Dopravní infrastruktura - články

V letošním roce probíhá na dálniční a silniční síti České republiky Celostátní sčítání dopravy 201O (CSD). Poprvé je prováděno dodavatelsky. Příspěvek informuje o metodice provedení a vyhodnocení sčítání, nastiňuje postup při vlastním sčítání a zdůvodňuje odlišnosti od sčítání předchozích. Vlastní výsledky - intenzity dopravy - budou odborné veřejnosti k dispozici v roce 2011.

Následující článek je svou podstatou spíše informativní, podává základní informace o současných možnostech využití georadaru v oblasti diagnostiky vozovek, o zařízení používaném v TRL a o současné době probíhajících projektech. Podrobnější informace jsou podány v příspěvku ve sborníku semináře "Nedestruktivní testování v technických oborech", který byl pořádán Českou společností pro nedestruktivní testování, Ústavem fyziky Fakulty stavební VUT v Brně a Centrem dopravního výzkumu dne 30. listopadu 2005 v Brně.

Jednou ze slibných nedestruktivních metod, které se v současné době začínají uplatňovat při zkoušení železobetonových a předpjatých konstrukcí je metoda akustické emise. Tato metoda již našla široké uplatnění při monitorování a zkoušení konstrukcí z homogenního materiálu jako jsou tlakové nádoby, zásobníky, atd.

Modul přetvárnosti, zejména jeho hodnota zjišťovaná statickou zatěžovací zkouškou ve druhém zatěžovacím cyklu, je vedle míry zhutnění a vlhkosti jedním z nejdůležitějších parametrů zjišťovaných na hotové zemní pláni.

Stav železobetonových objektů ovlivňuje řada různých faktorů. Mezi nejzávažnější negativní faktory patří koroze výztuže. Pracovníci Centra dopravního výzkumu a Ústavu fyziky Fakulty stavební VUT Brno se v současné době zaměřili na vývoj diagnostické metody, založené na principu akustické emise, která by měla sloužit pro monitorování strukturních poruch železobetonových a předpjatých konstrukcí, zejména mostů, vyvolaných korozi výztuže. V příspěvku je popsáno měřeni, provedené při příležitosti rekonstrukce mostu 7-012 Brandýsek na rychlostní komunikaci R7 vedoucí z Prahy směrem na Slaný.

Modul přetvárnosti je vedle míry zhutnění a vlhkosti jedním z nejdůležitějších parametrů zjišťovaných na hotové zemní pláni. Předvídatelnost jeho hodnoty již v době projektové přípravy je důležitou podmínkou pro optimální návrh.

Běžný, u části naší odborné veřejnosti dosud hluboce zakořeněný názor odpovídá přibližně rovnici: maximálně tuhá betonová směs + její důkladné zhutnění při ukládání do bednění = kvalitní betonové dílo! Rozeberme trochu blíže tuto závislost, z níž jsme záměrně vypustili další důležité členy, jako jsou např. odpovídající statistické a konstrukční řešení stavby, vhodnost zvoleného způsobu ošetřování čerstvého betonu v konstrukci atd.

Partnerská organizace Virginia Transport Research Council (VTRC) poskytla Centru dopravního výzkumu (CDV) informace o pravidlech, která jsou uplatňována pro technologii samozhutňujících betonů (SCC) ve Spojených státech amerických. Podle těchto podkladů se jako mikroplnivo do betonových směsí pro SCC používá v USA převážně velmi jemně mletá struska a elektrárenský popílek (ten však až po velmi pečlivých testech jeho složení). Stále větší uplatnění mají SCC, k jejichž výrobě byly použity betonové směsi obsahující více různých druhů mikroplniv. S výhodou je tak využívána skutečnost, že určitý druh mikroplniva modifikuje určité vlastnosti betonové směsi nebo zatvrdlého betonu. Pro ověření možností ovlivňovat vlastnosti betonových směsí a SCC kombinací různých druhů mikroplniv běžně dostupných v České republice byl proveden následující soubor experimentů.

