Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav geologie a pedologie
Přírodní a umělé kamenivo jako zdroj materiálu pro povrchovou úpravu účelových komunikací v městských parcích: laboratorní zkoušky a posouzení vzorků
Bakalářská práce
2013/2014
Zuzana Zárubová
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Přírodní a umělé kamenivo jako zdroj materiálu pro povrchovou úpravu účelových komunikací v městských parcích: laboratorní zkoušky a posouzení vzorků zpracoval/a sám/sama a uvedl/a jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity v Brně o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.
Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:........................................
Poděkování Touto cestou bych ráda poděkovala všem zúčastněným, kteří mi v této práci pomohli a byli mi oporou. Především je to mému konzultantovi, doc. Ing. Karlu Zlatuškovi, CSc., který mi velmi pomohl se zpracováním tématu. Další poděkování patří mé vedoucí práce, doc. Ing. Valerii Vránové, Ph.D, která se mnou měla trpělivost až do doby, kdy jsem práci zvládla zpracovat. Nemohu opomenout ani Zdeňka Hořínka, který mi byl oporou během celé tvorby práce a podílel se na grafické úpravě excelových výstupů.
Abstrakt Název práce: Přírodní a umělé kamenivo jako zdroj materiálu pro povrchovou úpravu účelových komunikací v městských parcích: laboratorní zkoušky a posouzení vzorků
Autor: Zuzana Zárubová
Tato práce srovnává výsledky laboratorních analýz propadů různých zrnitostních frakcí přírodního a umělého kameniva sítovým rozborem s platnými normami pro mechanicky zpevněné kamenivo. Výsledky používá pro zhodnocení dostupnosti materiálu pro výrobu mechanicky zpevněného kameniva na Moravě, v závislosti na blízkosti velkých měst s využitím pro účelové komunikace v městských parcích.
Klíčová slova: mechanicky zpevněné kamenivo, křivka zrnitosti, účelové komunikace
Abstract Name of thesis: Natural and artificial aggregates as a source material for the surface treatment of roads in urban parks: laboratory testing and assessment samples
Author: Zuzana Zárubová
This thesis compares the results of laboratory analyzes sinks different grain size fractions of natural and artificial aggregate sieve analysis with the applicable standards for wet miw aggregate. The results used to evaluate the availability of materials for the production of wet mix aggregates Moravia, depending on the proximity of large cities with use of targeted communication in urban parks
Key words: wet mix aggregate, grading curve, special purpose communiations
Obsah 1. Úvod............................................................................................................ 7 2. Cíl práce ...................................................................................................... 9 3. Literární přehled ....................................................................................... 10 3.1.
Termíny a definice ............................................................................. 10
3.2.
Mechanicky zpevněné kamenivo ...................................................... 10
3.2.1. Použití MZK ............................................................................... 11 3.2.2. Vodní režim................................................................................. 12 3.2.3. Výroba MZK ............................................................................... 14 3.2.4. Alternativní výroba MZK ........................................................... 14 3.2.5. Stavební práce ............................................................................. 15 3.2.5.1. Podmínky pokládky, manipulace, rozprostírání .................. 15 3.2.5.2. Navýšení a příčný profil ....................................................... 15 3.2.5.3. Hutnění ................................................................................. 16 3.2.5.4. Ošetřování a ochrana povrchu.............................................. 17 3.2.5.5. Kontrolní zkoušky hotové vrstvy ......................................... 17 3.3.
Mlatové povrchy ................................................................................ 18
3.3.1. Pravidla správné technologie ...................................................... 18 3.3.2. Pracovní postup pokládky ........................................................... 19 3.3.3. Údržba mlatových povrchů ......................................................... 20 3.4.
Rozdíly mezi mlatem a mechanicky zpevněným kamenivem .......... 21
4. Materiál ..................................................................................................... 22 4.1.
Kamenolomy na přírodní kámen ....................................................... 22
4.2.
Provozy, zabývající se dodávkou umělého kameniva ....................... 25
5. Metodika ................................................................................................... 26 5.1.
Zrnitostní křivka ................................................................................ 26
5.2.
Zkouška zhutnitelnosti Proctor standard ........................................... 28
6. Výsledky ................................................................................................... 30 7. Diskuze ..................................................................................................... 36 8.
Závěr ......................................................................................................... 37
9. Summary ................................................................................................... 38 10. Seznam literatury ...................................................................................... 39 11. Přílohy....................................................................................................... 40 12. Seznam obrázků a tabulek ........................................................................ 41
1. Úvod Veřejné parky ve městech se začaly hromadně zakládat v 2. polovině 18. Století, kdy narůstala potřeba obyvatelstva zlepšit podmínky k životu ve městech, vzhledem k rychlé a dynamické urbanizaci. Parky byly zakládány na plochách, které s časem ztratily na významu. Často to byly bývalé hradby, které bránily v rozvoji města a již nebyly zapotřebí, dále pak byly vhodnými plochami také náměstí, která ztratila funkci tržišť, nábřeží řek, svahy či říční ostrovy. Parky vznikaly také na plochách po zrušených hřbitovech, nebo na zahradách zrušených klášterů. Parky budované v tomto období tak musely funkčně odpovídat novým požadavkům veřejnosti a obsahovat pavilónky, besídky, kolonády, hodinové sloupy, galerie, a tribuny, plovárny, dostihové tribuny a různé zábavné boudy poutí a lunaparků včetně houpaček a kolotočů, tobogánů, rozhleden, triumfálních oblouků a slavobran (Kupka, 2006). Aby návštěvníci parku mohli využít a těchto staveb a zároveň, aby se pohyb po parku zpříjemnil, byly zde budovány cesty. Cesta má funkci jednak usnadnit přesun skrze park, jednak také provést pozorovatele po nejzajímavějších a nejhodnotnějších kompozicích, které se v parku nachází. Pro stavbu cest se v historii využívalo mnoho technologií. První úpravy se prováděly pouhým sešlapáváním nebo odhrnováním travních drnů a zhutněním cesty, která byla tvořena pouze odkrytou a sešlapanou zeminou, později se cesty vysypávaly pískem. Následně přicházelo dláždění, nestmelené a posléze i stmelené kryty vozovek, jako například nyní často využívané asfaltové povrchy. V poslední době se však čím dál více klade důraz na historicko-estetickou hodnotu cesty, kdy se prvek cesty chápe jako součást památky, kterou je třeba chránit a uvědomovat si její estetickou hodnotu. Cesta nám podtrhává celkový dojem z parku, proto je důležité ji navrhovat tak, aby nenásilně a přirozeně splynula s celým prostorem parku a nepůsobila rušivým dojmem. V současné době, při realizacích rekonstrukcí historických parků, je snaha, aby cesty nebyly pouze účelovým prvkem, nýbrž aby podtrhovaly a připomínaly historickou hodnotu parku a plnily též funkci estetickou. Proto se nyní čím dál více uplatňují alternativní povrchy cest z nestmelených vrstev, jako například cesty mlatové nebo z minerálbetonu, tvořeného mechanicky zpevněným kamenivem. Tyto typy cest jsou do prostředí parku mnohem více vhodné, jelikož jejich povrch je z přírodních materiálů a 7
nebudí dojem nesourodosti s okolím cesty a zbytkem parku. Velkou výhodou takových typů cest je, že umožňují používat recyklovaný materiál, čímž se značně snižují náklady, a je možné pracovat i s barevností cesty podle toho, z jakého lomu či materiálu je taková cesta vytvořena. Toto dělá z MZK a mlatových cest velmi zajímavou konstrukční variantu, kterou si dokážeme přizpůsobit konkrétním podmínkám na konkrétním místě a použít tak cestu jako součást kompozice parkových exteriérů, kdy její barevná variabilita umožňuje nahlížet na parkovou cestu jako na estetický prvek, se kterým je možno pracovat velmi kreativně. Závěrečná
práce
byla
zpracována
za
podpory
projektu
OPVK
CZ.1.07/2.2.00/28.0019 – TECHDREV: Inovace technických a dřevařských disciplín pro vyšší konkurenceschopnost. Použitá data jsou součástí souboru dat o umělém a přírodním
kamenivu
získaných
během
zpracování
projektu
OPVK
CZ.1.07/2.2.00/28.0019 – TECHDREV. Data poskytla a s výběrem pomohla doc. Ing. Valerie Vranová, Ph.D.
