Betonové vozovky současnosti

Rostoucí provoz a vysoká důležitost pro přepravu zboží všemi směry klade obrovské nároky na kvalitu a kapacitu našich silnic. Nerušená mobilita je základem naší společnosti a našeho hospodářského života a je předpokladem pro fungování trhů. Budoucí silnice musí splňovat ještě více, jako je např. bezpečnost silničního provozu, nízká spotřeba paliv, omezení vlivu na kvalitu životního prostředí i klimatu. Je nutno zohlednit celkové náklady v průběhu životního cyklu, od výstavby přes provozování až po následnou demolici, zvážit výhody a nevýhody různých metod výstavby v souladu s Nařízením EP a Rady č.305/2011 (CPR). Plánování moderních silničních systémů by nemělo být omezeno jen na výběr materiálů a technologií, do úvahy je nutno vzít celkovou funkční koncepci, jejíž nedílnou součástí jsou bezpečné, dostupné, energeticky úsporné a dostatečně odolné konstrukční metody.

1. Všeobecně

Trend snižování spotřeby paliv i emisí a hledání alternativ k dosud převažujícím palivům fosilním ve formě hybridních modelů automobilů, či elektromobilů vede jednoznačně k energeticky úsporné mobilitě s nízkými emisemi. Kromě toho existuje mnoho výzkumných projektů, které se zaměřují na širší využívání inteligentních systémů pro lepší využití silniční sítě.

Nejen díky tomuto očekávanému vývoji bude realizace těchto požadavků závislá na tom, jaká je nejen dostupnost těchto komunikací, ale rovněž i jejich kvalita. Zároveň je třeba zajistit, aby náklady plánované na údržbu narůstaly méně, než by odpovídalo nárůstu provozu. Aspekt trvanlivosti a udržitelnosti, který souvisí i s výběrem typu povrchu vozovky, proto musí sehrát důležitější roli ^[1].

2. Budoucí funkční výzvy pro stavby

Nařízení Evropského Parlamentu a Rady č.305/2011 (CPR – Construction Products Regulation), kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků na trh, vstoupilo v platnost od července 2013 a nahradilo původní směrnici 89/106/EHS (CPD – Construction Product Directive).

Nová směrnice obsahuje v Příloze 1 sedm základních požadavků na stavby jako celek i jejich jednotlivé části:

1. Mechanická odolnost a stabilita
2. Požární bezpečnost
3. Hygiena, ochrana zdraví a životní prostředí
   Nově:
   Zohlednění celkového životního cyklu staveb
4. Bezpečnost při použití
5. Ochrana proti hluku
6. Úspora energie a tepla
7. Nově:
   Udržitelné využívání přírodních zdrojů
   Životnost staveb
   Recyklovatelnost, použití surovin a druhotných materiálů šetrných k životnímu prostředí při stavbě

Některé z požadavků jsou pro betonové konstrukce velmi charakteristické. Zejména se jedná o dlouhou životnost a celkový životní cyklus staveb (bod 3), recyklovatelnost a použití surovin z místních zdrojů (bod 7) bez nutnosti dopravovat je na dlouhé vzdálenosti.

Udržitelnost a trvanlivost (Life Cycle Assessment – LCA)

Betonové silnice splňují do značné míry tyto základní požadavky, a to trvanlivost a recyklovatelnost. Základní vlastnosti obou nejčastěji používaných materiálů – visko elasticita asfaltu a elasticita betonu – jsou příčinou odlišného chování v době použití. Zohlednění časového faktoru je proto velmi důležité. Projektant by měl vždy hledat alternativní možnosti a pro každou variantu vzít do úvahy trvanlivost i celkovou životnost.

Poplatník, který vlastně financuje veřejné silniční sítě, má právo na transparentní rozhodování.

Beton lze recyklovat a opět ve formě recyklátu následně použít. Kromě toho je beton z hlediska udržitelného rozvoje místním produktem (tj. produktivita, zaměstnanost a přidaná hodnota ovlivňuje celý region). Také použité suroviny mají místní původ – písek a kamenivo, cement a samozřejmě i voda (účinné využívání zdrojů). Všechny tyto faktory mají ve srovnání s jinými materiály za následek výraznou výhodu při celkovém posuzování a jsou základem pro atraktivitu betonových vozovek.

Energeticky úsporné a nízko emisní

Ve smyslu LCA a za účelem optimalizace co nejnižší spotřeby energií a co nejnižších emisí CO2 by měly být hodnoceny všechny fáze životního cyklu konstrukcí – od realizace až po likvidace. Efektivní využití energie je nezbytným předpokladem pro projektování, výstavbu, údržbu, provoz ale i konečnou likvidaci staveb.

