MOŽNOSTI ZVYŠOVÁNÍ TUHOSTI LITÝCH ASFALTÙ PRO KRYTY VOZOVEK A OCHRANNÉ VRSTVY IZOLACÍ NA MOSTECH

Úvod

Podmínkou dalšího úspìšného použití litých asfaltù na mostech je neustálé zvyšování jejich tuhosti v souvislosti s rostoucím dopravním zatížením a samozøejmì i s umístìním litého asfaltu ve vozovkovém a izolaèním souvrství. Pøitom použitím tuhých smìsí nesmí docházet k nežádoucímu snižování odolnosti proti vzniku trhlin. Tìmito otázkami i dalšími souvisejícími problémy se zabýváme øadu let i v PSVS, a.s.. V návaznosti na vhodné a úèelné zkušební metody se proto v dalších odstavcích tohoto pøíspìvku používaným i perspektivním zpùsobùm zlepšování kvality LA pro mostní konstrukce budu vìnovat.

Zkušební metody

Zatímco zkoušení vlastností hutnìných asfaltových smìsí je neustále vìnována velká pozornost a vesmìs se plnì podaøilo v oblasti vysokých i nízkých teplot zkouškami zjistit charakteristiky potøebné pro posouzení jejich chování v praxi, v pøípadì zkoušení litých asfaltù je situace horší. Není žádným velkým tajemstvím, že základní zkoušky jako je Marshallova zkouška, zkouška pojíždìní kolem a další obvykle nedávají výsledky odpovídající zkušenostem z praxe. A tak je nutné tuto oblast i nadále neustále sledovat a hledat vhodné zpùsoby zkoušení.

Dosavadní poznatky laboratoøe PSVS, a.s. ukázaly na menší èi vìtší vhodnost a použitelnost tìchto metod:

1) Odolnost proti pøetváøení pøi vyšších teplotách

Nejvhodnìjší se ukazuje zkouška stanovení èísla tvrdosti a pøírùstku èísla tvrdosti širokým trnem, a to nejen pøi teplotì + 40°C ale také - a to zejména v pøípadì použití modifikovaných pojiv - pøi teplotách +50°C èi dokonce + 60°C.

Pouze pro možnost srovnání jednotlivých druhù LA (nikoliv srovnávání s hutnìnými úpravami) lze použít také

• zkoušku opakovaného pojíždìní kolem na vzorcích tvaru desky podle TP 109 (A1) aplikovanou však pøi teplotì + 40°C a
• zkoušku na rotujícím zkušebním vzorku opìt podle TP 109 (A2) pøi teplotì + 40°C [1].

2) Nízké teploty

Velmi vhodnými - s možností nepøímého posouzení odolnosti proti vzniku trhlin - jsou i pro LA obì novì zpracované metody TP 151 (2001), tj.

• zkouška relaxace asfaltových smìsí a
• zkouška v tahu za ohybu,
  obì obvykle aplikované pøi ±0°C.

Vhodným se i nadále ukazuje sledování pevnostních a deformaèních charakteristik podle ÈSN 73 6160 [3].

Lze doporuèit, aby zkoušení LA bylo vždy provádìno jak pøi vysokých tak i pøi nízkých teplotách. Jinak mùže zlepšením jedné vlastnosti dojít k podstatnému zhoršení vlastnosti druhé, což mùže být pro aplikaci v praxi velkým problémem.

3) Zpracovatelnost

Metoda podle ÈSN 73 6160 - používaná v naší laboratoøi velmi èasto - zatím pro posouzení zpracovatelnosti LA plnì vyhovuje.

Další, obvykle v praxi sledované vlastnosti asfaltových smìsí jako je únava, odolnost proti vodì apod., není v pøípadì LA obvykle nutné zjišovat; požadavky na tyto vlastnosti bývají - díky vysokému obsahu pojiva i témìø nulové mezerovitosti - prakticky vždy splnìny.

