Technologie výstavby a recyklace asfaltových vozovek

Skladba vozovky je klíčová pro její životnost a odolnost. V oblasti asfaltových vozovek se rozlišují zejména technologie výstavby transparentních a lepicích vrstev, které zajišťují správnou funkčnost celé konstrukce. Současné trendy v silničním stavitelství se navíc stále více zaměřují na recyklaci a opětovné využití materiálů, zejména R-materiálu, pro udržitelnější a ekonomičtější řešení.

Transparentní (penetrační) vrstvy

Funkce a použitelné podmínky

Hlavní úlohou propustné vrstvy je zajistit dobré spojení mezi asfaltovou povrchovou vrstvou a podkladovou vrstvou. Toho se dosahuje nanesením emulgovaného asfaltu, uhelné smoly nebo tekutého asfaltu na podkladovou vrstvu, čímž vzniká tenká vrstva, která proniká do jejího povrchu. Všechny druhy podkladních vrstev asfaltové vozovky musí být nastříkány penetračním olejem. Při nanášení spodní těsnicí vrstvy na základní vrstvu by neměl být vynechán olej z propustné vrstvy.

Obecné požadavky

• Jako penetrační olej se volí tekutý asfalt, emulgovaný asfalt a uhelný asfalt s dobrou propustností, která se po nástřiku ověřuje vrtáním nebo výkopem.
• Viskozitu penetračního olejového asfaltu lze upravit na vhodnou úroveň změnou množství ředidla nebo koncentrace emulgovaného asfaltu.
• Penetrační olej pro polotuhou základní vrstvu by měl být nastříkán ihned po naválcování a vytvoření základní vrstvy, když je povrch mírně zaschlý, ale ještě nevytvrzený.
• Nástřik by měl být proveden 1 až 2 dny před pokládkou asfaltové vrstvy.
• Doba vytvrzování po nanesení oleje penetrační vrstvy se stanovuje experimentálně tak, aby bylo zajištěno úplné odpaření ředidla v tekutém asfaltu, penetrace emulgovaného asfaltu a odpaření vody. Následná povrchová vrstva asfaltu by měla být položena co nejdříve.

Bezpečnostní opatření

• Penetrační olej by po nanesení neměl vytékat. Měl by proniknout do základní vrstvy do určité hloubky a neměl by na povrchu vytvářet olejový film.
• Když je teplota nižší než 10 ℃, je větrno nebo se očekává déšť, nesmí se penetrační olej stříkat.
• Je přísně zakázáno povolovat průjezd osob a vozidel po nastříkání penetračního oleje.
• Odstraňte přebytečný asfalt.
• Pro plnou penetraci je nutné 24 hodin.
• Pokud nelze povrchovou vrstvu včas zpevnit, nasypte přiměřené množství kamenné drtě nebo hrubého písku.

Technologie konstrukce lepicí vrstvy

Funkce a použitelné podmínky

Funkce adhezivní vrstvy je zcela spojit horní a spodní asfaltovou konstrukční vrstvu nebo asfaltovou konstrukční vrstvu a konstrukci (nebo cementobetonovou vozovku) do celku. Adhezivní vrstva asfaltu je nutná, jsou-li splněny následující podmínky:

• Mezi asfaltové vrstvy dvouvrstvé nebo třívrstvé za horka dlážděné asfaltové směsi vozovky.
• Asfaltová vrstva se pokládá na cementobetonovou vozovku, asfaltem stabilizovaný štěrkový podklad nebo starou asfaltovou vozovku.
• Strany, kde jsou obrubníky, vtoky dešťové vody, revizní jímky a jiné konstrukce v kontaktu s nově dlážděnou asfaltovou směsí.

Obecné požadavky

Technické požadavky na lepivý asfalt zahrnují použití rychle nebo středně trhlinového emulgovaného asfaltu a modifikovaného emulgovaného asfaltu. Lze také použít rychle a středně tuhnoucí tekutý ropný asfalt.

Využití R-materiálu 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. [1], která definuje, za jakých podmínek přestává být asfaltová směs odpadem, resp. se stává vedlejším produktem.

Čtěte také: Trámová střecha

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 [2].

Výzkum a vývoj asfaltových směsí s vyšším obsahem R-materiálu

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 [3]. 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.

Asfaltové směsi pro obrusné vrstvy (ACO 11)

Byly navrženy a testovány dvě asfaltové směsi (A a B) pro obrusné vrstvy typu ACO 11 s 35% podílem R-materiálu a bez použití oživovacích přísad (rejuvenátorů). Množství 35 % R-materiálu je maximálním povoleným množstvím pro směsi ACO 11 v plánované revizi normy ČSN 73 6121 [3], [5]. 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. Pro simulaci účinků paralelního bubnu byl R-materiál do směsí dávkován předehřátý na teplotu 135 °C.

Při návrhu čáry zrnitosti směsí byl kladen důraz 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. U směsi A s obsahem CRMB bylo upraveno celkové množství pojiva a obsah jemných částic z důvodu obsahu pryžového granulátu. Tato směs tak obsahuje 7,0 % asfaltu. Oproti tomu směs B obsahuje 5,8 % asfaltu. Vzhledem k použití 35 % R-materiálu činí množství pojiva z R-materiálu ve směsích 1,96 %.

