Vystužovanie vozoviek pomocou siete RoadMesh®

Vystuženie vozoviek sa používa pri rekonštrukciách vozoviek, všade tam, kde sú kladené zvýšené nároky na deformačné parametre vozovky vzhľadom na intenzitu dopravy. Výsledkom použitia oceľovej siete RoadMesh^® je dlhšia životnosť vozovky pri nižšom servisnom intervale a nižších nákladoch na prevádzku.

ČO JE VÝSTUŽNÁ SIEŤ ROADMESH^®?

RoadMesh^® je biaxiálna vystužená oceľová sieť používaná pri vystužovaní vozoviek. Sieť má trojdimenzionálnu štruktúru, ktorá umožňuje spojenie vrstvy obalením každého kontinuálneho prútu siete, zabezpečuje uzavretie (zazubenie) materiálu v okách, a tým optimálny a okamžitý priebeh prenosu zaťažení z materiálu vrstvy do výstuže.

Jedná sa o vystuženú oceľovú sieť vyhotovenú z dvojzákrutovej šesťuholníkovej oceľovej siete, do ktorej je vpletený priečny výstužný drôt. Na priečnom výstužnom drôte je z oboch strán vytvorený ohyb v tvare dvojitej omegy, aby sa zabránilo vytiahnutiu drôtu z oceľovej siete.

AKÚ FUNKCIU MÁ VYSTUŽENÁ SIEŤ VO VOZOVKE?

V závislosti od uchytenia k podkladu plní sieť v konštrukcii vozovky výstužnú funkciu (uchytenie pomocou klincov) alebo funkciu redistribúcie napätí, ako aj tesniacu funkciu (uchytenie pomocou kalového zákrytu). V súčasnosti sa ako hlavná metóda uchytávania k podkladu používa emulzný mikrokoberec, ktorý má z pohľadu funkčnosti a inštalácie neporovnateľné výhody v porovnaní s použitím výlučne nastreľovacích klincov, ktoré sa odporúčajú len v ojedinelých prípadoch. Výstužná sieť sa vzhľadom na jej účinnosť a prípadnú budúcu údržbu umiestňuje štandardne pod ložnú vrstvu asfaltového krytu.

Vzhľadom na poznatky z dlhodobého správania sa oceľových sietí vo vozovkách ako aj na aktuálne normy a predpisy pokrývajúce túto problematiku sa preferuje použitie kotvených sietí, ktoré sú charakterizované zabezpečením priečneho výstužného drôtu v sieti proti vytiahnutiu. V prípade sietí RoadMesh^® Omega sa to zabezpečuje vytvorením ohybu na koncoch priečneho prúta v tvare písmena dvojitej omegy.

ČO JE PREDPOKLADOM FUNKČNÉHO VYUŽITIA OCEĽOVEJ SIETE?

Predpokladom funkčného riešenia s využitím oceľovej siete RoadMesh^® je správny návrh konštrukcie vozovky zohľadňujúci očakávané parametre vozovky a samozrejme aj správna inštalácia produktu v zmysle inštalačného manuálu.

Z hľadiska návrhu je absolútne dôležité, aby bola výstužná sieť umiestnená pod ložnou vrstvou vozovky v min. hĺbke uloženia 100 mm.

Pri aplikácii výstužnej siete je nutné postupovať v súlade s realizačnou dokumentáciu, ktorá je základom pre použitie týchto sietí. Rovnako dôležité je budovanie výstužnej siete v súlade s inštalačným manuálom, v ktorom je kladený dôraz na všetky náležitosti pre zabezpečenie optimálnej funkčnosti siete RoadMesh^®. Po odfrézovaní vrstiev vozovky, na ktorú sa bude oceľová sieť pokladať, je v prvom kroku nutné pripraviť podklad, ktorý by mal byť rovný, vyčistený a suchý. Na takto upravený podklad sa pokladá výstužná sieť, kde je potrebné dodržať všetky konštrukčné podmienky ako napríklad polohu a prekrytie jednotlivých sietí. Pre správnu výstužnú funkciu siete je potrebné sieť ľahko natiahnuť a následne prevalcovať viacnásobným pojazdom valca s gumenými kolesami, tak aby sieť stratila „tvarovú“ pamäť. Po uložení sa sieť dočasne upevní do existujúceho podkladu vhodnými klincami tak aby sa zabránilo jej pohybu pri pojazde mechanizmu, ktorý aplikuje emulzný mikrokoberec. Pri fixovaní pomocou asfaltového kalu sa sieť kotví len na začiatku rolky. Po splnení všetkých predošlých krokov sa môže začať realizovať technológia emulzného mikrokoberca v hrúbke 10 mm, ktorú slúži na fixáciu výstužnej siete. Potom nasleduje budovanie asfaltových vrstiev vozovky finišerom.

