Trendy vývoja cementobetónových krytov vozoviek

Cementobetónové kryty (CBK) vozoviek už dnes umožňujú výstavbu kvalitných, bezpečných a dlhodobo udržateľných vozoviek s minimálnymi nákladmi na údržbu aj po rokoch intenzívneho používania.

Medzi výhody CBK sa zaraďuje napríklad ich tuhosť, mechanická odolnosť, využiteľnosť domácich zdrojov na ich zhotovenie, nižšie nároky na údržbu, úplná recyklovateľnosť, svetlejší povrch, nehorľavosť a absencia nebezpečných látok. Výroba vstupných materiálov na zhotovenie CBK je na 100 % pokrytá z domácich surovín, čo má pozitívny vplyv na zahraničnú obchodnú bilanciu, udržateľnosť a rast lokálnej zamestnanosti [1].

Súčasný stav

Vlastnosti a zloženie cementobetónových krytov dokumentuje technická norma STN 73 6123 [2]. Pre skupinu CB I sa vyžaduje výlučne portlandský cement CEM I alebo špeciálny cestný cement pevnostnej triedy min. 42,5 MPa. Pre skupiny CB II a CB III sa vyžadujú cementy CEM I, prípadne CEM II/A-S a CEM II/B-S, s obmedzeniami na pevnostné triedy min. 32,5 MPa alebo 42,5 MPa.

Využitie ekologicky šetrnejších cementov sa stretáva s normatívnymi problémami, keďže sa pri niektorých vybraných aplikáciách ešte nepreukázala vhodnosť ich použitia. Združenie výrobcov cementu preto poverilo TSÚS dlhodobým výskumným projektom preukazovania vhodnosti zmesných cementov pre jednotlivé skupiny CBK [3].

Výskum a vývoj

Prvá etapa
Projekt preukazovania vhodnosti zmesných cementov do CBK bol rozdelený do troch samostatných etáp. Prvá etapa zahŕňala skúšky cementov a betónov na dosiahnutie základných parametrov čerstvých a zatvrdnutých betónov.

Druhá etapa
V druhej etape projektu sa jednotlivé referenčné a experimentálne betóny podrobili skúškam na overenie ich tzv. funkčných a trvanlivostných parametrov, ktoré boli zvolené nad rámec požadovaných skúšok podľa STN 73 6123 [2]. Na betónoch sa skúšal a overoval vplyv cementov na [3]:

• plastické zmrašťovanie so zameraním na posúdenie vzniku zmrašťovacích trhlín,
• objemové zmeny počas expozície 360 dní v regulovanom prostredí,
• súdržnosť povrchovej vrstvy betónu pred skúškou odolnosti proti pôsobeniu vody a chemických a rozmrazovacích látok (CHRL) a po nej,
• obrusnosť betónových povrchov,
• pevnosť v ťahu pri ohybe, v priečnom ťahu a v tlaku a na objemové zmeny a zmeny v dynamickom module pružnosti (ultrazvukovým prístrojom) počas jedného roka expozície klimatickým zmenám na pobočke TSÚS Tatranská Štrba a v referenčnom laboratórnom uložení.

Tretia etapa

Tretia etapa predstavovala realizačný výstup projektu. Podľa špecifikácií normy STN 73 6123 [2] bola v priemyselnom meradle na ceste medzi mestami Rohožník a Malacky zhotovená pokusná realizácia tzv. referenčného úseku CB krytu, na ktorom sa použil betón s overovaným cementom CEM II/B-S. Počas realizácie CB krytu sa odobrali vzorky betónu a vykonali normou [2] predpísané rozsahy skúšok.

Výsledky

Všetky skúšky sa realizovali podľa relevantných európskych skúšobných noriem na betón. Z výsledkov prvých dvoch etáp vyplýva, že experimentálne betóny sú porovnateľné s referenčnými betónmi [3]. Na základe výsledkov sa pri použití cementu CEM II/B-S odporúča akceptovať výsledky skúšok vykonaných na telesách vo veku 90 dní najmä vo vzťahu k odolnosti betónu proti CHRL. Vzhľadom na možnú zvýšenú náchylnosť na vznik zmrašťovacích trhlín v plastickom stave (v porovnaní s referenčným cementom) sa navrhuje pri aplikácii zmesných cementov uplatňovať adekvátne opatrenia pri ošetrovaní čerstvého a mladého betónu [3].

