Objednejte si bezplatné zasílání tištěné verze časopisuKONSTRUKCE Media, s. r. o.Com4In Group
ISSN 1803-8441
English - Google Translate Česky - Překladač Google French - Google Translate Italian - Google Translate German - Google Translate Polish - Google Translate Spanish - Google Translate Swedish - Google Translate   |   Přihlásit se   
Nacházíte se:  Úvod    Materiály    Experimentální poznatky s návrhem akustických asfaltových směsí SMA LA a LOA

Experimentální poznatky s návrhem akustických asfaltových směsí SMA LA a LOA

Publikováno: 23.5.2014
Rubrika: Materiály

Problematika hlukové zátěže od silniční dopravy představuje jednu z klíčových priorit řešených Evropskou komisí. Z technického hlediska existuje několik možností, jak snížení hlukové zátěže z dopravy dosáhnout. V ČR dosud v menší míře aplikovaná řešení obrusných vrstev vozovek se sníženou hlučností představují alternativu se značným potenciálem. V rámci řešení jsou rozvíjeny dosavadní poznatky s aplikací vybraných technologií zejména pro asfaltové vozovky. Poprvé byla intenzivněji tato problematika diskutována v rámci konference Asfaltové vozovky 2011, kde bylo prezentováno několik příspěvků, jež se tímto tématem zabývaly. Sledována byla jak problematika návrhu směsí s upravenou čárou zrnitosti a především vhodně modifikovanou makrotexturou, jakož i vliv použitého asfaltového pojiva.

Hluk a opatření pro jeho snižování představují důležité téma též z hlediska dalšího rozvoje dopravní infrastruktury. Z průběžně prováděných průzkumů vyplývá, že ve vyspělých částech Evropy může hlukem dopravy být postiženo až 60 % zejména městské populace, přičemž například v sousedním Německu se u 15 % až 20 % obyvatelstva eviduje dlouhodobější zdraví škodlivé překračování povolených hladin hluku. Mezní sledovanou hranicí hlukové zátěže je v tomto ohledu hodnota 55 dB (A). Významnou složkou celkové hlukové zátěže je hluk vznikající na styku pneumatiky a povrchu vozovky.

1. PŘÍSTUP KE SNIŽOVÁNÍ HLUKU Z DOPRAVY
Při snižování hluku z dopravy lze dnes využít řadu opatření, která zahrnují tradiční a běžné aplikované instalace protihlukových stěn či valů nebo využití akustických oken, či v České republice dosud méně rozšířené aplikace technologií konstrukčních vrstev snižujících hlučnost, kdy lze dosáhnout omezení hladiny hluku o 4 dB (A) až 8 dB (A). Tyto technologie mají svá specifika, přednosti, ale i nedostatky. Je nicméně skutečností, že již řadu let v některých zemích je 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 akustických emisí vznikajících na povrchu vozovky přejezdem pneumatik vozidel. Obecně však přetrvává obliba ve výstavbě protihlukových stěn, které mají sice zpravidla vysokou účinnost, nicméně se příliš nediskutuje o jejich negativních dopadech. Je vhodné zdůraznit, že řadu let se ochrana proti hluku zaměřovala a mnohdy stále zaměřuje právě na zavádění opatření, která snižují hlukovou imisi. Volená 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 vyřešení problému. V uplynulých dvaceti letech bylo snahou ve zvýšené míře omezit hluk přímo v místě jeho vzniku, např. snížením povolené rychlosti.

V případě asfaltových vozovek, které i v ČR ve městech dnes tvoří rozhodující podíl povrchu silniční infrastruktury, existuje řada poznatků a technologických řešení, jak zlepšovat životní podmínky a komfort, včetně snižování hluku generovaného silniční dopravou. 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 faktorů. Jak ukazují zahraniční zkušenosti, lze v tomto případě udržet snížení hladiny hluk u v rozmezí 4 dB (A) až 7 dB (A) i po dobu 8 až 10 let. Pro nové generace drenážních asfaltových koberců lze dokonce uvažovat se snížením hlučnosti až o 8 dB (A), přičemž vždy je toto tvrzení podmíněno zvýšenou náročností pravidelné údržby. Pokud dojde k zohlednění poznatku, že redukce hladiny hluku alespoň o 5 dB (A) odpovídá snížení subjektivnímu vnímání hlučnosti u člověka o 50 %, nabízejí tyto technologie v kombinaci s dalšími protihlukovými opatřeními kvalitní nástroj pro omezení negativního aspektu hlukové zátěže.

