Povrchová úprava cementobetónových vozoviek – vymývaný betón

Povrch každej vozovky je to, čo každého vodiča najviac zaujíma. Je to predovšetkým preto, že od vlastností povrchu vozovky závisí bezpečnosť jazdy (napríklad protišmykové vlastnosti, odvod vody z povrchu vozovky), jej pohodlie (hlučnosť, otrasy) a mnoho ďalších podstatných charakteristík.

Od povrchu vozovky závisí aj „pohodlie“ bývania v blízkosti komunikácií – a to najmä preto, že vlastnosti povrchu výrazným spôsobom ovplyvňujú hlukové záťaže od dopravy.

Zdroje hluku na komunikáciách

Hlučnosť jazdy sa dá rozdeliť do dvoch skupín podľa obr. 1.

Do prvej skupiny (hlučnosť motora a vozidla) môžeme zahrnúť samotný hluk motora vozidla a ďalší hluk vznikajúci pri jazde vozidla, napríklad prúdenie vzduchu atď. (okrem hluku, ktorý vytvárajú pneumatiky).

Do druhej skupiny (hlučnosť pneumatík na vozovke) radíme každý hluk, ktorý vzniká pri pohybe pneumatiky po povrchu vozovky.

Možnosti zníženia hluku

Zníženie hluku, ktorý patrí do prvej skupiny, je minimálne problémom strednodobého horizontu, skôr však ide o dlhodobú záležitosť, ktorá predstavuje nutnosť zásahov do konštrukcie vozidiel a ich motorov. Samotné zníženie hluku sa môže v prípade tejto skupiny prejaviť až vo chvíli, keď bude takto upravená väčšina automobilov. Keďže tu však riešime povrch vozovky a vymývaný betón, nebudeme túto problematiku ďalej rozoberať.

Hluk, ktorý patrí do druhej skupiny, je zásadne ovplyvnený konštrukciou pneumatík, typom ich dezénov, rozmermi pneumatík a v neposlednom rade stavom povrchu
vozovky.

Z toho vyplýva, že hluk vznikajúci pohybom pneumatík po vozovke možno ovplyvniť nielen pneumatikami, ale predovšetkým samotným povrchom vozovky.

Hlučnosť jednotlivých povrchov vozovky

Podľa Haydena [1] sú pri vzniku hlučnosti pneumatík určujúce dve kritériá:

• prúdenie vzduchu medzi vzduchovým priestorom v profile pneumatiky a kontaktným bodom vozovky; tento jav sa nazýva air pumping,
• chvenie membrán pneumatiky spôsobené nerovnosťou (drsnosťou) povrchu vozovky.

Úspešná optimalizácia nízkohlučných povrchov môže spočívať v:

• zhotovení optimálnej povrchovej štruktúry na minimalizáciu vibrácií pneumatík,
• zhotovení vrstiev s veľkým obsahom medzier na absorpciu hluku motora a pneumatík.

V minulosti sa u nás z obáv pred zlými protišmykovými vlastnosťami používala úprava povrchov betónových vozoviek pomocou rôznych priečne ťahaných „kief“ (odlišovali sa materiálovo, dĺžkou, silou a odstupom „štetín“). Tieto úpravy vykazovali značnú drsnosť a hlučnosť a aj dnes, po niekoľkých desaťročiach prevádzky, platí to isté.

V súčasnosti sa realizuje úprava povrchov vozoviek pomocou „ťahananej juty“ (obr. 3). Táto úprava povrchu má dostatočné protišmykové vlastnosti na začiatku prevádzky, po krátkom čase sa však zhoršujú až do nevyhovujúcich hodnôt. Daná úprava povrchov však zároveň dokáže výrazne znížiť ich hlučnosť v porovnaní s vozovkami s povrchom upraveným „kefou“.

Medzi ďalšie možnosti zníženia emisií hluku pri betónových vozovkách patrí použitie povrchov s tzv. vymývaným betónom (vozovky s obnaženým kamenivom) (obr. 4). Ako ukazujú zahraničné merania a aj merania z ČR z konca minulého roka, touto povrchovou úpravou možno ďalej znížiť hlučnosť povrchov o niekoľko dB (graf na obr. 2).

Ďalším pozitívom tejto povrchovej úpravy je fakt, že trvanlivosť protišmykových vlastností je založená na vlastnostiach kameniva, nie na vlastnostiach cementovej malty (odolnosť cementovej malty proti „ohladzovaniu“ – schopnosti dlhodobo zaistiť protišmykové vlastnosti – v poslednom období pri povrchoch s „ťahanou jutou“ značne klesla). To znamená, že výberom síce drahšieho, ale kvalitnejšieho kameniva možno dosiahnuť dlhodobo stále povrchové vlastnosti pri znížení hluku a zlepšení protišmykových vlastností.

Vymývaný betón v ČR

Na základe zahraničných skúseností spoločnosť Skanska v roku 2008 vykonala v ČR prvú skúšku z vymývaného betónu na účely overenia jeho vlastností.

