Asfaltový beton pro ložné vrstvy: Inovace a požadavky

V oblasti mostních bitumenových konstrukčních vrstev, včetně izolačních a ochranných vrstev vozovky, bylo nutné upravit ustanovení o vlastnostech bitumenových směsí v souladu s požadavky nových evropských norem adaptovaných do systému ČSN překladem a s národními přílohami.

Nové názvosloví a třídy dopravního zatížení

Zavádí se nové názvosloví ve smyslu převzatých evropských norem [1, 2, 3, 4]. Zavádí se nová třída dopravního zatížení S (max. 15 × 106 standardních náprav).

Přehled změn v normách

Základní přehled těchto změn je uveden v následující tabulce:

Pro lepší přehled v ustanoveních kapitol 4 a 5 jsou kvalitativní požadavky na stavební materiály a směsi a požadavky na hotové vrstvy rozděleny pro obrusné a ložní vrstvy a ochranné vrstvy izolačního systému.

Asfaltové mastixy pro izolační a ochranné vrstvy

Pro izolační vrstvu jsou zařazena nová ustanovení o asfaltových mastixech (čl. 5.3.2) vycházející z další evropské normy EN 12970 převzaté obdobným způsobem [4]. Asfaltový mastix se navrhuje na betonové a ocelové mostovky s maximálním výsledným sklonem 4 % (v případě zpevnění drtí max. 6 %). Pro ochranné vrstvy izolace pod cementobetonové a dlážděné kryty se již neuvádí tenký asfaltový koberec (čl. 4.3.1.5).

Čtěte také: Použití červených asfaltových pásů

V novém znění článků normy týkajících se asfaltových směsí a vrstev jsou kvalitativní požadavky dány formou odkazů uváděných norem s upřesněními pro hutněné asfaltové ochranné vrstvy, protože příslušné normy [1, 2, 11] na rozdíl od litých asfaltů [3] podrobné specifikace pro použití na mostech neuvádějí.

Pro asfaltový mastix jsou zde v komentáři k čl. 5.3.2 zařazeny výsledky orientačních ověřovacích zkoušek zaměřených spíše k použití na ocelových mostech.

Na betonových mostech se provádí adhezní nátěr ze speciálních nízkoviskózních modifikovaných asfaltů za studena v množství 0,5 kg/m2 zbytkového pojiva z použité emulze doplněný vložením skelné mřížové textilie (strany oka v rozmezí 5 až 12 mm, pevnost v podélném tahu min. 900 N, v příčném tahu min. 370 N). Tato opatření zajišťují eliminaci tvorby puchýřů a zamezení prokopírování případných trhlin do této vrstvy. Pečetící vrstva se pokládá pod adhezní nátěr v určených případech (např. sanace trhlin v podkladu).

Povrch asfaltového mastixu je nutno opatřit posypem předobaleného drceného kameniva frakce 2/4 v množství 1 kg/m2 až 2 kg/m2.

Požadavky na materiály a směsi pro ložní vrstvy

Asfaltové směsi s přerušovanou čarou zrnitosti (AC, SMA)

Kvalitativní požadavky na stavební materiály a směsi jsou uvedeny v ČSN EN 13108-1, NA - ustanovení pro obrusné a ložní vrstvy, v ČSN EN 13108-5, NA a v čl. 4.1.7, 4.2.2 (požadavky na jakostní třídy a použitá pojiva). Použití asfaltů PMB 10/40-65, 30/45 a 35/50 se nedoporučuje (nebezpečí vzniku trhlin), asfalt PMB 25/55-65 lze použít jen ve zdůvodněných případech (např. vozovky s pomalou dopravou).

Čtěte také: ochrana stavby proti radonu s pásy Charbit

Mezerovitost Vmax směsí AC, SMA pro obrusné vrstvy vozovek na Marshallových tělesech smí být při kontrolních zkouškách max. 5 % obj. Mezerovitost Vmax směsí ACL pro ložní vrstvy třívrstvých vozovek na Marshallových tělesech smí být při kontrolních zkouškách max. 6 % obj.

