Druhy recyklace komunikací a jejich využití

Silniční vozovky, které jsou ve špatném technickém stavu a potřebují vážnější opravy, mají rozsáhle poškozený kryt a málo únosné podkladní vrstvy. V těchto případech je často nutné vyměnit celé nebo značné části konstrukce vozovky. Příznaky začínajícího rozpadu krytu asfaltových vozovek silnic, dálnic, místních komunikací a dalších ploch jsou různé.

Poškození nebo opotřebení lze charakterizovat podle těchto viditelných znaků: různé druhy trhlin na povrchu; koroze povrchu (vydrolování a vypadávání zrn); nedostatečná drsnost; nedostatečná soudržnost vrstev, oddělování obrusné a ložní vrstvy; trvalé deformace povrchu jako vyjeté koleje apod.

Uvedené poruchy je možné opravit vžitými, klasickými způsoby oprav povrchu asfaltových vozovek, jako jsou různé velkoplošné sanační úpravy (udržovací nátěry, mikrokoberce, slurry seal), anebo celkovou výměnou rozpadajících se vrstev krytu vozovky, jejich odfrézováním a položením nových vrstev, včetně předepsaných spojovacích postřiků.

Možnosti opravy asfaltových vozovek

Asfaltová vozovka se zpravidla skládá ze 2 až 4 vrstev: podkladních, ložní a obrusné. Od rozsahu poškození, jež je stanoveno přesnou diagnostikou, se odvíjejí způsoby opravy a různé technologické postupy. Jaké jsou možnosti? Prvním je recyklace za tepla (jde do hloubky 3 až 5 cm) a druhým je recyklace za studena. Posledně jmenovaná se dělí podle hloubky, do níž se fréza zařezává. Jestliže je použita silniční fréza, jde o hloubku zhruba od 5 do 15 centimetrů a odebírá se pouze živičný povrch. Při nasazení zemní frézy se stroj dostává do hloubky až 30 centimetrů a tudíž zasahuje i do podložní vrstvy.

Stavitel se rozhodl tyto moderní postupy zmapovat u tří stavebních firem. Pro recyklaci za tepla jsme si vybrali libereckou firmu Baltom, a.s., a pro recyklaci za studena, která se dělí, jak jsme již napsali, na povrchovou a hloubkovou, jsme zvolili společnost Skanska DS, respektive ČNES, a.s.

Čtěte také: Přehled druhů křemene

Recyklace za horka vs. za studena

Vozovky jsou zdrojem cenných stavebních materiálů. Je tendence dávat přednost technologiím, které jsou rychlé, hospodárné, přispívají k ochraně životního prostředí a samozřejmě zaručují požadovanou kvalitu. Na trhu již existují technologie, které využívají původní materiál a nebo materiál podloží. Při recyklaci za tepla je nasazen stroj s infrazářičem, který rozehřeje povrchovou vrstvu vozovky, sejme ji, přidávají se další komponenty a dochází k opětovnému položení na vozovku. Výsledkem je hotová vozovka s finálním povrchem.

K nejmodernějším technologiím však patří recyklace za studena na místě. Pracovní postup při této recyklaci je v podstatě následující: rozpojení původních vrstev konstrukce vozovky; úprava zrnitosti rozpojené směsi přidáním kameniv a dávkování pojiva na základě analýzy vzorků odebraných z původní konstrukce; rovnoměrné rozhrnutí recyklované směsi a hutnění těžkými silničními válci.

Každá technologie má své zastánce i odpůrce. Při nahřívání dochází podle některých odborníků k vypálení asfaltu a k jeho znehodnocení. Recyklace za horka vypadá hezky, ale vydrží kratší dobu. Studená recyklace vytváří naopak pružnější vrstvu, která je schopna lépe přenášet napětí z podkladních vrstev. Pokud dojde k povrchové recyklaci, je životnost prodloužena o dalších 15 let. Při použití studené technologie však musí za sedm až deset dní přijít ještě někdo položit konečný koberec.