1.1 Možná řešení obrusných vrstev se sníženou hlučností
V případě asfaltových vozovek 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 asfaltových koberců drenážních v Československu na přelomu 70. a 80. let, řada zkušeností z vyspělých zemí ukazuje, že pro obrusné vrstvy lze výraznějšího efektu snížení hlučnosti dosáhnout vyšší mezerovitostí zhutněné asfaltové vrstvy nebo vhodnou úpravou makrotextury povrchu vozovky, v ideálním případě potom kombinací obou těchto faktorů. 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 okolo 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 regionech s častějším sněžením a odlišným klimatem);
  • nepřeceňovat význam mezerovitosti konstrukční vrstvy, 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 souvislosti s předešlým nepřeceňovat potenciál pryže z odpadních pneumatik. Uplatnění drcené pryže je jedna z cest, není v žádném případě všelékem a ideálním řešením;
  • v případě úprav snižujících hlučnost nepřipustit snahy po co nejlevnějších řešení a naopak požadovat důsledné dodržení technologických postupů a kázně. U popisované skupiny technologií totiž více než obvykle neplatí „co je levné, je kvalitní a dobré“. U asfaltových technologií je třeba počítat s aplikací modifikovaných asfaltových pojiv a s nezbytností dodržení mírně zvýšeného dávkování pojiva v porovnání s klasickými typy asfaltových směsí.

1.2 Akustické typy asfaltových směsí
V současnosti lze v různých zemích identifikovat různé technologie akustických asfaltových vrstev, které se zpravidla vyznačují upravenou makrotexturou a v řadě případů přerušenou čárou zrnitosti, díky níž se dosahuje zvýšené mezerovitosti směsi. V německy mluvících zemích se nejčastěji lze setkat s novými typy asfaltových koberců mastixových, které se uplatnily např. i v Dánsku a pokusy probíhaly jako srovnání k tradičním PA vrstvám v Nizozemí. Ve Francii jsou oproti tomu rozšířené technologie vyvinuté stavebními společnostmi (např. Nanosoft, Viaphone apod.).

U speciálních typů asfaltových koberců mastixových se sníženou hlučností (SMA LA) jsou předností 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 povrchové 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 dB (A) až 6 dB (A) u čerstvě provedené asfaltové vrstvy. V Německu se v této souvislosti dosud uplatňovaly především směsi typu SMA 8 LA nebo SMA 5 LA.

Tento typ směsí se od klasického SMA odlišuje změněnou čárou zrnitosti a použitím výhradně vysoce modifikovaného asfaltového pojiva, případně pojiva CRmB. Z hlediska návrhu směsi dochází k dalšímu snížení podílu jemných částic a současně se musí využívat asfaltová pojiva s vysokou lepivostí. Mezerovitost asfaltové vrstvy z těchto směsí se zvyšuje v porovnání s klasickým SMA na úroveň 10 %-obj. až 15 %-obj. (viz tabulka 1). Jejich předností je dále vylepšená makrotextura s konkávním tvarem uspořádání zrn kameniva. Jelikož se jedná o upravený typ SMA, jsou tyto směsi navíc aplikovatelné pro všechny třídy dopravního zatížení a oproti směsím typu PA se vyznačují lepší trvanlivostí.

Tabulka 1 – Vybrané vlastnosti směsí s maximální zrnitostí 8 mm

Typ směsi SMA 8 LA PA 8 SMA 8S
Ohladitelnost, hodnota PSV >51 >54 >51
Asfaltové pojivo doporučen vysoce modifikovaný PMB PMB (nebo 50/70)  
Mezerovitost u asfaltové směsi 10 až 12 %-obj. 24 až 28 %-obj. 2,5 až 3,0 %-obj.
Mezerovitost u asfaltové vrstvy 10 až 15 %-obj. 22 až 28 %-obj. 0 až 5 %-obj.
Doporučená tloušťka vrstvy 25 mm 45 až 50 mm 30 až 40 mm

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 zpravidla 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 směsí s touto zrnitostí docílit v porovnání se SMA 8 dalšího snížení hlukové zátěže, a to o 2 dB (A) až 2,5 dB (A).

Samostatnou variantu patřící do skupiny akustických jemnozrnných asfaltových vrstev představuje v Německu vyvinutá směs LOA 5. V porovnání s nízkohlučnými SMA se LOA vyznačuje podobnou mezerovitostí jako běžné asfaltové koberce mastixové (5 %-obj. až 7 %-obj.). Účinek snižování hlučnosti vyplývá z optimalizované kostry kameniva směsi využívající maximální velikost zrna 5 mm a 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 akustického útlumu. Další informace k tomuto typu asfaltové směsi jsou v [9, 12], současně byly prezentovány v příspěvku [13].