8
2. Cíl práce zjistit, které přírodní a umělé kamenivo se používá pro povrchy (kryty) účelových komunikací v městských pracích, výběr zdrojových provozovenvyrábějících umělé a přírodní kamenivo ve vztahu k velkým městům (Brno, Olomouc, Zlín, Bruntál, Ostrava), výběr průkazních zkoušek umělého a přírodního kameniva pro účelové komunikace v městských parcích
9
3. Literární přehled 3.1. Termíny a definice Zrnitost je rozdělení zrn kameniva podle velikostí vyjádřená jako procento hmotnosti, které propadne stanoveným počtem sít Nestmelená směs je zrnitý materiál s kontrolovanou zrnitostí od dolního síta d = 0, který se obvykle používá v podkladních nebo ochranných vrstvách vozovek. Nestmelená vrstva je vrstva vozovky vyrobená z nestmelené směsi nebo zeminy bez použití pojiva Mechanicky zpevněné kamenivo je definováno jako vrstva vozovky vyrobená z nestmelené směsi drceného kameniva s optimální vlhkostí, rozprostřená a zhutněná za podmínek zajišťujících maximální dosažitelnou únosnost. Mechanicky zpevněné kamenivo se dále rozlišuje na: Mechanicky zpevněné kamenivo (MZK) – vrstva vozovky vyrobená z nestmelené směsi drceného kameniva zrnitosti GA nebo GC. Mechanicky zpevněné kamenivo otevřené (MZKO) - vrstva vozovky vyrobená z nestmelené směsi drceného kameniva zrnitosti Go. Nestmelené směsi pro výrobu vrstev z mechanicky zpevněného kameniva, štěrkodrti, štěrkopísku nebo mechanicky zpevněné zeminy musí splňovat požadavky ČSN EN 13285:2006 (ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek - Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.)
3.2. Mechanicky zpevněné kamenivo MZK je alternativní materiál pro povrchové úpravy cest, oproti mlatovým nebo asfaltovým cestám. Povrchy z MZK mají podobné základní vlastnosti jako mlatové povrchy, pro příklad mají podobnou strukturu povrchu, barvu i pevnost (únosnost). Povrchy z MZK se stávají trendem posledních 20 let a jejich obliba neustále stoupá. Vlastnosti směsí pro výrobu MZK jsou stanoveny normou ČSN 73 6126-1:2006 „Stavba vozovek. Nestmelené vrstvy. Provádění a kontrola shody.“ a ČSN EN 10
13285:2011 „Nestmelené směsi - Specifikace“. Je to směs přírodního, recyklovaného, nebo umělého kameniva nejméně dvou frakcí s optimální vlhkostí k zajištění maximální dosažitelné únosnosti, rozprostřená a zhutněná. Jelikož parametry pro MZK jsou pevně dány normou, nedá se složení směsi příliš ovlivnit. Směs pro MZK se míchá z jednotlivých frakcí tak, aby výsledná zrnitostní křivka ležela uvnitř oboru zrnitosti podle tabulky 1 a aby byly dodrženy další podmínky uvedené v ČSN – optimální vlhkost, kvalita použitého kameniva (tvarový index, odolnost proti drcení, namrzavost apod.) a laboratorně zjištěná hodnota poměru únosnosti nejméně 80 % (po nasycení) (Zlatuška K., 2005). Jelikož je nutné doložit kvalitu materiálů, je vhodné zadat zpracování receptury MZK u silniční zkušební laboratoře. Pro toto zpracování je nutné dodat minimálně 40 kg od každé frakce uzavřené v igelitovém pytli, aby bylo možno určit aktuální vlhkost vzorku a doporučit vlhčení směsi. Na trhu se již vyskytují i lomy, které jsou schopny dodat hotovou směs s certifikátem podle ČSN 73 6126-1:2006 (Zlatuška K., 2013). S čím se ale dá pracovat a nabízí nám vysokou variabilitu, je barevnost směsi. Použitím kameniva z různých lomů se dá docílit mnoha odstínů směsi a tím pádem mnoha barevných variací povrchů. Výhodou také je, že MZK umožňuje využití recyklovaných materiálů či místního levného materiálu v dosahu stavby, například materiál z výkopu, či naplaveného štěrku.
3.2.1. Použití MZK Vrstvu ze směsi MZK lze využít i při rekonstrukci stávajících cest. Při rekonstrukci asfaltových vozovek na kryt z MZK není vždy nezbytně nutné původní živičný kryt odstranit. Podle zkušeností je možno polámanou asfaltovou cestu překrýt vrstvou z MZK, pokud má dostatečný příčný sklon vozovky. Nemá-li dostatečný příčný sklon, je možno kryt rozrýt grejdrem a neprofilovat do požadovaného sklonu a potom zřídit vrstvu MZK. Posouzení a návrh technologie by měl provádět odborník, který s tímto řešením má praktické zkušenosti. (Zlatuška K., 2013) Kryt z MZK se hodí pro extenzivní cesty, jako například parkové cesty, ale i pro cesty s vyšší intenzitou provozu. Používá se také pro lesní cesty, které jsou dimenzovány pro dopravu dřeva lesními odvozními soupravami o hmotnosti až 45 t, z čehož vyplývá, že škála použití MZK je značně široká. Přesto má tato technologie jistá omezení, kdy není úplně vhodné ji použít. 11
Povrch z MZK je vhodný -
Jako povrch pěších i pojížděných cest včetně cyklostezek v extravilánu s optimálním sklonem od 3 do 8 %
-
Jako povrch pěších parkových cest a vedlejších parkovišť mimo nástupní prostory do budov a mimo úseky s intenzivním celoročním provozem Povrch z MZK je omezeně vhodný
-
Pro cesty pro vyjížďky na koních. Koňská kopyta nakypřují a ničí kryt, je zde nutná častější údržba-úprava příčného profilu a hutnění
-
Pro cyklostezky s velkým podélným sklonem nebo dlouhým klesáním. Při brzdění dochází k vyfrézování podélných rýh do krytu. Které soustřeďují a urychlují odtok povrchové vody
-
Pro chodníky s minimálním provozem kolových vozidel. Zde nedochází k zhutňování krytu a cesty práší
-
Pro velké plochy, na kterých nelze vytvořit dostatečný příčný sklon a které nelze odvodnit Povrch z MZK není vhodný
-
Jako povrch ulice v intravilánu. Je prašný
-
Jako parkoviště u budovy nebo chodník k budově. Za sucha práší a za mokra ulpívá na botách prach a kamínky, které značně zvýší znečištění a poškrábání podlah uvnitř budovy
-
Pro cesty a chodníky s intenzivní zimní údržbou. Jedná se o měkkou, nestmelenou vozovku, která neposkytuje potřebný podklad pro vedení sněhové radlice nebo pluhu a dochází k rozrytí povrchu
-
Jako povrch dvora s intenzivním provozem zejména kolových strojů s tuhými nebo terénními pneumatikami. Dochází k trvalému rozhrabávání krytu a následně k tvorbě kaluží (Zlatuška K., 2005)
3.2.2. Vodní režim Pro použití MZK je nutné zajistit odtok povrchové vody. Jedná se o omezeně propustnou vrstvu, která umožní vodě stéci do podloží, kde se následně hromadí. Shromážděná voda poté během zimy, kdy teploty klesnou pod bod mrazu, zamrzá a rozrušuje podloží cesty. Odtoku docílíme tím, že zachováme příčný sklon ideálně 3 až 6%. U parkových cest se většinou volí sklon střechovitý, v ojedinělých situacích také sklon jednostranný. Cesta musí převyšovat okolní terén, aby mohla voda volně odtékat 12
do travního porostu mimo cestu, kde se rychle vsákne do půdy. Dalším řešením vodního režimu cesty je vybudování příkopů podél cest. Pokud je tato varianta nepřijatelná, je zde možnost zvolit odvedení povrchové vody svodnicemi v krytu vozovky a trativody pod plání vozovky, kde je ovšem nutné počítat s tím, že zadrženou vodu v trativodu nebo svodnici je nutno někam gravitačně zaústit (příkop, zasakovací pás, drenážní systém apod.). Svodnice je poté důležité pravidelně čistit, aby nebyla omezena jejich funkce. (Zlatuška K., 2013) Svodnice jsou dřevěné, betonové nebo ocelové příčné odvodňovací objekty, které odvádějí povrchovou vodu z koruny cesty do příkopu nebo ne terén pod cestou. (Makovník a kol., 1973) Rozestupy svodnic volíme přiměřeně, můžeme využít doporučení ČSN 73 6108 Lesní dopravní síť-viz. tabulka. Polohu trativodů je vhodné určit až po odkopání terénu na úroveň pláně parkové cesty. (Zlatuška K., 2013)
Typy trativodůpodle Makovníka, Š. a kol., 1973: a) kuláčový, b) laťový, c) štěrkopískový, d) kamenný Obr. 1
13
3.2.3. Výroba MZK Míchání směsi se provádí v lomu nebo poblíž stavby. Kamenivo se ve stanoveném poměru naveze na hromady do dvou řad a pomocí nakladače nebo grejdru se tyto dvě řady míchají přehrnováním. Během mísení frakcí se směs vlhčí vodou, dávka se kontroluje pomocí vlhkoměru, dokud nedosáhneme optimální vlhkosti. Dávkování vody po promíchání nebo na pokládanou vrstvu není dovoleno. Není ani možné vyrábět MZK „mícháním v kolečku“. Optimální vlhkost vzorku stanovíme laboratorně jednou z těchto metod: a) Proctorovou zkouškou dle EN 13286-2, b)Vibračním tlakem s řízenými parametry podle EN 13286-3, c) Vibrační pěch podle EN 13286-4, d) Vibrační stůl podle EN 13286-5. Vyrobená směs nesmí vyschnout, ani na povrchu, musíme udržet optimální vlhkost během celého procesu od výroby až po pokládku a hutnění. Skladujeme ji proto pod plachtou, kde může vydržet na skládce i několik let. (ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek - Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.)
