Betonový povrch - nejvhodnější řešení pro přetěžované silnice a dálnice

Ve čtvrtek 7.října 2004 hostil Slavkov u Brna na 1. ročník mezinárodní konference Betonové vozovky 2004. Cílem této konference, jejíž „zahřívací“ nultý ročník se konal v roce 2002 ve Velké Bystřici u Olomouce, je seznamovat širokou odbornou veřejnost s novými trendy a zkušenostmi při výstavbě betonových vozovek, výměna zkušeností se zahraničím a snaha přilákat pozornost investorů dopravních staveb ve prospěch betonových nových povrchů.

Konferenci, která proběhla na slavkovském zámku, uspořádaly společnosti Skanska DS a.s., Dálniční stavby Praha a.s. a Svaz výrobců cementu ČR. Záštitu nad ní převzalo čestné předsednictvo, v němž za Ministerstvo dopravy ČR zasedl Ing. Jiří Chládek, vedoucí odboru pozemních komunikací, za Ředitelství silnic a dálnic ČR jeho generální ředitel Ing. Petr Laušman a za Technickou správu komunikací hl. města Prahy její ředitel Ing. Luděk Dostál.

Program přednášek byl rozdělen do 3 tématických bloků - Zahraniční zkušenosti s výstavbou betonových vozovek, České zkušenosti s betonovými vozovkami a podkladními vrstvami a Evropské předpisy. V jednotlivých blocích vystoupilo celkem 12 účastníků zastupujících významné zahraniční i české instituce a odborné společnosti. Součástí programu byla také prohlídka stavby dálnice D1 v úseku Vyškov - Mořice včetně zhlédnutí betonáže cementobetonového krytu dálniční vozovky. Výstavbu realizuje společnost Skanska DS a.s. jako vedoucí člen Sdružení Vyškov - Mořice. Základní kámen tohoto 16 km dlouhého úseku byl položen 11. dubna 2002 a výstavba potrvá do května roku 2006.
V dalším textu, který bude rozdělen na dvě pokračování, vybereme z nejdůležitějších příspěvků. Dnes se podrobně zastavíme u úvodní přednášky Johannese Steigenbergera1 , která může být úvodem do široké problematiky betonových krytů vozovek, zároveň popisuje praxi v zemi, která je v této oblasti na absolutní technologické špičce, a odkazuje se na literaturu.

Rakousko - země alpských dálnic

Betonové kryty vozovek mají v Rakousku dlouhou a nepřerušenou tradici s výraznou akcelerací od 80. let minulého století. Praxe musí tedy rychle reagovat na problémy a vývoj; předpisy a směrnice se musí rychle přizpůsobovat technickému rozvoji. Betonové kryty jsou v Rakousku s ohledem na pevnost, přenos zatížení, protismykové vlastnosti, světlost a odolnost proti obrusu a deformacím pokládány za vhodné pro všechny dopravní plochy. Představují však optimální řešení pro sí. silnic nejvyšší důležitosti se stále rostoucím podílem těžké nákladní dopravy a stále se zvyšující intenzitou dopravy, zejména z hlediska bezpečnosti dopravy, šetrnosti k životnímu prostředí a hospodárnosti.

Zásady pro stavbu

Podle rakouských Směrnic a předpisů pro silniční stavitelství [1] mají betonové silnice v nejvyšší třídě zatížení (třída zatížení S s více než 18 miliony dimenzovaného normálového střídavého zatížení) následující konstrukci:

• 25 cm betonový kryt (horní beton/spodní beton)
• 5 cm asfalt
• 20 cm stabilizace cementem nebo 45 cm nestmelená podkladní vrstva.

Betonový kryt není vyztužen, v příčných spárách jsou osazeny trny a v podélných spárách kotvy. Dimenzování tloušťky krytu a vyvarování se nedostatečné tloušťky má velký význam pro zajištění předpokládané životnosti. Podle [2] jsou pro betonový kryt vozovky, správně dimenzovaný a postavený podle moderních hledisek, reálné intervaly obnovy 40 let. Životnost betonového krytu vozovky nezávisí pouze samotné tloušťce krytu, nýbrž také na okrajových stavebních podmínkách jako je provedení spár, odvodnění, odolnost podkladu proti erozi atd. [2]. Na základě speciálního výzkumu [3] dlouhodobého chování systému spáry (šířka spáry, utěsnění spáry, trny/kotvy, odvodnění spodního líce) ... bylo rozhodnuto v budoucnu pokud možno trvale utěsňovat všechny spáry při ponechání jistícího odvodnění podkladu betonového krytu . Nové betonové kryty se tedy v Rakousku již zhotovují pouze s utěsněnými spárami. Navíc má být odvodnění podkladu krytu zajištěno pokládkou plochých drenážních profilů do vyfrézovaného asfaltového podkladu. Zvláštní pozornost se musí věnovat také provádění spár na mostech, aby se zabránilo posuvům na přechodových konstrukcích (v oblastech dilatačních závěrů) vozovky [5].

Složení betonu

Vedle pevnosti se na beton kladou vysoké nároky: odolnost proti opotřebení (obrusu), odolnost proti mrazu a povětrnostním vlivům, odolnost proti rozmrazovacím a posypovým prostředkům atd. Ke zhotovení betonových krytů je třeba použít struskoportlandský cement CEM II A-S (DZ), třída pevnosti 32,5 nebo 42,5 [7, 8]. Pevnost v tahu ohybem ve stáří 28 dnů, zkoušená podle EN 196-1 [9], musí být nejméně 7 MPa. Jemnost mletí, stanovená jako specifický povrch podle Blaina, nesmí překročit 3500 cm²g^-1; počátek tuhnutí nemá být méně než 120 minut. Kvalitní kamenivo odolné proti ohlazování a obrusu je drahé a používá se proto jen pro horní beton. Spodní může být zhotoven z místně dostupného levného kameniva nebo také z recyklátu ze starého betonového krytu. Beton pro horní a spodní vrstvu obsahuje umělé vzduchové póry. Směrné hodnoty pro složení betonu (obsah cementu, obsah vzduchu) uvádí RVS 8S.06.32 [6].

