Snižování hluku možnými úpravami obrusné vrstvy vozovky

• Foto

Hluk způsobuje v závislosti na denní době různé reakce a to v různé míře a intenzitě. Obecně platí, že při průměrné hladině hluku (Lm) v obytných místnostech do 25 dB(A) v noci a do 35 dB(A) přes den nedochází k žádnému zdravotnímu ovlivnění organizmu člověka. Při otevřeném okně jsou tyto hodnoty zvýšeny v průměru o 10 dB(A). Rozdíl lze označit jako rozdíl hladiny akustického tlaku. Při hladině hluku Lm překračující ve dne ve venkovním prostředí 55 dB(A) se ve zvyšující míře začínají projevovat vlivy na psychickou a sociální pohodu. Důvodem je skutečnost, že dochází k částečnému ovlivnění komunikace, která představuje důležité hledisko vývoje osobnosti a soužití. Při dalším zvyšování hladiny hluku se postupně projevují některé zdravotní potíže, které se vyvíjejí nejen v závislosti na intenzitě hluku, nýbrž i na době jeho trvání. Mezi velmi časté jevy v tomto ohledu patří poruchy spánku. Některé epidemiologické studie navíc prokázaly, že hluk ze silniční dopravy je možné kvalifikovat jako rizikový faktor pro vznik infarktu myokardu. Podle BABISHE [12] se u mužů zvyšuje riziko až o 30 %, pokud přes den jsou po delší dobu vystaveni hladině hluku přes 65 dB(A).

Při snižování hluku z dopravy lze dnes využít řadu opatření, která zahrnují tradiční a běžné aplikované instalace protihlukových clon či valů nebo využití protihlukových oken, či v České republice dosud méně rozšířené aplikace technologií konstrukčních vrstev snižujících hlučnost, kdy lze dosáhnout omezení hladiny hluku o 4–8 dB(A). Tyto technologie mají svá specifika, přednosti, ale i nedostatky. Je nicméně skutečností, že již řadu let je v některých zemích využíváno předností především upravených asfaltových směsí pro obrusné vrstvy vozovek, technologií pro snížení hlučnosti betonových povrchů a speciálních technologií – mnohdy tenkovrstvých s upravenou makrotexturou – které představují alternativní možnost snižování akustické emise vznikající na povrchu vozovky přejezdem pneumatik vozidel.

Je vhodné úvodem zdůraznit, že řadu let se ochrana proti hluku zaměřovala, a v ČR do značné míry ještě stále zaměřuje, především na zavádění opatření, která snižují hlukovou imisi – nejčastěji ochranu okolního prostředí budováním protihlukových clon a valů. Tato druhotná opatření jsou nicméně účinná jen v bezprostřední blízkosti pozemní komunikace a v mnoha ohledech vedou k proměně místního krajinného rázu a bezprostředního prostředí, ve kterém člověk žije, včetně estetiky a v některých případech i psychiky člověka. Další formou snižování hlukové imise je používání protihlukových oken (hovoříme o pasivní ochraně proti hluku). Takové řešení kromě vyšší ceny na pořízení je funkční jen v případě, kdy okna zůstávají zavřená a tudíž lze hovořit jen o částečném řešení problému. V uplynulých dvaceti letech současně bylo snahou ve zvýšené míře omezit hluk přímo v místě jeho vzniku – aktivní ochrana. Z tohoto důvodu bylo důležité identifikovat klíčové zdroje hluku u vozidla, aby bylo následně možné zavést vhodné úpravy, které by vedly ke snížení hluku. Mezi rozhodující oblasti patří:

• hluk motoru (zrychlování, jízda při stejné rychlosti apod.),
• hluk sání,
• hluk výfuku,
• hluk převodového ústrojí,
• hluk z pohybu pneumatik po povrchu vozovky,
• aerodynamický hluk (projevuje se až při vyšších rychlostech).

V souvislosti s výše uvedeným lze odkázat na závěry v nedávné době dokončených evropských projektů SILVIA či TyroSafe, kde řadě uváděných aspektů byla věnována pozornost. Nezanedbatelná není ani průběžná aktivita výrobců vozidel, kteří zejména v oblasti další optimalizace motoru či aerodynamiky tvaru usilují o snížení hlukového efektu těchto složek. Důležité v této souvislosti je zdůraznění rozvoje v oblasti elektromobilů či hybridních pohonů, jelikož s jejich masivnějším uplatněním v následujících 5–10 letech lze předpokládat, že se i při malých rychlostech stane dominantní pouze problematika hluku na styku pneumatiky a vozovky.