3.2.4. Alternativní výroba MZK Ústav LSM LDF MZLU v Brně orientoval jednu ze svých výzkumných aktivit na možnosti technologicky dostupné výroby směsi MZK, a to metodou Road Mix (HANÁK, 1995). Průzkum byl realizován na pokusné stavbě lesní cesty „U Arboreta“ (ŠLP ML Křtiny). Stručný popis ověřované stavební technologie: pro test byla vybrána nejjednodušší laboratorně ověřená směs, sestavená ze dvou druhů kameniva: hrubé frakce 8-16 mm a jemného výplňového kameniva frakce 0-4 mm ve vzájemném hmotnostním poměru 4 : 6. Na zpevňovaný povrch bylo navezeno nejdříve hrubé kamenivo, po jeho srovnání grejdrem pak jemné výplňové kamenivo a to na předem rozměřené úseky tak, aby byl dodržen uvedený hmotnostní podíl obou kameniv. K mísení směsi byl použit traktorem nesený zemědělský rotavátor (šířka záběru 1,5 m, hloubka zpracování do 20 cm). Prioritně ověřovaným parametrem, který podmiňuje dosažení předpokládaných technických parametrů MZK při aplikaci výroby směsi metodou Road Mix, byla její výsledná zrnitostní skladba a to ve vztahu k vymezenému zrnitostnímu oboru dle Fullerových ideálních křivek. Kontrolním laboratorním
14
prosevům bylo podrobeno celkem 8 vzorků směsi, odebraných z kontrolních sond a z různých míst stavby po dokončení mísení obou komponentů kameniva půdní frézou. Z výsledků této série kontrolních prosevů bylo prokázáno, že i touto naznačenou technologií lze vyrobit směs MZK v kvalitě odpovídající její laboratorní receptuře (největší rozdíly obsahu jednotlivých frakcí kameniva z odebraných vzorků směsi byly do 10%, proti laboratornímu předpisu do 15%. Žádná z kontrolních křivek však nevybočovala z požadovaných zrnitostních mezí MZK). (Hanák, 2005)
3.2.5. Stavební práce 3.2.5.1.
Podmínky pokládky, manipulace, rozprostírání
Pokládka se nesmí provádět v případě dlouhotrvajících dešťů, nebo pokud teplota klesne pod 0 °C. Při dopravě a manipulaci není přípustné, aby došlo ke znečištění, segregaci nebo takové změně vlhkosti, při které by směs nebylo možno zhutnit na požadovanou míru zhutnění. Rozprostírání vrstvy se provádí finišery nebo grejdry, a to v jedné či více vrstvách. Pokud jsou prostory stísněné, nebo se pokládá menší množství, je možnost pokládat vrstvu i jinými prostředky nebo ručně. Minimální tloušťka vrstvy je 100 mm, výjimečně 80mm. Rozprostírání směsi pro MZK a MZKO je nutno započít s ohledem na zachování optimální vlhkosti směsi ihned po jejím dovezení. Při ruční manipulaci se nedoporučuje směs plošně rozhazovat lopatami, ale nejdříve vytvořit hromádky a ty potom rozhrnovat. Při pokládce je nutné sledovat případné poruchy a segregace míst, které je nutné ihned ještě před hutněním opravit. Každá technologická vrstva musí být provedena tak, aby byly dodrženy předepsané parametry celé konstrukční vrstvy a její vlastnosti byly co nejrovnoměrnější. (ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek - Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.) Směs pro MZK a MZKO musí být vyrobena tak, aby její vlhkost při pokládce a hutnění odpovídala požadavkům dle normy ČSN EN 13285:2006 tabulky NA 2. 3.2.5.2.
Navýšení a příčný profil
Při pokládce se musí počítat s nadvýšením, aby celkový profil zhutněné vrstvy byl podle projektové dokumentace. Nadvýšení se musí pro určitý typ směsi a způsob hutnění předem ověřit (srovnávací objemová hmotnost, zhutňovací zkouška). Podkladní vrstvy musí být zkoseny v předepsaném sklonu tak, aby nevytvářely zvýšené hrázky. Přitom jednotlivé vrstvy jsou provedeny v odpovídající zvětšené šířce a s ohledem na 15
navazující vrstvy. Pod cementobetonovým krytem je nutno podkladní vrstvy rozšířit na obě strany podle dokumentace stavby tak, aby rozšíření odpovídalo použité metodě betonáže, vždy však tak, aby rozšíření horní podkladní vrstvy pod cementobetonovým krytem bylo nejméně 60 cm na obě strany. (ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.) 3.2.5.3.
Hutnění
Po rozprostření a urovnání povrchu je nutno neprodleně začít s hutněním vrstvy. Pokud se ukládá více vrstev, je nutno hutnit každou vrstvu zvlášť samostatně. Hutnění směsí těženého kameniva, anebo směsí s malým podílem jemných částic může být velmi obtížné, z toho důvodu dbejme zvýšené pozornosti výběru typu hutnícího prostředku. Hutnění se nejlépe provádí s vibračním tandemovým válcem s oběma hladkými běhouny a válci pneumatikovými. Vibrace způsobují snížení tření zrn ve směsi a tím výrazně usnadňuje hutnění tlakem. Účinnost vibračního válce je dána množstvím veličin, jako je hmotnost válce, poměr hmotnosti rámu a běhounu, odstředivá síla, lineární tlak, frekvence a amplituda vibrace, pracovní rychlost válce atd. Frekvence vibrace a amplituda, stejně jako pracovní rychlost válce jsou pod kontrolou obsluhy stroje. Pro dokončení hutnění jsou vhodné právě pneumatické válce, které vyhladí a uzavřou povrch vrstvy. Při pracích, které jsou malého rozsahu, nebo ve stísněných prostorách, v blízkosti šachet, obrubníků, armatur a jiných překážek nemožno využít i jinou mechanizaci ke zhutnění, jako vibrační desky a pěchy, nebo ruční válce. Na rovnost povrchu vrstvy a kvalitu zhutnění má velký vliv pracovní rychlost válce. V obou případech se jeví vhodnější nižší rychlost, kdy je povrch zhutněn rovnoměrněji. Vyšší rychlost válce rovnost povrchu snižuje, dokonce může vrstvu i deformovat. Obecné doporučení na rychlost válce se udává v rozmezí 2 a 3 km/h . Postup hutnění se opakuje až do požadovaného zhutnění dle následujících pravidel: -
Hutnění se prování podélnými pojezdy válce (jeden pojezd je jízda vpřed a vzad)
-
V jedné stopě se smí provést jen jeden pojezd bez vybočení
-
Další pojezd musí překrývat stopy minulého pojezdu nejméně o 15 cm
-
První a poslední pojezd se doporučuje provést bez vibrace
16
-
Hutnění se provádí postupně pojezdy od krajů do středu při střechovitém sklonu, nebo ob spodního nezapřeného okraje postupně až k horním předhutněnému okraji při sklonu jednostranném
-
Při prvním hutnění neopřených okrajů se vynechává pruh 10 cm, který se hutní až nakonec při posledním pojezdu
-
Při jízdě z kopce při velkém sklonu se nedoporučuje používat vibrace
-
Při suchém počasí a vysokých teplotách se povrch doporučuje vlhčit kropením Poznámka: Během hutnění u některých směsí nebo při nevhodném způsobu
hutnění může dojít k poklesu již dosažené objemové vlhkosti. Postup hutnění se proto doporučuje pro každou směs ověřovat např. zhutňovací zkouškou (ČSN 73 61261. Stavba vozovek - Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.) 3.2.5.4.