V souvislosti s provedenými analýzami je třeba dále zdůraznit, že dosud používaná modifikovaná podoba SMA LA se v mnoha ohledech osvědčila a nabízí některé důležité technické a ekonomické výhody:

  • nemusí se klást zvýšené požadavky na zrnitost kameniva,
  • nejsou nutné zvýšené požadavky na odvodnění,
  • nebyly zaznamenány zvýšené náklady při zimní údržbě,
  • při obnově obrusné vrstvy se ložní vrstva neobnovuje plošně, příp. se nemusí v celé tloušťce frézovat, čímž se zkracuje doba výstavby, a tím se minimalizují náklady na dopravní uzávěrky,
  • upravenou směs SMA pro ložní vrstvy lze použít jako R-materiál pro nové asfaltové směsi.

SMA LA tedy představuje alternativní řešení k drenážnímu asfaltovému koberci, s menšími náklady při výrobě a údržbě, se snížením hluku o minimálně 4 dB(A).

Tabulka 2 – Základní požadavky na SMA LA; stav 04/2011

Sledovaný parametr Požadavek
Teplota hutnění Marshallova zkušebního tělesa (°C) 145 ± 5
Minimální mezerovitost zkušebního tělesa (%-obj.) Vmin 9,0
Maximální mezerovitost zkušebního tělesa (%-obj.) Vmax 11,0
Stupeň vyplnění mezer (%) musí se uvést
Tloušťka hotové úpravy (cm) 2,5 (2,0 do 3,0)
Míra zhutnění (%) ≥97
Mezerovitost hotové úpravy (%-obj.) 9 až 14
Objemová hmotnost zhutněného zkušebního tělesa se stanovení postupem B – SSD (ponorné vážení)

Tabulka 3 – Srovnání směsi typu PA 8 a SMA 8LA

Obrusná vrstva PA 8 SMA 8 LA
Snižování hladiny hluku podle RLS 90 DStrO -5 dB (A)

–2 dB (A) jako SMA, předpoklad min. –4 dB (A)

Provedení uvnitř obcí ne možné SMA 5 LA

Provedení v oblastech křižovatek, na vjezdech, v odbočovacích pruzích

ne podmíněně možné
Rychlost vozidel >60 km/h žádné zaručené poznatky
Použití po celé šířce vozovky ano výhodné
Zvýšené požadavky na odvodnění ano ne, jako SMA
Jednotková cena ve srovnání s SMA 8S cca + 100 % cca + 10 %
Zvýšené požadavky na zimní údržbu ano ne
Okamžité opatření na čištění při úniku nafty atd. ano ano
Čištění

nutné při znečištění a klesajícím snížení hluku

dosud žádné zkušenosti
Stavebně technická životnost cca 8 až 10 let lab. zkoušky: předpoklad > 12 let
Sanace poškozené vozovky lze provádět omezeně lze provádět neomezeně

2. VÝVOJ V OBLASTI VYUŽITÍ MIKROMLETÉ PRYŽE PŘI MODIFIKACI ASFALTU PRO SMA LA
Obecně se u směsí typu SMA LA předepisuje polymerem modifikovaný asfalt s vyšším podílem polymeru (PMB 40/100-65). S aktuálním módním trendem majícím zdatnou politickou podporu se nabízí též aplikace asfaltových pojiv modifikovaných drcenou či mletou pryží.

Problematika vysokorychlostního mletí v případě úpravy drcené pryže se zaměřuje na cíl vyvinout skladově stabilní asfaltové pojivo. V oblasti zpracování běžně dostupné drcené pryže byla cílem dalšího vývoje výstavba inovovaného mlecího zařízení desintegrátorového typu doplněného o vhodný homogenizátor umožňující následnou výrobu buď standardního CRmB pojiva, nebo práškového kompozitu mleté pryže s asfaltovým pojivem.

Pro využití mikromleté pryže v asfaltových pojivech a směsích byly v první fázi prováděných experimentů z výchozího na trhu běžně dostupného pryžového granulátu o zrnitosti 3 mm až 5 mm ještě v období před spuštěním vlastního vysokorychlostního mlýna vyrobeny fraktální granuláty FG-1 (0 mm až 1 mm) a FG-N (0 mm až 2,5 mm) a fraktální mikrogranulát o zrnitosti 0 μm až 150 μm a to za pomoci vibračního laboratorního mlýna BVM-2. Uvedené vzorky společně s dalšími byly postupně aplikovány v asfaltovém pojivu, přičemž tento trend je v současnosti nadále rozvíjen, a to včetně uplatnění některých chemických katalyzátorů a přísad, které mají umožnit co největší stabilizaci kompozitu pojiva a pryže. Vlastní vývojová aktivita byla dále směřována k procesu desintegrace a případné dočasně devulkanizace pryže.