V případě asfaltových vozovek, které i v ČR dnes tvoří rozhodující podíl silniční infrastruktury, existuje dostatek poznatků, praktických ověření a technologických řešení, jak zlepšovat životní podmínky a komfort s ohledem ke snižování hluku generovaného silniční dopravou. Navzdory nepřesvědčivým poznatkům s aplikací drenážních asfaltových koberců v Československu na přelomu 70. a 80. let, řada poznatků z vyspělých zemí ukazuje, že pro obrusné vrstvy lze výraznějšího efektu snížení hlučnosti dosáhnout vyšší mezerovitostí zhutněné asfaltové vrstvy nebo vhodnou makrotexturou povrchu vozovky, v ideálním případě potom kombinací obou těchto faktorů. V tomto případě lze hladiny hluku snižovat v rozmezí 4–7 dB(A) po dobu 8–10 let. Pro nové generace drenážních asfaltových koberců lze dokonce uvažovat se snížením hlučnosti až o 8 dB(A), nicméně takový efekt má samozřejmě některá svá úskalí. Pokud dojde k zohlednění poznatku, že redukce hladiny hluku alespoň o 5 dB(A) odpovídá snížení subjektivnímu vnímání hlučnosti u člověka o 50 % nižší, nabízejí tyto technologie v kombinaci s dalšími protihlukovými opatřeními (v případě nutnosti) kvalitní technologický nástroj pro omezení negativního aspektu hlukové zátěže. K tomu je nicméně zapotřebí vždy mít na paměti, že využití technologií upravených obrusných vrstev má opodstatnění při zohlednění dále uvedených obecných předpokladů:

• hluk vznikající na styku pneumatiky a povrchu vozovky („valivý hluk“) se dle současných zkušeností stává dominantní teprve při rychlostech mezi 30 a 40 km/h;
• z hlediska uplatnění jednotlivých technologií zejména obrusných vrstev vozovky je nezbytné zohlednit vždy též celoroční klimatické podmínky (masivní rozšíření drenážních koberců, které fungují např. v Nizozemí, neznamená, že stejně funkční bude tato technologie v chladnějších či hornatějších regionech s častějším sněžením a jiným klimatem);
• nepřeceňovat význam mezerovitosti konstrukční směsi, naopak hledat vyváženost mezi parametrem mezerovitosti a texturou povrchu;
• v případě asfaltových vrstev věnovat dostatečnou pozornost volbě vhodných asfaltových pojiv (vyšší pružnost, vyšší lepivost, homogenita a nižší tendence k rychlejšímu stárnutí) i kameniva (s ohledem k mnohdy jiné stavbě kostry směsi);
• v případě úprav snižujících hlučnost nepřipustit snahy po co nejlevnějších řešeních a naopak požadovat důsledné dodržení technologických postupů a kázně. V případě popisované skupiny technologií totiž více než obvykle neplatí „co je levné, je kvalitní a dobré“. U asfaltových technologií je třeba počítat s aplikací modifikovaných typů asfaltových pojiv a s nezbytností dodržení mírně zvýšeného dávkování pojiva v porovnání s klasickými typy asfaltových směsí.

Zejména v souvislosti s prvním uvedeným předpokladem vyplývá, že pro účinné snižování hlukové zátěže ze silniční dopravy je nutné věnovat pozornost souběžně všem zdrojům stejnoměrně, jelikož neexistuje jednoznačná převaha pouze jednoho vlivu pro všechny situace provozu na pozemních komunikacích (skutečnost je demonstrována na obr. 2). Z hlediska silničního stavitelství je samozřejmě klíčová především oblast středních a vyšších rychlostí, kdy pro snižování hluku má určující význam styk pneumatiky kola a povrchu vozovky. V případě valivého hluku je vedle rychlosti dalším klíčovým aspektem druh povrchu krytu vozovky a především potom jeho textura a to jak z hlediska vzniku hluku, tak i jeho šíření (odraz akustických vln). Obrusné vrstvy s vhodnou makrotexturou nebo vysokou mezerovitostí, jako např. jemnozrnné asfaltové koberce mastixové nebo asfaltové koberce drenážní, snižují hluk vznikající pojezdem vozidel po povrchu vozovky absorpcí a omezením šíření hlukových vln. V případě absorpce nicméně dosud panuje mezi odborníky nejednoznačný pohled. Například STEVEN [2] ve své práci uvádí, že v případě drenážního koberce tloušťky 40 mm lze absorpcí hluk snížit pouze o 1–2 dB a tento poznatek odůvodňuje skutečností, že pro provozní podmínky, při kterých je valivý hluk určující složkou hluku, sehrává efekt absorpce druhořadou roli. SANDBERG [5] oproti tomu obhajuje názor, že pohltivost nesnižuje pouze hluk vznikající na styku pneumatiky a vozovky, nýbrž může pozitivně přispívat ke snížení hluku motoru, obzvláště pokud se hlukové vlny na delší vzdálenost šíří při povrchu vozovky. V této souvislosti však navíc zdůrazňuje jako další významný faktor mezerovitosti směsi obrusné vrstvy. Ve zprávě PIARC [3] k problematice drenážních koberců se již v roce 1993 absorpci připisoval dílčí podíl při snižování valivého hluku. Určujícím faktorem dle této zprávy je složení směsi z hlediska co nejvhodnější textury a maximální dosažitelná mezerovitost směsi.