Struktura povrchu

Povrch betonového krytu se v Rakousku provádí převážně jako povrch z vymývaného betonu se sníženými emisemi hluku. U betonových krytů, zhotovených konvenční technikou (tedy bez struktury vymývaného betonu), s max. zrnem 22 mm, se stále vyskytovaly problémy [10]. Již v roce 1990 byla v Rakousku zavedena technologie vymývaného betonu s max. zrnem 8 mm - především se zřetelem na nízké emise hluku. Se zavedením max. zrna 11 mm má nyní být dosaženo obzvláště vysokých protismykových vlastností. Přitom se akceptuje slabě vyšší hladina valivého hluku v důsledku vyšší hloubky zdrsnění a tím lepších protismykových vlastností za mokra. Tato technologie se osvědčila i ve městech, kde je pokládán silniční beton s využitím superplastifikátorů.

Betonové kryty v tunelech

Tunely se stavějí s ohledem na nejvyšší možnou bezpečnost. V důsledku vážných požárů v tunelech v posledních letech byla v Rakousku vydána směrnice [11], která předepisuje u tunelů o délce nad 1000 m betonový kryt.

12-hodinový beton

Jestliže se ještě před několika málo lety běžně používal v oblasti Vídně pro opravy betonových polí vozovek tzv. 24-hodinový beton, dnes to již při stále stoupající dopravě nestačí. V červenci 2002 byl poprvé na A 23 ve větším množství položen 12-hodinový beton. Během dvou víkendů tak bylo sanováno asi 1250 m² vozovky [12].

Vedle optimální organizace a harmonogramu prací v místě opravy vozovky (obr. 1) hraje rozhodující roli zejména rychlost tvrdnutí nového betonu. Použitím vhodných superplastifikačních prostředků lze při stejné zpracovatelnosti snížit hodnotu vodního součinitele v/c a zvýšit rychlost tvrdnutí (obr. 2).

Shrnutí

Betonové kryty jsou pro svou pevnost, přenos zatížení, protismykové vlastnosti, světlost a odolnost proti obrusu a deformacím nejvhodnější pro síť silnic nejvyššího významu se silným nárůstem těžké nákladní dopravy, zejména z hlediska bezpečnosti dopravy, šetrnosti k životnímu prostředí a hospodárnosti.

Životnost betonového krytu vozovky závisí nejen na samotné tloušťce krytu, nýbrž také na okrajových stavebních podmínkách (provedení spár, odvodnění, odolnost podkladu proti erozi...).

Literatura a zdroje:

[1] RVS 3.63, Ausgabe Oktober 1998: Oberbaubemessung. Ősterr. Forschungsgemainschaft Straße und Verkehr (FSV), Wien.
[2] Litzka, J.: Dimensionierung von Betondecken - Bemessungssicherheit und Life-Cycle-Cost. Betonstraßen 2003, Vortragsveranstaltung 22. Mai 2003. Zement und Beton, Mai 2003.
[3] Steingenberger, J.; Pichler, R.; Wistuba, M.; Litzka, J.: Sonderuntersuchung „Fugen in Betonstraßen im Freilandbereich“, BMVIT Straßenforschung, Heft 536, Wien 2003.
[4] Breyer, G.: Tätigkeitsbericht der Arbeitsgruppe Betonstraßen, Betonstraßen 2003, Vortragsveranstaltung 22. Mai 2003. Zement und Beton, Mai 2003.
[5] Breyer, G.: Betonfahrbahnen auf Brücken - Vermeidung von Betondeckenschub auf Fahrbahnübergangskonstruktionen; FSV - Verkehrstag, Tagungsband Jahrestagung 2004, Wien.
[6] RVS 8S.06.32, Ausgabe Oktober 1998: Betondecken, Deckenherstellung. Ősterr. Forschungsgemainschaft Straße und Verkehr (FSV), Wien.
[7] ÖNORM EN 197-1, Ausgabe Dezember 2000: Zement - Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien von Normalzement. Österr. Normungsinstitut, Wien.
[8] ÖNORM B 3327-1, Ausgabe Jänner 2002: Zemente gemäß ÖNORM EN 197-1 für besondere Verwendungen. Teil 1: Zusätzliche Anforderungen. Österr. Normungsinstitut, Wien.
[9] ÖNORM EN 196-1, Ausgabe Juli 1995: Prüfverfahren für Zement - Teil 1: Bestimmung der Festigkeit. Österr. Normungsinstitut, Wien.
[10] Steingenberger, J.: Aktuelle Entwicklungen beim Betonstraßenbau. Zement und Beton, 1/2000.
[11] RVS 9.234, Ausgabe September 2001: Projektierungsrichtlinien für Tunnel, Bauliche Gestaltung - Innenausbau, Ősterr. Forschungsgemainschaft Straße und Verkehr (FSV), Wien.
[12] Klinke, H.; Rischer, M.; Steingenberger, J: 12-Stunde Beton. Reparaturarbeiten an der A 23 jetz noch sneller. Zement und Beton, Heft 3/2002.
[13] Steingenberger, J.: Noch kürzere Reparaturzeiten mit dem 12 - Stunden-Beton. Aktuelles zum Thema Betonstraßen. Update, 2/2003.

---

¹) Čerpáno ze Sborníku přednášek Betonové vozovky 2004