V asfaltovém pojivu gradace 50/70 nebo 70/100 byly aplikovány vybrané varianty mikromleté pryže. Dále byly provedeny soubory empirických a funkčních zkoušek. Z hlediska základních zkoušek se jedná především o stanovení bodu měknutí a penetrace. Vedle toho byly identifikovány vhodné funkční zkoušky. Jedná se zejména o:

  • stanovení silové duktility při různých teplotách s výpočtem deformační energie;
  • stanovení vratné duktility při teplotě 25 °C;
  • výpočet komplexního smykového modulu s uplatněním oscilačních zkoušek opakovaného namáhání při různých teplotách (20 °C až 80 °C) a frekvencích (0,1 Hz až 10 Hz) – tzv. frequency sweep test – s následným dopočtem řídicí křivky;
  • stanovení deformačního chování s dopočtem poddajnosti materiálu s uplatněním MSCR testu;
  • zkoušky simulace krátkodobého a dlouhodobé stárnutí s uplatněním postupu TFOT a PAV;
  • provedení zkoušky skladové stability při teplotě 180 °C po dobu 72 h.

Vybrané výsledky jsou jen krátkým průřezem velkého množství dosud získaných dat a jsou prezentovány v dále uvedených tabulkách 2 a 3 a grafech. Pro porovnání je uvedeno referenční pojivo, jakož i jeden zvolený zástupce nízkoviskózního asfaltového pojiva s aplikací povrchově aktivní přísady na bázi tenzidů.

V tabulce zvolená označení uvádějí informace o způsobu provedení vysokorychlostního mletí. Jelikož tato technologie podléhá ochraně průmyslového vlastnictví, nebudou popisy na tomto místě podrobněji specifikovány.

3. VYBRANÉ VÝSLEDKY EXPERIMENTÁLNÍCH NÁVRHŮ NÍZKOHLUČNÝCH SMĚSÍ
V rámci projektu Technologické agentury ČR „Trvanlivé akustické asfaltové vrstvy s uplatněním výkonových asfaltových pojiv modifikovaných mikrogranulátem pryže včetně inovativní technologie jejího mletí“ byly provedeny návrhy a sledovány vlastnosti asfaltových směsí, jejichž použitím je možné snížit valivý hluk na kontaktu pneumatika – obrusná vrstva. Jednalo se o následující typy asfaltových směsí: asfaltový beton pro velmi tenké vrstvy BBTM; asfaltový koberec nízkotučný LOA a asfaltový koberec mastixový nízkohlučný SMA LA.

Na směsích byly sledovány empirické a funkční vlastnosti, zejména:

  • maximální objemová hmotnost, zhutněná objemová hmotnost a mezerovitost,
  • pevnost v příčném tahu a odolnost vůči účinkům vody,
  • odolnost proti tvorbě trvalých deformací a moduly tuhosti metodou IT-CY,
  • nízkoteplotní vlastnosti zjišťované zkouškou pevnosti v tahu za ohybu.

Označení vybraných asfaltových směsí, které byly navrženy a dále optimalizovány v rámci řešení projektu, jsou uvedena v tabulkách 4 a 5. Složení jednotlivých variant asfaltových směsí lze podrobněji nalézt v [6]. Směsi byly navrženy tak, aby splňovaly předepsané obory zrnitosti dle německých doporučení FGSV nebo dle TP 148, a zároveň množství asfaltového pojiva bylo optimalizováno tak, aby výsledná mezerovitost splňovala předepsané požadavky.

Tabulka 4 – Značení směsí BBTM 5A a LOA 5D (pararula, Královehradecký kraj a spilit, Plzeňský kraj)

Skupina Typ směsi Označené směsi Asfaltové pojivo Množství pojiva
B-I BBTM 5 A B1 PmB 40/100-65 7,7 %
B2 PmB 25/55-60A 7,7 %
B3 Mexphalte RM+ 8,0 %
L-I LOA 5 D L1 PmB 40/100-65 6,2 %
L2 70/100 + 10%CR + 0,5%PPA 7,5 %
L3 Mexphalte RM+ 7,5 %
L-II LOA 5 D L4 70/100 + 10 % ROAD + 5,5 %
L5 5,8 %
L6 6,1 %

Tabulka 5 – Značení směsí SMA 5 LA a SMA 8 LA (lokalita Zahrádka a amfibolit střední Čechy) 

Skupina Typ směsi Označení směsi Asfaltové pojivo Množství pojiva
S-I SMA 5 LA S1 PmB 40/100-65 7,2 %
S2 Mexphalte RM+ 7,6 %
SMA 8 LA S3 PmB 40/100-65 6,8 %
S4 Mexphalte RM+ 7,2 %
S-II SMA 5 LA S5 70/100 + 10 % ROAD + 7,0 %
S6 7,3 %
S7 7,6 %

Z hlediska návrhu odpovídajícího nízkohlučného SMA je klíčová správná volba čáry zrnitosti. Tato skutečnost se především v případě směsi zrnitosti 0/8 jeví v českých podmínkách jako náročnější problematika s ohledem ke skutečnosti, že původní německý návrh těchto směsí vychází z využití úzké frakce 5/8, která není v ČR obvyklá.