Pro kategorizaci textury povrchu vozovky se obvykle používají následující intervaly vlnových délek:

• mikrotextura m = 0 – 0,5 mm; určená drsností povrchu,
• makrotextura m = 0,5 – 50 mm; určená křivkou zrnitosti a největším zrnem ve směsi,
• megatextura m = 50 – 500 mm; určená způsobem technologického provedení obrusné vrstvy.

Mikrotextura je důležitá z hlediska dostatečných protismykových vlastností na styku pneumatiky a povrchu vozovky a tedy bezpečnosti provozu na pozemních komunikacích. Makrotextura má oproti tomu nezastupitelnou úlohu z hlediska drenážní funkce obrusné vrstvy a díky tomu umožňuje dostatečné působení mikrotextury. Megatextura je důležitá z hlediska jízdního komfortu. Všem těmto složkám je třeba věnovat pozornost při volbě či návrhu vhodného typu asfaltové případně betonové směsi. Na základě určení textury povrchu vozovky, lze vymezit klíčové mechanismy, které ovlivňují do značné míry vznik a šíření valivého hluku:

• radiální oscilace (kmitání): Nerovnosti vozovky, především v intervalu vlnových délek 30–100 mm, vyvolávají u pneumatiky tzv. radiální kmitání. Intenzita hluku, který při tom vzniká, je tím větší, čím drsnější je povrch vozovky. Tato složka hluku dosahuje největší amplitudy při nejnižších frekvencích a spektrální skladba je funkcí rychlosti.
• rezonance a air-pumping efekt: Dezén pneumatiky s řadou drážek působí při přejezdu vozovky (v místě styčných ploch) jako akustické rezonátory. V drážkách profilu pneumatiky se navíc stlačuje vlivem valivého pohybu pneumatiky vzduch, který je ihned explozivně uvolňován (air-pumping). Vznikající hluk se zvětšuje v závislosti na míře, kterou textura povrchu vozovky utěsňuje prostor kolem drážek. Tato složka hluku dosahuje největší amplitudy při vysokých frekvencích a je závislá na rychlosti. Problematiku efektu air-pumping lze znázornit obr. 3a a 3b.

Z hlediska optimální makrotextury povrchových úprav vozovek snižujících hlučnost jsou podstatná následující tvrzení SANDBERGA [5], kdy pro lepší absorpci hluku by měla makrotextura dosahovat vysokých amplitud v intervalu vlnových délek 0,5–10 mm a nízkých amplitud v intervalu 10–50 mm. U mezerovitých obrusných vrstev (např. drenážní koberce) je vedle již uvedeného vlivu textury povrchu dalšího snížení hluku docíleno právě pohlcováním nebo sníženým odrazem hluku od povrchu (tzv. reflexní vlastnosti povrchu). O vlivu a velikosti
efektu pohlcování (absorpci zvuku) u otevřených asfaltových úprav však dosud panují mezi odborníky rozdílné názory. STEVEN [2] ve své zprávě například uvádí, že u drenážních asfaltových koberců tloušťky 40 mm dochází pohlcováním ke snížení hluku pouze o 1–2 dB. Své tvrzení odůvodňuje tím, že při provozních podmínkách, kdy je určujícím faktorem hluku pohyb pneumatiky po povrchu, sehrává absorpce druhořadou roli. Významnější úlohu pohlcování spatřuje STEVEN při provozních podmínkách, kdy je dominujícím faktorem hluk motoru a frekvence vnímaného hluku se pohybuje nad 500 Hz.

MOŽNÁ ŘEŠENÍ SNIŽOVÁNÍ HLUKOVÉ ZÁTĚŽE
Technická praxe má dnes k dispozici řadu opatření, která se využívají ve větší či menší míře. V České republice nejrozšířenější je posledních několik let budování protihlukových clon. Diskutabilní zůstává, zda ve všech případech je takové řešení nejúčelnější a přináší co nejlepší efekt (nejen po stránce omezení hlukové zátěže. Obecně lze k opatřením proti vzniku hluku nebo k jeho snižování přistupovat dvěma způsoby. Buď se jedná o aktivní protihluková opatření, která jsou dle předpisů ve většině vyspělých zemí vždy upřednostňována, nebo se jedná o pasivní opatření. Do druhé skupiny patří veškerá zlepšení či úpravy, která se provádí na budovách (zesílení prosklení, úprava otvorů apod. – viz obr. 5c). Tato opatření logicky nejsou upřednostňována, jelikož hluková problematika není řešena zdrojem ale uživatelem. Do první skupiny se řadí následující vhodná řešení:

• zvětšení vzdálenosti vedení trasy komunikace od chráněných objektů (obr. 5a) nebo dodržení doporučených hodnot minimální vzdálenosti, při které nedochází ke zhoršení hlukové zátěže;
• omezení intenzity provozu (obr. 5b);
• technická opatření u vozidel – snížení hlučnosti motoru apod. (obr. 5d);
• provedení protihlukových valů nebo clon (obr. 5e);
• provedení povrchu vozovky s využitím vhodné úpravy snižující hluk (obr. 5f);
• vedení trasy v zářezech.

