Doterajšie skúsenosti s aplikáciou oceľových výstužných dvojzákrutových sietí RoadMesh® pri rekonštrukciách asfaltových krytov vozoviek v Česku a na Slovensku

• Foto

V posledných rokoch je používanie výstužných prvkov do asfaltových krytov vozoviek bežnou praxou na mnohých stavbách nielen v Česku a na Slovensku, ale všeobecne vo svete. Typy používaných výstuží sú rôzne, od špeciálnych bitúmenových polypropylénových geotextílií, cez geomreže zo skleneného vlákna až po oceľové výstuže z dvojzákrutovej siete.

Prvý krát boli výstužné prvky vo vozovke použité v 50-tych rokoch minulého storočia. Išlo o použitie oceľových sietí, kde princípom bolo využitie pevnosti sietí, keďže už vtedy bola všeobecne známa skutočnosť, že asfaltový kryt vozovky je schopný prenášať normálové zaťaženie, ale nie horizontálne zložky zaťaženia, ktoré prenáša práve výstuž. V sedemdesiatych rokoch sa pre komplikácie s inštaláciou oceľová sieť používala v menšej miere. Nový rozmach používania oceľovej výstuže nastal v 90-tych rokoch, kedy bola vyvinutá špeciálna oceľová šesťuholníková dvojzákrutová sieť s vpletenými priečnymi prútmi, ktorá bola riešením pre všetky problémy z minulosti.

Príspevok popisuje skúsenosti a výsledky z testov vykonanými odbornými inštitúciami a príklady aplikácií zo Slovenska – na komunikácii R1 Trnava – Nitra, z Česka – I/16 Čistá u Horek, ako aj vystuženie asfaltového krytu letiska vo Vroclave.

VHODNOSŤ JEDNOTLIVÝCH TYPOV VÝSTUŽÍ DO ASFALTOVÝCH VRSTIEV VOZOVKY A ICH VLASTNOSTI
Polemika z minulých rokov ohľadne používania rôznych typov materiálov pre výstuže do vozoviek sa ustálila pomerne jasne. Riešili sa dva hlavné okruhy otázok: Aký typ materiálu používať? Akú má mať materiál štruktúru a charakteristiky?

Ohľadne materiálového zloženia sa ukázalo veľmi vhodné využívanie materiálov s vyššou tuhosťou, čiže s relatívne nízkym pretvorením. Z geosyntetických materiálov ide hlavne o používanie skleneného vlákna. Z ostatných materiálov sa ukázalo vhodné najmä použitie špeciálnej oceľovej dvojzákrutovej siete. Obrázok 1 jasne dokumentuje pretvárne charakteristiky jednotlivých materiálov, kde najlepšie charakteristiky jasne preukazuje oceľová sieť, potom sklenené vlákno, a ďaleko za nimi sú iné polyméry.

Čo sa týka štruktúry výstužných prvkov, je potrebné aby po ich vložení medzi konštrukčné vrstvy asfaltovej vozovky nebola narušená spojitosť medzi jednotlivými jej vrstvami, teda aby výstužný prvok nepôsobil ako separačná vrstva.

Hlavne použitie geotextílií sa z tohto pohľadu javí ako nevhodné, čo dokumentujú aj zlé praktické skúsenosti z minulosti. Vhodné môžu byť geomreže, ešte lepšie sa ukazuje použitie priečne vystuženej dvojzákrutovej siete RoadMesh^®, ktorá v priereze tvorí 3D štruktúru čím umožňuje veľmi dobré prepojenie podkladu s novými vrstvami bez rizika vzniku deliacej vrstvy.

Všetky bežné riešenia sa viac menej sústreďujú hlavne na rekonštrukcie vozoviek, prípadne napájania nových násypov na staré telesá. Výnimočne sa používajú výstužné vrstvy aj na nových komunikáciách pre zvýšenie ich životnosti pri vysokom dopravnom zaťažení.