Silnice se u nás zatím většinou opravují pokládkou nového asfaltového povrchu na stávající vozovku nebo odfrézováním a položením asfaltové směsi. Oba způsoby mají jen krátkodobý účinek a po pár letech se silnice může opravovat znovu. Rekonstrukce vozovky novými technologiemi se soustředí na vytvoření kvalitního podkladu. Asfaltu na konečnou úpravu se spotřebuje o polovinu méně.

Z toho pramení i nižší cena: Rekonstrukce vozovky při využití technologie za studena, která jde do hloubky, včetně položení finálního živičného koberce stojí zhruba od šesti do osmi milionů korun za kilometr silnice. Obdobná technologie, která však odebírá pouze živičnou vrstvu, je ještě mnohem lacinější asi 3,5 až 4,5 milionů korun za kilo-metr. Použití staré technologie - odstranění asfaltového krytu, odstranění podkladových vrstev, vyrovnání pracovní plochy, výroba nových podkladových vrstev a položení živičného koberce - stojí 15 až 20 milionů korun na kilometr.

Čtěte také: Ohrožené děti a znečištění ovzduší

Recyklace podle použitého pojiva

Již jsme napsali, že studená recyklace se v zásadě dělí podle hloubky, do které stroj zasahuje. Je však možno ji členit i do tří skupin podle pojiv, které se do směsi po odfrézování přidávají: s hydraulickým pojivem cement nebo vápno, s asfaltovým pojivem (asfaltová emulze nebo asfaltová pěna) a s kombinovaným pojivem (cement a asfaltová emulze nebo cement a asfaltová pěna).

Recyklace za studena s asfaltovým nebo kombinovaným pojivem je vhodná zejména pro podkladní vrstvy silničních vozovek prováděných z recyklovaného materiálu původní vozovky, případně z jiných recyklovaných nebo místních materiálů. Nejvíc se využívá přidávání asfaltové emulze nebo asfaltové pěny (foamed bitumen cold mix - FBCM), ale rovněž se osvědčilo kombinování asfaltových pojiv s cementem.

V případě technologie foamed bitumen cold mix se jedná o směs vyrobenou přidáním horkého asfaltu ve formě pěny (asfaltová pěna) do nevyhřátého - studeného recyklátu. Pěnový asfalt se vyrábí mixováním horkého asfaltu s vodou a nabízí dodavatelům další úspory nákladů, protože lépe rozptyluje pojivo v recyklované směsi. Dosavadní testy naznačují, že asfaltová pěna používá výrazně menší množství asfaltu než tradiční metody. Recyklovaný materiál původní vozovky je většinou doplňován výplňovým kamenivem na úpravu zrnitosti v závislosti na tloušťce vrstvy.

Samotná směs se vyrábí v recykléru, který je doplněn o agregát na výrobu a dávkování asfaltové pěny. Alternativní systémy využívají zdokonaleného počítačového řízení pro automatické nastavení množství asfaltové pěny podle zpracované hmotnosti recyklované směsi v závislosti na pracovní rychlosti, šířce a hloubce frézování.

Skanska a recyklace asfaltu

Společnost Skanska DS je majitelem strojní sestavy dovezené z USA, která disponuje novou technologii recyklace asfaltových vrstev za studena na místě. V ČR je taková strojní linka jediná. Umožňuje okamžité využití vyfrézovaného materiálu při opravě silnic. Na stavbu se při recyklaci nedováží nová asfaltová směs, dopravní uzavírky se zkracují na minimum, snižuje se množství odpadů a objem těžké stavební dopravy, náklady klesají a životní prostředí netrpí. Za hodinu je zařízení schopno opravit až 150 metrů vozovky v šířce 3,5 m, za den pak jeden a půl kilometru.

