsi ACO 11, a to na množství 35 %. Při dávkování R‑materiálu do asfaltových směsí v množství větším než 15 %, je třeba dle ČSN 73 6141 asfaltové pojivo v R‑materiálu oživit.
Směsi s vysokým modulem tuhosti VMT se dle TP 151 rozdělují do dvou zrnitostních kategorií, a to na VMT 16 a VMT 22. Pro tyto směsi je charakteristický vyšší obsah asfaltů nižší gradace a mezerovitost pohybující se od 3 % do 5 %. Tyto směsi se používají do konstrukcí vozovek s vyšším dopravním zatížením (zejména pro dálnice a silnice I. třídy). Do směsí VMT lze dle TP 151 přidávat maximálně 30 % R‑materiálu v případě použití pro ložní vrstvy, resp. 25 % R‑materiálu v případě použití pro podkladní vrstvy vozovky. Pokud se R‑materiál dávkuje za studena.
Asfaltové směsi pro obrusné vrstvy (ACO 11)
Množství 35 % R‑materiálu je maximálním povoleným množstvím pro směsi ACO 11 v plánované revizi normy ČSN 73 6121. Obsah asfaltu v R‑materiálu činil 5,6 %. Při návrhu směsí pro obrusnou vrstvu byl kladen důraz na jednoduchost, snadnou reprodukovatelnost a celkovou úsporu nákladů na výrobu daných směsí. Při návrhu čáry zrnitosti směsí byl kladen důraz na splnění požadavků oboru zrnitosti pro asfaltové směsi typu ACO 11. Stejně tak je nahlíženo na další charakteristiky směsí (např. mezerovitost), které také odpovídají požadavkům na směsi ACO 11.
Ekonomické a ekologické přínosy
Z výsledků provedených funkčních zkoušek se ukázalo, že zkoumané směsi plně vyhovují požadavkům kladeným normou, a lze konstatovat, že směs s obsahem pryžového granulátu dosáhla mírně lepších výsledků. Obě směsi vyhovují požadavkům na směsi ACO 11. Při posouzení vhodnosti navržených směsí je třeba nahlížet na celou problematiku také z hlediska ekonomického, které je v dnešní době velmi důležité.
U obou směsí dochází k finanční úspoře (asfalt a kamenivo) vlivem použití vyššího množství R‑materiálu. Směs s modifikovaným pojivem dosahuje lepších vlastností, ale je dražší na výrobu. Oproti tomu směs, která obsahuje pouze nemodifikované pojivo vyšší gradace (70/100), nejenže kvalitativně příliš nezaostává za první směsí, ale i přes vysoký obsah R materiálu dosahuje velmi dobrých výsledků. Po stránce ekonomické se jeví tato směs velmi příznivě, kdy dochází k finanční úspoře zejména vlivem omezení množství přidávaného asfaltu (dávkováno jen 3,84 % asfaltu), použitím nemodifikovaného asfaltu či absencí rejuvenačních přísad ve směsi.
Výroba těchto směsí může vycházet až o 22 % levněji než běžně používané směsi pro obrusné vrstvy z asfaltového betonu ACO 11+. Tato cena je však proměnlivá a odvíjí se mj. od ceny a kvality použitého R‑materiálu či od aktuální ceny asfaltu. Neméně důležitým přínosem je také příspěvek životnímu prostředí, kdy dochází k recyklaci více než třetiny použitých materiálů.
Asfaltové směsi s vysokým modulem tuhosti (VMT)
V laboratoři Ústavu pozemních komunikací Fakulty stavební, Vysokého učení technického v Brně probíhá již několik let zkoumání vlastností asfaltových směsí s vysokým modulem tuhosti. Pro tyto směsi jsou charakteristické zejména vysoké moduly tuhosti, nízká mezerovitost a vyšší obsah velmi tvrdých asfaltů (např. gradace 10/20).
Vzhledem k tomu, že se takto tvrdé asfalty v ČR prakticky do směsí nepoužívají, byly dále zkoumány směsi typu VMT s použitím modifikovaných asfaltů. V roce 2019 byly představeny směsi typu VMT s modifikovanými pojivy (PMB 25/55-65, či CRMB: asfalt 50/70 modifikovaný pryžovým granulátem). Bylo také poukázáno na možné snížení tloušťky vozovky s použitím těchto směsí, při zachování srovnatelné životnosti.
Jedním z cílů bylo, aby obě tyto směsi bylo možné vyrábět i na obalovnách, které nejsou vybaveny paralelním bubnem. Obě směsi tak obsahovaly 25% podíl R‑materiálu, což je maximální možné množství, které lze dávkovat do míchačky šaržové obalovny za studena. Zároveň se jedná o maximální možné množství pro ložní vrstvy dle TP 151.
