Možnosti použitia cementobetónových vozoviek

Kvalita a životnosť CB vozovky závisí od viacerých faktorov, najmä od prísneho dodržiavania pomerne náročnej technológie výstavby. Aj u nás, tak ako napr. v Rakúsku alebo vo Švédsku, mali by sa stanoviť podmienky na ich používanie. NDS dala preto vypracovať projekt Možnosti použitia CB vozoviek v podmienkach SR (zhotoviteľ Centrum dopravního výzkumu Brno). Tento projekt by sa mal v blízkej budúcnosti predložiť na diskusiu na širšej odbornej báze, s cieľom prijať zásady na používanie CB vozoviek na diaľnice a rýchlostné cesty na Slovensku, a konkretizovať úseky ich výstavby. Spomínaný mate­riál je podkladom pre tento článok.

Betón je konštrukčný materiál, ktorý má veľa kladných vlastností – pevnosť, stabilitu, trvanlivosť, nehorľavosť, odolnosť proti ohňu, unikajúcemu palivu a pod. Vysoká tuhosť betónu zabezpečuje rovnomerné rozdelenie zaťaženia dopravou do podkladových vrstiev vozovky. Na jeho výrobu možno použiť recyklované a niektoré odpadové materiály. Betón sa nepoškodí pri dopravných nehodách, pri ktorých sa zapáli vozidlo, nevylučuje nebezpečnú penu a má vysoký koeficient požiarnej bezpečnosti. Správne navrhnuté a zhotovené CB vozovky majú dlhú životnosť a vyžadujú minimálne náklady na údržbu a opravy. Nevýhodou betónu je jeho rozťažnosť súvisiaca s teplotnými zmenami okolitého prostredia. Preto sa musia do betónového krytu rezať škáry, ktoré umožnia jeho dilatáciu a zabraňujú vzniku trhlín (ak nejde o spojito vystuženú CB vozovku). Škáry sa musia utesniť proti vnikaniu vody a iných agresívnych látok do podkladu a podložia vozovky. Oddelené betónové dosky však treba kotviť, aby sa zabránilo ich vertikálnemu pohybu a tvorbe tzv. schodíkov.

Náklady na zhotovenie CB vozoviek sú v porovnaní s nákladmi na zhotovenie asfaltových vozoviek vyššie. Pokiaľ sa použijú kvalitné materiály, dodržia sa technologické postupy zhotovenia a ostatné náležitosti, môžu sa získať vozovky s dlhou životnosťou, ktoré dnes správcovia komunikácií žiadajú. CB vozovky sa uplatňujú najmä na najviac dopravne zaťažených komunikáciách, predovšetkým na diaľniciach. Tu sa kladie veľký dôraz na minimálny počet uzávierok, ktoré sú spojené s údržbou a opravami vozoviek. Ďalej sa využívajú na letiskové plochy, vozovky na hraničných priechodoch, parkoviská, autobusové zastávky, miesta pred križovatkami, kruhové objazdy atď.

Oprava CB alebo tuhej vozovky sa vykonáva zvyčajne po skončení jej návrhového obdobia životnosti a je technologicky a časovo náročná.

Náklady na výstavbu a údržbu cementobetónových vozoviek

Na porovnanie nákladov na zriadenie asfaltovej a CB vozovky môže slúžiť príklad z ČR: v roku 2002 až 2004 bola cena za 1 m² asfaltovej vozovky 1 316 Kč (vrátane DPH) a cena CB vozovky 1 477 Kč (s DPH). Zo zahraničia (Belgicko, Anglicko, Francúzsko, Holandsko) sú známe rozličné spôsoby ekonomického hodnotenia vozoviek, ktorých výsledky možno zhrnúť: náklady sú pri zohľadnení rôznych faktorov porovnateľné. Kým pri asfaltových povrchoch sú nižšie náklady na zhotovenie, pri CB vozovkách sú nižšie náklady na údržbu a opravy.

Vplyv na životné prostredie

Pri cementobetónových vozovkách sa pri ich zriaďovaní a prevádzke až dodnes nevyskytlo žiadne zvláštne riziko pre životné prostredie (ide v podstate o tepelne modifikované anorganické látky prírodného pôvodu bez obsahu rizikových prvkov). Kontakt asfaltu s vodným prostredím môže spôsobiť uvoľňovanie toxických látok do krajiny. Technickými opatreniami počas výstavby a prevádzky diaľnice však možno tieto vplyvy vhodne eliminovať.

