Spôsoby zhutňovania asfaltov

Zhutňovanie asfaltových vrstiev prebieha v cykloch určených pre každú konštrukčnú vrstvu.  Materiál sa navozí na miesto stavby, rozprestrie na predpísanú hrúbku (tzv. hrúbka pred zhutnením) a zhutní na predpísanú objemovú hmotnosť.  Vrstva asfaltov pred zhutnením je nespevnená alebo slabo spevnená hornina. Skladá sa z minerálnych častíc a z dutín medzi nimi, ktoré sú vyplnené vzduchom a vodou. Vrstva asfaltov po zhutnení je spevnená hornina, z ktorej sa vplyvom energie zhutňovania vzduch a voda z väčšej časti vytlačili a ich objem nahradili preskupené častice asfaltov. Miera zhutnenia asfaltov sa kontroluje laboratórnymi metódami, ktoré sú smerodajné; na orientáciu vodiča stroja a vedenia stavby stačí použiť merače zhutnenia na vibračnom valci.

Asfaltové vrstvy možno zhutňovať dvoma spôsobmi:

• bez vibrácie – ak je asfaltová vrstva v pokoji alebo je zhutnená staticky, jej častice sa vzájomne dotýkajú a v miestach styku vznikajú trecie sily, ktoré pôsobia proti žiaducemu preskupovaniu častíc;
• s vibráciou – častice hutneného podložia sa uvádzajú do vzájomného pohybu a vrstva asfaltov začína tiecť.

Za takýchto okolností sa v porovnaní so statickým hutnením dosiahne ľahšie a rýchlejšie preskupenie častíc asfaltu.

Základné požiadavky na konštrukciu vozovky dostatočná únosnosť počas životnosti, odolnosť jednotlivých vrstiev proti vzájomnému posunu, rovnosť povrchu a dobré protišmykové vlastnosti, odolnosť proti deformáciám povrchu, dobré protihlukové vlastnosti, odolnosť proti klimatickým vplyvom.

Zhutňovanie statickým tlakom (bez vibrácie)

Šírenie statického tlaku z miesta dotyku behúňa je v podloží obmedzené šikmými rovinami, čo naznačuje rýchly pokles zhutňovacieho tlaku smerom do hĺbky.
Výhody:

• pokojná práca – nevznikajú nárazy ani vibrácie,
• možnosť zhutňovania aj v zónach určených na oddych.

Nevýhody:

• nižšia výkonnosť v porovnaní s vibračným hutnením,
• malý hĺbkový účinok pri práci (aby sa dosiahla požadovaná miera zhutnenia, treba rozprestrieť väčší počet tenších vrstiev asfaltu).

Statické zhutňovanie asfaltu možno vykonávať dvojosovými alebo trojosovými statickými valcami, pneumatikovými valcami a statickými pojazdmi vibračných valcov.
 

Vibračné zhutňovanie

Neusmernená (kruhová) vibrácia vzniká rotáciou excentra v osi behúňa. Neusmernenie vibrácie sa používa vo väčšine vibračných valcov. Malé valce majú jednu amplitúdu, stredné a ťažké valce dve až osem amplitúd. Hovoríme o jednostupňových, dvojstupňových a viacstupňových budičoch vibrácií.

Usmernená vibrácia vzniká synchronizovanou protibežnou rotáciou dvoch excentrov tak, že sa súmerné zložky ich odstredivých síl v jednom smere sčítajú a v kolmom smere sa tieto zložky rovnakej veľkosti, ale opačných smerov vzájomne rušia. Usmernená vibrácia s meniteľným sklonom vektora vibrácie voči zhutňovanému podložiu sa používa v moderných vibračných valcoch s automatickým riadením.

Tieto budiče vibrácií sú jednostupňové, t. j. majú iba jednu amplitúdu vibrácie. Môžu mať jednu a viac frekvencií so stupňovou alebo plynulou zmenou. Usmernená vibrácia sa takisto používa v reverzných vibračných doskách.

Automatizácia zhutňovania asfaltov 

Na rozdiel od iných pracovných strojov vodič zhutňovacieho valca nedokáže sám preveriť výsledok zhutnenia asfaltovej vrstvy, po ktorej sa pohybuje. Preto úsilie konštruktérov smeruje k optimalizácii a automatizácii zhutňovacieho procesu nezávisle od kvalifikácie obsluhy valca.

Automatizované systémy sú zložené z týchto prvkov:

• snímač odozvy zhutneného podložia – dokáže na základe zmeny dynamického správania vibrovanej vrstvy asfaltov zvoliť postup procesu hutnenia a určiť, či je zhutňovanie dostatočné, alebo v ňom treba ďalej pokračovať,
• mikroprocesor – vyhodnocuje odozvy podložia a stanovuje zmenu parametrov vibrácie,
• vibračný behúň – s meniteľným vektorom sily vibrácie FV. Sklon sily FV sa nastavuje podľa vyhodnotenia odozvy podložia. Princípom regulácie je skutočnosť, že na intenzitu zhutnenia má vplyv predovšetkým zvislá zložka sily vibrácie FVy. Zmenou jej sklonu k podložiu sa dosiahne minimum (ak je jej smer rovnobežný so zhutňovaným povrchom) a maximum (ak je jej smer kolmý na zhutňované podložie).