Ošetřování a ochrana povrchu
Případné poruchy povrchu se opravují doplněním materiálu, ze kterého byla vrstva vyrobena a následným opětovným urovnání a zhutněním. Povrch vrstvy je vhodné opatřit kationaktivní asfaltovou emulzí, která chrání vrstvu před nepříznivými klimatickými vlivy. Řádně ošetřená podkladní vrstva dokáže odolávat povětrnostním vlivům a minimální dopravě i delší dobu. (ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.) 3.2.5.5.
Kontrolní zkoušky hotové vrstvy
Dodržení stanovených výšek se provádí nivelací minimálně po 40 m ve třech bodech profilu. Maximální odchylky výšek nestmelených vrstev stanovených v dokumentaci nesmějí být ± 20mm a průměrná odchylka ze všech měření (minimálně 30) nesmí být víc jak ± 5mm. Dodržení odchylek příčného sklonu se zkouší nivelací v profilech podle dokumentace nejméně po 100 metrech a nesmí být větší než ± 5 % u MZK a MZKO. Nerovnosti povrchu se měří v příčném i podélném směru podle normy ČSN 73 6175. V podélném směru se měří 4 m latí nebo jiným vhodným nástrojem zpravidla v ose každého pruhu jízdy. Maximální podélná nerovnost je 20 mm. Příčná nerovnost se měří 2 m latí minimálně po 100 m a maximální odchylka je 20 mm.
17
Tloušťka vrstvy se měří buď nivelací po 100 m v bodech příčného profilu, vzdálených od sebe maximálně 5 m, nebo přímým měřením (sondami). Minimální hodnota tloušťky nesmí poklesnout pod 0,8 tloušťky podle dokumentace, přičemž průměrná hodnota tloušťky nesmí klesnout pod 0,9 tloušťky podle projektové dokumentace. Míra zhutnění se přímou metodou stanoví podle ČSN 72 1006, jedna zkouška na každých 1000 m2, při stejnorodém materiálu a stejném způsobu hutnění jedna zkouška na 1500 m2. Laboratorní srovnávací objemová hmotnost se stanoví Proctorovou modifikovanou zkouškou podle ČSN EN 13286-2, nebo jinou zkouškou podle ČSN EN 13286-3, nebo ČSN EN 13286-4, nebo ČSN 13286-5. Míru zhutnění je možno kontrolovat i nepřímou metodou zkouškou modulu přetvárnosti. (ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek - Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.)
3.3. Mlatové povrchy Cesty s mlatovým krytem se tvoří v podstatě stejně jako cesty z MZK, ovšem s rozdílnou povrchovou úpravou. Podstatná je právě svrchní mlatová vrstva, která musí být 4 cm silná. Tuto výšku je nutno přesně dodržet, jelikož již malá změna výšky znehodnocuje výsledek. Při silnější vrstvě dochází k rozbahňování vlivem větší nasáklivosti, taktéž pohyb po takovém povrchu je komplikovanější, jelikož představuje větší valivý odpor. Při správném založení a povrchové úpravě mlatů se však jedná o velmi kvalitní a stabilní povrchy, které jsou mnohem hezčí než povrchy asfaltové, v parcích v posledních letech tolik využívané.
3.3.1. Pravidla správné technologie Při zakládání mlatových cest hraje vždy důležitou roli jejich celková konstrukce, tzn. Pečlivě urovnané a hlavně utužené lože. Jednotlivé vrstvy drceného kameniva se vždy kladou tak, že se začíná hrubými frakcemi a končí frakcemi drobnějšími. Mocnost jednotlivých štěrkových vrstev se stanovuje s ohledem na budoucí využití komunikace a její plánované vytížení. Souhrnně lze konstatovat, že pro pěší cesty stačí lože s konečnou mocností cca 20-25 cm. U pojezdových komunikací by lože mělo mít mocnost minimálně 40cm, optimálně až 50 cm. Skladba mlatové cesty se dělí na základní vrstvu a vrchní obrusnou vrstvu s tím, že: 18
1. Základní vrstvu tvoří kamenivo frakce 63-125 mm, kamenivo frakce 1632mm, kamenivo frakce 8-16 mm 2. Vrchní obrusná vrstva je tvořena hlinitopísčitou lomovou prosívkou frakce 0-4 mm Uvedené vrstvy je nutné pečlivě urovnat a řádně zhutnit vibračním válcem. Požadavky na vrchní obrusnou vrstvu (tedy pochozí či pojížděnou vrstvu) z lomové výsivky a jejich směsí jsou velice specifické. V zásadě platí, že je potřeba dosáhnout povrchu, který bude pevný a soudržný a zároveň bude dobře propouštět vodu. Zakládání mlatových cest vytvořených čistě z lomové výsivky (tj. frakce 0-4 mm) se doporučuje pouze v lokalitách, kde je sklon terénu max. 4 %. Při větším sklonu až do 8-10 % je třeba volit směsi s většími frakcemi kameniva než samotná lomová výsivka. Rovněž je potřeba počítat s erozí po letních přívalových deštích. K zamezení takovýchto škod slouží několik opatření, například větší příčný sklon cesty, přerušení podélného spádu cesty schody, dešťovými svodnicemi, budováním podélných svodnic a další. (Slepička 2013) V případě, že dodržíme tato pravidla, pak je možné budovat mlatové cesty i v takto velkých sklonech bez rizika velkých škod.