Požadavky na hotové vrstvy jsou uvedeny v ČSN 73 6121 článku 6.4, v TKP (Technické kvalitativní podmínky Ministerstva dopravy ČR) kap. 7 a v čl. 4.1.7, 4.2.2 (konstrukční skladby a tloušťky vrstev). Mezerovitost obrusných vrstev SMA, AC smí být max. 6 % obj. a ložních vrstev ACL třívrstvých vozovek max. 7 % obj.

Lité asfalty (MA)

Kvalitativní požadavky na stavební materiály a směsi jsou uvedeny v ČSN EN 13108-6, NA a v čl. 4.1.7, 4.2.2 (požadavky na jakostní třídy a použitá pojiva). Požadavky na hotové vrstvy jsou uvedeny v ČSN 73 6122 článku 6.4, v TKP kap. 8 a v čl. 4.1.7, 4.2.2 (konstrukční skladby a tloušťky vrstev).

Hutněné asfaltové ochranné vrstvy

Kvalitativní požadavky na stavební materiály a směsi jsou uvedeny v ČSN EN 13108-6, NA a článcích 4.1.7, 4.3.1. této normy ČSN 63 6242. Požadavky na hotové vrstvy jsou uvedeny v ČSN 73 6122 článku 6.4, v TKP kap. 8 a článcích 4.1.7, 4.3.1. Pro hutněné asfaltové ochranné vrstvy smí být jejich mezerovitost max. 6 % obj. Citovaný čl. 4.1.7 obsahuje zde uvedené tab. 2 a 3.

Izolační asfaltové směsi

Kvalitativní požadavky na stavební materiály a směsi jsou uvedeny v ČSN EN 13108-5, NA (s výjimkou požadavku na hodnoty ohladitelnosti kameniva, pro kterou je dostačující kategorie PSVNR.) a v článcích 4.1.7, 4.3.1 této normy ČSN 73 6242. Asfalt PMB 25/55-65 se (na rozdíl od údajů v NA ČSN EN 13108-5) nepoužívá. Pro maximální mezerovitost (Vmax) na Marshallových tělesech při kontrolních zkouškách je přípustná mez 5 % obj. Požadavky na hotové vrstvy jsou uvedeny v ČSN 73 6121 článku 6.4, v TKP kap. 7 a v článcích 4.1.7, 4.3.1.

Čtěte také: Asfaltové pásy: Detaily a aplikace

Asfaltové betony pro ložní vrstvy

Kvalitativní požadavky na stavební materiály jsou uvedeny v ČSN EN 13108-1, NA - ustanovení pro ložní vrstvy. Kvalitativní požadavky na asfaltové směsi jsou uvedeny v ČSN EN 13108-1, NA - ustanovení pro obrusné vrstvy a v čl. 4.1.7, 4.3.1 této normy ČSN 73 6242. Asfalty PMB 10/40-65, 25/55-65, 30/45 a 35/50 se nepoužívají (nebezpečí vzniku trhlin). Pro maximální mezerovitost (Vmax) na Marshallových tělesech při kontrolních zkouškách je přípustná mez 5 % obj. Požadavky na hotové vrstvy jsou uvedeny v ČSN 73 6121 článku 6.4, v TKP kap. 7 a v článcích 4.1.7, 4.3.1 a 5.1.1 této normy ČSN 73 6242.

Druhy asfaltových mastixů a jejich vlastnosti

Druhy asfaltových mastixů a požadavky na jejich vlastnosti jsou uvedeny v ČSN EN 12970, čl. 5.1 tab. 3a, Příloha A - tab. A1. S ohledem na materiálovou základnu se doporučuje pro izolační vrstvy mostovek druh 1 uvedený v ČSN EN 12970, NA čl. 5.1. Zkoušení jeho vlastností se provádí podle ČSN EN 12970, NA čl. 5.2.1. Vápencové drobné kamenivo, jak vyplývá přepočtem z požadavků na vyhovující složení dle tab. 3a normy, musí obsahovat minimálně 25 % jemných částic podle ČSN EN 933-1 [6]. Tento požadavek pak odpovídá zařazení do kategorie fNPD ČSN EN 13043 [7] pokud by se podle ní toto kamenivo vyrábělo. K tomuto účelu by mohlo být použito také mletých vápenců podle ČSN 72 1220 [8] označovaných jako JM 2 nebo 3.

