Asfalt Asfalt je mješavina mineralnih tvari i bitumena kao vezivnog sredstva koji s obzirom na sastav smjese može zauzimati različit količinski udio. S obzirom na varijabilnost svojih komponenti (vrsta i količina) moguće je proizvesti asfalt koji će imati različite osobine - na taj način asfalt je moguće prilagoditi svakoj individualnoj potrebi i svakom zahtjevu.
Pojedini su zahtjevi ponajprije determinirani kasnijim uvjetima u kojima se asfalt iskorištava a to su jačina prometa i vanjske vremenske prilike kako ljeti tako i zimi. Iz tog je razloga svakom proizvodnom procesu potrebno obratiti posebnu pozornost (na primjer priprema smjese, skladištenje, transport, ugradnja i zaptivanje). Dodavanjem različitih mineralnih tvari svježim asfaltni površinama ili miješanjem asfalta s određeni mineralnim tvarima, bezbojnim vezivima i/ili po potrebi dodavanjem asfaltu posebnih pigmenata boje moguće je postići gotovo sve tonove boje asfalta. Na isti način moguće je dodavanjem postojanih boja ili nanošenjem tankog sloja boje tijekom vrele ili hladne obrade asfalta po želji oblikovati ove asfaltne površine, no ovakav način optičkog oblikovanja asfaltnih površina odnosi se prije svega na površine koje nisu izložene snažnom mehaničkom trošenju. Primjeri i ciljevi korištenja obojanog asfalta Određene vrste boje na asfaltnim površinama mogu označavati da se radi o posebnim prometnim situacijama koje vrijede za tu prometnicu. Optičko oblikovanje prometnih traka koje služe za skretanje ili izraženije označavanje određenog prometnog raskrižja (raskrsnice). Preusmjeravanje prometnih kolona. Pojačavanje estetske atraktivnosti određenih asfaltnih površina. Asfaltne površine i njihovo oblikovanje Asfalt nudi veliku paletu najrazličitijeg oblikovanja njegove površine. Određene tonove boje na površini asfalta mogu će je po želji oblikovati i to se može realizirati upotrebom određene vrste materijala od kojeg se proizvodi asfalt, zatim od vezivnog sredstva kao i od vrste mineralnih tvari koje se dodaju asfaltu. O kojem se tonu asfalta radi naravno odlučuje i činjenica upotrebljavaju li se asfaltne površine kao prometnice ili se koriste u neku drugu svrhu. U svakom slučaju na ove je načine moguće po želji sasvim točno, precizno i pouzdano postići određeno optičko oblikovanje asfaltnih površina. Mogućnosti oblikovanja površina Dodavanjem asfaltu određenih bojanih (plemenitih) primjesa. Nanošenjem posebnog zrcalnog sloja na asfaltnu površinu. Strukturiranjem asfaltne površine pomoću specijalnih šablona.
Moguće kombinacije materijala Asfalt se može postavljati u kombinaciji s nekim drugim materijalima, na primjer u kombinaciji s elementima za popločavanje od prirodnog kamena, i na taj način moguće je postići bolju preglednost, zadržati bolji strukturni pravac i efektivnije naglasiti oblikovanje određenih površina. Ovakve kombinirane površine mogu međusobno odvajati prometne trake i jednostavnije integrirati mirnije ''otoke'' u prometnom području. Kombinirane površine mogu se primjenjivati u svrhu:
Obilježavanja rubova prometnica. Označavanje određenih strukturnih pravaca. U svrhu dijeljenja/podjele/razdjeljivanja određenih površina. Kao mogućnost integracije prirodnih stabala u prometnom pojasu. Za naglašavanje estetske atraktivnosti.