Čtěte také: Třídění odpadu z koupelny

Technologie je vhodná zejména k opravám vozovkových krytů, jejichž konstrukce obsahuje hutněné asfaltové vrstvy, vrstvy asfaltových postřiků, nátěrů a jiné vrstvy osahující asfaltové pojivo. Pro investory, správce i uživatele komunikací je důležité, že rekonstrukcí vozovky se zlepší technické vlastnosti - dochází ke zvýšení její únosnosti, trvanlivosti, odolnosti vůči vodě a mechanickému opotřebení a je zajištěna reprofilace příčného řezu a podélných nerovností.

Technologie recyklace vozovek je založena na vhodně sestavené soupravě strojů, kterou tvoří silniční fréza, stroj CRMX2, sběrač směsi, finišer, popř. grader a těžké hutnicí válce. Součástí "vlaku" jsou také zásobníkové cisterny na hydraulické přísady, asfaltovou emulzi a vodu. Motorem recyklační sestavy je výkonná silniční fréza s možností frézování až do hloubky 350 mm, s šířkovými moduly 2,5 a 3,8 m a nivelačním systémem Topcon.

Fréza se svým výkonem 950 HP tlačí a táhne celou sestavu strojů. Její odlišnost od běžné frézy je v pohybu frézovací hlavy a dopravního pásu směrem vzad. Stroj CRMX 2 zajištuje výrobu homogenní směsi. Vyfrézovaný materiál prochází přes sítový třídič, který je opatřen dvěma podlažími sít s proměnnou amplitudou i frekvencí. Případná velká zrna a bloky jsou předrcena rotačním drtičem.

Materiál obohacený o nová pojiva je promíchán v kontinuálním dvouhřídelovém lopatkovém mísiči a vysypán na vyfrézovanou vozovku v podélné hrázce. Průměrný výkon zařízení je 400 t/hod. Dávkování pojiv je řízeno počítačovou jednotkou, která vše vyhodnocuje na základě vstupních údajů a hodnot z pásové váhy.

Jako pojivo je použita asfaltová emulze, suspenze vápna, případně cementu, sloužící k úpravě vlhkosti materálu a k urychlení procesu štěpení pojiva. Dávkování cementu/vápna je ve formě suspenze nebo suché směsi. V případě použití cementové suspenze, která je dávkována prostřednictvím frézy, je její výroba zajištěna v betonárnách v blízkosti stavby a doprava zabezpečena v cisternách s nuceným mícháním. Asfaltová emulze, jejíž cirkulaci si zajišťuje stroj CRMX2 sám, je dávkována do mísiče ze zásobníku.

Homogenní směs je z podélné hrázky podávána elevátorovým dopravníkem do násypky finišeru, který ji pokládá při dodržení výškových a směrových parametrů. Při recyklaci do větší hloubky je směs rozprostřena autograderem. Povrch recyklované vrstvy se uzavře dvouvrstvým nátěrem s podrcením, popř. mikrokobercem nebo se překryje hutněnými asfaltovými vrstvami.

Významnou výhodou této technologie, kromě již zmíněných ekonomických a ekologických hledisek, je rychlost oprav tohoto druhu, a tedy i minimalizace dopravních omezení. Konkrétně to znamená, že polovina šíře vozovky o délce 1500 m je zrecyklována v průběhu jedné směny.

Poprvé vyzkoušeli specialisté ze společnosti Skanska tuto technologii v srpnu letošního roku v Beskydech, kdy u obce Bílá opravili pomocí recyklace za studena na místě 4 kilometry dlouhou silnici první třídy. Recyklace za provozu trvala osm dnů. Společnost jej má na leasing od specializovaného německého výrobce Wirtgen. Premiéru si odbyl opravou silnice poblíž středočeské obce Škvorec.