PROTIHLUKOVÁ ŘEŠENÍ OBRUSNÝCH VRSTEV
V současné době existuje několik technologií konstrukčních vrstev vozovky, které lze označit jako nízkohlučné. Rozlišovat se přitom musí provádění v extravilánu nebo v intravilánu. Mimo obce lze aplikovat v zásadě všechny z dosud rozvíjených nízkohlučných úprav obrusných vrstev – od drenážních koberců, přes tenkovrstvé úpravy makrotextury až po uzavřené obrusné vrstvy s malou mezerovitostí avšak optimalizovanou strukturou povrchu. Specifickým a v Evropě ve stádiu vývoje se nacházejícím povrchem s potenciálem snížení hladiny hluku až o 10 dB(A) při rychlostech 50 km/h jsou poroelastické povrchové úpravy s pryží. V případě místních komunikací je situace o poznání složitější. To je způsobeno především okrajovými podmínkami vlastní komunikace (možnosti pokládky, pravděpodobnost pozdějších výkopů nebo překopů v důsledku oprav či provádění nových inženýrských sítí) jakož i odlišnou dopravní situací (řada míst, kde dochází ke změně směru jízdy – malé oblouky v křižovatkách – zóny zpomalování a brzdění nebo naopak rozjíždění a zrychlování, čímž vznikají poměrně velké horizontální síly). V případě těchto komunikací lze proto uplatnit obrusné vrstvy s upravenou texturou, které jsou méně náchylné na působení mechanických účinků. Zpravidla lze využít upravené asfaltové koberce mastixové či některou z tenkovrstvých úprav.

Z hlediska technologie konstrukcí vozovek se již řadu let v zahraničí využívá předností některých specifických směsí a technologických postupů pro obrusné vrstvy asfaltových vozovek nebo úprav betonových vozovek jako jedné z možností snižování emisí dopravního hluku vznikajících na povrchu vozovky a zatěžujících okolní prostředí. Běžné konstrukční vrstvy litých asfaltů nebo promývaného betonu mohou snížit hladinu hluku v průměru do 3 dB(A). V některých západoevropských zemích existují bohaté zkušenosti s využitím otevřených a drenážních asfaltových koberců (Porous Asphalt, Flüsterasphalt), které byly v souvislosti s problematikou hluku aplikovány jako forma tzv. akustických obrusných vrstev (jednovrstvých nebo dvouvrstvých). Tyto úpravy lze považovat tradičně za nejznámější, s nimiž existují omezené zkušenosti též v ČR. V případě drenážních koberců navíc lze sledovat v uplynulých deseti letech značný další vývoj a dnes můžeme hovořit již o třetí generaci těchto úprav. Některé z uplatnitelných technologií, včetně drenážních koberců, jsou uváděny dále.

Nátěrové technologie
Nátěrové technologie prováděné zejména na betonové vozovky byly původně, stejně jako drenážní koberec, vyvinuty pro použití na vzletových a přistávacích drahách letišť. Zatímco drenážní koberec byl zamýšlen jako úprava snižující riziko aquaplaningu, byly nátěrové technologie rozvíjeny v prvé řadě jako technické opatření zlepšující protismykové vlastnosti povrchu. Koncem osmdesátých let technologie postupně nalezla uplatnění též v oblasti betonových dálnic a v různé míře se zde uplatňují dodnes. Technologii tvoří tenká vrstva asfaltové emulze, speciálního modifikovaného asfaltu či epoxidové pryskyřice s následným podrceným kamenivem vhodné frakce. Předností této úpravy je provedení pouze tenké vrstvy ve většině případů bez potřeby předešlého frézování povrchu. Z hlediska protismykových vlastností lze u těchto technologií docílit v porovnání se zbývajícími možnostmi nejlepších hodnot. Z akustického hlediska vede použití kameniva úzké frakce k dílčímu omezení vlivu oscilace pneumatik a ke snížení airpumping efektu. Tato úprava samozřejmě nemá s ohledem ke své tloušťce a celkovému principu provedení zásadnější drenážní funkci.

Vymývaný beton
Betonové kryty obecně představují systém uzavřené obrusné vrstvy bez výrazné makrotextury. Z akustického hlediska lze zlepšení docílit vhodnou úpravou povrchové vrstvy. Prvního zlepšení v oblasti makrotextury a megatextury bylo docíleno použitím hladicí lišty, která urovnává příčné zvlnění vznikající za kladecím rámem finišeru. Z hlediska podélné textury se v uplynulých letech v řadě případů pro finální úpravy používalo vlečení zvlhčené juty. I tento technologický krok přispívá k počátečnímu snížení hladiny hluky, jak však dokládají zahraniční poznatky, v důsledku omezené odolnosti proti ohladitelnosti se tento efekt po relativně krátké době vytrácí. Dalším krokem proto byl vývoj technologie vymývaného betonu. Při této technologii se na čerstvý betonový kryt aplikuje postřik zpomalovače tuhnutí, který působí do hloubky cca 2 mm. Současně se pro zamezení nadměrného odparu překryje celý povrch vhodnou folií. Zhruba po 24–30 hodinách od pokládky se ochranná fólie odstraní a speciálním kartáčováním se vytváří struktura vymývaného betonu. Z akustického hlediska je hlavním přínosem snížení vlivu oscilace pneumatiky.

