Protismykový kryt vozovky

Oblast techniky

Technické řešení se týká vrchní vrstvy vozovky pozemních komunikací a jiných účelových komunikací a ploch, která na základě svého strukturálního uspořádání vykazuje obnovované proti5 smykové vlastnosti.

Dosavadní stav techniky

Mezi širokou škálou nej různějších konstrukčních vrstev vozovek, které jsou zpravidla budovány rozprostřením a zhutněním samostatně vyrobené homogenní stavební směsi, tvoří zvláštní technologickou skupinu tzv. prolévané vrstvy (ČSN 73 6127). Technologický proces rozprostření je io dvoufázový, stavební materiál je heterogenní. Základní část prolévané vrstvy tvoří zpravidla kostra z hrubého drceného kameniva, která je následně prolita s úplným nebo částečným vyplněním mezer výplňovou směsí (maltou, pojivém).

Technologie prolévaných vrstev má dva limity. Prvním limitem je rozdíl mezi nejmenším zrnem kamenné kostry a největším zrnem výplňové směsi. Na příkladu technologie štěrku částečně vy15 plněného cementovou maltou (ŠCM) je dokázáno, že ani cementová malta s frakcí kameniva 0 až 4 mm nezaplní veškeré mezery mezi zrny kamenné kostry s velikostí nejmenšího zrna (22) 32 mm. Výsledkem je pouze částečné, tedy neúplné vyplnění mezer vrstvy, přičemž ve spodní části je vrstva nestmelená, mezero vitá, méně únosná a náchylnější k porušení.

Druhým limitem prolévaných vrstev je přítomnost, resp. množství pojivá ve výplňové směsi.

Historickým předchůdcem prolévaných vrstev je kalený štěrk (KŠ), u něhož byla kalicí malta vyráběna pouze z drobných minerálních zrn bez přidání pojivá. Rovněž další vývojové typy prolévaných vrstev omezovaly množství pojivá - z ekonomických důvodů. Tak například penetraění makadam (PM) není ani dávkován z hlediska mezerovitosti objemově, ale pouze v hmotnostních dávkách na jednotku plochy, takže nedochází k zaplnění mezer kamenné kostry, pojivo slouží jen ke stykovému zpevnění kostry. Stejně tak vývojově nejmladší prolévaná vrstva kameniva zpevněného popílkovou suspenzí (KAPS) je navrhována buď bez pojivá (KAPS IV - nepožadovaná pevnost suspenze), nebo s omezeným menšinovým množstvím pojivá, odstupňovaným podle pevnosti suspenze v tlaku po 28 dnech (KAPS ΙΠ - R_T,28 = 0,5 MPa, KAPS Π - R_T,₂₈ = 2,0 MPa, KAPS I - R_Tt28 - 3,5 MPa, podle revidované ČSN 73 6127-4 KAPS - Rc,₂₈ = 6/8 MPa).

Výsledkem obou uvedených limitů je omezení použití prolévaných vrstev v konstrukci vozovky s typickými reprezentanty ŠCM a KAPS pouze do podkladních vrstev vozovek.

Podstata technického řešení

Cesta k novému technickému řešení byla objevena ve chvíli, kdy bylo prolomeno tradiční omezení, že drahé pojivo ve výplňové směsi musí být vždy několikanásobně převýšeno levným mine35 rálním plnivem.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že princip prolévaných vrstev může být využit i bez přítomnosti zrnitého materiálu ve výplňové směsi. Do kostry kameniva je vpravena pouze směs čistého pojivá - hydraulické (cementové) maltoviny s vodou. Tím se radikálně mění množství použitého pojivá z nulového nebo silně menšinového množství na stoprocentní podíl v suché směsi pro výplň. Samozřejmě tím dochází k významnému zvýšení pevnosti výplňové směsi. Povýšením parametrů výplňové směsi se podstatným způsobem mění fyzikálně mechanické vlastnbsti a parametry celé vrstvy. Dříve dominantní kostra kameniva přenášela mechanickou soudržností zaklíněných zrn rozhodující podíl zatížení. Dosud používaná výplňová směs s menšinovým podílem pojivá pomáhala fixovat uspořádání zaklíněných zrn proti posunu vlivem vnějšího zatížení.