Asfaltni slojevi S obzirom na činjenicu za što će se koristiti asfaltne površine moguće je sasvim precizno odrediti debljinu i ispravno postaviti asfaltne slojeve jedan na drugom. Na taj način preko svakog pojedinog sloja na podlogu se trajno i učinkovito prenosi svako opterećenje koje dolazi s površine. Ovdje razlikujemo nosivi asfaltni sloj, vezni asfaltni sloj i krovni/površinski asfaltni sloj. Nekoliko riječi o slojevima asfalta Nosivi asfaltni sloj: Preko sebe preuzima i na podlogu raspoređuje cijeli teret koji dolazi s površine. Predstavlja ravnu i čvrstu podlogu na koju se oslanjaju ostali asfaltni slojevi. Njegova debljina iznosi od 8 - 22 cm. Vezni asfaltni sloj: Dodatno izravnava podlogu. Preuzima na sebe posmično/tangencijalno naprezanje koje proizvodi prometno opterećenje s površine. Debljina sloja iznosi od 4 - 8 cm. Krovni/površinski sloj asfalta Površinski je sloj asfalta odgovoran za osobine asfaltne površine na gornjoj strani koja je u neposrednom kontaktu s površinskim opterećenjima. Ovaj sloj mora jamčiti siguran prihvat mehaničkog kontakta s površine, treba ublažavati buku i slično). Ovaj sloj je moguće oblikovati prema želji i potrebi u pogledu površinskih tekstura i boje. Debljina ovog sloja iznosi od 1 - 4 cm. Životni vijek i održavanje asfalta Asfaltne je površine moguće jednostavno i bez problema obnavljati. Postoje vrlo učinkovite tehnike nanošenja i ugradnje asfalta ili njegova dodatnog oblikovanja koje prometne zastoje svode na minimum odnosno koje, ako se pravovremeno i ispravno primjenjuju, uvelike smanjuju financijske izdatke za obnovu asfaltnih površina. Asfalt je:
moguće vrlo brzo obnoviti. jednostavno održavati. materijal vrlo dugog vijeka trajanja.
Asfalt u cestogradnji Kako je bitumen zaslužan za asfaltnu mješavinu kojom prekrivamo većinu današnjih cesta i autocesta, posvetit ćemo mu jedan mali dio pozornosti, jer ipak je on jedan od najstarijih poznatih građevnih materijala, te u mješavini s agregatom stvara vruću asfaltnu mješavinu
Gotovo sav bitumen koji se u današnje doba upotrebljava za asfaltiranje dobiva se obradom nafte, odnosno destiliranjem Bitumen je vezivni materijal tamnosmeđe do crne boje koji se javlja u prirodnom stanju ili se dobiva destiliranjem nafte. Gledajući bitumen kroz povijest, može se istaknuti da je to jedan od najstarijih poznatih građevnih materijala. Sumerani su ga upotrebljavali za gradnju brodova, stara civilizacija u dolini Inda koristila ga je za gradnju velikih javnih kupališta i spremnika, Egipćani su upotrebljavali prirodne asfalte za hidroizolaciju i mumificiranje. Dakle, njegova svojstva ljepljivosti i nepropusnosti bila su poznata već u samim začecima ljudske civilizacije. Gotovo sav bitumen koji se u današnje doba upotrebljava za asfaltiranje dobiva se obradom nafte, odnosno destiliranjem. Bitumenska veziva koja se najčešće upotrebljavaju u gradnji savitljivih kolničkih konstrukcija mogu se podijeliti na tri vrste. Bitumen Izvrsnom prionjivošću i vodonepropusnošću ovo čvrsto i trajno vezivo iznimno je otporno na djelovanje većine kiselina, alkalija i soli. Najviše se upotrebljava u proizvodnji vruće asfaltne mješavine koja se ko-