Dĺžka tohto pokusného úseku bola približne 50 m a šírka 10,75 m. Cieľom bolo overiť rozličné materiály, ktoré možno použiť na realizáciu vymývaného povrchu betónu (spomaľovače), overiť technológiu realizácie, možnosti strojného vybavenia a v neposlednom rade vlastnosti povrchu hotovej betónovej vozovky (predovšetkým odolnosť betónového povrchu proti pôsobeniu vody a CHRL). Všetky skúšané parametre sa overovali predovšetkým z hľadiska odlišných podmienok v ČR a krajinách, kde sa tieto povrchy dnes bežne realizujú. Na skúšku sa navrhla „špeciálna“ betónová zmes s maximálnym zrnom kameniva 4 až 8 mm.

Výsledky z pokusného úseku, a najmä zhoršujúce sa dlhodobé protišmykové vlastnosti vozoviek s „ťahanou jutou“ priviedli investora spolu so zhotovovateľom k prvému skutočnému použitiu technológie vymývaných betónov na diaľničnej sieti v ČR. Túto realizáciu vykonala firma Skanska v minulom roku (2013) na diaľnici D1 v smere z Vyškova do Brna na km 225,769 – 220,621, išlo teda o vozovku s dĺžkou 5,148 km (55 596 m²).

Výsledky skúšky vymývaného betónu

Z výsledkov realizácie vyplynuli tieto poznatky:

1. Pri správnom návrhu receptúry na horný vymývaný betón netreba mať obavy z „otvorenia povrchu“ vozovky pri vymetaní a obnažení kameniva. Výsledky skúšok ukazujú, že vymetanie povrchu betónu nijako zásadne neovplyvňuje odolnosť povrchu proti pôsobeniu vody a CHRL (výsledky skúšok na vývrtoch odobraných priamo z vozovky ukazujú odpad v g/m² po 100 cykloch metódou A približne 100 g/m²).
2. Overilo sa, že na takéto „špeciálne“ práce je nevyhnutné mať aj „špeciálne“ zariadenie. Napríklad, na vymetanie betónových povrchov nemožno použiť rozličné provizórne zariadenia, ktoré sú určené na iné použitie. Takisto nemožno zanedbať voľbu druhu a materiálu „kefy“ na vymetanie. Nedodržanie týchto zásad, a najmä neoverenie jednotlivých zariadení a materiálov sa prejaví v nedostatočnej kvalite hotového povrchu.
3. Realizácia preukázala aj to, že je nevyhnutné v oveľa väčšej miere než pri bežne ukladaných povrchoch dbať na perfektné zosúladenie všetkých strojov a kvalitu vykonávania všetkých prác. Všetky nedostatky a opomenutia sa v konečnom dôsledku prejavia na výslednej kvalite povrchu. Vzniknuté nedostatky sa následne odstraňujú omnoho horšie ako pri povrchoch s ťahanou jutou. 
4. Vzhľadom na rozsah realizovanej stavby bolo možné vykonať ďalšie merania – napríklad protišmykové vlastnosti a merania hlučnosti povrchu betónu. Ich výsledky sú plne v zhode s vyššie uvedenými hodnotami a aj po približne tri štvrte roku sú stále vynikajúce.

Záver

Na záver možno povedať, že technológia vymývaného povrchu má pred sebou určite dobrú budúcnosť. Dokladá to aj jej rozšírenie vo svete – predovšetkým v Rakúsku, Nemecku, Belgicku, USA a v ďalších krajinách.

Za túto technológiu hovorí aj zníženie hlukových emisií pri realizovaných komuniká­ciách približne o 5 dB a viac. Ďalším faktorom, ktorý je ešte zásadnejší, je zabezpečenie dlhodobých protišmykových vlastností vozoviek. Tieto nesporné výhody majú význam hlavne pri najzaťaženejších komunikáciách diaľničného typu a nosných mestských komunikáciách.

Zmieniť sa však treba aj o jednej nevýhode z pohľadu nákladov na výstavbu. Tie sú o približne 5 € na 1 m² vyššie než pri technológii „ťahanej juty“. Na druhej strane sa však tieto náklady z dlhodobého hľadiska niekoľkonásobne vrátia, keďže obnova nevyhovujúcich protišmykových vlastností stojí asi 3 až 4 € na 1 m2, zlepšenie je však len dočasné a v horizonte niekoľkých rokov (v závislosti od intenzity dopravy a ďalších faktorov) je vozovky nevyhnutné opätovne obnovovať.

TEXT: Ing. Jiří Šrůtka
FOTO: Skanska SK a. s.

Jiří Šrůtka pôsobí v spoločnosti Skanska a. s.

Literatúra
1.    Hayden, R.E.: Silniční hluk z hlediska interakce
jedoucí pneumatiky a povrchu silnice. 81.setkání americké akustické společnosti, Washington, 1971.

Článok bol uverejnené v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.