Rekonštrukcia cesty I/65 s využitím recyklácie materiálov

Cesta I/65 je cesta I. triedy, spájajúca Nitru a Martin. Začína sa v Nitrianskom okrese križovatkou s cestou I/51 a I/64 a končí sa v Martine križovatkou s cestou I/18. Cesta I/65 tvorí jeden z hlavných komunikačných koridorov v smere juh – sever a je zaradená do siete multimodálnych koridorov TEN – T.

Doterajší stav CB vozovky na úseku Turčianske Teplice – Príbovce v km 113,500 až 129,000 bol však havarijný, preto bolo potrebné pristúpiť k jej rekonštrukcii.

Cementobetónový kryt cesty I/65 bol do značnej miery deformovaný (polámaný) a v miestach krajov a hrán sa medzi jednotlivými CB doskami tvorili značné výškové rozdiely. Účelom rekonštrukcie bolo odstrániť porušenú betónovú vozovku, ktorá sa nahradi­la polotuhou vozovkou so živičným povrchom.

Základné údaje o stavbe

Medzi hlavné časti stavby patria:

• rekonštrukcia cesty I/65 v km 114,046 – 129,164,
• spätné rekultivácie dočasných záberov,
• vegetačné úpravy cesty I/65,
• úpravy ciest II. a III. triedy s rozšírením o pripojovacie a odbočovacie jazdné pruhy,
• dočasné obchádzkové trasy mostov, chodníky a zastávky SAD,
• úpravy existujúcich ciest dotknutých výstavbou,
• rekonštrukcia piatich mostných objektov,
• protihlukové steny v dĺžke 2 974 m,
• preložky a ochrana inžinierskych sietí.

Pôvodnú vozovku tvorila CB doska s hrúbkou 120 až 230 mm na podklade z asfaltového betónu s hrúbkou 50 až 200 mm a štrkodrviny s hrúbkou 50 až 250 mm.

Konštrukciu novej vozovky tvorí:

• asfaltový koberec mastixový, stredozrnný SMA 11; PmB 40 mm; STN EN 13 108-5,
• spojovací postrek emulzný modif. 0,5 kg/m2 PSE-M; STN 73 6129,
• asfaltový betón hrubozrnný modifikovaný ACL 16; PmB; I 70 mm; STN EN 13 108-1,
• spojovací postrek emulzný 0,5 kg/m2 PSE; STN 73 6129,
• asfaltový betón veľmi hrubý ACP 22, I 90 mm; STN EN 13 108-1,
• infiltračný postrek 1,0 kg/m² PI; STN 73 6129,
• homogenizačná vrstva HMG C5/6 400 mm; ZTKP,
• štrkodrvina (pôvodná) ŠD 150 mm; STN EN 13 285.

Smerové vedenie cesty sa nemenilo, rekonštrukcia sleduje jestvujúcu trasu cesty I/65 bez zmeny. Výškové vedenie cesty sa zvýšilo približne o 20 cm, pričom niveleta na začiatku a na konci rekonštruovaného úseku sa plynulo napojila na jestvujúcu úroveň vozovky.

Rekonštruovaná cesta I/65 v km 114,046 – 129,164 bola navrhnutá ako dvojpruhová, smerovo nerozdelená komunikácia kategórie C 11,5/80, resp. C 9,5/80. Týmto kategóriám zodpovedajú aj všetky parametre smerového a výškového vedenia trasy.

Základný priečny sklon komunikácie v priamej je 2,5 %. Šírka pruhov je 3,5 + 0,25 m vodiace prúžky, 1,5 m spevnená krajnica a 0,5 m nespevnená krajnica. V mieste osadenia zvodidla je nespevnená krajnica rozšírená na 1,5 m. V mieste protihlukovej steny má nespevnená krajnica šírku 1,80 m. Skladbu navrhovanej novej vozovky, odvodnenie podložia a šírkové usporiadanie vidieť na obr. 2.