risti u prvom redu za građenje savitljivih kolničkih konstrukcija. Grijanjem ga dovedemo u tekuće stanje i tako ljepljiv prianja te obavija zrna agregata i stvara savršenu mješavinu, sposobnu za izdržavanje golemih opterećenja na kolničkim konstrukcijama autocesta, zračnih luka i pista za utrke. Bitumen se u vrste klasificira na tri načina koji se temelje na penetraciji, viskoznosti ili ponašanju. U Hrvatskoj se sve češće upotrebljavaju polimerom modificirani bitumeni, a oni se koriste za posebne asfaltne mješavine tipa SPLITMASTIKSASFALT (SMA). Polimerni se bitumen počeo proizvoditi i u Hrvatskoj, kao zajednički projekt Ine i Shella te je prve količine kupila Cesta Varaždin d.d. Bitumenske emulzije Bitumenska emulzija je mješavina sastavljena od bitumena, vode i emulgirajućeg sredstva. Svrstava se među tekuće bitumene jer je za razliku od bitumena, pri okolnoj temperaturi u tekućem stanju. Koristi se da bi smanjila viskoznost bitumena kako bi se mogao upotrebljavati pri nižim temperaturama. Kada se bitumenska emulzija pomiješa s agregatom, ona se razbija (na bitumen i vodu) i to zato što kapljice bitumena reagiraju s površinom agregata i s njom uspostavljaju vezu, pri čemu istiskuju vodu koja se nalazi između bitumena i agregata, a time se dobiva kontinuirani film bitumena na agregatu ili kolniku. Pojedinačne se vrste koriste na sljedeći način: nestabilne emulzije – za površinske obrade i penetrirani makadam; polustabilne emulzije – za hladne mješavine bitumena i agregata diskontinuiranog sastava; stabilne emulzije – za prskanje, kako bi se poboljšala prionljivost, emulzijske obrade i agregata kontinuiranog sastava te slurry seal. Razrijeđeni bitumeni Razrijeđeni bitumeni su tekući bitumeni koji se dobivaju tako da se bitumenima dodaju naftna otapala. Bitumenima je tako smanjena viskoznost pa se mogu upotrebljavati na nižoj temperaturi ugradnje. Mogu se podijeliti u tri vrste: brzoispariv – upotrebljava se za prskanja u svrhu poboljšanja prionljivosti i površinske obrade; srednje brzoispariv – upotrebljava se za prskanja uskladištive asfaltne mješavine za popravke te miješanja na cesti; sporoispariv – upotrebljava se za prskanja. Agregati Agregat koji se upotrebljava pri proizvodnji vruće asfaltne mješavine uglavnom se pridobiva i obrađuje u kamenolomima i šljunčarama. Vrste agregata koje se koriste su prirodne stijene (eruptivne, sedimentne i metamorfne), laki agregat, koji se dobiva zagrijavanjem gline do vrlo visokih temperatura, i šljaka, koja obično nastaje tijekom proizvodnje čelika u visokoj peći. Kada se laki agregat i šljaka upotrebljavaju za asfaltne mješavine, ta dva umjetna agregata znatno pridonose otpornosti kolnika na klizanje. U cestogradnji su najvažnija fizikalna svojstva stijenske mase, i to bitni podaci o tome kako će se materijali ponašati u raznim okolnostima, tj. kada se koriste kao tampon ili nosivi sloj, ili kada se ugrađuju u razne slojeve asfaltnih mješavina. Danas se asfaltne mješavine pretežno izvode po principu minimuma šupljina, što znači da se agregat sastoji od kamene sitneži, pijeska i kamenog brašna, tako da u mješavini ostane po mogućnosti što manji obujam šupljina.
Tehnika gradnje asfaltom
Kako bi sve stavke nekog građevinskog ugovora bile u cijelosti ispunjene odnosno određena površina bila kvaliteto asfaltirana moraju jasno biti definirane potrebe i zahtjevi u pogledu osobina koje određena prometna površina mora ispunjavati. Ove stavke moraju biti sasvim jasno navedene u građevinskom ugovoru.