Čtěte také: Realizace podlahového topení na OSB

Z výsledků provedených funkčních zkoušek se ukázalo, že obě zkoumané směsi plně vyhovují požadavkům kladeným normou [3], a lze konstatovat, že směs A s obsahem pryžového granulátu dosáhla mírně lepších výsledků než směs B. 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 A dosahuje lepších vlastností než směs B, ale kvůli modifikaci pryžovým granulátem obsahuje vyšší množství asfaltu, což ve spojení s komplikovanějším procesem výroby takového pojiva může být v současné době v České republice méně ekonomicky výhodné. Oproti tomu směs B, 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+ [7]. 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. Tato směs je tak zajímavým řešením pro opravu krytových vrstev vozovek II. a III. třídy.

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. Tyto směsi typu VMT se dle TP 151 [4] 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 [4] přidávat maximálně 30 % R-materiálu v případě použití pro ložní vrstvy, resp. 25 % R-materiálu v případě použití pro podkladní vrstvy vozovky.

V roce 2019 byly představeny směsi typu VMT s modifikovanými pojivy (PMB 25/55-65, či CRMB: asfalt 50/70 modifikovaný pryžovým granulátem) [15]. V tomto článku 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 [4].

Do směsí bylo použito drcené kamenivo z lomu Luleč a R-materiál frakce 0/22, který byl odebrán ze zastřešené skládky na obalovně v Rajhradicích. Čáry zrnitosti asfaltových směsí C a D byly navrženy s ohledem na požadované intervaly zrnitosti dle TP 151 [4]. Asfaltová směs D s pojivem CRMB obsahovala 5,9 % asfaltu, což je o procento více než směs C s pojivem PMB 10/40-65. Do směsí bylo reálně dávkováno o 1,29 % asfaltu méně, což odpovídá množství asfaltu, které je zastoupeno v přidávaném R-materiálu.

Čtěte také: OSB desky a šikmá střecha: správná skladba

Obě asfaltové směsi C a D dosáhly téměř identické mezerovitosti, a to 2,85 %, resp. 2,86 %, což je hodnota nacházející se jen nepatrně pod dolní hranicí 3 %, 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 D s pojivem CRMB vyhovuje i přísnějším požadavkům kladeným na švýcarské směsi AC EME C2, které jsou určeny do podkladních vrstev vozovek [15]. 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. Ve výpočetním programu LayEps bylo ověřeno, že použití směsi D v podkladní vrstvě konstrukce vozovky D0-N-2-S-PII (skladba s nestmelenou podkladní vrstvou MZK), dle TP 170 [18], by mohlo vést k prodloužení životnost vozovky až o 3,5 roku [17].

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.

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, dle SN 640-431-1B-NA [15]. Zatímco 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.

Historie výstavby a porovnání s cementobetonovými vozovkami

V 60. a 70. letech se CB kryt až na malé výjimky pokládal na asfaltovou mezivrstvu tl. 4 cm, pod kterou byla podkladní vrstva ze stabilizace cementem tl. 24 cm. Spáry byly řezány jako úzké, tl. 3 mm. Ty zůstávaly bez jakéhokoliv utěsnění po dobu provozu 20 i více let.

Níže uvedená tabulka shrnuje základní hlediska pro výběr vhodné konstrukce vozovky, porovnávající asfaltové a cementobetonové technologie.

Další podrobnosti k hodnocení výhod a nevýhod asfaltových a cementobetonových technologií jsou uvedeny v Metodickém pokynu Ministerstva dopravy: Zásady pro hodnocení výhod a nevýhod asfaltových a cementobetonových technologií z hlediska jejich použití na dálnicích, rychlostních silnicích a silnicích I. třídy, a také v normě ČSN 73 6114: Vozovky pozemních komunikací.

Seznam citací

• [1] Vyhláška č. 130/2019 Sb.
• [2] ČSN 73 6141 Požadavky na použití R‑materiálu do asfaltových směsí, 2020. Praha: Český normalizační institut.
• [3] ČSN 73 6121 Stavba vozovek - Hutněné asfaltové vrstvy - Provádění a kontrola shody, 2019. Praha: Český normalizační institut.
• [4] Technické podmínky TP 151 Asfaltové směsi s vysokým modulem tuhosti (VMT), 2010.
• [5] Bc. Karel Spies Inovativní asfaltové směsi pro obrusné vrstvy s použitím vyššího množství R‑materiálu. Brno, 2020. 81 s., 31 s. příl. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav pozemních komunikací. Vedoucí práce Ing.
• [6] Karel Spies Asfaltová směs pro obrusné vrstvy se zvýšeným obsahem R‑materiálu. Brno, 2019. 62 s., 14 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav pozemních komunikací. Vedoucí práce prof. Ing.
• [7] Bc. Karel Spies Inovativní asfaltové směsi pro obrusné vrstvy s použitím vyššího množství R‑materiálu. Brno, 2020. 81 s., 31 s. příl. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav pozemních komunikací. Vedoucí práce Ing.
• [15] Asfaltové směsi s vysokým modulem tuhosti obsahující vyšší podíl R-materiálu, 2019.
• [17] Verifikace životnosti vozovky s použitím VMT směsi D v programu LayEps.
• [18] TP 170 Navrhování konstrukcí pozemních komunikací.
• [20] Projekt FAST-J-18-5654 Asfaltové směsi s vyšší životností za použití R‑materiálu podporovaného VUT v Brně.

tags: #skladba #vozovky #asfalt #informace

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce kotvením izolace
• Vše o sendvičových panelech: minerální vlna a další typy
• Zjistěte vše o PVC podlaze Beauflor Supratex Texas Oak 268M
• Jak správně pokládat cihly na základovou desku
• Nadčasový trend betonového nábytku