Způsob obnovy krytů ploch, zejména poškozených lesních a účelových vozovek a cest z penetračního makadamu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu obnovy krytů ploch, zejména poškozených lesních a účelových vozovek a cest z penetračního makadamu, kdy se k obnově krytu s asfaltovým pojivém použije vrstva s hydraulickým pojivém.

Dosavadní stav techniky

Kryty vozovek z penetračního makadamu jsou v současnosti na celé síti silnic I. a II. třídy nahrazeny modernější technologií obalovaných asfaltových vrstev. Na lesních a účelových komunikacích zůstává penetrační makadam dosud nejrozšířenějším stmeleným krytem. Z celkové délky lesní dopravní sítě v ČR, což představuje přibližně 48 000 km, náleží do nej zatíženější kategorie zhruba 12 500 km lesních cest. Problematika obnovy, recyklace a zesílení vozovek z penetračního makadamu je aktuální nejen z důvodu vyčerpané životnosti, ale zejména zvýšených požadavků moderní těžební techniky na únosnost komunikace. Samotná recyklace starých penetračních makadamů, které na prolévání kameniva používaly dehet namísto později užívaného nezávadného asfaltového pojívaje i nezanedbatelným ekologickým problémem.

Oblast recyklace starých povrchů a vrstev je techniky zpracovaná a popsaná např. v Technických podmínkách Ministerstva dopravy ČR z roku 2009: TP 208 Recyklace konstrukčních vrstev netuhých vozovek za studená a TP 209 Recyklace asfaltových vrstev netuhých vozovek na místě za horka. Některé v nich pojednávané postupy mají charakter marginální a do praxe se nikdy nedostaly (například zpěněný asfalt), užití jiných omezuje vysoká cena provádění recyklačními soupravami a použití speciálních pojiv. Obrazem skutečného stavu obnovy vozovek z penetračního makadamu je praktická zásada „asfalt na asfalt“. Vozovky z penetračního makadamu jsou tedy zpravidla obnovovány zesílenými asfaltovými obalovanými vrstvami, nebo opravovány vyrovnáním a doplněním opět penetračním makadamem. První způsob představuje nejdražší běžně prováděnou technologii, druhý způsob přináší jen částečné zlepšení provozních vlastností bez potřebného zvýšení únosnosti pro nové zatížení.

V patentu CZ 304 374 je popisován způsob vytváření krytu vozovky s obnovovanými protismykovými vlastnostmi. Tato vozovka je vytvářena podle principu prolévaných vrstev pojivém z hydraulické maltoviny.

Podstata vynálezu

Předložený vynález se týká způsobu obnovy krytů ploch, zejména poškozených lesních a účelových vozovek a cest z penetračního makadamu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vrstva původního krytu kameniva stmeleného asfaltem se mechanickým způsobem rozpojí na nesoudržný materiál, který se doplní hrubým drceným kamenivem frakce 22 až 63 mm v množství odpovídajícím tloušťce 80 až 250 mm, načež se prolije směsí cementu, popílku a vody o pevnosti v tlaku po 28 dnech nejméně 6,1 MPa a následně se zhutní.

Rozpojení vrstvy původního krytu se může provádět frézováním, přičemž vrstva nesoudržného materiálu se doplní hrubým drceným kamenivem frakce 32 až 63 mm v množství odpovídajícím tloušťce 80 až 150 mm.

Alternativně se rozpojení vrstvy původního krytu může provádět rozrytím, načež se hrubozmné části krytu rozmělní a vyrovnají zhutněním a následně se kryt doplní hrubým drceným kameni- 1 CZ 305239 B6 vem frakce 22 až 63 mm v množství odpovídajícím tloušťce 150 až 250 mm. Kryt se rovněž může doplnit hrubým drceným kamenivem frakce 22 až 45 mm v množství odpovídajícím tloušťce 150 až 250 mm.

Výhodou kombinace dvou vrstev podle zásady „cement na asfalt“ je zejména využití jejich účelného spolupůsobení a spojení příznivých vlastností obou použitých pojiv. Původní vrstva krytu z penetračního makadamu, to je kameniva stmeleného asfaltem, je rozpojena na nesoudržné části, které se stávají dobrým základem pro následující vrstvu. Nová vrstva se vytváří dosypáním určené frakce hrubého drceného kameniva ve stanoveném množství, odpovídajícím tloušťce zesílení. Spodní zrna dodaného kameniva se zaklíní mezi rozpojený podklad z penetračního makadamu. Následně se vrstva prolije směsí cementu, popílku a vody, která pronikne i do mezer vytvořených v rozpojené spodní vrstvě z penetračního makadamu. Hutněním dojde k dokonalému zaklínění zrn v celé vrstvě původního podkladu i nového dodaného materiálu.