3.1 Empirické vlastnosti
Výsledné volumetrické vlastnosti, tj. objemové hmotnosti a mezerovitosti asfaltových směsí jsou souhrnně uvedeny v tabulce 6. V porovnání s klasickým mastixovým kobercem mají směsi SMA LA vyšší mezerovitosti, a to v důsledku dalšího omezení obsahu složek drobného kameniva. Požadovány jsou hodnoty na úrovni 10 %-obj. až 15 %-obj. V důsledku této skutečnosti tyto směsi dosahují utlumení hlukové zátěže, na druhé straně umožňuje požadovaná mezerovitost v porovnání s drenážními koberci dosahovat delší životnosti a omezit riziko rychlého zanášení mezer nečistotami. Současně se v důsledku uvedené mezerovitosti eliminuje též riziko zvýšené náročnosti zimní údržby.

Stanovení odolnosti asfaltové směsi proti účinkům vody nepředstavuje v případě tohoto typu směsí pravděpodobně určující charakteristiku, přesto bylo posouzení trvanlivosti pro některé směsi provedeno, přičemž byl aplikován jak tradiční postup dle platných ČSN EN, tak i modifikovaný postup dle americké AASHTO T283, kdy se vkládá ještě jeden zmrazovací cyklus při teplotě nižší -18 °C. Obecně se předpokládá a z dosavadních poznatků získaných na ČVUT u řady směsí i vyplývá, že tato zkouška vede k většímu poklesu pevnosti v příčném tahu. Z uvedeného (viz tabulka 7) lze odvodit, že by bylo pravděpodobně možné pro klasický ukazatel ITSR zvolit mezní kritérium 80 %, zatímco pro modifikovaný ukazatel ITSRw+f mezní kritérium 70 %. Z výsledků vyplývá obecně známý poznatek, že CRmB pojiva zpravidla vedou k větší vodní citlivosti a tedy zhoršení trvanlivosti asfaltové směsi. V některých případech, jako je varianta LOA 5 (L1 vs. L2) je tento vliv extrémní. Oproti tomu, v řadě případů se oproti poznatkům u klasických směsí typu AC nepotvrdilo, že by postup dle AASHTO T283 vedl k většímu poklesu pevnosti v příčném tahu.

Tabulka 6 – Volumetrické vlastnosti asfaltových směsí

Typ směsi Označení směsi

Množství pojiva [%]

ρbssd [kg.m–3]

ρmv [kg.m–3]

Vm [%]

BBTM 5 A B1 7,7 % 2 140 2 359 9,3
B2 7,7 % 2 104 2 359 10,8
B3 8,0 % 2 152 2 383 9,7
LOA 5 D L1 6,2 % 2 245 2 440 8,0
L2 7,5 % 2 226 2 406 7,5
L3 7,5 % 2 232 2 406 7,2
L4 5,5 % 2 322 2 546 8,8
L5 5,8 % 2 289 2 487 8,0
L6 6,1 % 2 331 2 497 6,6
SMA 5 LA S1 7,2 % 2 308 2 572 10,3
S2 7,6 % 2 310 2 582 10,5
SMA 8 LA S3 6,8 % 2 310 2 595 11,0
S4 7,2 % 2 345 2 604 10,4

Tabulka 7 – Odolnost vůči účinkům vody

Typ směsi Označení směsi Množství pojiva [%]

ITSd [MPa]

ITSw [MPa]

ITSd+f [MPa]

ITSR [%]

ITSRw+f [%]

BBTM 5 A B1 7,7 % 1,91 1,63 1,58 85 83
B2 7,7 % 2,02 1,43 1,53 71 76
B3 8,0 % 1,14 ,98 - 87 -
LOA 5 L1 6,2 % 2,14 1,46 1,72 68 81
L2 7,5 % 1,48 0,64 0,62 44 42
L3 7,5 % 1,24 0,84 0,92 68 74
SMA 5 LA S1 7,2 % 1,69 1,12 1,44 66 85,4
S2 7,6 % 1,57 1,14 1,29 72,7 82,2
SMA 8 LA S3 6,8 % 0,90 0,85 0,83 94,8 92,4
S4 7,2 % 1,53 0,95 0,96 62,4 62,6

3.2 Funkční charakteristiky
Vedle empirických charakteristik byla pozornost věnována zejména deformačním charakteristikám a vybrané zkoušce pro stanovení chování směsi v oblasti nízkých teplot. Deformační charakteristiky byly stanoveny jednak zkouškou odolnosti směsi proti vzniku trvalých deformací na malém zkušebním zařízení ve vzduchové lázni
při teplotě 50 °C a jednak byl pro některé směsi stanoven modul tuhosti nedestruktivní zkouškou opakovaného namáhání v příčném tahu IT-CY. Zvoleny byly tři různé zkušební teploty 5 °C, 15 °C a 30 °C (tabulka 8).