Z výsledků funkčních zkoušek se ukazuje, nejenže navržené směsi splňují požadavky dle TP 151, tj. min. modul tuhosti 9 000 MPa a odolnost vůči únavě ε6 > 125, ale dokonce tyto požadované hodnoty výrazně převyšují. Asfaltová směs s pojivem CRMB vyhovuje i přísnějším požadavkům kladeným na švýcarské směsi AC EME C2, které jsou určeny do podkladních vrstev vozovek. Pro tyto směsi je požadován minimální modul tuhosti 14 000 MPa a odolnost vůči únavě ε6 > 130.
Podařilo se tak navrhnout velmi zajímavé směsi, které díky vyššímu obsahu modifikovaných pojiv dosahují výborné odolnosti vůči únavě. Bylo ověřeno, že použití směsi D v podkladní vrstvě konstrukce vozovky by mohlo vést k prodloužení životnost vozovky až o 3,5 roku.
Budoucnost asfaltových směsí s R-materiálem
Je nevyhnutelné, že se v blízké budoucnosti bude nutno při požadavku na zachování stávající silniční sítě ČR orientovat ve větší míře na směsi obsahující R‑materiál. Asfaltové směsi pro obrusné vrstvy s obsahem 35 % R‑materiálu (dávkovaného za horka) poukázaly na jejich velmi dobré vlastnosti, a to i při absenci použití rejuvenátorů. Vzhledem k úspoře finančních prostředků by mohly takovéto asfaltové směsi pro obrusné vrstvy v blízké budoucnosti pomoci správcům komunikací při opravách či rekonstrukcích vozovek nižších tříd. Je však nutná i vyšší preciznost při nakládání s R‑materiálem v souladu s ČSN 73 6141, kterou může dojít i k odstranění méně vhodných vlastností těchto směsí.
To mimo jiné dokazuje například výzkum v sousední spolkové zemi Bádensko‑Württembersko, kdy byly úspěšně použity a schváleny pro použití právě na silnicích nižších tříd obdobné asfaltové směsi pro obrusné vrstvy se 40 %, resp. 47 % R‑materiálu, a to při dosažení ještě lepších výsledků. Asfaltové směsi typu VMT s obsahem 25 % R‑materiálu (dávkovaného za studena) a použitím modifikovaných pojiv dosáhly výborných funkčních vlastností, které výrazně převyšují požadavky dané předpisem TP 151. Směs D vyhovuje i náročným požadavkům na směsi pro podkladní vrstvy AC EME 22 C2.
Zatímco představené asfaltové směsi pro obrusné vrstvy by byly vhodné pro použití do krytů vozovek, zejména pro silnice II. či III. třídy, asfaltové směsi s vysokým modulem tuhosti jsou vhodné pro ložní či podkladní vrstvy vysoce zatížených vozovek.
Tyto inovativní přístupy a výzkumy ukazují cestu k udržitelnějšímu a ekonomicky efektivnějšímu silničnímu stavitelství v České republice.
Přehled základních typů asfaltových směsí a jejich použití
| Typ asfaltové směsi | Popis a hlavní použití | Podíl R-materiálu (max.) |
|---|---|---|
| ACO asfaltový beton (obrusná vrstva) | Krytová (obrusná) vrstva s uzavřenou zrnitostí kameniva. | 25 % (plánováno 35 %) |
| ACL asfaltový beton (ložní vrstva) | Ložní vrstva s uzavřenou zrnitostí kameniva. | |
| ACP asfaltový beton (podkladní vrstva) | Podkladní vrstva s uzavřenou zrnitostí kameniva. | |
| SMA asfaltový koberec mastixový | Obrusná vrstva s vysokým podílem drceného kameniva, vyplněná mastixem. | |
| Asfaltový koberec drenážní | Vysoce mezerovitá obrusná vrstva pro odvodnění a snížení hlučnosti. | |
| Asfaltový koberec tenký | Obrusná vrstva tloušťky 15-30 mm. | |
| Asfaltový koberec otevřený | Obrusná, ložní nebo podkladní vrstva s otevřenou zrnitostí. | |
| VMT (vysoký modul tuhosti) | Podkladní/ložní vrstva pro vozovky s vysokým dopravním zatížením. | 30 % (ložní), 25 % (podkladní) |
| Asfalt litý | Živičný povlak z polotuhého asfaltu, hutného kameniva, písku a vápencové moučky. | |
| Mikrokoberec | Tenká souvislá živičná vrstva pro ochranu povrchu vozovky. |
tags: #souvrstvi #chodniku #asfalt #skladba