Protihlukové tenké asfaltové koberce
Tato technologie představuje úpravu s konstrukční tloušťkou do 25 mm. Provádí se za horka pokládkou klasickými finišery. Dosud se tyto technologie v zahraničí nejčastěji používaly v rámci oprav betonových i asfaltových vozovek. Cílem této aplikace bylo především zlepšit protismykové vlastnosti a uzavřít rozrušený povrch vozovky. Tenké asfaltové koberce s kamenivem frakce 0/4 nebo 0/8 a s mezerovitostí max. do 15 %-obj., používané například v Rakousku, jsou z hlediska čáry zrnitosti podobné drenážnímu koberci. Tyto úpravy se nerealizují s cílem zlepšení drenážní schopnosti, nicméně mezerovitá struktura umožňuje snižovat air-pumping efekt, na druhé straně však nelze očekávat vyšší absorpční schopnost a to díky malým a relativně rychle se zanášejícím mezerám. Do této skupiny je též řazena v minulosti používaná technologie microdrain, současně by bylo možné do této skupiny zařadit
dnešní mikrokoberce, které mají obdobný cíl užití, nejedná se však o otevřený typ asfaltového koberce. Prokázaný efekt snížení hlučnosti se pohybuje na úrovni 3 dB(A).

Za dalšího zástupce tohoto typu tenkovrstvé úpravy lze považovat tenké asfaltové koberce s označením Rugosoft, jež jsou patentovanou technologií francouzské společnosti COLAS a dle dostupných informací umožňují snižování hluku až o 7 dB(A). Tato směs se provádí zpravidla v tloušťce 2–3 cm a existují zkušenosti s jejím použitím v extravilánu i intravilánu. Obdobně by bylo možné do této skupiny technologií zařadit též směs Viaphone, kterou využívá společnost EUROVIA CS, a. s.

Nízkohlučné asfaltové koberce mastixové
Speciální typy asfaltových koberců mastixových se sníženou hlučností (LSMA) jsou především v Rakousku a Německu od poloviny devadesátých let 20. století aplikovány jako alternativa protihlukové technologie drenážních koberců. Předností jsou zejména menší nároky na pravidelnou údržbu, nižší náročnost zimní údržby a výrazně snížené riziko zanášení mezer nečistotami. Dosud však nejsou plně k dispozici dlouhodobé zkušenosti a poznatky provozního chování tohoto typu směsí, včetně jejich životnosti na vysoce zatížených vozovkách. Díky stavebně technickým charakteristikám této asfaltové úpravy, především co do textury a minimálních podélných nerovností je možné dosahovat snížení hlukové emise v úrovni cca 4 dB(A). Při měření metodou CPX (stanovení hluku u referenčního kola uzavřeného ve speciálním boxu taženém za jedoucím vozidlem předepsanou rychlostí) bylo zjištěno dokonce snížení hladiny hluku o 5–6 dB(A) u čerstvě provedené asfaltové vrstvy. V Rakousku či Německu se v této souvislosti dosud uplatňovaly především směsi typu LSMA 0/8 nebo LSMA 0/5.

Tento typ směsí se od klasického asfaltového koberce mastixové odlišuje změněnou čárou zrnitosti. Z hlediska návrhu směsi u nich dochází k dalšímu snížení podílu jemných částic a současně se musí využívat asfaltová pojiva s vysokou lepivostí. Mezerovitost těchto směsí se zvyšuje v porovnání s klasickým SMA na úroveň 10–15 %-obj. Jejich předností je zejména dále vylepšená makrotextura. Současně je nutné zdůraznit, že v porovnání např. s drenážními koberci je lze využít jako protihlukové opatření pro všechny dopravní rychlosti. Jelikož se jedná o upravený typ asfaltového koberce mastixového, jsou tyto směsi navíc aplikovatelné pro všechny třídy dopravního zatížení.

V případě úpravy se zrnitostí 0/5 obecně platí, že zmenšení největšího zrna je z hlediska omezení vzniku hluku výhodnější – obzvláště v případě pneumatik osobních vozidel. Na druhé straně samozřejmě platí, že s menšími zrny se snižuje též únosnost a trvanlivost vrstvy při velkém dopravním zatížení. Dle dosavadních německých zkušeností lze tento typ směsí aplikovat na pozemních komunikacích se středním dopravním zatížením. Z akustického hlediska lze u těchto směsí docílit v porovnání se SMA 0/8 dalšího snížení hlukové zátěže a to o 2–2,5 dB(A).