V novém pojetí hraje výplňová směs mnohem větší úlohu a díky nárůstu pevnosti se stává srovnatelným činitelem přenosu zatížení ve vrstvě. Díky významnému zvýšení výsledných parametrů

- 1 CZ 24749 Lil celé vrstvy dochází - oproti v minulosti limitujícím faktorům - i k ekonomickému zhodnocení. Místo obvyklé tloušťky podkladních vrstev z prolévaných směsí okolo zhruba 200 mm (rozmezí 80 až 300 mm) může být kvalitativně vyšší krytová vrstva v tloušťce 20 až 50 mm. Tyto vysoce tuhé vrstvy se z hlediska mechaniky vozovek logicky posouvají z podkladních vrstev směrem k povrchu do krytů s přímým kontaktem přenášeného zatížení. To je první kvalitativní důsledek nového typu vrstvy - posun od podkladu ke krytu.

Druhý významný efekt nového typu konstrukční vrstvy, který přináší vrstvě i charakteristické označení „protismyková“, spočívá v mechanismu opotřebení vrstvy. Nedochází totiž k jejímu postupnému ohlazování a ztrátě makrotextury jako u vrstev s plynulou křivkou zrnitosti kameniίο va typu asfaltového nebo cementového betonu. Vlivem opotřebení vrstvy dopravou dochází k lokálnímu vylamování hrubých zrn kostry, což přináší stále obnovovanou drsnost povrchu vrstvy a tím i udržitelné protismykové vlastnosti vozovky po celou dobu její životnosti.

Mezi popsaným typem nového proti smykového krytu vozovky jako prolévané vrstvy bez další povrchové úpravy a dosud prováděnými klasickými podkladními prolévanými vrstvami je pod15 statný rozdíl exaktně vyjádřený podílem obsahu pojivá ve výplňové směsi. Nová krytová vrstva má ve výplňové směsi podíl 100 % hmotnostních (v suchém stavu) hydraulického pojivá. Obvykle prováděné prolévané podkladní vrstvy např. typu KAPS používají do výplňové směsi obvykle 15 %, 18 %, nejvýše pak 25 % hydraulické maltoviny a zbytek tvoří plnivo (popílek). Z hlediska budoucí praxe je důležité pokrýt toto Široké přechodové pásmo (75 % hmotnostního podílu v suchém stavu), neboť umožní optimalizaci tlouštěk nových krytových vrstev s ohledem na zrnitost kamenné kostry a množství pojivá ve výplni. Je zřejmé, že vrstva s výplňovou směsí o obsahu 85 % nebo 90 % pojivá doplněného výrazně jemnozmným minerálním materiálem (nikoli pískem, kamenivem, recyklátem aj.), se bude mnohem více přibližovat vlastnostem čisté výplňové směsi výhradně z pojivá novému protismykovému krytu, než dnes používané prolévané vrstvy s hraničním množstvím pojivá do 25 % ve výplňové směsi. Z tohoto důvodu je mezi nároky na ochranu zařazeno celé pásmo v rozsahu nového složení od 25 % do 100 % množství pojivá v suché výplňové směsi.

Konzistence výplňové směsi je dalším rozhodujícím faktorem pro technické požadavky na novou konstrukční vrstvu. Směs musí být velmi hutná, aby z kamenné kostry samovolně nevytékala, a současně schopná ztekucení do té míry, aby zaplnila mezery v kostře kameniva, což je předepsáno parametrem zkoušky konzistence rozlitím z Vicatova prstence (ČSN EN 14227-3) hodnotou nejvýše 160 mm.

Při použití vysoce jemnozmného minerálního materiálu do výplňové směsi musí být zajištěno, že 90 % zrn je menších než 0,5 mm.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Protismykový kryt vozovky pozemní komunikace provedený jako zesílení stávajícího vyhlazeného, opotřebovaného, deformovaného a částečně porušeného asfaltového krytu, sestávající z kostry z hrubého přírodního drceného kameniva frakce 4 až 8 mm, vyplněné výplňovou směsí z ce40 mentu CEM Π/B - S 42,5 R a vody v množství 1045 kg/m³ cementu a 585 kg/m³ vody, v celkové tloušťce vrstvy 30 mm.

Příklad 2

Protismykový kryt lesní cesty (účelové komunikace) provedený jako celoplošné zpevnění předchozí nestmelené vrstvy, sestávající z kostry z hrubého přírodního drceného kameniva frakce 32 až 63 mm, vyplněné vysokopevnostní výplňovou směsí ve složení cement (50 %) a popílek (50 %) v suchém stavu a výrobní recepturou 560 kg cementu CEM U/B - S 32,5 R, 560 kg elektrárenského popílku, 535 kg vody, přičemž celá vrstva krytu má tloušťku 300 mm.