KDE A PREČO SA POUŽÍVA VYSTUŽENIE VOZOVIEK A AKÉ SÚ HLAVNÉ VÝHODY POUŽITIA OCEĽOVEJ SIETE ROADMESH^® V POROVNANÍ S INÝMI VÝSTUŽNÝMI MATERIÁLMI?

Vystuženie vozoviek sa používa pri rekonštrukciách vozoviek, všade tam, kde sú kladené zvýšené nároky na deformačné parametre vozovky vzhľadom na intenzitu dopravy a jej zaťaženie. Potreba vystužovania flexibilných vozoviek vyplýva z nárastu dopravného zaťaženia a intenzity dopravy pôsobiaceho na vozovky, ďalej zo zhoršujúceho sa technického stavu vozoviek a aj v dôsledku nárastu nákladov na výstavbu, údržbu a prevádzku komunikácií. Dôvodom použitia cestnej siete RoadMesh® je teda potreba predĺženia životnosti vozoviek pri súčasnom znížení nákladov na ich prevádzku a údržbu. Očakávaným výsledkom použitia oceľovej siete RoadMesh® je dlhšia životnosť vozovky pri nižšom servisnom intervale a nižších nákladoch na prevádzku.

Medzi hlavné výhody použitia oceľovej siete RoadMesh® v porovnaní s inými výstužnými materiálmi, napr. na báze sklovláknitých geomreží, je neporovnateľne vyšší modul pružnosti oceľovej siete a tým vyššia tuhosť, trojdimenzionálna štruktúra siete, ktorá nevytvára delaminačnú vrstvu a plná integrácia medzi vrstvami vozovky bez zníženia šmykovej pevnosti na rozhraní vrstiev.

Hlavnou výhodou výstužnej siete RoadMesh^®, ako už bolo spomínané vďaka štruktúre siete, resp, veľkosti otvorov, je jej schopnosť plnej integrácie do vystužovanej vrstvy bez vzniku delaminačnej membrány, tak ako je to pri plošných výstužných geotextíliách a geomrežiach.

AKÝ JE LEGISLATÍVNY/NORMATÍVNY RÁMEC PRE POUŽITIE OCEĽOVÝCH SIETÍ?

Aktuálne technické podmienky sú TP 064 z roku 2016: „Použitie geosyntetických a im podobným materiálom vo vrstvách asfaltových vozoviek“. V týchto podmienkach sú definované minimálne technické požiadavky na parametre pre klasifikáciu a použitie výstužných sietí, ako aj požiadavky na výrobu a technologický postup ich aplikácie. K týmto technickým podmienkam bol vydaný v roku 2021 Dodatok č. 1, ktorý spresnil klasifikáciu sietí, oblasť ich použitia, a definoval okrajové podmienky ich použitia (medzi inými napr. hrúbka a parametre emulzného mikrokoberca).

Pozn. (z dodatku č.1):

• Aplikáciu tuhých a flexibilných sietí nie je možné navzájom zamieňať. Projektant volí typ siete s ohľadom na účel použitia a funkciu výstužnej siete.
• Flexibilné mreže z kovu, tak ako aj iné geomreže (plast, sklo, atď.) nie je v žiadnom prípade možné používať pre hĺbkové rekonštrukcie vozoviek a nemôžu nahrádzať a plniť funkciu tuhých mreží.

Pre meranie a hodnotenie vozoviek existujú rôzne predpisy podľa metódy merania. Medzi najčastejšie používané technické podmienky pre merania a hodnotenie vozoviek patria TP 031 a TP 056.

AKÝ JE NÁVRHOVÝ POSTUP POUŽÍVANÝ PRE NÁVRH VYSTUŽENIA FLEXIBILNÝCH ASFALTOVÝCH VOZOVIEK?

Na úvod je potrebné uviesť že v súčasnosti neexistujú žiadne výpočtové modely slúžiace na identifikáciu mechanizmu vzniku reflexných trhlín vo flexibilných vozovkách, ktoré slúžia ako podklad pre objektivizovaný štandardizovaný návrhový model.

Za účelom presného vyhodnotenia prínosov výstužného materiálu v asfaltovej vozovke sú preto často potrebné náročné výpočtové modely založené na metóde konečných prvkov – MKP.

V súčasnosti nie je k dispozícii ani žiadna iná deterministická metóda návrhu vystuženia asfaltových vozoviek.