Samostatnou variantu patřící do skupiny asfaltových koberců mastixových představuje v Německu vyvinutá směs LOA 5D označovaná těž jako „düsseldorfská asfaltová směs“. V porovnání s nízkohlučnými SMA se LOA vyznačuje podobnou mezerovitostí jako běžné asfaltové koberce mastixové (5–7 %-obj.), navíc se pro tento typ směsi docilují vyšší hodnoty protismykových vlastností. Účinek snižování hlučnosti vyplývá z optimalizované kostry kameniva směsi využívající maximální velikost zrna 5 mm. Současně se i v tomto případě využívá výhradně modifikované asfaltové pojivo. Směs byla poprvé aplikována v roce 2007 na dvou úsecích místních komunikací v Düsseldorfu a z provedených hlukových měření vyplynulo snížení hluku až o 5 dB(A) v případě osobních aut a rychlosti 50 km/h. Ani po dvou letech nebyla při opakovaných měření zjištěna ztráta schopnosti snižovat hluk. Další informace k tomuto typu asfaltové směsi lze nalézt v [9].

Asfaltové koberce drenážní (PA)
Asfaltový koberec drenážní se definuje jako vysoce mezerovitá asfaltová směs. Zvýšené mezerovitosti je docíleno upraveným návrhem čáry zrnitosti, kde se téměř výhradně uplatňují zrna největší použité frakce. V současné době se dokonce preferuje, aby z důvodu dosažení co nejvyšší mezerovitosti bylo aplikováno více jak 90 %-hm. drceného kameniva dané frakce. Díky této stavbě vzniká omezený podíl kontaktních ploch mezi zrny, což na druhé straně vede k většímu namáhání celé kamenné kostry. Z tohoto důvodu jsou kladeny značné kvalitativní požadavky na použité kamenivo a to především co do jeho otlukovosti, ohladitelnosti, odolnosti proti mrazu, tvarového indexu a pevnostních charakteristik. Na druhé straně je třeba zcela otevřeně zdůraznit, že výroba směsi je z hlediska požadavků na kvalitu a na použité vstupní materiály velmi náročná a poměrně nákladná. V Rakousku či Německu je proto povoleno použití pouze kvalitativní drceného kameniva. Zpravidla se uplatňují PA8, PA11 a PA16, přičemž za nejlepší kompromis je dosud považována směs PA11. Volbou jemnější směsi by sice bylo možné dosáhnout snížení oscilace pneumatik, nicméně systém mezer se stává uzavřenějším a menší mezery jsou více náchylné na zachování jejich průchodnosti po co nejdelší dobu. Dalším významným aspektem je použité asfaltové pojivo, jehož hlavním úkolem je dostatečné slepení jednotlivých zrn kameniva na omezených kontaktních ploškách. Důvodem je skutečnost, že oproti například směsi typu SMA se drenážní koberec vyznačuje minimálním podílem asfaltové malty, která by vyplňovala prostor mezi většími zrny. Kohezi tak zajišťuje zejména pojivo a kvalita jeho vazby se zrny kameniva (obrázek 7), vlastní kamenivo převažující frakce tvoří kostru, v níž se jednotlivá zrna o sebe navzájem opírají. Z hlediska použitého pojiva se s ohledem k výše uvedenému v současné době proto doporučují výhradně modifikovaná vysoce viskózní asfaltová pojiva, která musejí vykazovat vynikající lepivost a značnou odolnost ke stárnutí (to opět klade vyšší nároky na cenu). K zamezení stékavosti pojiva se navíc aplikuje nosič pojiva – použití vhodných vláken. I přes uvedená opatření jsou PA v porovnání s jinými typy směsí náchylné na vylamování zrn kameniva a to zejména při vyšších smykových silách (např. náhlá ostrá změna směru jízdy apod.). Vzniklé mezery jsou z větší části vzájemně propojené a tvoří komplexní systém, který umožňuje rychlé odvedení srážkové vody z povrchu vozovky a následný k ose komunikace příčný transport do krajů tělesa vozovky.

Životnost drenážních asfaltových koberců se dnes uvažuje v úrovni 10 let, přičemž po tomto období vrstva definitivně ztrácí vylepšené akustické vlastnosti a může ještě po určitou dobu fungovat jako obdoba asfaltového koberce mastixového. To lze považovat za jednu z hlavních slabin tohoto typu směsi. Dále lze uvést, že PA je v porovnání například s asfaltovými betony o polovinu méně hutný a při obnově je účelné provádět pouze velkoplošné opravy a výměny, což samozřejmě zvyšuje náklady. Dalším důležitým aspektem jsou zvýšené požadavky na správné a dostatečné odvodnění vrstvy, což zpravidla vede k složitějším systémům odvodnění konstrukce. Umožněny v tomto ohledu nejsou ani podélné pracovní spáry, což z hlediska provádění vyžaduje pokládku vrstvy v celé šířce na jednou (jedním finišerem nebo souběžnou pokládkou „horké do horkého“ více finišerů). Z provozního hlediska nelze opomenout ani náklady spojené s podélným dopravním značením a se zimní údržbou. Při provádění dopravního značení dochází zpravidla k větší spotřebě materiálu. Z hlediska zimní údržby je třeba upozornit na skutečnost, že povrch PA je obecně chladnější a dochází k rychlejší tvorbě námrazy. Při chemickém posypu je třeba počítat s vyšší spotřebou, která může znamenat až 50% nárůst.