Rekonstrukce vozovky tímto způsobem má několik hlavních předností oproti klasickým opravám. Je maximálně ohleduplná k životnímu prostředí, minimálně omezuje silniční dopravu, zaručuje rychlost prováděných prací, má mnohokrát větší životnost. Nemusí se odvážet již jednou použitý materiál a přivážet nový; recyklací se na místě využívá materiál ze staré konstrukce vozovky, který se doplní o pojiva a případně další suroviny na základě výsledků zkoušek provedených akreditovanou laboratoří. Není nutná další masivní těžba surovin z přírodních zdrojů.

Recycler 2200 CR opraví jeden kilometr silnice sedmimetrové šířky za dva dny. Po aplikaci asfaltového koberce (položení trvá jediný den) lze komunikaci okamžitě používat. Při práci je možné minimalizovat omezení dopravy uzavřením pouze jednoho jízdního pruhu. Kompletní rekonstrukce kilometru trvá jen tři dny. Oprava vozovky při použití této technologie včetně položení finálního živičného koberce je asi o polovinu levnější než při použití staré technologie - odstranění asfaltového krytu a podkladu, rovnání pláně, výroba nových podkladových vrstev a položení živičného koberce.

Baltom a recyklace za horka

I recyklace za horka na místě nabízí progresivní technologie opravy asfaltových vozovek. Hlavní důvody, proč tyto způsoby oprav stále častěji nacházejí uplatnění při údržbě vozovek jsou, že při jejich použití se stávající povrch vozovky regeneruje na místě, původní struktura a flexibilita povrchu se obnoví a podle použité technologie se buď zachová původní niveleta, případně se zesílí v jedné nebo ve dvou vrstvách. Při porovnání s klasickými opravami je lacinější, rychlejší (jeden pracovní proces) a přispívá k ochraně životního prostředí. O nevýhodách jsme již psali na začátku.

Strojní souprava pro recyklaci za horka sestává ze dvou rozehřívačů, které opravovanou asfaltovou vrstvu pozvolna nahřívají na potřebnou teplotu pomocí propanbutanových infrazářičů. Dále následuje klíčový stavební stroj remixer, který ohřátou vrstvu rozpojí a podle požadované výsledné úpravy takto získanou asfaltovou směs dokonale promíchá buď bez anebo s přidávanými komponenty (asfalt, kamenivo, asfaltová směs). Finální částí remixeru je v podstatě finišer, který směs znova rozprostře, reprofiluje a předhutní. Nakonec následuje hutnění recyklované směsi silničními válci.

Uvedená souprava umožňuje v podstatě provedení čtyř základních variant recyklace asfaltových vrstev za horka:

• Reshape: Při tomto typu recyklace se jedná pouze o reprofilaci asfaltového krytu (většinou jen obrusné vrstvy) a to v případě, kdy složení asfaltové směsi této vrstvy má požadované fyzikálně mechanické vlastnosti. Pomocí infračerveného tepla se dosáhne nahřátí asfaltových vrstev do hloubky 60 až 70 mm, potom remixer rozpojí a neprofiluje nahřátý materiál do hloubky 30 až 50 mm.
• Repave: V tomto případě se rovněž jedná o reprofilaci původního asfaltového krytu vozovky, ale s požadavkem zesílení vozovky o další obrusnou vrstvu. Z nerecyklované a neprofilované původní obrusné vrstvy se stane ložní vrstva, na kterou se bez spojovacího postřiku současně položí obrusná asfaltová vrstva z nové asfaltové směsi. Na metr čtvereční je možné navrhnout množství nové směsi od 30 do 100 kg, což představuje zesílení vozovky o 10 až 40 mm.
• Remix: Při této technologii je proti prvním dvěma variantám (Reshape, Repave) zásadní rozdíl v tom, že původní asfaltovou vrstvu upravuje na požadované fyzikálně mechanické vlastnosti přidáním potřebných komponentů. Konstrukce remixeru umožňuje přidávání asfaltového pojiva a asfaltové směsi podle předepsané receptury. Za účelem stabilizace a změkčení původní asfaltové směsi se obvykle přidává 5 až 30 % nových materiálů.
• Remix plus: Tato metoda opravy asfaltových vrstev vozovek je nejmladší a souvisí se stálým zdokonalováním remixerů. Podobně jako při variantě "repave" se jedná o vytvoření dvou asfaltových vrstev současně. Rozdíl je v tom, že původní asfaltový kryt se upraví technologií "remix" pomocí přidání potřebných komponentů na základní recyklovanou vrstvu, odpovídající vlastnostem ložní vrstvy, a na ní se položí požadovaná nová obrusná vrstva.