Širší laické veřejnosti slovo gabion většinou mnoho neříká. Stavbaři, zejména z oboru vodohospodářských nebo liniových dopravních staveb, již určitou představu o gabionové konstrukci mají. Přispívá k tomu mj. prezentace dodavatelských firem v odborných periodikách, příp. na seminářích a výstavách. Přesto si na všech stupních výstavby kladou různé otázky.

Použití recyklovaných materiálů v dopravním stavitelství je nezbytným předpokladem pro trvale udržitelný rozvoj výstavby dopravních cest. Zdroje a materiály je proto třeba chápat jako obnovitelné, neboť již přišla doba, kdy používání nových zdrojů či materiálů se stává stále více z ekonomického a ekologického hlediska neúnosné. K použití recyklovaných materiálů však musí platit pravidla, která zabezpečí jednak přijatelné technické parametry budovaných konstrukcí a zároveň zaručí, aby použití recyklovaných materiálů nadměrně nezatížilo životní prostředí.

Zkušební dráhy pro provádění zrychlených zatěžovacích zkoušek vozovek (ALT - Accelerated Load Testing) jsou zařízení umožňující sledovat chování vozovek za podmínek relativně blízkých skutečnému stavu zatížení vozovky dopravním provozem. Údaje získané prostřednictvím ALT jsou využívány především při hodnocení životnosti jednotlivých typů konstrukcí vozovek, při ověřování návrhových metod a při hodnocení vhodnosti stavebních hmot z hlediska jejich použitelnosti v silničním stavitelství. Možnosti využití zkušebních drah jsou však mnohem širší (např. testování pneumatik, ověřování životnosti vodorovného značení apod.). Tato zařízení jsou jedním z nejdražších nástrojů používaných v současnosti v silničním výzkumu. I přes svoji investiční a provozní náročnost se však jedná o nástroj ekonomický, poněvadž i malé zlepšení (např. prodloužení životnosti vozovek či použití ověřených alternativních materiálů) přinese vzhledem k rozsahu silniční sítě nezanedbatelné úspory.

Centrum dopravního výzkumu řeší ve své sekci dopravní infrastruktury národní projekt s názvem „Optimální použití příčného řezu dálnic z hlediska bezpečnosti a hospodárnosti uzavírek při provádění údržby a oprav“. Tento národní projekt je příspěvkem k řešení projektu Evropské unie COST 343 s názvem „Reduction in Road Closures by Improved Pavement Maintenance Procedures“ (ve volném překladu „Omezení uzavírek zlepšenými postupy oprav a údržby“). Do projektu COST 343 je zapojeno celkem 21 evropských zemí včetně České republiky, za kterou deleguje své pracovníky Centrum dopravního výzkumu.

Rozvoj využívání vysokopevnostních betonů označovaných jako HSC (High Strength Concrete) se v USA, stejně jako v celosvětovém měřítku, datuje od poloviny 70. let. Původně byly tyto vysokopevnostní betony využívány především při výstavbě výškových budov situovaných v husté zástavbě, kde umožňovaly zeštíhlením konstrukcí lepší využití stavebního prostoru. Důležitým zlomem v praktické aplikaci HSC bylo zjištění, že tyto betony mají kromě svých vysokých pevností ještě celou řadu dalších pozitivních vlastností.

Vozovky na mostech jsou problematickým elementem každé silniční komunikace. V České republice, podobně jako v Evropě převládá klasické řešení, tedy asfaltová mostní vozovka. Cementobetonová vozovka na mostech je spíše výjimkou. Tou je v ČR např. most u hraničního přechodu Rozvadov – Waidhaus, který byl realizován v roce 1997 podle německých technických předpisů a který představují dvě samostatné nosné konstrukce (severní a jižní), každá pro jeden dopravní směr.