Hlučnosť

Diskutovanou býva hlučnosť vozoviek. Na rakúskych diaľniciach sa uskutočnilo meranie hlučnosti vozoviek pri rýchlosti 100 km/h (projekt SILVIA) s týmito výsledkami:

• vymývaný betón: 98,6 dB,
• hutný asfaltový koberec: 98,9 dB,
• mastixový asfaltový koberec: 97,0 dB,
• drenážny asfaltový koberec: 94,8 dB.

Výsledky meraní hlučnosti na asfaltových a betónových povrchoch vozoviek dokazujú, že možno dosiahnuť porovnateľné výsledky. Za nízkohlučné povrchy betónových vozoviek sa považujú vymývaný betón a úprava vlečením jutového pása, ktoré sa v súčasnosti používajú najviac.

Vlastnosti CB vozoviek v porovnaní s AB vozovkami

Výhody CB vozoviek:

• tuhosť – prenášajú zaťaženie do podložia cez pomerne veľkú plochu, dokážu preniesť vysoko koncentrované zaťaženie a nevytvárajú sa vyjazdené koľaje ako pri asfaltových vozovkách;
• využívajú sa domáce zdroje – vo väčšine prípadov netreba dovážať vo väčšom množstve žiadne komponenty zo zahraničia;
• nižšie nároky na údržbu – obrusná vrstva asfaltových vozoviek sa po 12 rokoch vymieňa, zatiaľ čo betón vydrží aj 30 rokov bez väčších zásahov;
• z betónu sa nevylúhujú látky nebezpečné pre životné prostredie, kým kontakt asfaltu s vodným prostredím, prípadne pôsobením vysokých teplôt, môže viesť k uvoľňovaniu toxických látok;
• úspora energie – CB vozovka má svetlý povrch a  aby sa dosiahla rovnaká viditeľnosť (toto je dôležité najmä v tuneloch a na všetkých osvetľovaných plochách), vyžaduje menej svetla ako asfalt;
• recyklovateľnosť – v rámci rekonštrukcií sa kamenivo vyrobené zo starého CB krytu používa do spodnej vrstvy novo budovaného CB krytu alebo do podkladových vrstiev;
• nehorľavosť betónu – dôležitá vlastnosť v uzavretých priestoroch, najmä v tuneloch;
• znížená spotreba paliva – je spojená s nižšími nárokmi na údržbu, recykláciou na mieste, využitím vlastných zdrojov a pod.;
• vyššie pohodlie užívateľov ciest – obmedzenie počtu uzávierok (úspory z predchádzania časovým stratám);
• variabilita – betón možno podľa potreby spevniť výstužou, môžu sa na ňom vykonať rozličné spôsoby povrchovej úpravy vrátane prefarbenia.

Nevýhody CB vozoviek:

• vyššie náklady na zhotovenie (väčšinou) – vyplývajú z hrúbky krytu a nevyhnutnosti rezať a kotviť škáry (v prípade nevystuženého CB krytu so škárami) alebo vystužiť CB kryt (v prípade spojito vystuženého CB krytu);
• zložitosť opráv CB krytov – pri väčších poruchách nemožno opravy vykonať jednoduchým spôsobom, ako v prípade asfaltových vozoviek;
• nevhodnosť umiestnenia do miest, kde sa očakáva výrazné sadanie či zmeny podložia (napr. vysoké násypy alebo nepriaznivý vodný režim);
• nevhodnosť aplikácie na krátkych úsekoch medzi mostami – na mostoch sa zhotovuje spravidla asfaltová vozovka a časté striedanie povrchov vozovky nie je vhodné.

Vytipovanie úsekov na aplikáciu cementobetónových vozoviek

Pri výbere úsekov vhodných na aplikáciu cementobetónových vozoviek treba zohľadniť ich výhody a nevýhody v porovnaní s asfaltovými vozovkami. Z tohto aspektu možno uvažovať o použití CB vozoviek najmä na úsekoch:

• s vysokou intenzitou dopravy a významným podielom nákladných vozidiel v dopravnom prúde,
• s nadmerným namáhaním vrstiev krytu vozovky (stúpania a klesania, úseky s nízkou rýchlosťou dopravného prúdu, plochy pre statickú dopravu a pod.),
• kde sa vyžadujú lepšie parametre svetelnosti a požiarnej bezpečnosti krytu (tunely).