Vzhledem ke komplikacím s dostupností a dokladováním materiálů uvedených pro druhy asfaltových mastixů 2 až 5 se pro podmínky České republiky jeví jako nejvhodnější z výrobního hlediska druh 1, který by mohl být nejsnáze vyráběn strojně na obalovnách a používán jako izolační vrstva mostovky.

Pro orientační zkoušky byl připraven mastix, jehož složení je uvedeno v tab. Číslo tvrdosti ČSN EN 12697-20 [9] na krychli - 500 mm2, 40 °C, 30 min. Výsledky zkoušek jsou uvedeny na obr. 1. Bod měknutí kroužek-kulička podle Wilhelmiho - ČSN EN 1871 [10]. Výsledky zkoušek jsou uvedeny v tab. Obr. Zjištěná čísla tvrdosti jsou pouze orientačními hodnotami pro technické posuzování.

Vzhledem k tomu, že se v [4] uvažuje s variantními časy zatlačení trnu, které ale nejsou nikde v jejím textu uvedeny, je měření provedeno jako časový průběh čísla tvrdosti v rozmezí do 30 minut. ČSN EN 12970 nespecifikuje dostatečně zkušební podmínky. Po 30 minutách zvoleného zatížení nepřekročila horní mez hodnoty ČSN EN 12970 (uvedeny dvě meze 18 a 24 mm). Také dolní meze (4,5 a 6 mm) nebyly po 30 minutách zatížení podkročeny parametru uvedeného v ČSN EN 12970. V ČSN 73 6242: 1995 se pro asfaltový mastix - MI předepisuje rozmezí 90-120 °C.

Z toho lze usoudit, že pro účely použití jako izolační vrstvy na mostovkách by bylo nutné formulovat asfaltové mastixy minimálně s obsahem horní ověřované meze obsahu pojiva zde prováděných zkoušek. Při výběru pojiva nutno respektovat zejména pro betonové mostovky druhy podle upřesněné specifikace uvedené v poznámce 3 tab.

Kontrola kvality a provádění

Kontrola kvality se provádí dle následujících parametrů:

  • b) obsah pojiva a křivka zrnitosti - 1× z každé várky při výrobě ve vařičích, 1× na 25 t při strojní výrobě, dovolené odchylky jsou zde uvedeny v tab.
  • c) tloušťka vrstvy - minimálně 1× na každých 50 m2 při lokálním měření v průběhu pokládky.

Poznámka: přilnavost k podkladu se ověřuje v rámci zkoušek typu - viz zde uvedená tab.

Prokazování shody:

  • a) pro lité asfalty v ČSN 73 6122 - kapitola 6, Prokazování shody.
  • b) pro hutněné asfaltové vrstvy v ČSN 73 6122 - kapitola 6, Prokazování shody.

V případě prokazování shody podle TKP, kapitola 7, ustanovení kapitoly 7.5 Odebírání vzorků a kontrolní zkoušky; doplňující ustanovení je uvedeno v čl. 5.1, 5.2 a 5.3 (snížení horní meze mezerovitosti směsí a vrstev o 1 % uvedené zde v kap. 4.1.7).

Provádění ochranných vrstev izolace

Ochranná vrstva se provádí pouze z těch asfaltových směsí, které odpovídají odzkoušenému izolačnímu systému.