S cieľom objektivizácie výsledkov prínosu vystuženia asfaltových vrstiev vozovky pomocou rôznych výstužných materiálov, realizovala Notinghamská univerzita rozsiahly výskum zameraný na overenie účinnosti jednotlivých výstužných materiálov (geotextílie, geomreže, oceľové siete) pri prevencii vzniku reflexných trhlín asfaltových krytov za štandardizovaných okrajových podmienok. Cieľom výskumu bolo určenie šmykovej pevnosti a tuhosti na rozhraní vrstiev vozovky na vzorkách s použitím rôznych druhov výstuže (geomreže, geotextílie a oceľové siete) a bez vystuženia.

Výsledkom výskumu je, že oceľové výstuže dokážu predĺžiť životnosť vozovky voči vzniku reflexných trhlín faktorom 3, kde sklovláknité geomreže približne max. faktorom 1,5.

Z výskumu ďalej vyplýva, že jedine oceľová výstuž je schopná dosiahnuť porovnateľnú šmykovú pevnosť a tuhosť na rozhraní dvoch vrstiev tak ako je tomu v prípade nevystuženého stavu. Geomreže ako aj geotextílie významným spôsobom znižujú hodnotu šmykovej pevnosti na rozhraní dvoch vrstiev vozovky, čím významne prispievajú ku vzniku delaminačného efektu na rozhraní týchto vrstiev.

Výskum taktiež porovnával jednotlivé výstužné materiály pri simulácii cyklického zaťaženia, ktoré reprezentovalo dopravu a jeho vplyv na rozvoj a šírenie sa trhliny vo vozovke. Na základe výsledkov tohto výskumu bol vytvorený program OLCRACK, ktorý simuluje rozvoj trhliny vo vozovke a tým umožňuje dimenzovanie vrstiev vozovky a ich vystuženia na základe vstupných parametrov o intenzite, dopravnom zaťažení a takisto umožňuje stanoviť faktor predĺženia životnosti vozovky v porovnaní s nevystuženým stavom.

AKÉ SÚ BENEFITY POUŽITIA OCEĽOVEJ SIETE ROADMESH^® PRE INVESTORA?

Najväčším benefitom pre investora je možnosť predĺženia životnosti vozovky pomocou vystuženia, pri znížení servisného intervalu a nákladov na jej rekonštrukciu. Aj v tomto prípade výstužné materiály na báze ocele dosahujú najlepšie výsledky, čo bolo potvrdené výskumom Nottinghamskej Univerzity.

AKÉ SÚ SKÚSENOSTI S POUŽITÍM SIETÍ NA SLOVENSKU?

V roku 2007 prišla od investora NDS a. s. požiadavka na obmedzenie tvorby trvalých deformácií a koľají na úseky rýchlostnej komunikácie R1 – privádzača k diaľnici D1 od Trnavy po križovatku s diaľnicou D1 v staničení km 0,000 – km 2,250. Pred samotnou rekonštrukciou prebehla diagnostika vozovky, kde boli pozorované nasledovné poruchy: priečne trhliny cez celú vozovku, koľaje do 100 mm, priečne aj pozdĺžne trhliny, sieťový rozpad obrusnej vrstvy, výtlky, prelomenie vozovky, porucha technologickej pozdĺžnej škáry.

Na základe uvedenej diagnostiky bola navrhnutá rekonštrukcia vrstiev vozovky s odfrézovaním obrusnej a ložnej vrstvy do hĺbky 100 mm, aplikácia oceľovej výstužnej siete RoadMesh®, aplikácia vrstiev vozovky – spojovací postrek, ložná vrstva krytu AC 22 L s modifikovaným asfaltovým spojivom o hrúbke 60 mm, spojovací postrek, obrusná vrstva krytu SMA 11 s modifikovaným asfaltovým spojivom o hrúbke 40 mm.

Na základe požiadavky spol. MACCAFERRI bola v roku 2018 zrealizovaná diagnostika a vyhodnotenie premenných parametrov vozovky v uvedenom staničení po 11 rokoch od zabudovania oceľovej siete do vozovky, autorizovaným laboratóriom VUIS CESTY s. r. o.

VUIS CESTY s. r. o. zrealizovalo v roku 2018 vizuálnu obhliadku a vyhodnotilo premenné parametre vozovky na základe pravidelných meraní, ktoré vykonávala Slovenská správa ciest a vyhodnotilo ich na základe metodiky predpisu TP056 – Meranie a hodnotenie nerovnosti vozoviek pomocou zariadenia Profilograph GE. Rovnako boli vyhodnotené aj výsledky merania únosnosti vozovky zariadenim FWD KUAB.