Nevhodnými miestami na aplikáciu sú najmä úseky:

• s vysokými násypmi (sadanie násypov),
• s vysokou hladinou spodnej vody a nepriaznivým vodným režimom (zmena únosnosti podložia).

Pre rozhodnutie o voľbe medzi asfaltovým a cementobetónovým krytom vo vzťahu k intenzite dopravy treba konkretizovať hranice medzi nižšou a vysokou intenzitou dopravy a nižším a vysokým podielom nákladných vozidiel. Ich definovanie je závažný problém, pričom treba prihliadať na veľké množstvo súvisiacich otázok špecifických pre každú krajinu.

Najväčší nárast dopravy na cestách I. triedy v plánovaných trasách diaľnic sa zaznamenal v okolí Žiliny, kde sa na niektorých úsekoch zvýšila intenzita dopravy o viac ako 60 %, pričom extrém je 78,2 % na úseku cesty I/11 Krásno nad Kysucou – Čadca. Pokiaľ ide o intenzitu nákladných vozidiel, najvyššia je opäť na úseku Považská Bystrica – Žilina – Martin, s miernym poklesom v pokračovaní na Ružomberok. Obdobná intenzita nákladných vozidiel je aj v úseku Žilina – Čadca. Ostatné úseky majú v tejto kategórii vozidiel výrazne nižšiu intenzitu.

Pri cestách I. triedy na trasách plánovaných rýchlostných ciest sa tiež vyskytujú úseky nielen s veľkou celkovou intenzitou dopravy, ale aj s veľkým podielom nákladných vozidiel a intenzívnym nárastom dopravného zaťaženia za posledných päť rokov. Ide najmä o úsek na trase R1 medzi Sereďou a Nitrou s nárastom intenzity dopravy nad 56 %, ale aj pri iných úsekoch možno konštatovať rovnakú zmenu uvedených parametrov. Špecifickými úsekmi sú Žarnovica – Žiar nad Hronom (sčítací úsek 90380), kde je trvalo vysoká intenzita celkovej dopravy s veľkým podielom nákladných vozidiel, no nárast intenzity dopravy za posledných päť rokov je malý, a úsek v blízkosti Tornale (sčítací úsek 90630), kde sa zaznamenal nárast celkovej intenzity dopravy takmer o 77 %, pričom je v tomto úseku vysoká intenzita nákladných vozidiel a ich podiel v dopravnom prúde je väčší, ako podiel osobných vozidiel.

Ďalším faktorom ovplyvňujúcim rozhodnutie o aplikácii cementobetónových vozoviek sú tunely. V týchto prípadoch sa využívajú dobré svetelné vlastnosti povrchu krytu a tento druh povrchu prispieva aj k zvýšeniu požiarnej bezpečnosti. Pri porovnaní s údajmi o intenzite dopravy je zrejmé, že s výnimkou tunela Dargov (prípadne aj tunela Poľana) sa všetky ostatné tunely nachádzajú v najzaťaženejších úsekoch a cementobetónové konštrukcie vozoviek v tuneloch by sa dali zosúladiť s konštrukciami vozoviek v nadväzujúcich častiach diaľničnej siete. Približne polovica z nich má dĺžku väčšiu ako 1 000 m, čo je napr. v Rakúsku kritériom na použitie cementobetónového krytu v tuneli, bez ohľadu na to, že má vozovka pred tunelom a za ním asfaltový kryt.

Návrh vhodných úsekov

Pri zohľadnení všetkých uvedených faktorov ovplyvňujúcich rozhodnutie pri výbere krytu vozovky NDS navrhuje v budúcnosti uvažovať o aplikácii cementobetónovej vozovky na nasledujúcich pripravovaných úsekoch diaľnic a rýchlostných ciest:
D1   Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka
        Lietavská Lúčka – Višňové
        Višňové – Dubná Skala
        Dubná Skala – Turany
        Turany – Hubová
        Hubová – Ivachnová
        Prešov-západ – Prešov-juh
D3   Žilina-Strážov – Žilina-Brodno
        Žilina-Brodno – Kysucké Nové Mesto
        Kysucké Nové Mesto – Čadca-juh
D4   križovatka Bratislava, Jarovce – D1
        križovatka Ivanka pri Dunaji
R1   Nitra – Selenec
        Selenec – Beladice
        Beladice – Tekovské Nemce
        Žarnovica – Šášovské Podhradie (I. etapa)
        Žarnovica – Šášovské Podhradie (II. etapa)
R2   Zvolen – Pstruša
        Pstruša – Kriváň
        Ožďany – Zacharovce
        Figa – obchvat – Tornaľa
R7  Bratislava – Dunajská Streda