3.3.2. Pracovní postup pokládky Přestože mlatový povrch z lomové výsivky není definován normou, je nutno dodržet při jeho konstrukci určité pracovní postupy. Velmi důležité je, aby bylo podloží tvořící dno vyhloubeného lože řádně urovnáno a zhutněno. Tato zásada platí i při konstrukci jednotlivých štěrkových vrstev. Jednotlivé štěrkové vrstvy klademe samostatně od větších frakcí postupně po menší frakce. Jednotlivé vrstvy hutníme po menších vrstvách, přičemž dbáme na to, aby každá vrstva byla rovná. Poslední podkladní vrstvu pod finálním zásypem pak upravíme do požadovaného příčného spádu, buď oboustranného, nebo jednostranného, který potom krycí vrstva zkopíruje. Příčný spád se pohybuje mezi 1,5 a 3 %. Při rozhodování o hloubce lože je důležité vždy posoudit nejen budoucí zatížení, ale také únosnost terénu závisející na složení spodních vrstev. Obecně platí, že čím větší zatížení a čím menší únosnost terénu, tím hlubší lože. Je-li podloží podmočené, tak je opět nutné lože zvětšit. V takovém případě je vhodné i vložit pod štěrkové vrstvy geotextilii o hmotnosti cca do 200 g/m 2, zajišťující separaci vrstev. Pro běžný pěší provoz postačí lože 30 cm, při plánované
19
větší zátěži (zásobování nákladními vozy) je nutno počítat s hloubkou lože minimálně 50 cm. Při pokládce finální vrstvy o síle 4 cm je nutno ji položit dvakrát s tím, že první vrstvu po urovnání zhutníme pouze lehkým válcem a vrchní, finální vrstvu již po urovnání řádně vibrujeme. Důležitá je při procesu kladení vrchní vrstvy optimální vlhkost prosívek a dokonalé vyrovnání podkladu. Vrchní obrusná vrstva nesmí v žádném případě sloužit k vyrovnání nerovností v podkladních vrstvách. Pokud se tak stane, projeví se to po čase zvlněním celého povrchu. Správné vlhkosti dosáhneme jemným kropením povrchů během pokládky. Poslední operací je namočení celého povrchu dostatečným množstvím vody, které ponecháme několik hodin zasakovat. Po lehkém oschnutí povrchu znova pečlivě zaválcujeme vibračním válcem. Tuto operaci je vhodné dvakrát až třikrát zopakovat s několikahodinovým až denním odstupem. Takto zhotovený povrch ještě několik dní až týdnů „zraje“. Tento výše popsaný pracovní postup platí u budování nových cest. Pokud mlatovou cestu opravujeme či rekonstruujeme stávající povrch, je vhodné využít již stávající podkladní vrstvy, jejichž povrch rozrušíme rozrytím, doplníme větší inverze a celý povrch následně zhutníme. V tomto případě vždy doplníme ještě jednu podkladní vrstvu o výšce alespoň 5 cm a následně položíme finální povrch již popsaným způsobem. (Slepička, 2013)
3.3.3. Údržba mlatových povrchů Mlatové cesty nejsou na údržbu nikterak náročné. Většinou postačí, když je zameteme rýžovým koštětem, v letních měsících za dlouho trvajícího sucha je vhodné povrch mírně zvlhčit, čímž se omezí případná prašnost a vrchní obrusná vrstva cesty se zároveň zpevní. Náročnější údržbu si tyto cesty vyžadují při přívalových deštích nebo při zatížení, na které cesta nebyla konstruována. Dalším náročnějším obdobím pro údržbu takovýchto cest je jaro, kdy je třeba mlaty oživit po uplynulém zimním období. Jarní údržba spočívá ve velmi jemném rozrušení povrchu, pokud možno do stejné hloubky, jeho zarovnání, popřípadě doplnění identického materiálu, jeho srovnání a následné zvlhčení s důkladným uválcováním. Popsané údržbové ošetření je vhodné provést celoplošně, kvůli zachování stejného odstínu povrchu. Celoplošné doplnění horní vrstvy se obvykle pohybuje okolo 0,2-0,5 cm. (Slepička, 2013). 20
Podobně postupujeme i při údržbě nečekaného poškození během roku, zejména v případě přívalových dešťů při prudkých letních bouřkách či mechanické poškození v důsledku zatížení a velkého provozu. Platí pravidlo, že opravy místních erozních rýh a destrukcí je nutno provést neprodleně, aby se zamezilo nárůstu destrukcí povrchu a tudíž i rozsahu oprav. Pokud dojde k velkému narušení povrchu, například výkopem nebo přejezdem mechanizace, musíme již přistoupit celkové rekonstrukci, tj. obnovit všechny vrstvy, jak byly původně konstruovány. Jedině takto zajistíme opět správnou funkci cesty.
3.4. Rozdíly mezi mlatem a mechanicky zpevněným kamenivem Hlavní rozdíl mezi cestami mlatovými a cestami s krytem z mechanicky zpevněného kameniva je v podstatě především v konstrukci svrchní finální obrusné vrstvy. Oba typy cest jsou založeny v loži 25-50 cm, na nějž se pokládají vrstvy štěrku o frakcích 32-63 mm a 16-22 mm. Rozdíl zde nastává až ve svrchní finální vrstvě. Mlatové cesty mají povrchovou finální vrstvu z lomové prosívky o frakci 0-4 mm, kdežto cesty s krytem z MZK mají povrchovou vrstvu tvořenou směsí kameniva dle normy ČSN 73 6126 o mocnosti asi 10cm. Tato povrchová vrstva je zde rozhodující, jelikož vysvětluje další hlavní rozdíl mezi těmito typy povrchů. Mlatové cesty vodu přirozeně propouští a je to bráno za jejich hlavní přednost. U mlatovývh cest jsou spodní vrstvy štěrku v podstatě retenčním prostorem pro vodu. Na rozdíl od povrchu z mechanicky zpevněného kameniva, které svým povrchem vodu nepropouští, pohlcuje ji zcela minimálně a je nutno ji vždy zabezpečit její odvod mimo těleso cesty. Tyto rozdíly je nutné brát v úvahu při rozhodování, kterou konstrukci cesty zvolíme. Mlatové cesty jsou propustné, ale méně pevné a náchylnější k erozi. Cesty s povrchem z mechanicky zpevněného kameniva jsou zase pevnější, odolnější, ale nepropustí vodu a je nutné je odvodňovat. Z tohoto hlediska například pokud budujeme cestu v lokalitě, kde není možnost vodu z cesty někam odvézt, tam je vhodnější zvolit mlatový povrch, který vodu pohltí. Vše je nutno zohlednit již při návrhu konstrukce cesty.
21
4. Materiál Pro účely této práce byly vybrány níže uvedené provozovny zabývající se dodávkou kameniva.
4.1. Kamenolomy na přírodní kámen Jihomoravský kraj:
Dolní Kounice - frakce 0/4, 0/32, 11/22, 16/32, 4/8, 8/16
Ivančická ulice 664 64 Dolní Kounice
Hrabůvka – frakce 0/32, 0/4D, 4/8D, 4/8P, 8/16, 16/32
753 01 Hrabůvka okres Přerov
Lhota Rapotina – frakce 0/4, 0/32, 4/8, 8/16, 16/32
Lhota Rapotina 142 679 01 Doubravice nad Svitavou okres Blansko
Lomnička – frakce 0/4, 0/32, 4/8, 8/13, 16/32
Kamenolom Lomnička 666 01 Tišnov okres Brno-venkov
Olbramovice – frakce 0/4P, 0/32, 4/8, 8/16, 16/32
22
kamenolom Olbramovice 671 75 Olbramovice u Mor. Krumlova okres Znojmo
Předklášteří – frakce 0/4, 0/32, 4/8, 8/16, 11/22
KÁMEN Zbraslav, a.s. Kamenolom Překlášteří 666 02 Předklášteří
Tasovice – frakce 0/4, 0/32, 4/8, 8/16
Lom Tasovice 671 25 Hodonice okres Znojmo
Vranov u Brna – frakce 4/8, 8/16
Areál lomu Vranov u Brna / Lelekovice 664 32 Vranov u Brna okres Brno-venkov
Želešice – frakce 0/4, 0/32, 4/8, 8/16, 11/22
KÁMEN Zbraslav, a.s. Kamenolom Želešice 664 43 Želešice
Olomoucký kraj:
Bukovice – frakce 0/4, 0/32, 8/16,
Kamenolom Bukovice 23
790 01 Jeseník - Bukovice okres Jeseník
Hanušovice – frakce 0/32
lom Hanušovice 788 33 Hanušovice okres Šumperk
Chornice – frakce 0/32a, 4/8, 8/11, 11/22
EUROVIA Kamenolomy, a.s. provozovna Chornice 569 43 PP24 , Jevíčko Okres: Svitavy
Ondřejovice – frakce 0/4, 0/32, 8/16
793 76 Zlaté Hory okres Jeseník
Moravskoslezský kraj:
Jakubčovice nad Odrou – frakce 0/4, 0/32B, 4/8, 8/11, 13/22, proctor 0/32A
EUROVIA Kamenolomy, a.s. provozovna Jakubčovice Vítkovská 40, 742 36 Jakubčovice nad Odrou Okres: Nový Jíčín
Valšov – frakce 0/4, 0/32, 4/8, 8/16, 16/32
24
792 01 Valšov - Nový lom okres Bruntál
Zlínský kraj:
Bučník – frakce 0/32
68771 Komňa
4.2. Provozy, zabývající se dodávkou umělého kameniva Jihomoravský kraj:
KORA-VODOSTAVING s.r.o. – antuka frakce 0/3
KUNŠTÁT Zbraslavecká 492
DufonevR.C. , a.s. – směsný 0/32, 0/16, beton 0/3
Lidická 2030/20, 602 00 Brno - Černá Pole
Moravskoslezský kraj:
Ridera Bohemia a.s. – struska frakce 0/8, 0/32, 8/32
28. října 2092/216, 709 00 Ostrava
25
5. Metodika Pro tuto práci byly vybrány vzorky z Moravy ve vztahu k velkým městům, protože ve velkých městech, kde žije hodně lidí, se investuje nejvíce finančních prostředků do budování a údržby parkových ploch. Zde tyto plochy plní důležitou relaxační a esteticko-historickou funkci, kdy v často přeplněném městě skýtají prostor, kde je možné si odpočinout a uniknout z ruchu velkého města. Zároveň mohou být tyto plochy také lákadlo pro turisty, čímž městu přinášejí prosperitu a zvyšuje se vnímaná prestiž města jako takového. Proto bude zjišťováno, zdali se u každého velkého města v okruhu několika km nachází alespoň jeden lom či podnik, který bude moci poskytnout přírodní nebo umělé kamenivo pro výrobu povrchů cest z nestmelených směsí. Základním předpokladem pro zjištění vhodnosti kameniva k výrobě MZK je zrnitostní křivka. Pomocí této křivky, která je výsledkem laboratorní zkoušky je možné odhadnout, je-li kamenivo pro výrobu MZK vhodné, či nikoliv.