Pracovný cyklus vibračného valca

Na začiatku zhutňovania ďalšej vrstvy asfaltu vykoná vodič dva statické prejazdy – t. j. prejazdy bez vibrovania. Potom zapne režim vibrácie s veľkou amplitúdou a malou frekvenciou a podľa potreby urobí niekoľko prejazdov. Zapne druhý režim vibrácie s malou amplitúdou a veľkou frekvenciou, ktorý je vhodný na dokončenie zhutnenia, a spraví ešte dva prejazdy.

Tandemové valce
Princípom zhutňovania tandemových valcov je dynamický účinok hladkého vibračného behúňa na asfalte. Používajú sa predovšetkým na zhutnenie asfaltov, stabilizácií a okrajovo aj na nesúdržné a zmesné materiály. Povrch vibračných behúňov je hladký, opracovaný a ich okraje sú mierne skosené pre lepšiu optickú nadväznosť zhutnených pruhov.

Poznáme dva druhy behúňov:

• nedelené – v ostrých zákrutách sa vplyvom rozdielov medzi obvodovou rýchlosťou behúňa a rýchlosťou jeho pohybu voči podložiam môže prejaviť poškodenie zhutneného asfaltového povrchu,
• delené – problém poškodzovania povrchu asfaltu je pri nich polovičný. Sú zložitejšie, pretože obe polovice behúňa sú poháňané, brzdené a zároveň vibrujú.

Zdrojom vibrácií sú budiče vibrácií, ktoré sú umiestnené v osiach behúňov. Vodič môže zväčša voliť vibráciu predného, zadného alebo oboch behúňov.

Riadenie tandemových valcov sa delí podľa počtu a polohy kĺbov na:

• jednokĺbové riadenie – kĺb je umiestnený v polovici rázvora valca, vďaka čomu môže behúň presne sledovať stopu,
• dvojkĺbové riadenie – umožňuje voľbu stranového presahu behúňov – tzv. krabieho chodu, ktorý je výhodný na prácu valca pozdĺž obrubníkov.

Pneumatikové valce
Princíp zhutňovania týchto strojov je založený na statickom účinku hladkého povrchu bezdezénových pneumatík. Možno ich použiť na zhutnenie zmesných, súdržných asfaltov a stabilizácií. Zhutňovacie kolesá sú vybavené špeciálnymi bezdezénovými pneumatikami s hladkým povrchom. Tlak vzduchu môže vodič počas prevádzky stroja meniť podľa podmienok zhutňovania.

Pneumatikové valce

Kolesá prednej a zadnej nápravy sú osovo posunuté tak, aby po prejazde došlo k plnému prekrytiu stôp kolies. Zadná náprava má pevné kolesá, ktoré neumožňujú žiadny výkyv voči rámu stroja. Kolesá prednej nápravy sú riadiace, nepoháňané a výkyvné voči rámu, aby vyrovnávali terénne nerovnosti. Hnaná je väčšinou iba zadná náprava.

Statické valce
Princípom zhutňovania statických valcov je statický účinok hladkého oceľového nevibrujúceho behúňa. Používajú sa na zhutňovanie asfaltov, stabilizáciu nesúdržných a zmesných asfaltov. Behúne statických valcov sú hladké s opracovaným povrchom a hnaná je iba náprava s dvoma behúňmi.

Vibračné dosky
Tieto stroje zhutňujú podložie dynamickými účinkami vibrujúcej dosky. Možno ich použiť na zhutňovacie práce malého rozsahu (zhutnenie výkopov, príprava na kladenie dlažby, zhutnenie základových škár).

Vibračné dosky môžu byť:

• jednosmerné,
• reverzné (môžu meniť smer jazdy vpred a vzad),
• ručne riadené,
• diaľkovo riadené infračerveným lúčom.

Vibračné žaby
Princípom zhutňovania vibračných žiab sú dynamické účinky vibrujúceho telesa žaby na zhutňované podložie. Tieto stroje sa podobne ako vibračné dosky používajú na zhutňovacie práce malého rozsahu.

Záver
Správne zhutnenie – únosnosť všetkých vrstiev stavby zamedzuje vzniku akýchkoľvek deformácií a porúch počas celej životnosti vozovky. Ak sa použili vhodné materiály, rozhodujúci podiel na kvalite diela má práve zhutnenie.

Nedostatočné zhutnenie – počas prevádzky dochádza k dohutňovaniu nedostatočne zhutnených vrstiev, čo spôsobuje vznik pozdĺžnych a priečnych trhlín na asfaltovom povrchu.

Text: Radek Remeš
Foto: Ammann Czech Republic

Autor je produktovým manažérom spoločnosti Ammann Czech Republic, a. s.