Tabulka 8 – Moduly tuhosti asfaltové směsi

Typ směsi Označení směsi Množství pojiva [%] Modul tuhosti při teplotě
0 °C [MPa] 15 °C [MPa] 30 °C [MPa]
BBTM 5 A B1 7,7 % 10 300 6 300 950
B2 7,7 % 10 850 7 000 1 300
LOA 5 D L1 6,2 % 12 050 6 400 1 500
L2 7,5 % 10 100 8 450 2 000
L3 7,5 % 11 600 8 700 2 700
SMA 5 LA S1 7,2 % 7 700 5 700 1 000
S2 7,6 % 13 250 8 650 2 100
SMA 8 LA S3 6,8 % 7 300 3 950 500
S4 7,2 % 12 300 6 200 1 850

Pokud se omezíme pouze na výsledky získané při teplotě 15 °C, lze pozorovat, že u většiny směsí lepších hodnot dosahují varianty s různými typy použitých CRmB pojiv. Dále je patrné, že pro řadu variant jsou hodnoty získaných modulů relativně nízké a dosahují max. hodnot kolem 6 GPa. Tato skutečnost při porovnání s výsledky zkoušky stanovení odolnosti proti vzniku trvalých deformací, jak je uvedeno dále, dokládá menší vhodnost zkoušky stanovení tuhosti pro uvedené typy směsí, kde dominuje zatížení tlakem.

Přestože pro směsi do obrusných vrstev nejsou předepisovány žádné zkoušky posuzující chování asfaltové směsi při nízkých (záporných) teplotách, byla pro vybrané směsi provedena měření zkouškou pevnosti v tahu za ohybu v souladu s postupem, který uvádí TP 151. Zkouška byla provedena při teplotě –5 °C a to při dvou zatěžovacích rychlostech, přičemž dle TP 151 je určující rychlost nižší. Současně s tím byla prováděna také relaxační zkouška dle postupu, jenž technický předpis vymezuje taktéž. Při zkoušce je zkušební těleso zatěžováno na úroveň cca 2/3 maximální síly a následně se po dobu 10 minut sleduje relaxační chování. Zkouška byla provedena při teplotě 0 °C.

Z výsledků, které shrnuje tabulka 9, je patrné, že směsi dosahují při nižší zatěžovací rychlosti v průměru pevnosti tahu za ohybu na úrovni 3 MPa. Tato hodnota je v porovnání s požadavkem na směsi VMT, jak je uvádí TP 151, poloviční, přesto z našeho pohledu jsou v některých případech dosažené výsledky dobré. Bohužel nebylo možné především v případech, kdy asfaltová směs se stejným kamenivem byla vyrobena s použitím různého pojiva, nalézt jednoznačnou závislost, která by předpovídala větší vhodnost některého z použitých pojiv. Jednoznačný závěr není možné provést ani z hlediska porovnání výsledků pro menší a větší zatěžovací rychlost. Lze pouze konstatovat, že zpravidla pro vyšší zatěžovací rychlost je dosaženo také vyšší pevnosti v tahu za ohybu. V případě relaxační zkoušky je patrné, že směsi dosahují velmi rychle poklesu napětí na 50% úroveň napětí vneseného. Zde se od většiny směsí mírně odlišuje pouze směs PA 8, kdy bylo dosaženo nejdelšího časového intervalu. Ani v případě relaxační zkoušky nebylo možné stanovit jednoznačné závislosti.

Tabulka 9 – Pevnosti v tahu za ohybu při –5 °C a relaxace při 0 °C

Označení směsi Pojivo

Pevnost v tahu za ohybu při –5 °C (MPa)