5.1. Zrnitostní křivka Zrnitostní křivka je součtová čára, jejíž každý bod udává, kolik procent z celkové hmotnosti vzorku činí hmotnost všech zrn menších než určitý průměr zrna d. Pro její stanovení existují dva nejčastěji používané laboratorní způsoby: a)
sítový rozbor - prosévání na sítech standartizované řady pro zrna větší než 0,06 mm (písčitá až štěrkovitá)
b)
hustoměrná metoda - pro zrna menší než 0,06 mm (prachovitá), vychází ze Stokesova usazovacího zákona, udávajícího vztah mezi průměrem zrn a rychlostí jejich usazování v kapalině.
Pozn.: U některých zemin (např. bentonitů) není použití hustoměrné metody vhodné a stanovení zastoupení nejjemnějších zrn je nutné provést např. mikroskopicky. Pro výrobu směsí pro MZK se uplatňuje vzorec, kterým můžeme vypočítat výslednou zrnitostní křivku dané směsi. Suma (propad sítem v % u každého použitého vzorku * procentuální podíl každého vzorku) / 100 % Zrnitostní křivkou zjišťujeme procentuální zastoupení jednotlivých frakcí ve složení vzorku. Následným srovnáním s obory zrnitosti, které jsou dány pro
26
MZK, určíme, zda se jednotlivé frakce mohou využít pro výrobu MZK. (http://ceg.fsv.cvut.cz/vyzkum/zkousky/zakladni-popisne-fyzikalni-vlastnosti/zrnitostni-rozbor) V této práci byly vyhodnoceny lomy s přírodním kamenivem o několika frakcích a taktéž několik podniků, které dodávají umělé kamenivo. Jak již bylo řečeno výše, výběr se zúžil pouze na Moravu, kde se vyhodnocuje také dostupnost vzhledem k velkým městům. Pro tuto dostupnost byla zvolena oblast, která odpovídá cca 50km okruhu od každého daného města, což je vzdálenost, která je přípustná vzhledem k nákladům na dopravu kameniva na místo pokládky. V přiložených tabulkách jsou jednotlivě popsány směsi MZK, kde je u každé uvedeno z jakých frakcí se skládá, jaké je procentuální zastoupení jednotlivých frakcí ve směsi a zrnitostní křivky návrhových směsí. K výchozím hodnotám je dále nutné uvést procentuální propady sítem každé posuzované frakce. Jednotlivá síta, která byla použita k laboratorní zkoušce, jsou zde vypsána a u každé je uvedena hodnota propadu. U některých frakcí byla použita síta i jiných rozměrů, než jaké udává ČSN 736126 a ČSN EN 13285. U těchto vzorků bylo postupováno tak, že se braly v úvahu pouze ty propady sítem, které odpovídají normovaným sítům pro MZK. Ostatní hodnoty nebyly uváděny, jelikož nejsou pro tuto práci rozhodující a nemají valný význam pro výpočet zrnitostní křivky směsi pro MZK. V těchto případech tedy nejsou tabulky propadu zcela kompletní, nicméně získaná data na normovaných sítech pro MZK jsou dostačující pro posouzení vhodnosti kameniva. Pomocí tohoto vzorce zjistíme výslednou křivku zrnitosti směsi, která je rozhodující při posuzování vhodnosti k výrobě MZK. Tato výsledná křivka zrnitosti je dále srovnávána s hodnotami zrnitostních křivek v normě. Pro tuto práci byly zvoleny čtyři kritéria hodnocení shody. Jednak to byla norma ČSN EN 13285: 2011, kde jsou uvedeny hodnoty propadů pro tři typy MZK, a to GA, GC a GO. Tyto typy MZK mají v normách zakotveny hodnoty propadů na sítech a jsou nyní aktuální. Dále, pro srovnání, bylo posuzováno, zdali vzorky vyhovují také podle staré normy, která určovala zrnitosti směsí pro MZK. Je to norma ČSN 736126:1994, která již dnes není platná, nicméně pro srovnání v této práci byla vybrána, abychom posoudili, jak se tyto normativní přístupy liší. Jednotlivé hodnoty propadů daných normami jsou taktéž uvedeny v tabulkové příloze této práce. Zhodnotila jsem tedy každý vzorek kameniva čtyřmi kritérii, která jsou uvedena v normě a jsou tedy neoddiskutovatelná. 27
Výstupem této práce jsou jednak v tabulkách popsané zrnitostní křivky směsí spolu se vstupními údaji, dále pak čtyři grafy zrnitostních křivek, vždy k danému typu MZK. Na závěr je také vypracována souhrnná grafická tabulka, zobrazující každý kamenolom či podnik na dodávku kameniva, který měl nejvyšší zastoupení ve směsi, spolu s grafickým vyjádřením shody zrnitostí s normou. Ke každému podniku jsou tedy čtyři grafy a čtyři vyhodnocení shody. Pro lepší znázornění spádových oblastí významných měst je vytvořena také mapka, ve které jsou tato města vyznačena spolu s lomy, které připadají do daného okruhu cca 50km. Tato mapka nám vyjadřuje, odkud jsou schopna velká města zajistit zdroje pro výrobu MZK a kolik takových zdrojů v dlahové vzdálenosti je. Pro účely této práce byly vybrány města Brno, jako zástupce jihomoravského kraje, Olomouc a Bruntál jako zástupci Olomouckého kraje, Ostrava jako zástupce Moravskoslezského kraje, a Zlín jako zástupce kraje Zlínského. Tato mapka je zobrazena ve výsledcích práce. Další hodnotou, která se zjišťuje, pokud chceme vyrobit MZK, je zkouška zhutnitelnosti. Nazývá se Proctorova zkouška a zjišťuje, jak se mění zhutnitelnost v závislosti na vlhkosti zeminy. MZK se vyrábí z drceného kameniva a vody. Při předání musá mít směs optimální vlhkost. Tuto vlhkost musí mít směs i v okamžiku pokládky. Zrnitostní složení prezentované křivkou zrnitosti se stanovuje sítovým rozborem; hodnota optimální vlhkosti se stanovuje Proctorovou zkouškou.