Vyhodnotenie premenných parametrov vozovky bolo vykonané aj vo vzťahu k dopravnej intenzite a zaťaženiu na uvedenej komunikácii pričom podkladom k tomu boli merania zaznamenané na základe pravidelného sčítania dopravy – údaje extrahované z cestnej databanky.

Medzi najvýznamnejšie pozorované závery vyhodnotenia patria najmä výsledky v oblasti obmedzenia vzniku trvalých deformácií po zabudovaní oceľovej siete do vozovky, ako aj obmedzenie vzniku prekopírovania sa mrazových trhlín cez šírku oboch jazdných pásov, pozdĺžna nerovnosť IRI a hĺbka koľaje vozovky. Vývoj hĺbky koľají vzhľadom na dobu užívania a intenzitu dopravného zaťaženia je vyjadrený v stĺpcovom grafe.

EXISTUJÚ PRÍPADOVÉ ŠTÚDIE, KDE SA NÁSLEDNE REKONŠTRUOVALA VOZOVKA S POUŽITÍM VÝSTUŽNEJ SIETE ROADMESH^®?

Nie. Rekonštrukcia rýchlostnej komunikácie R1 v km 0,000 až 2,250 bola jedným z pilotných projektov použitia oceľových sietí na Slovensku a ako je zrejmé z výsledkov vyhodnotenia premenných parametrov po 12 rokoch, uvedená rekonštrukcia nebola potrebná vzhľadom k tomu, že pozdĺžnu nerovnosť po položení siete RoadMesh^® je možné hodnotiť ako nemennú a v zmysle predpisu TP 056 ju možno charakterizovať ako veľmi dobrú, prípadne výbornú, a takisto nerovnosť v priečnom smere – hodnoty sa nemenili/nezväčšovali, menšie ako 5 mm čo sa podľa TP 056 pre koľaje na diaľniciach charakterizuje ako nerovnosti 1 kategórie, čo znamená výborný stav – resp. nemerateľné koľaje. Rovnako pozitívne sieť zabránila prekopírovaniu sa mrazových trhlín do ložnej a obrusnej vrstvy vozovky.

SPOMENULI BY STE NEJAKÚ REFERENČNÚ STAVBU?

Jedným z významných projektov je rekonštrukcia cesty I/18 a I/21 Petič-Hanušovce nad Topľou. Rekonštrukciou cesty v r. 2020/2021 sa riešilo obnovenie prevádzkových parametrov komunikácie v súvislom úseku a odstránenie lokálnych porúch ohrozujúcich užívateľov komunikácie. V rámci rekonštrukcie sa rozširovala komunikácia v rámci cestného telesa na požadovanú kategóriu C9,5/80,50. Hlavným prvkom rekonštrukcie vozovky bolo odfrézovanie vozovky do hĺbky 120 mm a umiestnenie výstužnej oceľovej siete RoadMesh^® Omega pod ložnú vrstvu. Jej úlohou bolo zmierniť priebeh napätí v dôsledku dynamického zaťaženie od dopravy, a tým obmedziť vznik reflexných trhlín a porúch. Uchytenie výstužnej siete sa realizovalo formou emulzného mikrokoberca, ktorého úlohou bolo zároveň zaizolovať podkladnú vrstvy vozovky.

AKO BY STE ZHRNULI POUŽITIE VÝSTUŽNÝCH SIETÍ VO VOZOVKÁCH?

Na základe skúseností je využitie vystuženia flexibilných vozoviek vhodné pretože pomôže pri obnove prevádzkových parametrov vozovky a zabezpečí predĺženie životnosti rekonštruovanej vozovky v porovnaní s nevystuženým stavom.

Ing. Martin Hanuštiak
MACCAFERRI CENTRAL EUROPE s. r. o.

ZDROJE:
[1] ŘIKOVSKÝ V., FONÓD A, JEVINOVÁ A., BUKOVSKÝ M.: „Vyhodnotenie premenných parametrov vozovky rýchlostnej komunikácie R1 v km 0,000 až km 2,250 (v mieste uloženia kovovej siete „RoadMesh®“), Trnava–Nitra“ Technická správa na základe meraní a údajov SSC.
[2] Vystužovanie asfaltových vozoviek – skúsenosti z výskumu a praxe. Seminár Geosyntetika 2018, Bratislava, 14. februára 2018.
[3] 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.
[4] DRS, DSP, DP I/18 a I/21 Petič – Hanušovce nad Topľou.
[5] MDV SR: TP064 – Použitie geotechnických a im podobným materiálom vo vrstvách asfaltových vozoviek (s Dodatkom č. 1), 2016 (2021).