Při použití vhodného kameniva je cementová malta tou součástí betonu, která rozhoduje o jeho výsledných mechanicko-fyzikálních vlastnostech. Rozvoj technologie samozhutňujících betonů (SCC – Self-compacting concrete) vedl v posledních letech k nutnosti využívat betonové směsi s cementovými maltami obsahujícími tzv. mikroplniva, tj. plniva, jejichž společnou charakteristickou vlastností je relativně vysoký měrný povrch. Prostřednictvím těchto jemných komponentů jsou, ve spojení s dalšími technologickými opatřeními, ovlivňovány především reologické vlastnosti betonové směsi. Sekundárně však přítomnost mikroplniva modifikuje i další parametry betonové směsi i výsledného betonu.

Centrum dopravního výzkumu (CDV) se v rámci svých výzkumných aktivit rovněž zapojuje do významných výzkumných projektů řešených v Evropské unii v oblasti dopravní infrastruktury. Jedním z nástrojů evropského výzkumu je program Evropské unie COST (Co-operation in the Field of Scientific and Technical Research), který tvoří rámec pro vědecko-technickou spolupráci mezi jednotlivými členskými zeměmi EU včetně zemí asociovaných. Cílem programu COST je zajistit silnou pozici evropského výzkumu v různých oborech. Asociované země mají v této spolupráci rovnocenné postavení s členskými zeměmi Evropské unie.

Centrum dopravního výzkumu (CDV) je řešitelem projektu Ministerstva dopravy a spojů ČR (MDS ČR) s názvem „Stanovení metodiky monitorování výztuží železobetonových a předpjatých konstrukcí“. Na řešení se jako spoluřešitel rovněž podílí Ústav fyziky Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně. Úkol směřuje k vypracování Technických podmínek MDS ČR, které budou metodu akustické emise (AE) kodifikovat jako metodu pro rutinní použití v systému hospodaření s mosty.

Cementobetonové kryty vozovek na mostech mají své nesporné přednosti. Jednak při provozu těžkých nákladních vozidel nevzniká nebezpečí vyjíždění kolejí, jednak při situování mostu do souvislého úseku pozemní komunikace se stejným druhem vozovky nedochází k tak výrazné změně povrchových vlastností. Řešení je v zásadě dvojí – CB vozovka s izolací na mostovce a přímo pojížděná mostovka. Příspěvek přitom poukazuje především na možné výhody přímo pojížděných cementobetonových mostovek, které jsou zatím v evropských poměrech ne dost často používané.

Cementová malta, jako součást betonu, ovlivňuje zásadním způsobem jeho fyzikálněmechanické vlastnosti. Současný rozvoj technologie samozhutňujících betonů (SCC – Self-compacting concrete) vede k nutnosti využívat betonové směsi jejichž cementové malty obsahují mikroplniva, tj. plniva s vysokým měrným povrchem, která tak mohou významně ovlivnit některé parametry konečného produktu – betonu. V našem příspěvku uvádíme výsledky měření objemových změn cementových malt při jejichž přípravě bylo použito různých druhů a dávek mikroplniva.

Problematika oprav a údržby pozemních komunikací je náplní akce s označením COST 343 a názvem: „Reduction in Road Closures by Improved Pavement Maintenance Procedures“ (ve volném překladu „Omezení uzavírek zlepšenými postupy oprav a údržby“). Do projektu COST 343 je zapojeno celkem 21 evropských zemí včetně České republiky, za kterou deleguje své pracovníky Centrum dopravního výzkumu. CDV získalo od Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR na řešení 50% dotaci, zbylých 50% hradí z vlastních prostředků. Podklady pro řešení jsou získávány za laskavé pomoci Ředitelství silnic a dálnic ČR, jednotlivých středisek Správy a údržby silnic a Brněnských komunikací, a.s. Těmto organizacím budou rovněž přednostně poskytnuty výstupy z projektu.