Možnosti zvyšování tuhosti LA

Z možných technických zpùsobù zvyšování tuhosti LA byla v a.s. PSVS v posledních létech vybrána a aplikována pøedevším tato øešení:

• snižování obsahu asfaltu, a to se souèasným zlepšováním zpracovatelnosti horké smìsi,
• použití modifikovaných asfaltù pro výrobu smìsí LA,
• úprava složení kamenné kostry vrstvy LA.

Nutno uvést, že uvedená øešení nebyla a nejsou vesmìs aplikována oddìlenì; vìtšinou se jedná o kombinace naznaèených øešení, což mùže èasto znásobit efekt sledovaného cíle.

Snižování obsahu asfaltu

Praxe ukázala, že pokud nejsou aplikovány vhodné pøísady pro zlepšení zpracovatelnosti smìsi pøi výrobì, dopravì a pokládce, je toto øešení znaènì omezené. Ani stávající zpùsoby strojní pokládky i pøípustné zvýšení teplot nepøináší dostateèná zlepšení. A tak již øadu let je s úspìchem pro zlepšení zpracovatelnosti používán montánní vosk Romonta, jinak naprosto neškodný z hlediska požadavkù hygieny a ekologie. Díky nìmu, i pøi použití asfaltu gradace 20/30 (døíve vesmìs AP-25), se podaøilo snížit obsah pojiva o cca 0,7-1,2 % hmotnosti a tak znaènì zvýšit tuhost smìsí. Samotná Romonta však není jediným technickým øešením. Velkou možností je též použití pøísad pøipravených ze speciálních mastných kyselin, pøi jejichž aplikaci se - v kombinaci s Romontou - podaøilo u vrstvy LAH snížit obsah asfaltu až pod hranici 6,5 % hmotn., získat dobrou zpracovatelnost pøi snížených teplotách (225-235°C), dosáhnout nízkých èísel tvrdosti i jejich pøírùstkù a zajistit smìsem i dobré nízkoteplotní i pevnostní charakteristiky (viz tab. 1). Výrazné zlepšení vlastností ve srovnání s bìžnými typy smìsí v kombinaci s modifikovaným pojivem je dobøe patrné z obr. 1. K tomu je tøeba dále uvést, že výroba takových smìsí LA je velmi obtížná a vyžaduje použití vysoce kvalitních a výkonných výrobních zaøízení; pøi klasické výrobì ve vaøièích zøejmì tato varianta témìø nepøichází v úvahu.

Použití modifikovaných asfaltù

Po øadì pøíznivých zkušeností ze zahranièí (zejména SRN) je již od roku 1996 v a.s. PSVS vìnována znaèná pozornost použití modifikovaných asfaltù. S ohledem na úèel použití a požadavek velmi dobrých nízkoteplotních vlastností jsme zamìøili pozornost témìø výhradnì na pojiva modifikovaná elastomery.

Úvodní zkoušky provádìné s asfaltem AMe 45 - na rozdíl od zahranièních zkušeností - neukázaly pøi vyšších teplotách pøíliš dobré charakteristiky a tak byla brzy obrácena pozornost na asfalt gradace AMe 25. Ten je již od roku 1997 s úspìchem používán pro stavbu ochranných vrstev izolací mostních objektù. Použití tohoto pojiva pøineslo výrazné zvýšení tuhosti ve srovnání s bìžnì používaným asfaltem 20/30 (AP-25), a to zejména pøi vyšších teplotách. Problém zpracovatelnosti se podaøilo vyøešit nejen dodržováním optimálních teplot (220-240°C) ale i použitím pøísad zlepšujících zpracovatelnost. Vynikající výsledky z hlediska tuhosti i dobrých nízkoteplotních vlastností potvrzují hodnoty zjištìné napø. na smìsi LAH urèené v roce 2001 pro èást Jižní spojky v Praze - viz tab. 2. Pøíznivì lze hodnotit i nízkoteplotní vlastnosti smìsí LAH a LAD což potvrzují pevnostní zkoušky provedené podle ÈSN 73 6160, relaxaèní zkoušky i srovnávací pevnostní zkoušky pøi teplotì ± 0°C podle TP 151 (viz tab. 3).