Vzniklá vrstva nese charakteristiky svého nového krytu, je na rozdíl od netuhého penetračního makadamu polotuhá, s výrazně příznivější únosností než původní vrstva. Nárůst únosnosti je způsoben přítomností cementu jako pojivá vlastní výplňové směsi (cement, popílek, voda), která má předepsanou minimální pevnost v tlaku. Další výhodou této kombinace původního krytu z penetračního makadamu a zesílené vrstvy je úspora tloušťky zesílení. Rozpojený původní kryt vytváří únosný, rovinatý podklad, který obvykle nespočívá přímo na pláni účelové či lesní komunikace, ale leží na původní vrstvě ze štěrkodrti. Zesílení může v tomto případě využít menší tloušťky, než jaké uvádí technologická zásada pro samostatnou vrstvu na nezpevněné zemní pláni - minimální tloušťka je rovna trojnásobku největšího použitého zrna kameniva (tedy pro frakci 32 až 63 mm se doporučuje minimální tloušťka 3 x 63 = 189 mm, obvykle 200 mm). Vrstva pro zesílení může být díky základu z rozpojeného penetračního makadamu, případně spodní vrstvy ze štěrkodrti, výrazně tenčí, jak uvádějí oba následující příklady uskutečnění vynálezu. Příklad 1 ukazuje z hlediska tloušťky a dimenzování zcela srovnatelnou vrstvu jako je používaná vrstva z penetračního makadamu, a to v tloušťce 80 mm. Příklad 2 ukazuje vrstvu, která reaguje na případ nehomogenity hrubšího rozrušení původní vrstvy z penetračního makadamu tloušťkou 150 mm.

Předmět vynálezu byl vyzkoušen v ověřené posloupnosti popsaných technologických operací. Prvním krokem je rozpojení vrstvy z penetračního makadamu, které je nezbytností. Na hladké nerozpojené původní vrstvě by nedošlo k zaklínění přidaného hrubého kameniva, a tím k požadovanému spojení materiálů obou vrstev, zesilovací vrstva by v zatížených místech „sklouzla“ po hladkém povrchu původního krytu. Postup rozpojování a výsledná granulometrie podkladu, vytvořeného z penetračního makadamu, jsou závislé na použité technice - od zemních fréz až po rozrytí noži dozerů, kdy je vhodné rozmělnit rozpojený penetrační makadam na menší zrna pojezdem silničního válce. Na takto upravený podklad pak nastupují další technologické operace, to je dosypání hrubého drceného kameniva stanovené frakce v množství odpovídajícím požadované tloušťce zesílení, následné prolití směsí cementu, popílku a vody ve stanoveném poměru tak, aby byla dosažena minimální pevnost v tlaku pojivové výplně po 28 dnech R_c = min. 6,1 MPa a následným hutněním došlo k vytvoření kompaktní vrstvy.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Obnova krytu vozovky (plochy) z penetračního makadamu provedená rozpojením stávající vrstvy poškozeného penetračního makadamu zemní frézou, doplněním hrubým drceným kamenivem frakce 32 až 63 mm v množství odpovídající tloušťce vrstvy 80 mm, prolitím směsí cementu, popílku a vody, která dosahuje pevnosti v tlaku po 28 dnech nejméně 6,1 MPa s následným zhutněním.

-2CZ 305239 B6

Příklad 2

Obnova krytu vozovky (plochy) z penetračního makadamu provedená rozpojením stávající vrstvy poškozeného penetračního makadamu přídavnými noži dožeru a rozmělněním, vyrovnáním a zhutněním silničním válcem. Následně se takto upravený podklad doplní hrubým drceným kamenivem frakce 22 až 63 mm nebo 22 až 45 mm v množství odpovídajícím tloušťce vrstvy 150 mm a prolitím směsí cementu, popílku a vody, která dosahuje pevnosti v tlaku po 28 dnech nejméně 6,1 MPa s následným zhutněním.