Prometne površine moraju se tako graditi da uz respektiranje ekonomske isplativost trajno ispunjavaju sve zahtjeve vezane uz iskorištavanje prometnice. Osim toga prometne površine trebaju biti jednostavne za održavanje i općenito ne smiju zahtijevati visoke troškove vezane za sve vrijeme svojeg postojanja. Općenito možemo reći da su sljedeći elementi važni za površine na kojima se odvija promet: U interesu prometne sigurnosti površine na kojia se odvija promet moraju biti što ravnije i u tim okvirima moraju ispunjavati određene standarde. Osim toga prometnica mora posjedovati svrhovit profil usko vezan uz odvođenje oborinskih voda. U interesu njezine trajnosti asfaltne površine prometnice moraju pokazivati određenu otpornost na trošenje, izobličavanje/deformacije odnosno promjenu oblika, mora biti postojana na vremenske utjecaje i izdržljiva s obzirom na svakodnevno iskorištavanje. Poželjno je da asfaltne površine ne budu rascjepkane nego cjelovite, odnosno da na sebi ne nose vezivne fuge. U ekološkom interesu asfaltne površine prometnica ne smiju onečišćavati oborinske vode, moraju se sastojati od onih materijala koji se najlakše i najpotpunije recikliraju odnosno materijala koji se ponovno upotrebljavaju kako bi se na taj način spriječilo bespotrebno nastajanje otpada. Poglavito su u komunalnim okvirima izraženi zahtjevi kao na primjer: Postojanje onih površinskih slojeva asfalta koji najbolje ''upijaju'' odnosno eliminiraju buku (da se stvara što manja buka kotača). U slučaju prometnih gužvi ili radova moraju biti u stanju primiti promet kao alternativni komunalni pravci. Moraju biti što je moguće prije raspoložive za upotrebu nakon polaganja asfaltnih slojeva. Na taj način biti će skraćeno vrijeme korištenja alternativnih pravaca. Izvođenje građevinskih radova mora protjecati uz što brže i ''bezbolnije'' odnosno uz što manje buke i na što prihvatljiviji ekološki način. Sve ove uvjete asfalt kao građevni materijal ispunjava uzorno i besprijekorno, poglavito iz tog razloga što se asfaltirane površine nakon postavljanja asfaltnih slojeva mogu vrlo brzo koristiti (nakon relativno kratkog vremena hlađenja asfalta); na taj način spriječit će se negativne posljedice usporavanja prometa i eliminirati potreba korištenja alternativnih pravaca. Pješačke zone moraju biti tako izvedene kako bi ih nesmetano mogle koristiti i osobe s posebnim potre-
bama - oko 0,3 posto osoba u svakodnevnom životu prisiljeno je koristi invalidska kolica kako bi se moglo nesmetano kretati. Staze za pješake i trotoari moraju ispunjavati određene zahtjeve i standarde: - Minimalna širina mora im biti 1,50 m. - Maksimalan uzdužni nagib ne smije prelaziti 6%. - Maksimalna poprečni nagib ne smije prelaziti 2%. - Rubnici moraju također biti prilagođeni slijepim osobama i osobama u invalidskim kolicima. - Mora se nastojati postići da je staza što ravnija i da je površinski otpor invalidskim kolicima što manji. - Eventualne vezivne fuge na stazi ne smiju ''stršiti''. Ove zahtjeve u stanju je najbolje ispuniti asfalt proizveden od finih granulata. Općenito gledano asfalt je upravo idealno sredstvo za ispunjenje komunalnih potreba za kvalitetnom cestogradnjom. Tehničke pretpostavke koje mora ispunjavati podloga Generalno gledajući podloga mora biti tako napravljena kako bi se na nju ispravno mogao postaviti sljedeći sloj a to znači: 1.Sama podloga mora biti sasvim ravna kako bi se na taj način osigurala pretpostavka da svaki idući sloja po cijeloj površini imati istu debljinu. 2.Osim toga asfaltna podloga mora biti sasvim čista, suha i dovoljno ljepljiva kako bi se zajamčilo dobro vezanje svih slojeva. 3.Temeljni sloj mora u potpunosti ispunjavati sve zahtjeve u pogledu nosivosti, čvrstoće kako bi se na taj način zajamčila konstantna ravna površina svih slojeva - na ovaj način svaki će idući sloj ispravno nalijegati i zaptivati prethodni sloj. Za cestogradnju općenito vrijedi pravilo: uvijek je potrebno osigurati da glavna nosiva zemljana podloga bude ne samo čvrsta nego i da posjeduje kvalitetan sustav odvoda (oborinskih) voda.