Z akustického hlediska představují PA technologii, s jejíž pomocí dnes lze dosáhnout nejvýraznějšího snížení hluku, a to navzdory postupnému snižování efektu snižování hluku v čase (rychlost a průběh ztráty schopnost snižovat hluk jsou závislé na řadě faktorů, z nich nejvýznamnější je nadměrné znečištění a nedostatečná údržba). Jak prokázala řada dříve provedených měření, nejvyššího snížení hluku lze přitom docílit při vyšších rychlostech (snižování rezonance a air-pumping efektu ve frekvenčním intervalu nad 1 kHz), a proto jsou PA vhodné především na rychlostní komunikace či dálnice procházející v blízkosti zastavěného území. Z hlediska snížení hlukové emise přitom v porovnání s tradiční asfaltovou vrstvou lze docílit snížení až o polovinu. K tomu je třeba doplnit, že vývoj hlukové zátěže při existenci více zdrojů lze velmi jednoduše popsat následovně. Pokud existují například dva zdroje, z nichž každý produkuje hluk 60 dB, potom při jejich současném působení (zdvojení zdroje) se celkový hluk zvyšuje o 3 dB. Pokud zdrojů hluku bude 10, potom zvýšení hlukové zátěže bude o 10 dB. Na druhé straně se nicméně dosud nepodařilo zcela přesně stanovit velikost přínosu pohlcování hluku systémem vzájemně propojených mezer (absorpční schopnost) a názory odborníků se v této věci různí. Pokud bychom absorpční schopnosti přikládali klíčový vliv, potom by bylo třeba vrstvy drenážního koberce provádět ve větších tloušťkách, aby se tohoto fyzikálního jevu co nejvíce využilo. Pokud se za určující bude považovat rezonance vznikající v podélném směru a efekt air-pumping, potom jsou klíčové pouze mezery v bezprostřední blízkosti povrchu vozovky a v tomto případě by byla dostačující relativně malá tloušťka vrstvy drenážního koberce, STEVEN. V tomto případě by z hlediska údržby a pravidelného čištění bylo podstatné obnovovat funkci těchto mezer bezprostředně spojených s povrchem vozovky.

Novým trendem v souvislosti s výše uvedeným jsou dvouvrstvé drenážní asfaltové koberce. Tato technologická úprava představuje dnes z hlediska trvalého efektu snížení hlučnosti inovativní zajímavou alternativu. Jemnozrnnější horní vrstva s uzavřenější strukturou (PA8) zajišťuje určitou ochranu před znečištěním, zatímco spodní vrstva (PA16) vytváří rezonanční prostor pro pohlcení hluku. Pokládka s využitím konvenční stavební techniky při současném zajištění požadované kvality však dosud byla velmi těžko dosažitelná. Již v roce 2000 byl při pokládce dvouvrstvého otevřeného asfaltového koberce v Rotterdamu poprvé použit upravený finišer pro pokládku tzv. Kompaktasphalt (souběžná pokládka dvou vrstev metodou „horké do horkého“). Souvrství konstrukce vozovky v tomto případě tvořila vrstva otevřeného asfaltového koberce zrnitosti 11/16 (spodní vrstva) konstrukční tloušťky 5 cm a otevřený asfaltový koberec zrnitosti 0/2 konstrukční tloušťky 2 cm jako horní ochranná vrstva. Mezerovitost spodní hotové vrstvy se pohybovala v rozmezí 24,8–26,8 %-obj. a mezerovitost horní hotové vrstvy činila 22,0–22,8 %-obj. Obecně lze říci, že z řady dosud provedených měření hladiny hluku vyplývá snížení hluku o 6–8 dB(A), přičemž se zatím ukazuje, že pravděpodobně dojde též k prodloužení životnosti a akustické účinnosti po delší období než 10 let. Tento typ úpravy je nicméně vhodný pro pozemní komunikace s rychlostmi vyššími než 50 km/h.

ZÁVĚR
Uvedené technologie představují krátký shrnující exkurz, přibližující možnosti, které lze uvažovat jako alternativy k tradičním opatřením, která jsou dnes volena při omezování hlukové zátěže. Nelze však v žádném případě hovořit o vyčerpávajícím přehledu, neboť testovány jsou i další možnosti – provedení drenážního asfaltového koberce na ložní vrstvě z litého asfaltu, který vedle potřebné tuhosti zajišťuje též dokonalou nepropustnost. Jinou v posledních dvou letech testovanou technologií je litý asfalt s drenážním povrchem (označovaný v Německu PMA). I v tomto případě se pracuje s vyšším podílem zrn jedné úzké frakce s velikostí maximálního zrna 5 mm nebo 8 mm. U této technologie se opět kombinuje vhodná makrotextura povrchu s vyšší mezerovitostí. Dosud zjištěné snížení hladiny hluku se pohybovalo na úrovni 4–5 dB(A). V neposlední řadě nelze zapomenout ani na obrusné vrstvy PERS (PoroElastic Rubber Surface), které byly původně vyvinuty ve Švédsku, později doznaly většího uplatnění v Japonsku a v současné obě prožívají opětovné objevení v některých částech Evropy.