Smìsi LA vyrábìné s modifikovaným asfaltem AMe 25 však nemají jen výhody ale také problémy pøi jejich zpracování; patøí k nim:

• Zmìny vlastností asfaltu v provozních zásobnících míchacích stanic. Zatímco bod mìknutí, penetrace, penetraèní index i vratná duktilita se výraznì nemìní, zmìny duktility v závislosti na èase mohou být znaèné (obr. 2). A tak je nutné toto "hlídat" a max. dobu skladování asfaltu v horkém stavu omezit na max. 10-14 dnù.
• Zmìny vlastností pojiva ve smìsi LA pøi jejím zpracování. Zatímco zmìny èísel tvrdosti a jejich pøírùstkù jsou zanedbatelné, teplotní zmìny tažnosti a elasticity asfaltu by mohly být pro smìs škodlivé. A tak je nutné omezit nejen teploty ale též dobu zpracování; ta by mìla být kratší než 4 hod.

Závìrem této èásti je nutné uvést, že aplikace modifikovaných asfaltových smìsí pro vozovky na mostech pøinesla výrazné zlepšení nejen v oblasti tuhosti ale i v oblasti nízkoteplotních vlastností. O nároènosti této technologie na strojní zaøízení i dodržování pøedepsaných postupù však není tøeba pochybovat; tu mohou zajistit pouze vysoce kvalifikované organizace s dlouhodobými zkušenostmi.

Úprava kamenné kostry vrstvy LA

Zkušenosti PSVS, a.s. také ukazují, že i v této oblasti byly až donedávna znaèné reservy. Patøí sem zvyšování obsahu hrubého drceného kameniva, a to zejména v pøípadì vìtší tloušky vrstev. A tak - pøes urèité zhoršení zpracovatelnosti - se osvìdèily i pro ochranné vrstvy smìsi typu LAD podle ÈSN 73 6122, a to zejména pøi strojní pokládce . Touto variantou však možnosti zvyšování tuhosti nekonèí. Výrazného zvýšení tuhosti pøi pokládce tlustých - vyrovnávacích vrstev lze dosáhnout použitím litých sendvièových úprav skládajících se z tenkých vrstev LA zlepšeného modifikaèními pøísadami a vtlaèené pøedobalené drti. Jakým pøínosem je náhrada i velmi dobrého modifikovaného litého asfaltu "Sendvièovou úpravou" pro odolnost proti vyjíždìní kolejí ukazuje obr. 3. 

Uvedený zpùsob vyrovnání nerovnosti byl už nìkolikrát v praxi s úspìchem použit (Èechùv most v Praze, Estakáda Ruzynì atd.) a jeho použití lze pøedpokládat i v budoucnu.

Závìr

Z výše uvedených údajù pøíspìvku je zøejmé, že i v podmínkách ÈR existuje øada velmi dobrých možností, jak zvýšit tuhost vrstev LA a zajistit tak jejich dostateènou životnost na mostních vozovkách. Díky novým zlepšujícím pøísadám, modifikovaným asfaltùm i úpravám ve složení smìsi i vrstev bude nepochybnì možné i v budoucnu zajistit bezproblémové použití litých asfaltù na mostech.

Seznam použité literatury a norem

[1] TP 109 MDS ÈR "Asfaltové hutnìné vrstvy se zvýšenou odolností proti tvorbì trvalých deformací"
[2] TP 151 MDS ÈR "Asfaltové smìsi s vysokým modulem tuhosti " (VMT)
[3] ÈSN 73 6160 "Zkoušení silnièních živièných smìsí"

Tab. 1 Prùmìrné hodnoty z výsledkù kontrolních zkoušek smìsi LAH (Jižní spojka - 1999)

Tab. 2 Výsledné fyzikálnì mechanické vlastnosti LAH (asfalt AMe 25)

  Tab. 3 Výsledky srovnávacích zkoušek LA v tahu za ohybu T = ± 0°C

zpìt na seznam