Samotná rekonštrukcia cesty I/65 sa reali­zovala bez vylúčenia verejnej dopravy, a to po úsekoch s dĺžkou približne 500 až 1 000 m. Dočasne viedla doprava vždy v jednom jazdnom pruhu s minimálnou šírkou 2,75 m a bola usmernená prenosným dopravným značením s využitím svetelnej signalizácie.

Z tohto dôvodu bolo potrebné dodržiavať predpísané technologické postupy spájania jednotlivých konštrukčných vrstiev – od podkladových až po asfaltové – tak, aby boli zabezpečené predpísané kvalitatívne parametre jednotlivých vrstiev vozovky.

Technológia rekonštrukcie a postup demolácie pôvodnej vozovky

Overenie technológie drvenia a miešania na mieste – skúšobný úsek

Na overenie technológie drvenia a miešania na mieste bolo potrebné potvrdiť si na stavbe vhodnosť postupu, použitých strojov a celej technológie výroby homogenizovanej vrstvy (ďalej HMG). S týmto cieľom sa robili overenia na skúšobnom úseku stavby na začiatku prác v júni 2017, pričom sa navrhli dve technológie drvenia a miešania:

• prvá alternatíva: primárne narušenie gilotínou, predrvenie v čeľusťovom drviči a sekundárne drvenie a premiešanie frézou;
• druhá alternatíva: primárne narušenie gilotínou, drvenie frézou, premiešanie frézou.

Po vyhodnotení oboch alternatív sa ako vhodná vybrala prvá alternatíva, tzn. narušenie CB krytu gilotínou, odstránenie CB krytu aj s podkladovými vrstvami z asfaltu a štrkodrviny do hrúbky 40 cm, následné predrvenie v čeľusťovom drviči na požadovanú frakciu 0/63, rozprestretie vrstvy na požadovanú niveletu a zrealizovanie HMG vrstvy s pridaním hydraulického spojiva.

Aby sa na všetkých úsekoch stavby dodržala potrebná niveleta v zmysle PD, pridalo sa do HMG vrstvy kamenivo fr. 0/63 do požadovanej výšky. Pri druhej alternatíve by použitá fréza nedokázala podrviť jestvujúci CB kryt bez použitia rýpadla, tak­že z hľadiska efektivity a nákladov stavby sa tento spôsob vylúčil.

Na základe vykonaných skúšok sa navrhol technologický postup rozbitia vozovky a realizácia homogenizovanej vrstvy s presným dávkovaním spojiva.

Návrh zloženia homogenizačnej zmesi

Na základe laboratórnych skúšok vykonaných v cestnom laboratóriu na vzorkách zodpovedajúcich zloženiu pôvodnej vozovky (po predrvení na frakciu 0/63) sa ako najlepšia alternatíva použilo spojivo DoroCem RN2. Výsledky sú uvedené v skúške typu č. 42/2017, kde sú navrhnuté štyri alternatívy dávkovania spojiva. V danej

ST sú uvedené aj tieto vlastnosti zmesí:

• navrhovaná čiara zrnitosti s vyznačením medzných čiar,
• druh a množstvo navrhovaného spojiva,
• vlhkosť zmesi,
• objemová hmotnosť zmesi,
• pevnosť v tlaku stanovená na vzorkách (valcoch) po 7 a 28 dňoch s uvedením pevnostnej triedy výslednej zmesi.

Hodnoty maximálnej 28-dňovej pevnosti pre kontrolné skúšky a medzné čiary zrnitosti výslednej zmesi určil projektant (ZTKP). Na základe dosiahnutých laboratórnych výsledkov na pokusnom úseku homogenizovanej vrstvy v km 117,700 – 118,200 sa použilo spojivo v množstve 5,6 %.

Výsledky pevnosti po 28 dňoch potvrdili optimálne dávkovanie spojiva v zmysle ST. Výsledná hydraulicky stmelená zmes dosahuje parametre zmesi CBGM5/6, ktoré požadujú ZTKP.