Regrese Pokles na 50 %
1,25 mm.min-1 50 mm.min-1 A B
SMA 8LA, PmB, Pionýrská PmB 40/100-65 4,10 6,49 0,8644 -0,1060 31,1
SMA 5LA, CRmB, amfibolit 50/70+10% CR 5,30 n.a. 1,0546 -0,0940 36,5
SMA 5LA, PmB, amfibolit PmB 40/100-65 3,97 n.a. 0,8877 -0,1061 38,6
BBTM 5A, CRmB, pararula Mexphalte RM+ 3,94 6,99 0,7524 -0,0885 17,3
BBTM 5A, PmB, pararula PmB 25/55-60 5,90 5,70 0,902 -0,1073 42,4
PA 8, CRmB, rula Mexphalte RM+ 2,07 3,93 1,0123 -0,1164 81,5
SMA 5LA, CRmB, Zahrádka Mexphalte RM+ 3,26 4,83 n.a. n.a. n.a.
SMA 5LA, PmB, Zahrádka PmB 40/100-65 2,96 6,16 0,672 -0,0894 6,8
SMA 8LA, CRmB, Zahrádka Mexphalte RM+ 3,60 4,23 0,8401 -0,094 37,6
SMA 8LA, PmB, Zahrádka PmB 40/100-65 2,08 3,64 0,672 -0,084 5,4
LOA 5, PmB, pararula PmB 40/100-65 5,08 7,73 0,7732 -0,0961 17,2
LOA 5, CRmB, pararula 70/100 + 10% CR + 0,5% PPA 3,38 4,98 0,9036 -0,097 64,1
LOA 5, CRmB, pararula Mexphalte RM+ 3,54 6,45 0,8412 -0,0895 50,6

ZÁVĚR
Prezentované výsledky dokládají zajímavý potenciál těchto směsí a zejména možnosti využití PMB a CRmB pojiv. Uvedeny nejsou všechny varianty směsí, kterých v současnosti je již více jak 20. Současně nejsou uvedeny všechny prováděné zkoušky. Také nejsou v příspěvku prezentovány výsledky laboratorního ověřování míry útlumu hluku s využitím tzv. impedanční trubice. Přesto lze odvodit některá zjištění.

Předně lze doložit, že směsi typu SMA 5 LA a SMA 8 LA je možné provádět i v ČR s uplatněním obvykle vyráběných frakcí kameniva. Ačkoli v tomto příspěvku neuvádíme výsledky směsí SMA 8 LA, kde byla namísto frakce 5/8 použita frakce 4/8, lze říci, že požadované mezerovitosti jsou dosažitelné i v druhém případě, ačkoli nejsou splněny všechny meze dle doporučených podmínek, které v Německu formuluje FGSV. Dále je patrné, že směsi při vhodném návrhu a použitém vyšším obsahu pojiva nebudou náchylné k přílišné vodní citlivosti. Důležité je tento parametr sledovat u směsí s pojivem, které je modifikované drcenou pryží. Akustické formy asfaltových směsí dosahují i přes použití poměrně malého maximálního zrna velmi dobrých odolností proti vzniku trvalých deformací, současně ale mají uspokojivé výsledky z hlediska provedených zkoušek v oboru nízkých teplot. Z našeho pohledu se proto jedná o dobrou alternativu k tradičním směsím typu PA, přesto by měly být uplatňovány s rozmyslem a neměly by se stát jen další módní vlnou v silničním stavitelství, která by na určité období vytvořila některým zhotovitelům technologickou výhodu. Na prvním místě musí stát účel a účelovost takového typu směsi, které je nezbytné doložit potřebností a společenským i ekonomickým přínosem (snížení hlukové zátěže a ekonomicky výhodnější alternativa k protihlukovým stěnám v daném místě).

Tento příspěvek vznikl v rámci projektu aplikovaného výzkumu programu ALFA Technologické agentury ČR č. TA02030639.

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] Stehno, G.: Rollgeräuschmessungen auf in- und ausländischen Fahrbahndecken. BMVIT, Heft 413, Vídeň, 1992.
[4] Pracherstorfer, W., Litzka, J.: Österreichische Erfahrungen mit lärmmindernen Straßendecken. FGVSÖ, Vídeň, 1994.
[5] Stehno, G.: Rollgeräuschmessungen auf in- und ausländischen Fahrbahndecken. BMVIT, Heft 413, Vídeň, 1992.
[6] Valentin, J., et al.: Vybrané laboratorní poznatky s návrhem a posuzováním směsí SMA LA a LOA. Sborník konference Asfaltové vozovky 2013, České Budějovice, 2013.
[7] Kragh, J., Andersen, B., Bendtsen H.: Acoustical characteristics of Danish road surfaces, Danish Road Institute/Road Directorate Technical Note 38, 2006.
[8] Hagner, T.: Offenporiger Asphalt. Total Bitumen Deutschland, 2005.
[9] Umwelt Bundesamt: Lärmminderne Fahrbahnbeläge – Ein Überblick über Stand der Technik, publikace 28/2009, Dessau-Roßlau, 2009.
[10] Gärtner, K., Hartmann, B., Graf, K., Radenberg, M., Ripke, O.: Možnosti a hranice asfaltových akustických obrusných vrstev s nízkým hlukem v zastavěných oblastech, Strasse und Autobahn, vydání 4/2011, nakladatelství Kirschbaum, Bonn, str. 246 – 251, 2011.
[11] Winkler, O.: Vliv mezerovitosti na dobu životnosti SMA LA, diplomová práce, TU Drážďany, 2011.
[12] Ripke, O., Stöckert, U.: Innovative asphalt surface layers to reduce traffic noise. 5th Eurobitume & Euroasphalt Congress, příspěvek A5EE-229, Istanbul, 2012.
[13] Rickers, C.: Asfaltová směs se sníženou hlučností modifikovaná gumou pro snížení hlučnosti ze silničního provozu. Asfaltové vozovky 2011, České Budějovice.