Zásady pokládky

  1. Strojní pokládka asfaltových směsí musí být prováděna mechanizmy, které svým technickým stavem zaručují dosažení parametrů stanovených příslušnými normami (ČSN 73 6121, ČSN 73 6122) a požadavků uvedených v kapitolách 4, 5 bez poškození izolační vrstvy. Pro pokládku asfaltových směsí se nesmí použít finišery na pásech s kovovou styčnou plochou.
  2. Pracovní spáry se musí provádět „horké na horké“, jinak je třeba spoj provést podle zásad uvedených v 7.2.6. Při předehřívání pracovní spáry se musí chránit izolační vrstva.
  3. Pro příčné a podélné spoje ochranné vrstvy izolace MA, která je v konstrukci mostní vozovky zároveň ložní vrstvou, lze kromě ohřevu (vychladlá vrstva se v místě spoje očistí a ohřeje na teplotu, při které se vrstvy spojí, k ohřátí lze použít horkou směs litého asfaltu) použít pouze speciálního asfaltového pojiva k pevnému spojení. Nově pokládaná směs MA se natlačí na svislou či mírně skloněnou plochu dříve položeného záběru, spoj se stěrkou urovná a zahladí.
  4. Maximální teplota směsi při výrobě udává podle druhu pojiva čl. 6.2 a čl. 6.3. Musí být zajištěn rovnoměrný ohřev směsi, na staveništi rovněž musí být dodržena doba předepsaná v TPP pro její zpracování. Pro výrobu směsi musí být použity materiály splňující požadavky uvedené v čl. 4. Rozprostírá se ručně hrably podobně jako litý asfalt.

Provádí se na podklad opatřený předepsanými nátěry či vrstvami v závislosti na druhu prováděného izolačního systému a typu mostní konstrukce (zde kap. 4). V závislosti na druhu izolačního systému (výše ležících vrstev) se povrch asfaltového mastixu upraví rovnoměrným posypem (zde kap. 4.3.1.2).

Inovativní koncepty asfaltových ložních vrstev

Díky stále vzrůstajícímu dopravnímu zatížení v posledních desetiletích se zvýšily i požadavky na namáhání, která musí jednotlivé asfaltové vrstvy na silničních komunikacích vydržet bez poškození. Jednu ze zásadních funkcí ve stavbě vozovky přebírá v této souvislosti asfaltová ložní vrstva. V posledních dekádách je možné sledovat vývoj řady konceptů asfaltových ložních vrstev a jejich přizpůsobení příslušným rámcovým podmínkám - vyšší intenzitě dopravy, vyššímu rozložení zatížení.

Trendy směřují k vyšší odolnosti směsí proti mechanickým deformacím, což znamená zejména odvádění zátěže od zrna k zrnu kamenné kostry. Tato odolnost byla mnohokrát řešena zvýšením podílu hrubozrnného kameniva nebo použitím tvrdších druhů asfaltových pojiv. Tyto optimalizace však automaticky vedly k nevýhodné tvorbě dutin (jejich obsah a rozmístění) a nižší spotřebě pojiva (slabší film). V posledních letech tak dochází zejména u silně dopravně zatížených komunikací a u silnic s vysokým podílem smykového a střihového namáhání (například u kruhových objezdů s malými rádii) k častějším škodám ještě v záruční době.

SMA ložní vrstvy

V rámci konceptu tzv. nízkoúdržbových krytů vozovek jsou v otázce recyklace nejdále kolegové z Německa. Tam se technologie pokročilých ložních vrstev dlouhá léta běžně používá pro dálnice a rychlostní silnice. Na základě již uskutečněných akcí mohla Inženýrská společnost PTM Dortmund provést širší vyhodnocení: „Asfaltové ložní směsi SMA B S jsou nastaveny dle standardních principů SMA s přerušenou čárou zrnitosti. Díky zvýšenému podílu hrubého kameniva vzniká samonosná směs, u níž jsou dutiny z převážné části vyplněny mastixovým asfaltem. V porovnání s asfaltovou ložní směsí ZTV/TL vykazuje směs ložní vrstvy SMA vyšší obsah pojiva, až o 1 % více, a vyšší obsah plniva. Aby mohly být dutiny homogenně a trvale vyplněny hmotou, je nutné použití nosiče pojiva - celulózového vlákna v množství větším než 0,2 % hmotnosti směsi. Kombinace plniva, asfaltu a nosiče vede v porovnání se standardními asfaltovými směsmi ke zvýšené mastixové fázi a tlustším filmům pojiva.“