5.2. Zkouška zhutnitelnosti Proctor standard Zkouška zhutnitelnosti je prováděna podle ČSN 72 1015 “Laboratorní stanovení zhutnitelnosti zemin”. Zhutnitelnost zemin se vyjadřuje maximální objemovou hmotností dmax, které se dosáhne určitým zhutněním zeminy v normovém moždíři za použití normového pěchu při optimální vlhkosti wopt. Výstupem zkoušky Proctor (standard/ modifikovaná) je závislost mezi objemovou hmotností vysušené zeminy d a vlhkostí w, ze které lze stanovit optimální vlhkost wopt, při které je dosaženo maximální objemové hmotnosti vysušené zeminy dmax. Z charakteru hutnicí křivky se dá zjistit také citlivost materiálu na změnu vlhkosti. V případě citlivých zemin má menší změna vlhkosti od vlhkosti optimální (i 28
pouze 2 – 3 %) za následek velký pokles objemové hmotnosti vysušené zeminy. Pro stanovení zhutnitelnosti podle Proctorovy standardní zkoušky se užije pěchu hmotnosti 2500 g, dopadajícího na zhutňovanou zeminu z výšky 300 mm. Zkoušky se uskutečňují v různých provedeních (A – H), lišících se od sebe průměry užitých normových moždířů. Zkouška v CEG se provádí dle metody A, při které je používán moždíř vnitřního průměru 101,5 mm, výšky 117 mm a zemina propadlá sítem 5 mm. Postup zkoušky: Zemina je vysušena při teplotě do 60 °C, rozdrobena na hrudky a prosáta sítem 5 mm. Z propadu je vybrán reprezentativní vzorek o hmotnosti ca 15 kg. Nadsítný zbytek se pro další zkoušení nepoužije. Zemina je dále rozdělena na dílčí zkušební vzorky o hmotnosti cca 2,5 kg. První zkušební vzorek se smíchá s vodou tak, aby vlhkost zeminy byla nižší než předpokládaná optimální vlhkost. Potom se vzorek nechá nejméně 12 hodin rozležet ve vzduchotěsné nádobě tak, aby vlhkost byla rovnoměrně rozdělena po celém vzorku. Do zkušebního moždíře se zemina ukládá postupně, ve třech stejně vysokých vrstvách, a zhutní se tak, aby po zhutnění byla celková výška vzorku v moždíři s nástavcem asi (12,5 0,5) cm. Není-li výška dodržena, je nutné zhutňování opakovat. Každá vrstva je zhutněna
25
rovnoměrně
rozdělenými
údery
normového
pěchu.
Po ukončení zhutnění se odejme nástavec a povrch zeminy se zarovná. Vzorek zeminy i s moždířem se zváží. Zemina se odstraní z moždíře, vzorek se rozřízne svislým řezem na dvě symetrické poloviny. Z řezu se odebere reprezentativní vzorek pro stanovení vlhkosti. Pro další hutnění se použijí další dílčí zkušební vzorky, které jsou smíchány s vodou tak, že jejich vlhkost je vyšší. Celý postup se opakuje při postupném zvyšování vlhkosti tak dlouho, dokud nezačne hmotnost vlhké zeminy v moždíři klesat nebo pokud se ze vzorku nezačne vytlačovat voda. (ceg.fsv.cvut.cz/misc/jirka/vyuka/lpg/postup_proctor_CZ.doc)
29
6. Výsledky Během této práce bylo zjištěno, že všichni dodavatelé kameniva na Moravě nabízí sortiment kameniva, ze kterého lze vytvořit směs pro MZK. Z výsledků zrnitostních zkoušek směsí vyplývá, že i při použití různých frakcí z různých lomů většinou nelze dosáhnout směsi vhodné pro všechny typy MZK. Dále bylo zjištěno, že každé velké město, které bylo v této práci vybráno jako modelové, má ve svém blízkém okolí minimálně jeden podnik, který je schopen dodat směs kameniva vhodnou pro výrobu MZK. Zdaleka nejlepší možnosti výběru kameniva má Jihomoravský kraj, dále pak Olomoucký kraj. V těchto lokalitách se nachází nejvíce provozoven, je zde tedy i velká variabilita výsledné podoby směsi. Ostatní kraje mají sice zdrojů kameniva méně, přesto však jsou i tyto omezené zdroje při vhodném zvolení poměrů směsí pro výrobu MZK vhodné. Bylo zjištěno, že pokud jedna provozovna neposkytuje ideální frakce, je možné tyto frakce doplnit z jiné provozovny, která je v dosahu. Z výsledků vyplývá, že není důležité, jestli se směs skládá z přírodního nebo umělého kameniva, obojím můžeme dosáhnout stejných výsledků. Praktickým výstupem této práce jsou tabulky a grafy, zpracované jednak pro jednotlivé lomové provozovny (přírodní kamenivo), tak i pro provozovny vyrábějící umělé kamenivo. Pro všechny provozovny jsou zpracovány návrhy jednotlivých směsí (MZK) a jejich křivky zrnitostí, a to ve srovnání se zrnitostními frakcemi předepsanými normou (ČSN 73 6126: 1994, ČSN EN 13285,). Obrázek č. 2 znázorňuje mapku, kde jsou vyznačeny všechny provozovny (přírodního i umělého kameniva), které mohou poskytnout materiál pro výrobu MZK. Tato mapka znázorňuje dostupnost jednotlivých provozoven pro velká města Moravy (Brno, Zlín, Olomouc, Ostrava, Bruntál). Jednotlivé kruhy jsou vytvořeny ve vzdálenosti cca 50 km od výše uvedených měst. Níže uvedená tabulka č. 1 zobrazuje výsledky zkoušek směsí kameniva pro výrobu MZK, kde zeleně jsou vyznačeny směsi, které odpovídají normám, a žlutě směsi, které normám nevyhovují. Tabulka č. 2 je příkladem vlastních tabulkových výsledků (lom č. 16 – Želešice), kde jsou uvedeny hodnoty vstupních vzorků, dále pak hraniční hodnoty pro MZK uvedené v normě, a nakonec také hodnoty návrhové směsi pro MZK. Pro
30
přehlednost jsou všechny zpracované provozovny součástí příloh (tabulky zpracované v programu Microsoft Office Excel). Dalšími výsledky předložené práce jsou grafy zpracované v programu Microsoft Office Excel. Níže uvedené příklady grafů č. 1, 2, 3 a 4 (pro provozovnu č. 16) zobrazují hraniční hodnoty pro MZK dané normou (ČSN 736126:1994 pro graf č. 1 a ČSN EN 13285 pro grafy 2, 3, 4) a vstupní hodnoty návrhové směsi MZK. Na těchto grafech lze jednoduše opticky zkontrolovat, zdali směsi normám vyhovují, či nikoli. Je-li zelená křivka navrhované směsi MZK mezi červenou křivkou (maximální MZK) a modrou křivkou (minimální MZK), pak navrhovaná směs vyhovuje.
Obr. 2 Mapka s vyznačenými oblastmi velkých měst s lomy
31
Tabulka 1 Souhrn výsledků směsí pro výrobu MZK
Souhrn výsledků směsí pro výrobu MZK
Bukovice
Bučník
provozovna MZK dle ČSN 736126:1994 MZK podle Ga MZK podle Gc MZK podle Go
Ondřejovice
Dolní Hrabůvka Hanušovice Chornice Kounice
Předklášteří Tasovice
provozovna MZK dle ČSN 736126:1994 MZK podle Ga MZK podle Gc MZK podle Go
Valšov
Vranov u Brna
vyhovující směs nevyhovující směs
32
Jakubčovice
Lhota Lomnička Olbramovice Rapotina
KORA Ridera Dufonev Želešice VODOSTAVING Bohemia R.C. s.r.o. a.s.