Pri rekonštrukciách vozoviek sa riešia hlavne problémy:

• vzniku koľají
• vzniku pozdĺžnych a priečnych trhlín
• vzniku výtlkov
• rekonštrukcia betónových vozoviek

TECHNICKÁ ŠPECIFIKÁCIA SIETE ROADMESH^®
RoadMesh^® je jedinečná biaxiálna výstužná vrstva používaná pri vystužovaní vozoviek. Má trojdimenziálnu štruktúru, ktorá umožňuje spojenie vrstvy obalením každého kontinuálneho prútu siete, zabezpečuje uzavretie (zazubenie) materiálu v okách, a tým optimálny a okamžitý priebeh prenosu zaťaženia z materiálu vrstvy do výstuže.

RoadMesh^® je bežne používaný pri rekonštrukciách vozoviek a pri výstavbe nových vozoviek, kde sú podmienky menej vhodné, a tradičné riešenia rekonštrukcie alebo návrhy nie sú realizovateľné. Vo väčšine prípadov je inštalovaný na bázu asfaltových vrstiev, tam kde sú ťahové napätia vyššie. Výstužná vrstva absorbuje a hlavne redukuje vrcholové ťahové napätia zapríčinené výskytom reflexných trhlín a/alebo dopravy.

RoadMesh^® je vyrobený z dvojzákrutovej oceľovej siete s okom 8 × 10. Do dvojzákrutu siete je vpletený priečny výstužný prút v intervale cca 16 cm, ktorý zabezpečuje pevnosť v priečnom smere. Road Mesh^® je dodávaný v roliach v 25 – 50 m návinoch, ktoré môžu byť široké 2, 3 alebo 4 m, respektíve podľa požiadavky projektu.

Drôt siete je chránený proti korózii hrubým nánosom zinku podľa EN 10244-2 Trieda A. Hrúbka siete varíruje medzi 2,4 mm (priemer jedného drôtu) až po 8,3 mm v miestach kde priečny prút prechádza cez dvojzákrut siete. 3D charakter siete (vďaka rôznej výške) zaisťuje že asfalt môže uzavrieť drôty siete, bez toho aby sa vytvorili oslabené šmykové zóny na rozhraní siete.

Iné výstužné prvky vďaka ich geometrii sú schopné absorbovať reflexné trhliny, ale keďže nie sú schopné integrácie do štruktúry asfaltu, nemôžu redukovať vznik koľají.

Tab. 1 – Špecifikácia dvojzákrutovej siete RoadMesh^®

VÝSLEDKY LABORATÓRNYCH TESTOV A IN SITU TESTOV
Za posledných 15 rokov bolo vykonaných niekoľko významných testovaní funkcie a efektívnosti oceľovej výstuže RoadMesh^® v asfaltových vozovkách. Z týchto testov treba spomenúť najmä výskum Nothinghamskej univerzity [1], výskum univerzity v Cagliari [2], projekt Smart Road z USA [3] ako aj projekt univerzity Catania [4].

Prístupy a metódy jednotlivých výskumných tímov boli rôzne, ale výsledky sa v hlavných bodoch zhodujú:

• Sieť RoadMesh^® je schopná predĺžiť životnosť vozovky s faktorom > 3
• Počet cyklov iniciujúcich vznik trhlín je znížený faktorom 1,15 – 3,6
• Faktor zníženia iniciácie vzniku trhlín varíruje medzi 1,36 – 1,52

Veľmi zaujímavý bol napríklad výskum Nothinghamskej univerzity [1], kde porovnávali vznik trhlín v asfaltovej vrstve pre rôzne typy výstuží. Simulovalo sa cyklické zaťaženie a boli merané vzniknuté trhliny pre dané cykly. Výsledky dokumentuje obrázok. Je zrejmé, že oceľová výstuž zvyšuje životnosť vozovky faktorom 3, čiže omnoho viac ako ostatné výstuže. Ďalšou témou výskumu bolo vyhodnotenie šmykovej pevnosti a tuhosti na rozhraní výstuže a asfaltu, kde autori konštatujú, že iba oceľová výstuž je schopná poskytnúť danú šmykovú pevnosť a tuhosť na rozhraní, kde ostatné výstuže ju majú značne redukovanú.