V České republice byl koncept směsi SMA v ložních vrstvách ověřen např. v roce 2017 v rámci programu SFDI na zatíženém úseku silnice II/236 (Kačice-Smečno) v délce 1 500 m. Komunikace slouží jako spojka mezi dálnicemi D6 a D7, respektive silnicí I/7, a je často využívána těžkou nákladní dopravou. Zkušební úsek byl rozdělen na 6 sekcí o jednotné délce 250 m. Položeny byly dva zkušební druhy SMA L 22 S při využití až 40 % recyklátu. Podle dosavadních prezentovaných výsledků byla prokázána vyšší odolnost vůči tvorbě trvalých deformací, což vede k vyšší životnosti a trvanlivosti zkušebního úseku.

Použití průmyslových polymerů (PVB)

Druhou oblastí, která byla již poměrně ve větším měřítku prozkoumána, je použití některých průmyslových polymerů. Jedním z příkladů je PVB (polyvinyl butyral). Jedná se o polymer používaný ve fóliích bezpečnostních skel. Ve většině případů je zpětná recyklace a využitelnost velmi nízká a nepředstavitelně náročná, hlavně díky kontaminaci skel.

V rámci původní spolupráce mezi firmou CIUR a DuPont se podařilo nalézt zpracovatelské řešení umožňující tento polymer využít jako částečnou náhradu pojiv (bezpečně dle dosavadních zkušeností až do 30 % obsahu referenčního pojiva ve směsi) a zároveň jako přísadu zlepšující určité parametry. Přínosem finální přísady je zvýšená odolnost asfaltových směsí proti tvorbě trvalých deformací. Využití je zaměřeno především na ložní vrstvu, která je z velké části právě příčinou vzniku „vyjetých kolejí“. V této konstrukční vrstvě je v letních měsících extrémně vysoká teplota a směs při použití nemodifikovaných pojiv ztrácí svou tuhost. U směsí s obsahem přidaného PVB byla zjištěna vyšší životnost ve srovnání s obdobnými úpravami s pojivy 50/70.

Zkušební úseky s přísadou Butacite jsou kontinuálně prováděny cca od roku 2009. Celkem bylo na území České republiky zatím provedeno na různě zatížených komunikacích 9 zkušebních úseků. Všechny úseky jsou průběžně monitorovány a zatím u nich nebyly po cca 10 letech shledány zásadní problémy.

Nejvýznamnější z nich je zkušební úsek v obci Rudná, který leží u Prahy v bezprostřední blízkosti dálnice D5. Pokládka byla realizována v roce 2015 na Masarykově třídě (silnice II/605). Úsek má celkovou délku 3 900 m a je rozdělen na několik částí podle množství dávkované přísady, která byla dávkovaná především do ložních konstrukčních vrstev. Silnice funguje jako bypass pro dálnici D5 a je často zatěžována těžkou nákladní dopravou. Například letos byl průtah obcí velmi vytížen z důvodu rekonstruované části dálnice D5 v úseku 0.-5. km. Také na tomto úseku jsou pravidelně (cca 1x až 2x do roka) prováděna kontrolní měření. Poslední kontrola stavu vozovky byla provedena v září 2018. V roce 2017 byly provedeny kontrolní vývrty a na tělesech byla provedena série zkoušek.