Tabulka 2. Vzorová tabulka jednotlivé směsi MZK
Návrhová směs MZK č. 016
Lom: Želešice amfibolit amfibolit amfibolit amfibolit amfibolit
frakce 0/4 0/32 4/8 8/16 11/22
% zastoupení 10 90
výsledná směs MZK Sítový rozbor obor zrnitosti MZK 0-32 ČSN obor zrnitosti MZK síto (mm) 736126:1994 0/32 GA 0,063 2 8 0,125 3 12 0,25 6 18 0,5 10 25 5 15 1 17 33 15 30 2 25 42 22 33 4 35 55 30 42 8 50 72 43 57 16 71 93 63 73 32 95 100 100 100 45 100 100 100 100
0/4 obor zrnitosti MZK 0/32 GC
10 13 22 31 41 61 100 100
20 30 36 49 64 79 100 100
obor zrnitosti MZK 0/32 GO
5 11 17 26 39 58 100 100
15 21 28 38 51 70 100 100
33
0/32
4/8
8/16
11/22
Propad sítem v % hmotnosti 8,1 11,3 17,9 27,7 43,9 70,5 96,3 100 100 100 100
2,9 5 8,3 12,7 18,2 24,6 32,7 45,4 67,1 97,9 100
0 0 0 0 0 0,3 9,2 94,4 100 100 100
0 0 0 0 0 0 0,6 5,4 97,2 100 100
0 0 0 0 0 0 0 1 25,6 100 100
návrh MZK 3,42 5,63 9,26 14,2 20,77 29,19 39,06 50,86 70,39 98,11 100
Graf 1. MZK dle ČSN 736126:1994
Graf 2. MZK pro GA 34
Graf 3. MZK pro GC
Graf 4. MZK pro GO
35
7. Diskuze Na základě výsledků této práce se dá říct, že s dostupností materiálu pro výrobu MZK na Moravě není větším problémem. Podniků, které dodávají kamenivo, je zde mnoho, a také většina nabízí dostatečný sortiment kameniva, které se pro tuto technologii hodí. Díky dostupnosti materiálu pro tuto technologii se domnívám, že v budoucnosti bude jednou z upřednostňovaných forem realizací cest, ať už v parcích nebo jiných účelových komunikacích. Velkou výhodou jsou nízké náklady na vybudování, které spolu s dostupností materiálu skýtají velmi perspektivní metodu pro povrchovou úpravu cest. Díky tomu, že je zde možnost míchat kamenivo z různých lomů spolu s umělým kamenivem, naskýtá se zde velká možnost variability výsledné podoby směsi. Především zde můžeme pracovat s barevností, což u jiných postupů nebývá tak běžné. Vidím v této povrchové úpravě velkou budoucnost vzhledem k nízkým nákladům a jednoduché údržbě, která i v případě potřebných oprav nebude finančně, časově, ani technologicky příliš nákladná, ve srovnání například s asfaltovými povrchy. Navíc tento povrch působí přirozeně a „zapadá“ do svého okolí lépe než všudypřítomný asfalt, který v parcích vnímám jako nevhodný. Možná se touto úpravou cest zase o trochu přiblížíme podobě parků, které byly budovány v minulosti, a které v poslední době nákladně rekonstruujeme za použití živičných povrchů či zámkové dlažby. Dejme tomuto šanci a přetvořme cesty v parcích na takové, jaké si představovali sami architekti těchto parků.
36
8. Závěr Mechanicky zpevněné kamenivo je v současné arboristické praxi velmi žádaná komodita. Vzhledem k mimořádné různorodosti drceného kameniva z činných lomových provozů České republiky bylo zájmové území pro tuto bakalářskou práci zúženo pouze na moravské kraje ČR. V rámci doporučení vedoucí práce byly vytipovány ty lomové provozy, které se nachází na Moravském území. Byly získány jimi produkované frakce kameniva přesně známých charakteristik, z nich připraveno mechanicky zpevněné kamenivo a to pro přímé využití v oblasti účelových a místních komunikací (chodníků) v intravilánech měst ČR. Významnou součástí předkládané práce byla detailní analýza oficiálně dostupných údajů o technologických vlastnostech jednotlivých lomových produktů. Tyto technologické vlastnosti byly přitom hodnoceny právě z pohledu dominantně parkových cest, kodominantně i cest lesních (polních). Získané výsledky jsou prezentovány především formou souhrnných tabulek, vycházejících z konkrétních číselných veličin. Cílem této studie tak bylo poskytnout cenné údaje přímé praxi, zaměřené na kámen jako materiál pro stavbu cest z lomů na území moravských krajů ČR.
37
9. Summary This thesis deals with the availability of materials for the production of wet mix aggragate in Moravia, due to the large cities. For this purpose, were selected 19 businesses involved in the supply of aggregates. By laboratory analysis of grain size sieving were creating graphs of Granularity curves. They were compared with the current standards for wet mix aggregate. The measurement results were used to create map with suitabla quarries due to the large cities. It was also shown that the elected cities are within range of at least one quarry, which is able supply material suitable for the
production
of
wet
38
mix
aggregate.
10. Seznam literatury 1. ČSN 73 6126-1. Stavba vozovek - Nestmelené vrstvy: Část 1: Provádění a kontrola shody. Český normalizační institut, 2006. 2. ČVUT, citováno 8. května 2014, dostupné na http://ceg.fsv.cvut.cz/vyzkum/zkousky/zakladni-popisne-fyzikalni-vlastnosti/zrnitostnirozbor
3. ČVUT, FSV, výukový materiál, citovaný dne 12. května 2014, dostupné na ceg.fsv.cvut.cz/misc/jirka/vyuka/lpg/postup_proctor_CZ.doc 4. HANÁK, K., 2005, Mechanicky zpevněné kamenivo – popis, technické podmínky návrhu, technologie výroby - In: MINERÁLNÍ BETONY - sborník přednášek ze semináře Společnosti pro zahradní a krajinářskou tvorbu, Sedmihorky, 5. KUPKA, J., 2006 Zeleň v historii města. V Praze, Nakladatelství ČVUT, cit., s. 99. 6. MAKOVNÍK, Š. a kol., 1973, Inžinierske stavby lesnícke. 1. vyd. Bratislava: Príroda, , s. 102 7. NÁDVORNÍKOVÁ, T., 2013, Dosavadní role vybraných veřejných parků ve společenském životě města Pardubic a možnosti jejich budoucího využití pro kulturní akce. Diplomová práce. Brno: Masarykova univerzita, Filosofická fakulta, s.16 8. SLEPIČKA, J., 2013, Povrchy z mlatu – konstrukce, technologie, položení a údržba, Zpravodaj STOP časopis Společnosti pro technologie ochrany památek, 1(2013) 9. ZLATUŠKA, K., 2013, Povrchy z mechanicky zpevněného kameniva, Zpravodaj STOP časopis Společnosti pro technologie ochrany památek, 1(2013) 10. ZLATUŠKA, K., 2005, Rekonstrukce, údržba a opravy vozovek z minerálního betonu - In: MINERÁLNÍ BETONY - sborník přednášek ze semináře Společnosti pro zahradní a krajinářskou tvorbu, Sedmihorky,
39
11. Přílohy
Příloha č. 1 – MZK 001 – lom Bukovice – přírodní kamenivo
Příloha č. 2. – MZK 002 – lom Bučník – přírodní kamenivo
Příloha č. 3 – MZK 003 – lom Dolní Kounice - přírodní kamenivo
Příloha č. 4 – MZK 004 – lom Hrabůvka - přírodní kamenivo
Příloha č. 5 – MZK 005 – lom Hanušovice - přírodní kamenivo
Příloha č. 6 – MZK 006 – lom Chornice - přírodní kamenivo
Příloha č. 7 – MZK 007 – lom Jakubčovice nad Odrou - přírodní kamenivo
Příloha č. 8 – MZK 008 – lom Lhota Rapotina - přírodní kamenivo
Příloha č. 9 – MZK 009 – lom Lomnička - přírodní kamenivo
Příloha č. 10 – MZK 010 – lom Olbramovice - přírodní kamenivo
Příloha č. 11 – MZK 011 – lom Ondřejovice - přírodní kamenivo
Příloha č. 12 – MZK 012 – lom Předklášteří - přírodní kamenivo
Příloha č. 13 – MZK 013 – lom Tasovice - přírodní kamenivo
Příloha č. 14 – MZK 014 – lom Valšov - přírodní kamenivo
Příloha č. 15 – MZK 015 – lom Vranov u Brna - přírodní kamenivo
Příloha č. 16 – MZK 016 – lom Želešice - přírodní kamenivo
Příloha č. 17 – MZK 017 – provozovna KORA-VODOSTAVING s.r.o – umělé kamenivo
Příloha č. 18 – MZK 018 – provozovna Ridera Bohemia, a.s. - umělé kamenivo
Příloha č. 19 – MZK 019 – provozovna Dufonev, R.C. - umělé kamenivo
40
12. Seznam obrázků a tabulek Obrázek č. 1 - Typy trativodů podle Makovníka, Š. a kol., 1973: a) kuláčový, b) laťový, c) štěrkopískový, d) kamenný Obrázek č. 2 – Mapka s vyznačenými lomy a oblastmi kolem velkých měst Tabulka č. 1 – Souhrnná výsledková tabulka shody zrnitostních propadů návrhových směsí MZK s normou Tabulka č. 2 – Vstupní data pro výpočet návrhové směsi MZK Graf č. 1 – Návrhová směs MZK pro starou normu 736126:1994 Graf č. 2 – Návrhová směs MZK pro GA Graf č. 3 – Návrhová směs MZK pro GC Graf č. 4 – Návrhová směs MZK pro GO
41