Experimental Knowledge with the Proposal of SMA LA and LOA Acoustic Asphalt Mixtures
This paper presents findings of realized sets of asphalt mixture designs suitable for acoustic (low-noise) wearing courses of SMA LA and LOA type asphalt mixtures. The designs differ in used types of aggregates and different types of applied bituminous binders (PMB, CRmB). Characteristics like permanent deformations, behavior at the low-temperature range or drainage and macrotexture were assessed. Gained results are summarized in this paper.

Bookmark
Ohodnoďte článek:

Fotogalerie
Obr. 1 – Bod měknutí (KK) vybraných asfaltových pojiv upravených mletou pryží (LEGENDA: A: GL PM5 – 2xJR PV; B: GL PM3 – 2xJR PV; C: GL PM5 – 2xJR PV; D: GL 3M; DE: drcená pryž dodaná v roce 2009 společností GENAN)Obr. 2 – Penetrace vybraných asfaltových pojiv upravených mletou pryží (LEGENDA: A: GL PM5 – 2xJR PV; B: GL PM3 – 2xJR PV; C: GL PM5 – 2xJR PV; D: GL 3M; DE: drcená pryž dodaná v roce 2009 společností GENAN)

NEJčtenější souvisejicí články (v posledních 30-ti dnech)

Příhradové vibrační lišty Atlas Copco umožňují hutnit až 25 m široké pásyPříhradové vibrační lišty Atlas Copco umožňují hutnit až 25 m široké pásy (444x)
Vibrační lišty na beton z dílny švédské firmy Atlas Copco patří ke světové špičce. Nejen proto, že nabízí řešení pro kaž...
Asfaltové směsi a vrstvy mostních vozovek – revize ČSN 73 6242 (360x)
V oblasti mostních asfaltových konstrukčních vrstev, které zahrnují ochranné vrstvy izolací a kryt vozovky musela být no...
Sekundární ochrana pro zvýšení odolnosti betonu proti společnému působení mrazu a chemických rozmrazovacích látekSekundární ochrana pro zvýšení odolnosti betonu proti společnému působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek (241x)
Betonové povrchy jsou dnes běžné téměř ve všech oborech stavitelství. Mezi velmi obávané vlivy, které na ně působí, řadí...

NEJlépe hodnocené související články

Ověření konstrukce pražcového podloží s využitím asfaltové směsi se 70 % R-materiáluOvěření konstrukce pražcového podloží s využitím asfaltové směsi se 70 % R-materiálu (5 b.)
Příspěvek se zabývá alternativním uplatněním R-materiálu vzniklého z konstrukčních vrstev asfaltového betonu. Je uveden ...
Příhradové vibrační lišty Atlas Copco umožňují hutnit až 25 m široké pásyPříhradové vibrační lišty Atlas Copco umožňují hutnit až 25 m široké pásy (5 b.)
Vibrační lišty na beton z dílny švédské firmy Atlas Copco patří ke světové špičce. Nejen proto, že nabízí řešení pro kaž...
Gumoeko ELASTICKÁ polymerní směs CGA pro aplikaci do asfaltuGumoeko ELASTICKÁ polymerní směs CGA pro aplikaci do asfaltu (5 b.)
Výhody využití polymerní směsi: přídavkem polymerní směsi v asfaltu se zvýší jeho elasticita nezávisle na teplotě voz...

NEJdiskutovanější související články

Mýty a realita chování patinující oceli při jejím použití na mostních konstrukcích v České republiceMýty a realita chování patinující oceli při jejím použití na mostních konstrukcích v České republice (4x)
Příspěvek se zabývá hodnocením výsledků tvorby ochranné vrstvy patinujících ocelí u ocelových konstrukcí, které byly umí...
Současné problémy provádění diagnostického průzkumu netuhých vozovek a jejich možné řešeníSoučasné problémy provádění diagnostického průzkumu netuhých vozovek a jejich možné řešení (1x)
Špatný stav našich silnic, často prezentovaný v médiích, není způsoben tím, že bychom silnice neuměli stavět. Hlavní pří...
Geopolymery: budoucnost mostního stavitelství?Geopolymery: budoucnost mostního stavitelství? (1x)
Velký obdiv zcela jednoznačně patří stavitelům z dob minulých, jejichž důmyslné a propracované stavby po staletí zdobí k...
Google