APLIKÁCIE A SKÚSENOSTI PRI REKONŠTRUKCIÁCH VOZOVIEK
Výstužná sieť RoadMesh^® bola aplikovaná na niekoľkých stavbách v Česku, na Slovensku, a niekoľko významných stavieb bolo prevedených aj v Poľsku a v iných krajinách (USA, Taliansko, UK atď.).

Pôvodná technológia inštalácie siete bola pomocou upevňovania systémom nastreľovacích klincov, kde raster klincovania bol 1 kotvia ci kliniec na cca 1,5 m². Takouto technológiou bolo budovaných mnoho stavieb s pozitívnymi, ale aj s negatívnymi skúsenosťami. Negatívne skúsenosti súviseli hlavne so snahou projektantov, investorov umiestniť sieť do horných partií ložnej vrstvy s minimálnym krytím. Pri kombinácii minimálneho krytia (< 5 cm) a zlého podkladu pre kotvenie, vznikali v niektorých miestach mierne vlny, ktoré museli byť následne opravované. Pri správnej aplikácii je možné aj klincovaním dosiahnuť dobrý výsledok, čoho dôkazom je aj aplikácia 20 000 m² siete RoadMesh^® na rýchlostnej ceste R1 Trnava – Nitra, pri oprave zničenej komunikácie vplyvom zaťaženia od dopravy z priemyselných parkov v Trnave a Nitre. Touto istou technológiou bolo vybudovaných niekoľko 100 000 m² komunikácii v Poľsku v mestách Wroclaw, Warszawa, ale aj iných.

Napriek poväčšine dobrým skúsenostiam sme sa rozhodli systém pokládky inovovať, využiť pri tom skúsenosti asfaltérskych spoločností a aplikovať spojovací postrek. Ako prvé testovacie stavby boli aplikované menšie pokládky v Poľsku, kde sa technológia overila a následne bola použitá na väčších stavbách. Ako ukážkovú referenčnú stavbu je potrebné spomenúť aplikáciu siete pri rekonštrukcii letiska vo Vroclavi. Bola tu použitá nová technológia fixovania siete RoadMesh^® pomocou emulzného mikrokoberca ukladaného za studena. Po natiahnutí siete RoadMesh^® je táto na jednom konci fixovaná klincami, vyrovnaná valcovaním a upevnená následne cca 1,5 cm tenkou vrstvou mikrokoberca. Po vyštiepení sú uložené ďalšie vrstvy asfaltu.

V prípade letiska Vroclav išlo o odfrézovanie 12 cm vrstvy a vytvorenie novej konštrukčnej vrstvy so sieťou RoadMesh^®, ktorá zaručuje vysokú životnosť vysoko zaťaženej konštrukcie vozovky letiska.

Ďalšou úspešnou aplikáciou je referencia z Česka – I/16 Čistá u Horek, zaistenie stability cestného telesa, kde bola sieť RoadMesh^® aplikovaná na jednak na odfrézovanú vozovku a jednak na novú konštrukciu. Na odfrézovanú vozovku hrúbky 100 mm sa zabudovala výstužná sieť, na ktorú sa po aplikácii klincov a spojovacieho bitúmenového postreku aplikovala vrstva asfaltového betónu a koberca. Vo všeobecnosti platí, že čím je sieť hlbšie, tým lepšie dokáže preniesť ťahové napätia. Ideálna poloha siete RoadMesh^® v konštrukcii asfaltového krytu vozovky, ktorá garantuje jej maximálnu efektívnosť, sa pohybuje v rozmedzí od min. 80 mm do max. 120 mm.