LITERATURA:
[1] Peterson, A.: Noise is the bane of many lives. World Highways 06/2004
[2] Steven, H.: Optimierung der schallabsorbierenden Eigenschaften von Drainasphalt. Dílčí zpráva v rámci projektu „Lärmminderne Straßendecken“, FIGE GmbH, Herzogenrath, 1992
[3] PIARC: Porous asphalt. Paris, 1993
[4] Stehno, G.: Rollgeräuschmessungen auf in- und ausländischen Fahrbahndecken. BMVIT, Heft 413, Vídeň, 1992
[5] Sandberg, U.: Lärmmindernde Fahrbahnoberflächen – Empfehlungen für die Gestaltung. In: Zweites internationales Symposium über Oberflächeneigenschaften von Fahrbahnen, Berlin, 1992
[6] 2002/49/EC – Evropská směrnice k environmentálnímu hluku.
[7] Gärtner, K. et al.: Lärmtechnisch optimierte Splittmastixasphaltdeckschichten. Straße+Autobahn 12/2006, s. 744–750
[8] Schmalz, M.: Offenporige Asphaltbeläge - OPA - Wohin führt der Weg?, 21. Regenstaufer Asphalt- und Straßenbau-Seminar, 2005
[9] Radenberg, M., Sander, R.: Lärmtechnisch optimiertes Asphaltdecksichtkonzept fürden kommunalen Straßenbau. Asphalt 8/2007
[10] Wagner, T.: Offenporiger Asphalt. Total Bitumen Deutschland, 2005
[11] Umwelt Bundesamt: Lärmminderne Fahrbahnbeläge – Ein Überblick über Stand der Technik, publikace 28/2009, Dessau-Roßlau, 2009
[12] Babisch, et. Al: Chronischer Lärm als Risikofaktor für den Myokardinfarkt. Umweltbundesamt, WaBoLu-Hefte 02/2004, Berlín

RECENZE
Recenzovaný článek se zabývá velmi aktuální možností aktivního snižování hlučnosti na vozovkách pozemních komunikací. Problematika hluku dnes představuje jedno z klíčových témat řešených v souvislosti s rozvojem dopravy a dopravní infrastruktury. Hluk působený vozidly má řadu zdrojů, přičemž jedním z těchto zdrojů je hluk vznikající na styku pneumatiky a povrchu vozovky. Při snižování hluku z dopravy lze využít vedle řady pasivních opatření (tradiční a běžné protihlukové stěny, zemní valy, protihluková okna apod.) i dosud méně rozšířené aplikace technologií snižujících aktivně hlučnost, kdy lze dosáhnout omezení hladiny hluku o 5–8 dB(A).

V článku jsou blíže popsány klíčové zdroje hluku u vozidla. Je zde uvedena závislost hlukové hladiny na:

• rychlosti osobních a nákladních vozidel,
• textuře povrchu vozovky.

Hlavní pozornost je však správně zaměřena na protihluková opatření obrusných vrstev. Popsány jsou vedle běžně známých, ale u nás dosud prakticky neověřených technologií asfaltových drenážních koberců, i nízkohlučné asfaltové koberce mastixové používané především v sousedním Rakousku a Německu. Nejsou opomenuty ani nátěrové technologie. Správně jsou v příspěvku uvedeny závěry nedávno dokončených evropských projektů (Silvia, Tyrosafe) i některé nedostatky a nevýhody aktivních protihlukových úprav. Příspěvek je doplněn názornými obrázky a citovanou literaturou. Autory zpracovaná problematika se předpokládá k využití i při stavbě 511 Pražského okruhu v úseku Běchovice – D1.

doc. Ing. František Luxemburk, CSc.,
luxemburk@fsv.cvut.cz,
Katedra silničních staveb,
Fakulta stavební ČVUT v Praze

Decreasing noise by possible pavement wearing courses alternatives
At present there are several techniques for realising pavement layers which may be marked as low-noise alternatives. The difference is in their execution either in the rural area or town residential area. Outside the , technically all already developed low-noise modification of wearing courses may be applied - from porous asphalts through thin-layers modification of macrotexture to special mixtures for wearing courses with standard void content, however optimized surface structure and macrotexture. Poro-elastic surface modifications with rubber are specific and in Europe still at the level of development with potential decrease of noise level by 10 dB(A) under the speed of 50 km/h.

Autoři

• Ing. Valentin Jan Ph.D.
• Ing. Mondschein Petr Ph.D.