Zásadné odporúčania pri návrhu CB vozoviek

Všeobecne

• S dostatočným predstihom informovať výrobcov materiálových komponentov aj potenciálnych zhotoviteľov o rozhodnutí použiť na časti plánovaných úsekov diaľnic a rýchlostných ciest CB kryt;
• definovať (resp. potvrdiť súčasné) požiadavky na kvalitatívne parametre komponentov (cement, kamenivo) a betónu, aby mali výrobcovia čas zabezpečiť laboratórne skúšky v akreditovaných laboratóriách. Výsledky sú potrebné k dokladom o preukázaní zhody s požiadavkami, prípadne treba upraviť technologický proces výroby tak, aby sa zistili nezhody s požiadavkami a tie sa odstránili;
• dopracovať detailnejšie určenie konkrétnych sekcií na úsekoch navrhnutých na aplikáciu CB krytov na základe pripravovanej projektovej dokumentácie, najmä z hľadiska rozmiestnenia a dĺžky tunelov a mostných objektov;
• pre definované úseky navrhnúť šírku a hrúbku krytu a stanoviť predpokladané objemy CB krytu potrebné z hľadiska voľby technologickej zostavy, požadovanej výkonnosti prvkov technologického reťazca (finišery, betonárne, vozidlá na prepravu betónu a pod.) a logistiky.

Vozovky na mostoch

• Odporúča sa používať cementobetónové kryty iba na presypaných mostoch, krátkych mostoch s prechodovou konštrukciou (do 20 m) a krátkych mostoch bez prechodovej konštrukcie (asi do 40 m);
• je potrebné prerušiť spojenie medzi cementobetónovým krytom a mostovkou vložením netkanej geotextílie;
• mostovka musí byť dostatočne únosná a široká, aby bol možný prejazd finišera pri kladení krytu;
• vzdialenosť priečnych a pozdĺžnych škár má zodpovedať rovnakým kritériám ako pri vozovke mimo mosta;
• priečne aj pozdĺžne škáry vozovky na moste sa majú vystužiť rovnako (vrátane hĺbky osadenia tŕňov a kotiev), ako sú vystužené mimo mosta;
• na začiatku a na konci mosta treba vždy zhotoviť priečnu škáru s klznými tŕňmi, zodpovedajúcu smeru mostných opôr alebo nosnej konštrukcie mosta;
• zálievkové hmoty použité na utesnenie škár musia mať dlhú trvanlivosť.

Vozovky v tuneloch

• V tuneli treba navrhovať rovnakú hrúbku cementobetónového krytu ako mimo tunela;
• v presypaných tuneloch treba navrhovať rovnakú vzdialenosť priečnych škár ako mimo tunela; v bansky razených tuneloch voliť vzdialenosť priečnych škár maximálne 4 m (dôvodom je silné vysúšanie hornej vrstvy betónu prievanom v tuneli);
• priečne škáry sa musia vystužiť klznými tŕňmi rovnako (vrátane hĺbky osadenia), ako sú vystužené mimo tunela;
• pri bansky razených tuneloch posúdiť, či možno (vzhľadom na rozmery tunela) použiť rovnaké zariadenie na kladenie krytu ako mimo tunela;
• ak je cementobetónový kryt iba v tuneli, musia sa pri portáli tunela aplikovať potrebné opatrenia na zabezpečenie poslednej dosky cementobetónového krytu (koniec poslednej dosky podoprieť kotevným rámom spojeným s konštrukciou dosky).

Záver

Cementobetónové vozovky majú svoje výhody a nevýhody, tak ako to všeobecne platí pre všetky technické riešenia. Pri cementobetónových vozovkách možno konštatovať, že výhody prevládajú, a preto tejto metóde stavania vozoviek treba venovať pozornosť. Investor, projektant a zhotoviteľ dostávajú k dispozícii dobrú vec a záleží na nich, ako ju využijú v prospech riešenia problémov cestnej dopravy.

Ing. Igor Choma
Foto: Eva Mačugová, Daniel Veselský

Autor je generálny riaditeľ Národnej diaľničnej spoločnosti, a. s.