Pozn.: Ve fázi výstavby má větší dopady na životní prostředí (CO2) betonová vozovka, ve fázi vlastního provozu pak vozovka asfaltová. Po dobu celé životnosti jsou dopady srovnatelné. Jsou však zanedbatelné vzhledem k dopravnímu provozu

Betonové povrchy se také vyznačují světlým povrchem. To znamená, že lze snížit spotřebu energie na osvětlení nejen ve městech, ale zejména v tunelech [2]. V létě navíc nedochází k nadměrnému přehřívání povrchu konstrukce, což se může pozitivně projevit v intravilánech měst. V tunelech je rovněž zásadním přínosem k bezpečnosti silničního provozu nehořlavý povrch.

Betonové vozovky mají tuhý povrch a tím i nižší valivý odpor ve srovnání s vozovkami z jiných materiálů. Studie, které jsou k dispozici pro nákladní automobily, prokázaly, že se jedná o úsporu 4,5 litru paliva na 1000 km. To má za následek snížení emisí CO2 na 100.000 km okolo 1200 kg a úsporu pohonných hmot 450 litrů nafty.

Dostupné a bezpečné

Výkonné moderní komunikace musí splňovat jak bezpečnost, tak i předem vypočitatelnou dostupnost. Rovněž je nutno zohlednit i optimalizaci nákladů pro zajištění údržby.

3. Vlastnosti betonových vozovek

Pro jakékoliv technické zadání existuje vždy několik možností. Všechny mají své právo na existenci. Ve fázi projektování často nelze okamžitě rozeznat výhody a nevýhody jednotlivých variant řešení. V praxi to znamená, že při správném dimenzování vozovek nelze jednoznačně odpovědět na otázku, zda se jedná o návrh optimální. Stavby, týká se zejména budování silniční infrastruktury, musí zajistit soulad několika požadavků.

Jedná se zejména o tři následující priority:

1. Hospodárnost
2. Udržitelnost
3. Komfort, bezpečnost a technologie

Těmto základním oblastem jsou přiřazeny dílčí vlastnosti, které mohou pomoci najít optimální řešení pro konkrétní projekty díky prostředkům synergické analýzy.

Obr. 1 představuje pozitivní vlastnosti betonových vozovek, jež jsou řazeny podle jednotlivých priorit. To kontrastuje s následujícím obrázkem, kde jsou ve stejné formě uvedeny oblasti, na které je nutno se v nejbližší době zaměřit.

Obr. 1: Pozitivní vlastnosti betonových vozovek

Obr. 2: Vlastnosti betonových vozovek, které lze zlepšovat

4. Motivace pro výstavbu betonových silnic nižších tříd v Rakousku

Rakousko má dlouholetou tradici ve stavbě betonových vozovek. Tato technologie se již po desetiletí využívá pro silně zatížené dálnice. V městském provozu pak pro autobusové zastávky, samostatné autobusové pruhy a pro přechody oblasti s vysokým podílem těžkého provozu. Dokonce i kruhové objezdy jsou stále častěji realizovány za použití betonu.

Minulost ukázala, že i přes maximální zatížení mají betonové vozovky velmi dlouhou životnost. Existuje ještě mnoho betonových povrchů, které zůstávají použitelné bez velkých nákladů na opravu mnohem déle než plánovaných 30 let. Tato skutečnost a dříve zmíněné úvahy iniciovaly myšlenku přenosu technologie vyvinuté pro dálniční sítě rovněž pro komunikace nižších tříd. Také na parkovištích kamionů, odpočívadlech dálnic a u silně zatížených průmyslových ploch se využívá nová betonová technologie.

Velké finišery, které se používají pro realizaci cementobetonových krytů na dálnicích, potřebují hodně prostoru, a proto nemohou být použity pro menší realizace. Hlavním úkolem je proto hledat nové metody pokládky, uplatnit nová technologické zařízení, která lze díky menším a kompaktnějším rozměrům využít i na limitovaném prostoru komunikací nižších tříd. Alternativou pak může být rovněž použití válcovaného betonu, popř. i kompozitních systémů, kdy je povrch betonu opatřen krycí tenkou asfaltovou vrstvou.

Z historického hlediska byla betonová technologie v případě výstavby i rekonstrukcí silnic nižších tříd převážně ignorována. V důsledku nových poznatků a zkušeností i rozvíjejících se technologických možností se rozdíly oproti tradičním řešením postupně stírají.

Johannes Horvath, Lafarge Zementwerke GmbH
Jiří Šrámek, Lafarge Cement a.s.

^[1] F. Lecker, J. Horvath: Betonstraßen – Fortschritt für die Fortbewegung; Österreichische Ingenieur- und Architekten-Zeitschrift; 161.Jg., Heft 1-12/2016
^[2] G. Maier, M. Peyerl, St. Krispel: TunnelHELL“ – Einfluss von Fahrbahnen aus Beton in Tunnelbauwerken: Erhöhung der Sicherheit bei gleichzeitiger Energieeinsparung, UPDATE 46