Površinski iskopi Pripremni radovi iznimno su bitni u prvim fazama građevinskog projekta. Učinkovitost izvedbe mora biti potkrijepljena svim tehničkim karakteristikama i čimbenicima, a materijali, proizvodi, oprema i radovi moraju biti izrađeni u skladu s normama i tehničkim propisima
Materijal klase C prepun je ilovače – pogodno za bagere, obavlja se tek neposredno prije izrade kolničke konstrukcije, osim kod materijala koji nisu osjetljivi na utjecaj vode Pripremni radovi, što uključuje i površinske iskope, iznimno su bitni u prvim fazama građevinskog projekta. Učinkovitost izvedbe radova mora biti potkrijepljena svim tehničkim (dokumentacija, ispitivanje podloge i sl.) i netehničkim (npr. godišnje doba, vlažnost…) karakteristikama i čimbenicima, a materijali, proizvodi, oprema i radovi moraju biti izrađeni u skladu s normama i tehničkim propisima navedenima u projektnoj dokumentaciji za dotični projekt. Humus predstavlja problem jer predstavlja površinski sloj tla koji sadrži organske tvari u takvoj količini da mu u građevinskom smislu daju nepovoljna svojstva, dočim je posteljica uređeni završni sloj nasipa, u usjeku uređeno sraslo tlo ili zamijenjeno sraslo tlo, određene ravnoće i nagiba, koje svojim fizikalnim i kemijskim svojstvima zadovoljava tražene uvjete, tako da može bez štetnih posljedica primiti opterećenje kolničke konstrukcije i prometno opterećenje. Čišćenje tla Ovo je početna faza i obuhvaća površinski iskop raznih debljina i njegovo prebacivanje u stalno ili privremeno odlagalište, a razlozi su ti što humus zbog svojih svojstava pod opterećenjem znatno mijenja obujam, a pri promjenama količine vode osjetno mu se smanjuje nosivost tako da nije pogodan kao građevni materijal i mora ga se odstraniti. Humusno tlo iskopava se s površina na trasi ceste kao i s ostalih površina, a iskopava isključivo strojno, a ručno jedino tamo gdje to strojevi ne bi mogli obaviti na zadovoljavajući način. Šiblje se mjestimično može odstraniti zajedno s humusom, ali se od njega mora odvojiti prije upotrebe humusa pri obradi kosina nasipa ili usjeka ceste. Odguravanje humusa u odlagalište mora se obavljati tako da ne dođe do miješanja s nehumusnim materijalom. Ako postoji višak humusa, potrebno je prethodno predvidjeti lokaciju i oblik odlagališta za njegovo odlaganje. Prilikom iskopa humusa ne smije se dopustiti duže zadržavanje vode na tlu jer bi ga ona prekomjerno razvlažila. Stoga tijekom iskopa treba voditi računa o tome da je omogućena stalna poprečna i uzdužna odvodnja. Vodu treba odvesti izvan trupa ceste priključkom na neki odvodni jarak, potok ili prirod-
nu depresiju. Površine na kojima je nakon iskopa humusa predviđena izrada nasipa potrebno je odmah urediti i zbiti te izraditi i zbiti prvi sloj nasipa. Debljinu humusnog sloja ustanovljuje se za svaki profil posebno, ili za pojedine dionice trase ceste ako se debljina humusnog sloja na pojedinim dionicama ne mijenja, na osnovi geomehaničkog elaborata i kontrole u tijeku izvedbe radova. Identifikacija humusnog sloja obavlja se na osnovi mirisa, boje, sastojaka biljnih i životinjskih ostataka koji podliježu procesima razlaganja, kao i količine ukupnih organskih tvari a ako nije drukčije određeno, humusnim slojem smatra se površinski sloj sraslog tla u kojem je količina organskih tvari veća od 10%.