Aby se správce komunikace mohl rozhodnout pro některý ze způsobů opravy asfaltové vozovky, musí mít informace o stavu její konstrukce (včetně únosnosti a dopravnímu zatížení) a vlastnostech směsí krytu. Nejlepším způsobem na zjištění vlastností jsou laboratorní rozbory směsí z odebraných vývrtů. Pro nejvhodnější návrh recyklace za horka se osvědčuje spolupráce správce komunikace s nezávislou silniční laboratoří.

Ze zkušeností Baltomu vyplývá, že ve většině případů se opravy provádějí technologií remix a remix plus.

Recyklace za horka na místě má v porovnání s ostatními používanými způsoby opravy krytu asfaltové vozovky následující technické, technologické a ekonomické přednosti: Recyklace za horka (hlavně používané technologie remix a remix plus) je metodou komplexní opravy vozovek v jednom pracovním procesu. Technologie se používá bez vyloučení silniční dopravy (ta je usměrněna do jednoho jízdního pruhu a řízena přenosnou světelnou signalizací). Remix a remix plus jsou bezespárové technologie, protože příčné a podélné spáry jsou tepelně ošetřeny přímo při pokládce, čímž se docílí stejná míra zhutnění jako uprostřed pracovního pruhu. Při recyklaci za horka se 100% využívá materiál.

Základní druhy recyklátů a možnosti jejich využití

V současnosti je ve většině případů užíván směsný (příp. cihlový) recyklát jako zásypový materiál (např. pro rozvody energií) či pro stabilizaci podkladů a nestmelených vrstev vozovek. Přitom však lze kvalitní tříděné recykláty využít na daleko vyšší úrovni, což ukazují níže uváděné příklady.

Cihelný recyklát

Cihelný recyklát se u většiny drtících linek získává zrnitosti do cca 80 mm a to nejméně ve třech frakcích 0-16 mm, 16- 32 mm a 32-80 mm, přičemž producenti tohoto materiálu jsou schopni vytřídit i jiné požadované frakce. Tento recyklát nabízí podstatně širší možnosti využití než je doposud všeobecně známo.

Možnosti využití cihelného recyklátu:

• Výroba cihlobetonu.
• Výroba stavebních směsí jako plniva malt pro zdění s využitím frakcí drobných, tedy do 4 mm, a vzdušným či hydraulickým vápnem.
• Využití ve stabilizovaných podkladech a nestmelených vrstvách vozovek.
• Výroba nepálených lisovaných cihel.

Betonový recyklát

Na základě dosud provedených výzkumných prací a dosažených laboratorních a poloprovozních výsledků je možno konstatovat:

• Obsah drceného betonu nepříznivě ovlivňuje konzistenci betonové směsi a pro zachování její potřebné konzistence je nutné zvýšit dávku záměsové vody (projeví se na pevnostech betonu).
• Pevnosti betonu v tlaku jsou poněkud ovlivňovány oproti použití přírodního kameniva.
• Snižuje se objemová hmotnost zatvrdlého betonu.
• Pevnost v tlaku se snižuje o 10-15 %.
• Modul pružnosti je nižší o 15-20 %.
• Zvyšuje se součinitel dotvarování až o 50 %.
• Zvyšuje se smršťování a to o 20-40 %.

Použití betonového recyklátu je dnes zakotveno i v některých normách a je poměrně rozšířené jako např. v podkladních vrstvách vozovek stmelených cementem, ochranných vrstev silničních komunikací a pražcového podloží (jako mechanicky zpevněná zemina) a hlavně jako náhrady přírodního kameniva do konstrukčních betonů nižších tříd za předcházejících předpokladů.