Objemová hmotnost jako jedna ze základních charakteristik asfaltových směsí byla stanovena dle ČSN EN 12697-6+A1 (736160) Asfaltové směsi - Zkušební metody pro asfaltové směsi za horka - Část 6: Stanovení objemové hmotnosti asfaltového zkušebního tělesa. Stanovené moduly tuhosti předmětné směsi ACL 16 byly měřeny na zkušebních tělesech válcového tvaru dle ČSN EN 12697-26 metodou C, tedy opakovaným namáháním v příčném tahu při různých teplotách (0 ˚C, 15 ˚C, 27 ˚C). Díky získaným hodnotám je možné odvodit schopnost vzorku odolávat účinkům zatížení při různých podmínkách. Určující jsou pro posouzení deformačního chování hodnoty změřené při teplotě 15 ˚C. Hodnota teplotní citlivosti ukazuje na poměrně stálé chování. K určení dalšího předpokládaného chování směsi při nízkých teplotách byla provedena zkouška stanovení odolnosti směsi proti šíření trhliny na půlválcovém zkušebním tělese s vytvořenou drážkou 10 x 0,9 mm dle ČSN EN 12697-44. Jako zkušební byla stanovena teplota 0 oC.

Recyklované PET vlákno

V ložních vrstvách, u nichž je požadována dlouhá životnost i při vyšších intenzitách zatížení, se osvědčilo speciálně upravené PET (polyethylentereftalát) vlákno získané zpětnou recyklací z použitých odpadních surovin (převážně PET lahví). Vlákno je podle dosavadních zkušeností vhodné do asfaltových směsí (především typu AC) jako vysoce stabilní rozptýlená výztuž. Ve směsi přísada především vylepšuje odolnost proti trvalým deformacím. Jako optimální se ukazuje dávkování od 0,5 kg do 2 kg na tunu asfaltové směsi. Nejlepších hodnot je dle zkušeností dosaženo v horní hranici, tedy v množství 2 kg na tunu směsi. Vlákno lze vkládat přímo do míchacího zařízení obalovny asfaltových směsí. V brzké době očekáváme výrobu granulátu s významným obsahem tohoto vlákna k dávkování do násypky do obalovny. V současnosti se intenzivně ověřují aplikace v množství desítek tun v zahraničí pod obchodním názvem Namflex.

Výroba asfaltových směsí

Výroba asfaltových směsí představuje významnou součást podnikatelské činnosti SILNICE GROUP a.s., a to konkrétně v rámci specializované divize umístěné v Měcholupech u Žatce. Pro výrobu těchto směsí je využíváno špičkové technologické zařízení AMMANN CB 180, které bylo uvedeno do provozu v roce 2005, toto zařízení dosahuje výrobní kapacity 180 tun za hodinu. Zařízení je vybaveno plně automatizovaným řídícím systémem, jenž umožňuje rychlou a efektivní kontrolu nad celým výrobním procesem a zároveň dovoluje bezprostřední reakci na měnící se výrobní podmínky. Zařízení také zahrnuje moderní recyklační linku, která od roku 2009 dokáže recyklovat stavební odpad. Toto je v souladu s environmentální politikou společnosti a zároveň to přináší ekologické benefity.

V rámci výrobního programu SILNICE GROUP a.s. se primárně zaměřuje na produkci asfaltových směsí typu ACL (asfaltový beton pro ložní vrstvy), AC (asfaltový beton), SMA (kamenný mastixový asfalt) a PA (porézní asfalt). Tyto směsi jsou vyráběny na základě momentálních potřeb zákazníků, je ovšem možné do výroby zařadit i další typy směsí, a to nejdéle do 5 dní od předložení požadavků investora. Výrobní proces a kvalita produkce podléhají nejpřísnějším normám ČSN EN 13108-1 a ČSN EN 13108-5, s každoročním dohledem certifikačního orgánu STAVCERT Praha s.r.o., což zajišťuje dodržování vysokých standardů kvality. Díky tomuto přístupu nabízí SILNICE GROUP a.s. svým zákazníkům kvalitní a spolehlivé produkty, které splňují aktuální požadavky trhu a přispívají k dlouhé životnosti dopravních staveb.

tags: #asfaltovy #beton #pro #lozne #vrstvy #informace

Oblíbené příspěvky: