Betonové dálnice a jejich spáry: Klíčové informace a modernizační výzvy

V České republice se často vede diskuse o vhodnosti cementobetonových a asfaltových krytů dálnic. I když beton nad asfaltem zvítězil při modernizaci D1, prováděné už od roku 2013 za plného provozu, obě technologie mají své přednosti i nevýhody.

Technologie pokládky betonových povrchů

Pokládka nového betonového krytu, například na dálnici D1, probíhá ve dvou fázích. Vrstva betonu je vysoká 27 centimetrů, což je o tři centimetry silnější než původní povrch. Pod touto vrstvou leží o něco slabší podkladní vrstva, připravená před nasazením finišeru. Dvě nejspodnější vrstvy zůstaly beze změny z doby budování původní dálnice v 70. letech.

K pokládce cementobetonového krytu byla využita osvědčená dvouvrstvá technologie dvou za sebou jedoucích finišerů. Ty pokládají vrchní beton do čerstvě zhutněné vrstvy spodního betonu. Tyto finišery, prověřené konstrukcí společnosti HEILIT + WOERNER z koncernu STRABAG, nabízejí velkou variabilitu a zhruba poloviční hmotnost oproti konkurenčním výrobkům, což je výhoda při přemisťování strojů. Soustavu tvoří dva za sebou jedoucí finišery, které obsáhnou celou projektovanou šířku vozovky 11,5 metru. Přední finišer rozhrnuje a hutní spodní vrstvu betonu s kamenivem o maximálním zrnu 32 mm a ukládá do míst budoucích příčných spár kluzné trny. Do podélných spár se vkládají kotvy. Následně je na čerstvý spodní beton položena finální směs horního betonu s kamenivem o maximálním zrnu 8 mm. Na tomto finišeru je instalován podélný hladič, který povrch betonu uhladí a eliminuje drobné nerovnosti.

Dva unikátní stroje už dokončily nový souvislý betonový povrch na devítikilometrovém úseku dálnice D1 mezi 41. kilometrem u Šternova a 49. kilometrem u Psářů ve směru na Brno. Dvojici finišerů betonových povrchů strojů jsme už přesunuli na další rekonstruovaný úsek u Lokte, současně se další dva stroje rozjely na úseku u Jihlavy.

Spáry a jejich provedení

V horní vrstvě povrchu se provádí zdrsnění, čehož se dosahuje vymetáním části ještě nezaschlé horní vrstvy. Spáry se tentokrát vyřezávají již do hotového betonu a budou utěsněny gumovými profily. To zajistí snížení hlučnosti a zvýšení komfortu jízdy.

Čtěte také: Krok za krokem: Betonové sloupky

V modernizovaném úseku dálnice jsou provedeny po cca 500 - 700 metrech dilatační spáry o šířce 2 cm s vložkou ze Styroporu, buď v pracovní spáře, nebo častěji, vzhledem ke kontinuální betonáži, přímo vkládané do čerstvého betonu a přejížděné finišery. Tento detail vychází z platného znění revidované ČSN 73 6123-1 a umožňuje reakci na teplotní změny i v souvislosti s měnícím se klimatem. Technologie cementobetonových krytů s povrchem z obnaženého kameniva je velmi progresivní, klade však na zhotovitele vysoké nároky na dokonalé zvládnutí celého procesu pokládky. Obnažení kameniva se provádí za sucha vymetením povrchové vrstvy malty ocelovými rotačními kartáči. Čas provedení je závislý hlavně na klimatických podmínkách, teplotě vzduchu i betonové směsi, oslunění apod., obvykle se však pohybuje od cca 6 do 24 hodin od pokládky.

Pro stav betonových dálnic jsou klíčové dilatační spáry. Ty jsou zde kvůli teplotní roztažnosti. Jenže to samo o sobě větší životnost nezaručí. Modernizace dálnice D1 má další problém: na řadě míst se olamují hrany dilatačních spár mezi vzniklými panely. Silničáři problém připouštějí a vysvětlují nedostatečnou pevností betonové směsi. Aby se díry nezvětšovaly, budou chtít opravu od zhotovitele. Pracovní postup je totiž následující: nejdříve se pokládá souvislý betonový pás a ten se po zatvrdnutí řeže na panely. Příčinou je to, že k řezání dochází příliš brzy, než stihnou pevnosti betonu plně naběhnout. Měli jsme to prakticky na všech úsecích. Někde méně, někde více. Byly i další úseky, kde to bylo horší. Praskliny chtějí silničáři nechat opravit na náklady dodavatelské firmy a tvrdí, že na životnost by to mít vliv nemělo.

Srovnání betonových a asfaltových dálnic

Velmi často je v České republice vedena diskuse o tom, který typ krytu je vhodnější - cementobetonový nebo asfaltový. Podle údajů ŘSD má Česko v tuto chvíli 402 kilometrů cementobetonových dálnic a 830 km asfaltových (asfaltobetonových). Ze silnic I. třídy je jen 20 km betonových a 5813 km asfaltových. Česko má nyní přes 1200 kilometrů dálnic, zhruba 400 je betonových, zbytek asfaltových.

Výhody a nevýhody

• Asfaltové vozovky: Výhodou jsou nižší pořizovací náklady (rozdíl asi 10 procent), zhruba každých sedm až 10 let se ale musí horní vrstva obnovit. Udržovaná vozovka nicméně vydrží bez problémů 50 až 60 let. Na asfaltové vozovce se poměrně často a brzy vyjedou koleje. Na mostech CB tahů se v drtivé většině případů používá asfaltový kryt, a to z důvodů především finančních, jelikož cementobetonový kryt by měl větší hmotnost a bylo by nutné dimenzovat nosné prvky mostu na větší zátěž, což by stavbu prodražilo. Jízda po asfaltu je příjemnější, ale zase jsou v něm často díry.
• Cementobetonové vozovky: Měly by bez oprav vydržet zhruba 30 let, ale potom je třeba obvykle přistoupit ke kompletní obnově. Na betonové vozovce se nikdy nevyjedou koleje. Betonový povrch je trvanlivější, takže nevyžaduje tak časté opravy jako povrch asfaltový. Na nové dálnice se však většinou už používá beton. Jízda po vozovce s betonovým povrchem je v letních slunečných dnech komfortnější, povrch nevykazuje tak vysoké teploty. Betonový povrch je lepší, protože déle vydrží. Jízda po betonu je celkově hlučnější a je v autě znát. Betonové vozovky mají tuhý povrch a tím i nižší valivý odpor ve srovnání s vozovkami z jiných materiálů. Studie pro nákladní automobily prokázaly úsporu 4,5 litru paliva na 1000 km.

Prvotním předpokladem pro úspěšné provedení betonového krytu jsou optimálně sestavené receptury betonové směsi pro spodní a zejména horní beton včetně volby typu a druhu vhodného kameniva. Správný poměr cementu a kameniva a ostatních složek betonové směsi jsou určující pro vlastnosti celého cementobetonového krytu včetně protismykové vlastností povrchu.

Životnost a modernizace

Většina českých autostrád postavených z betonu po roce 1995 má životnost jen 20 až 25 let. Je to podstatně méně, než kolik vydržela nyní kompletně rekonstruovaná dálnice D1, jejíž stáří přesahuje 40 let a v některých úsecích se blíží 50 letům. U novějších dálnic se už po sedmi letech objevují v betonu první viditelné trhliny, ty dále rostou, rozšiřují se do podoby takových pavučin. Například na betonové dálnici D5 za Plzní k hranicím s Německem se letos - 21 let po zprovoznění - chystá ŘSD úplná "výměna krytu" v úseku poblíž Stříbra. U Rozvadova bude zase třetina betonové desky odfrézována a nahrazena asfaltem.

Čtěte také: Postupy rekonstrukce trámových stropů

ŘSD už nezastírá, že problém s relativně krátkou životností betonových dálnic existuje. Jedním z chystaných opatření má být výroba cementu podle upravených receptur. Následně budou probíhat laboratorní práce na návrhu a ověření receptur pro výrobu betonu. Novinky mají být ještě letos testovány při betonáži na dálnici z Přerova do Lipníku nad Bečvou.

S názorem, že normy zbytečně upřednostňují vysokou pevnost betonu, souhlasí i další odborníci. Vidí ovšem i jiné možné vlivy, proč se dnes dálnice tak rychle rozpadají, například vysokou intenzitu dopravy. Problém může vznikat i tehdy, když se betonuje v létě za příliš vysokých teplot. Norma totiž nepřipouští betonáž při teplotách nad třicet stupňů Celsia.

Historie a vývoj technologií

Historie výstavby cementobetonových krytů v 60. a 70. letech ukazuje, že se kryt až na malé výjimky pokládal na asfaltovou mezivrstvu tloušťky 4 cm, pod kterou byla podkladní vrstva ze stabilizace cementem tloušťky 24 cm. Spáry byly řezány jako úzké, tloušťky 3 mm, a zůstávaly bez jakéhokoli utěsnění po dobu provozu 20 i více let.

Už od roku 1994 se v ČR budují cementobetonové kryty novou technologií - spáry jsou opatřeny trny a kotvami proti rozevírání spár a vzniku schůdků na spárách, makrotextura povrchu krytu je vytvářena vlečenou jutou, takže hlučnost je srovnatelná s hlučností na asfaltových krytech. Tím byly nedostatky cementobetonového krytu odstraněny.

V současné době je vzhledem ke splnění dvou protichůdných požadavků, tj. na protismykové vlastnosti a emise valivého hluku z dopravy, jediným řešením pro betonové vozovky dvouvrstvá technologie stavby s povrchem z obnaženého kameniva a ocelovými prvky ve spárách, které eliminují „schůdky“ na spárách. Volba na tuto technologii padla především z důvodu základního požadavku na 10letou záruční dobu. V tomto smyslu se jedná o jedinou technologii úpravy povrchu, která umožňuje takto náročný závazek splnit, protože záruka na cementobetonový kryt znamená i záruku na jeho protismykové vlastnosti.

Čtěte také: Význam betonových zátarasů pro Prahu

Technologie betonu s obnaženým kamenivem byla v České republice použita již v minulých letech na několika kratších úsecích dálnic, při probíhající rekonstrukci dálnice D1 jde však o zdaleka největší rozsah jejího využití. Hlavní předností této technologie jsou především její protismykové vlastnosti, ale zkušenosti s tímto povrchem potvrzují, že je také tišší než standardní cementobetonový kryt.

V průběhu užívání betonových vozovek se však ukázalo, že dosud používaná úprava vlečenou jutou není schopna vzhledem ke stále se zvyšující intenzitě dopravy zajistit dlouhodobou trvanlivost protismykových vlastností. Podle výzkumů provedených v SRN povrch upravený vlečenou jutou i povrch s obnašeným kamenivem vykazuje hladinu hluku nižší o 2 dB(A) než povrch referenční.

Náklady a životnost

Při základní a minimální údržbě je předpokládaná životnost tohoto typu vozovky minimálně 30 let, u asfaltových vozovek je životní cyklus mnohem kratší. U starých úseků po 25 letech provozu na D1 u Brna bylo prokázáno, že celkové finanční náklady na cementobetonový kryt dosáhly pouhých 57 % nákladů vynaložených na asfaltovou vozovku, tzn., že náklady pro betonové vozovky na těžce zatížených úsecích jsou v dlouhodobém horizontu podstatně nižší, než pro vozovky asfaltové.

Cena díla je ovlivňována řadou faktorů - blízkostí obaloven asfaltových směsí, zdrojů kameniva, počtem uchazečů o zakázku apod. Existují stavby, na nichž je cementobetonový kryt levnější než asfaltový, ale jsou stavby, kde je tomu naopak; vyšší ceny cementobetonového krytu jsou způsobeny i tím, že je na trhu méně stavebních firem, které je provádí a tím i menší konkurence. Provozní náklady vychází jednoznačně ve prospěch cementobetonového krytu.

Existuje metodický pokyn, v němž se stanovuje priorita cementobetonového krytu na silně zatížených komunikacích, na nichž je průměrná denní intenzita dopravy vyšší než 7500 těžkých nákladních vozidel. Na komunikacích s průměrnou denní intenzitou dopravy mezi 3500 a 7500 těžkých nákladních vozidel bude volba krytu otázkou soutěže, přitom bude mít prioritu CB kryt, pokud nebude jeho cena vyšší o více než 15% ve srovnání s asfaltovým krytem.

Jelikož má cementobetonový kryt jinou strukturu konstrukčních vrstev vozovky v porovnání s asfaltovým, což v důsledku znamená i rozdílnou výšku krytu, zachovává se při rekonstrukcích zpravidla typ krytu nezměněn. Jen výjimečně se přistupuje k náhradě nevyhovujícího asfaltového krytu za cementobetonový, a to v případech, kdy mezitím nastala natolik významná změna intenzit dopravy, pro níž by již asfaltový kryt nebyl dlouhodobě únosný.

tags: #betonove #dalnice #spary #informace

Oblíbené příspěvky:

• Montáž nosičů na střechu Renaultu
• význam měření izolačního stavu elektroinstalace
• Klíč k výjimečné kvalitě a efektivitě
• Zpevnění ploch pomocí zatravňovací dlažby
• Postupy pro práci s dřevotřískou