Využití betonového recyklátu do živičných směsí pro výstavbu a opravy živičných vozovek za předpokladu dodržení receptur a pracovních postupů předepsaných příslušnými normami, jako např. ČSN 73 6121 - „Hutněné asfaltové vrstvy“.

Asfaltový recyklát

Bylo prokázáno, že asfaltové recykláty jsou velmi vhodné zejména pro technologie za studena za použití emulzí, případně v kombinaci s cementem, kdy dochází k obalení ekologicky závadných částic a tím ke snížení možnosti znehodnocení odpadních vod a blízkého okolí.

Nejvhodnější využití asfaltového recyklátu za studena je těmito způsoby:

• Bez přidání nového pojiva k recyklátu s použitím pro málo zatížené vozovky, pro spodní podkladní vrstvy a pro zpevnění štěrkopískových podsypných vrstev.
• S přidáním hydraulického pojiva (cementu, popř. vápna či strusky) pro provedení nové stmelené podkladní vrstvy.
• S přidáním emulze k recyklovanému materiálu, vhodné zejména tam, kde staré úpravy obsahují dehtové pojivo.
• Kombinovaný způsob, kdy k recyklovanému materiálu se přidává emulze i cement, což je vlastně zlepšení předchozího způsobu a firma prokázala, že tento způsob dosáhl nejlepších výsledků a že vlastnosti těchto směsí je prokazatelně možné srovnat se směsmi typu OK (obalované kamenivo) zpracovávanými za horka.

Stav normotvorné činnosti v oblasti jakosti recyklátů

Existence systému posuzování kvality recyklátů pomocí obecně závazných norem a předpisů má zásadní vliv na uplatňování recyklátů v následné stavební výrobě. To ve svých důsledcích vede jednak k jejich širšímu využívání již v projekční fázi, ale také k jejich cenovému přibližování k cenám nerostných surovin obdobných vlastností. Vzrůst cen recyklátů pak vede, jak se již v podmínkách ČR ukázalo, k poklesu cen pro původce stavebních odpadů a tím i dalšímu snížení jejich snahy, zbavit se stavebního odpadu pololegálním či ilegálním způsobem.

V podmínkách ČR dosud neexistují na rozdíl od některých zemí EU (SRN, Rakouska, Švýcarska, zemí Beneluxu), obecně platné normy pro jakost recyklátů. Výjimku tvoří pouze některé normy pro stavbu komunikací a OTP pro stavbu železničního svršku a spodku.

Zejména se jedná o:

• ČSN EN 13242 - Kamenivo pro nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy pro inženýrské stavby a pozemní komunikace
• ČSN EN 12620 - Kamenivo do betonu
• ČSN EN 13043 - Kamenivo pro asfaltové směsi a povrchové vrstvy pozemních komunikací
• ČSN EN 13450 - Kamenivo pro kolejové lože
• ČSN EN 197-6: 2023 - Cement - Část 6: Cement s recyklovanými stavebními materiály
• TP 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací
• TP 210 Užití recyklovaných stavebních demoličních materiálů do pozemních komunikací
• TP 208 Recyklace konstrukčních vrstev netuhých vozovek za studena
• TP 209 Recyklace asfaltových vrstev netuhých vozovek na místě za horka
• OTP Kamenivo pro kolejové lože železničních drah
• OTP „Štěrkodrť, minerální směs, recyklovaná štěrkodrť pro konstrukční vrstvy a kamenivo pro podkladní vrstvy tělesa železničního spodku“ Správa železnic.

tags: #druhy #recyklace #komunikace

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce Far Cry 3
• Recenze čističů odpadů
• České památky UNESCO v ohrožení
• Vlastnická práva a stromy
• Praktické rady pro čištění odpadu u vany