K samotnej inštalácie RoadMesh^® výstužnej sieti je potrebné zhrnúť tieto základné zásady. Aplikáciu výstužnej siete predchádza dôkladná príprava podkladu. Pokiaľ nie je výstužná sieť ukladaná na novú konštrukciu, vyfrézovaný povrch by mal byť opatrený drážkami. Všetky nečistoty musia byť odstránené a povrch musí byť suchý a čistý, trhliny a výtlky vyspravené. Po jej umiestnení sa sieť valcuje použitím valca s gumennými kolesami. Pre uľahčenie urovnania RoadMesh^® na vozovke, je vhodné prestrihnúť jej okrajové drôty. Pred aplikáciou asfaltu by mala byť sieť bez akéhokoľvek vlnenia alebo zakrivenia. Na jednom konci sa zabezpečí fixácia siete kotviacimi prvkami alebo klincami a následne sa sieť natiahne. Montážne presahy siete nesmú byť umiestnené v priamej jazdnej dráhe kolies pričom je potrebné sa vyhnúť navrstveniu sietí na jednom mieste. Sieť sa môže kotviť aj priebežne na celej dĺžke rolky. Pre zaistenie stmelenia RoadMesh^® s podkladnou vrstvou a jej montážnych presahov, sa odporúča po fixácií klincami pokračovať aplikáciou spojovacieho postreku. Bitúmenový nástrek je aplikovaný pokiaľ možno mechanicky (niektoré časti manuálne). Po vyštiepení spojovacieho postreku sa pokladá vrstva asfaltu.

Použitie technológie RoadMesh^® má za sebou niekoľko úspešných aplikácií v Česku, na Slovensku, v Poľsku, pričom môžeme konštatovať, že realizácia bola bez akýchkoľvek inštalačných problémov. Po rokoch prevádzky sú vozovky v dobrom stave bez výtlkov a trhlín a to vďaka vhodne zvolenému návrhu a dôslednosti pri jej realizácii. Použitím výstužnej siete RoadMesh^® a jej správnou aplikáciou je možné predĺžiť životnosť a funkčnosť vozovky a tým znížiť náklady na jej rekonštrukciu v čase. Súčasne sú ďalšie stavby v projektovej príprave a v pláne realizácie aj na tento rok.

POUŽITÁ LITERATÚRA:
[1] BROWN, S. F., THOM, N. H., SANDERS, P. J.: A study of grid reinforced asphalt to combat reflection cracking.” J. Assoc. Paving Technologists, 2001, Vol. 70, pp. 543–571.
[2] CONI, M., BIANCO, P. M.: “Steel reinforcement influence on the dynamic behavior of bituminous pavement.” Proceedings of the 4th International RILEM Conference – Reflective Cracking in Pavements, 2000, E & FN Spon, pp. 3–12
[3] MOSTAFA E., AL-QADI I.: “Effectiveness of Steel Reinforcing Nettings in Combating Fatigue Cracking in New Pavement Systems” Paper n° 04-4901 presented at the 83rd Annual Transportation Research Board, 2004, National Research Council, Washington DC.
[4] CAFISO S., DI GRAZIANO A.:“Evaluation of flexible reinforced pavement performance by NDT”. 82nd Annual Transportation Research Board, 2003, National Research Council, Washington DC.

Present Experience with the Application of Steel Reinforcing Double Twisted Meshes RoadMesh^® upon Reconstructions of Asphalt Cover of Pavements in the Czech and Slovak Republics
The article deals with the present experience with using double twisted hexagonal steel reinforcing meshes RoadMesh^® upon pavement reconstructions in the Czech Republic, Slovakia and Poland. It deals with the suitability of steel mesh proposal and own proposal of pavement structure composition. It further describes the possibilities of installation and experience with different installation procedures. Finally, it reports the results of steel reinforcement usage in the given localities and the evaluation of present state of pavements.

Autoři

• Mgr. Lichý Ľuboš
• Mgr. Horňáková Tatiana