Príprava podkladu pre homogenizačnú vrstvu

Betónová vozovka sa rozbila (rozrušila) gilotínou približne na 400-milimetrové kusy, ktoré sa spoločne s asfaltovou vrstvou a štrkodrvinou následne predrvili drvičom na frakciu s max. zrnom 0/63 mm v súlade s požiadavkami ZTKP pre krivku zrnitosti.

Takto pripravený preddrvený materiál sa rozhrnul grejderom na požadovanú niveletu a predpripravená vrstva z drveného betónu sa pokropila vodou pomocou cisterny a zhutnila vibračným valcom.

Realizácia homogenizačnej vrstvy

Na predpripravenú zhutnenú vrstvu sa rozprestrelo dávkovačom spojivo DoroCem RN2 (5,6 % – 47,2 kg . m²). Dávka spojiva sa určila na základe výsledkov dosiahnutých na overovacom úseku a skúšok vykonaných v rámci spracovania ST č. 42/2017.

Po nadávkovaní spojiva sa zmes premiešala frézou na hrúbku 400 mm (obr. 3) za súčasného pridávania vody v množstve stanovenom v ST s toleranciou ±2 %. Po premiešaní a prvom zhutnení bez vibrácie sa stavebná zmes pre homogenizovanú vrstvu upravila do požadovanej nivelety grejderom s laserovou niveláciou a následne zhutnila na požadovanú objemovú hmotnosť.

Na zhutňovanie vrstvy hrubej 400 mm sa použil valec s hmotnosťou 17 t s možnosťou riadiť frekvenciu a amplitúdu zhutňovania. Hutnenie zmesi muselo byť pritom dokončené do termínu začatia tvrdnutia použitého spojiva, pri spojive DoroCem RN2 je to 150 minút.

Ošetrovanie homogenizačnej vrstvy

Počas tuhnutia a tvrdnutia bolo potrebné chrániť vrstvu proti rýchlemu odparovaniu vody. Vrstva sa môže chrániť ochranným postrekom parotesnými látkami, prikrytím fóliami, kropením vodou a podobne. Spôsob ochrany proti odparovaniu vody musí byť pritom primeraný daným klimatickým podmienkam, položené vrstvy sa musia do začiatku mrazov prekryť nadložnou vrstvou.

Po piatich dňoch od zhutnenia HMG vrstvy ju možno zaťažiť nevyhnutnou staveniskovou dopravou. Po siedmich dňoch od zhutnenia a po vykonaní opatrení na zníženie rizika prekopírovania sa trhlín do asfaltových vrstiev možno urobiť spojovací asfaltový postrek a položiť asfaltovú vrstvu.

Zaťaženie nevyhnutnou staveniskovou dopravou a položenie asfaltovej vrstvy závisí od použitého spojiva. Dodržiavanie základných požiadaviek na ošetrovanie uloženej HMG v zmysle platnej normy STN 73 6124-1 je dôležité na zabezpečenie hydratácie a nárastu pevností. Zmes sa ošetrovala vlhčením najmenej sedem dní po realizácii.

Neprehliadnite: Údržba asfaltových vozovek

Záver

Pri minimalizovaní vplyvov na životné prostredie bola určujúca myšlienka recyklácie odstráneného CB krytu a podkladových vrstiev a opätovné využitie týchto materiálov do homogenizačnej vrstvy spolu s pridaním hydraulického spojiva.

Tieto technológie a postupy využitia recyklovaných materiálov priamo zo stavby sú výhodné nielen ekonomicky z hľadiska úspory poplatkov za skládky a úspory nakupovaného materiálu, ale najmä ekologicky, vzhľadom na zníženie vplyvu uhlíkovej stopy odstránením veľkého množstva prevozov materiálov.

S tým je spojené aj výrazné zníženie negatívneho vplyvu stavby na životné prostredie, keďže sa pri realizácii stavby použili pri spätnej recyklácii takmer všetky vybúrané materiály vzniknuté stavbou.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 3/2019.