Referenčná plocha bola odovzdaná do užívania v roku 2019. Skúšky trvanlivosti tejto plochy sa plánujú v blízkej budúcnosti. Po dokončení budú výsledky výskumu slúžiť ako podklad k návrhu revízie normy STN 73 6123.

Klimatické ciele a budúcnosť cementov pre CBK

Potenciál na redukciu emisií CO2 pri výrobe cementu je veľký. V rámci Európskej zelenej dohody si EÚ prostredníctvom európskeho klimatického predpisu stanovila záväzný cieľ dosiahnuť do roku 2050 klimatickú neutralitu. To znamená, že súčasné úrovne emisií skleníkových plynov musia v nasledujúcich desaťročiach výrazne klesnúť.

V súlade s plánmi Európskej komisie vypracovalo Európske združenie výrobcov cementu CEMBUREAU plán redukcie emisií CO2, ktorý je rozdelený na dva kroky. V prvom kroku, ktorý sa viaže na obdobie do roku 2030, sa európski výrobcovia cementu zaviazali k redukcii emisií o 55 %. V druhom kroku je cieľom dosiahnuť úplnú uhlíkovú neutralitu, ktorá by mala nastať do roku 2050 [4].

Ako vzniká CO2 pri výrobe cementu, sme bližšie opísali v časopise Stavebné materiály 01/2023 [4]. Typ použitého cementu má výrazný vplyv na uhlíkovú stopu betónu (tab. 1 a 2), pričom použitím zmesných cementov možno výrazne prispieť k dosiahnutiu klimatických cieľov. Výpočet uhlíkovej stopy betónu sa riadi pravidlami analýzy životného cyklu podľa EN 15804 [5]. V tab. 1 a 2 uvádzame hodnoty pre fázu životného cyklu A1 – A3 (výroba). Celkovú bilanciu CO2 je potrebné ďalej posudzovať v rámci celého životného cyklu vrátane fázy užívania až po koniec životného cyklu a recykláciu.

Hlavným prínosom cementobetónových krytov vo fáze užívania je ich dlhá životnosť, nízka potreba materiálu na opravy a údržbu, znížená spotreba pohonných hmôt, nižšia spotreba energie na osvetlenie a rekarbonatizácia. Nezanedbateľná je takisto 100-percentná recyklovateľnosť materiálu. Keďže ide o stavebný materiál s vysokou pevnosťou a trvanlivosťou, so známymi a konzistentnými vlastnosťami, možno z takéhoto materiálu vyrobiť recyklát s vysokou kvalitou na opakované použitie.

TEXT: Michal Bačuvčík, Tomáš Kamas
FOTO A OBRÁZKY: Danucem Slovensko, a. s.

Michal Bačuvčík pracuje v TSÚS a Tomáš Kamas pôsobí v spoločnosti Danucem Slovensko, a. s.

Literatúra
1. Robl, P.: Výhody cementobetónových vozoviek [online]. Citované 13. 08. 2021. Dostupné na internete: https://www.asb.sk/stavebnictvo/inzinierske-stavby/vozovky/vyhody-cementobetonovych-vozoviek.
2. STN 73 6123: Stavba vozoviek. Cementobetónové kryty (2018).
3. Bačuvčík a kol.: Výsledky skúmania vhodnosti zmesných cementov na použitie v cementobetónových krytoch. Beton TKS, 1/2023, Betonové vozovky, 13. 03. 2023. Citované 08. 06. 2023. Dostupné online: https://www.ebeton.cz/clanky/2023_1_48_vysledky-skumania-vhodnosti-zmesnych-cementov-na-pouzitie-v-cementobetonovych-krytoch/.
4. Kamas, T.: Klimatické ciele a CO2 stopa cementu. Stavebné materiály 01/2023, s. 20 – 21.
5. STN EN 15804+A1+A2:2019 Spracovanie EPD certifikátu.