Iskop za cestu Pri iskopavanju se na svim promjenama tla moraju uzeti odgovarajući uzorci za ispitivanje upotrebljivosti za predviđenu namjenu. Izrada širokog iskopa Izrada obuhvaća široke iskope koji su predviđeni projektom, a to su: iskopi usjeka, zasjeka, iskopi radi korekcija vodotoka i regulacija rijeka, iskopi kod devijacija cesta i prilaznih putova, kao i široki iskopi pri gradnji objekata, a uključuje i utovar iskopanog materijala u prijevozna sredstva. Iskop se obavlja prema visinskim kotama te propisanim nagibima kosina, a uzimajući u obzir geomehanička svojstva tla i zahtijevana svojstva za namjensku upotrebu iskopanog materijala. Izbor tehnologije rada kod širokog iskopa ovisi o predviđenim umjetnim objektima (potporni i obložni zidovi, drenaže, cestovna kanalizacija i slično), vrsti tla, mogućnostima primjene određene mehanizacije za iskop i prijevoz, visini i dužini zahtijevanog iskopa, količini tla koje treba iskopati, prijevoznim dužinama, rokovima završetka iskopa, odnosno rokovima dovršetka ceste, važnosti pojedinog iskopa za dinamiku rada na objektu i ekonomičnosti iskopa. Koristeći se navedenim elementima, kao i drugim okolnostima koje mogu utjecati na izbor tehnologije
rada, treba se držati odgovarajućih važećih propisa i normi. Iskop se može izvesti na jedan od ovih načina ili njihovom kombinacijom: iskop u punom profilu s čela, iskop usjeka (zasjeka) sa strane, iskop u uzdužnim slojevima i iskop s uzdužnim prosjekom. Sve iskope treba obaviti prema predviđenim visinskim kotama i propisanim nagibima po projektu, odnosno po zahtjevima nadzornog inženjera. Pri izradi iskopa treba provesti sve mjere sigurnosti pri radu i sva potrebna osiguranja postojećih objekata i komunikacija. Široki iskop treba obavljati prema odabranoj tehnologiji upotrebom odgovarajuće mehanizacije i drugih sredstava, a ručni rad ograničiti na nužni minimum. Ovisno o vrsti tla, tehnologiji i upotrijebljenoj mehanizaciji kojom je moguće obavljati iskop, kod širokog iskopa treba razlikovati: a) Iskop u materijalu kategorije 'A' Pod materijalom kategorije 'A' razumijevaju se svi čvrsti materijali gdje je potrebno miniranje kod cijelog iskopa. Toj skupini pripadaju sve vrste čvrstih i veoma čvrstih kamenih tala kompaktnih stijena (eruptivnih, metamorfnih i sedimentnih) u zdravom stanju, uključujući i moguće tanje slojeve rastresitog materijala na površini, ili takve stijene s mjestimičnim gnijezdima ilovače i lokalnim trošnim ili zdrobljenim zonama. U ovu se kategoriju ubrajaju i tla koja sadrže više od 50% samaca većih od 0,5 m3 za čiji je iskop također potrebno miniranje.
Izbor mehanizacije Široki iskop ovisi o predviđenim umjetnim objektima, vrsti tla, mogućnostima primjene određene mehanizacije za iskop i prijevoz, visini i dužini zahtijevanog iskopa i količini tla koje treba iskopati b) Iskop u materijalu kategorije 'B' Pod materijalom kategorije 'B' razumijevaju se polučvrsta kamenita tla gdje je potrebno djelomično miniranje, a ostali se dio iskopa obavlja izravnim strojnim radom. Toj skupini materijala pripadaju razni materijali, uključujući i rastresiti materijal, homogeni lapori, trošni pješčenjaci i mješavine lapora i pješčenjaka, većina dolomita (osim vrlo kompaktnih), raspadnute stijene na površini u debljim slojevima s miješanim raspadnutim zonama, jako zdrobljeni vapnenac, sve vrste škriljaca, neki konglomerati i slični materijali.
c) Iskop u materijalu kategorije 'C' Pod materijalom kategorije 'C' podrazumijevaju se svi materijali koje nije potrebno minirati, nego se mogu kopati izravno, upotrebom pogodnih strojeva – buldožerom, bagerom i sl. U ovu kategoriju spadala bi sitnozrnata vezana (koherentna) tla kao što su gline, prašine, prašinaste gline (ilovače), pjeskovite prašine i les; krupnozrnata nevezana (nekoherentna) tla kao što su pijesak, šljunak, odnosno njihove mješavine, prirodne kamene drobine ili slični materijali i mješovita tla koja su mješavina krupnozrnatih nevezanih i sitnozrnatih vezanih materijala. Široki iskop – varijanta 'A' Pri radovima na miniranju u ovoj kategoriji materijala izvođač mora raspolagati izvježbanom i kvalificiranom radnom snagom za takvu vrstu radova. Projekt miniranja, koji uključuje i 'glatko miniranje', sastavni je dio radova, a prije početka radova mora ga odobriti nadzorni inženjer. Sve izmjene i dopune tijekom rada mora odobriti nadzorni inženjer. Pri svakoj upotrebi eksploziva potrebno je postupati u skladu s odabranom tehnologijom, važećim zakonima i propisima za takve radove radi sigurnosti vlastitog gradilišta, opreme, objekata, ljudi i okoliša. Kod miniranja, kao i pri radovima na iskopima, treba svesti na minimum utjecaje koji bi prouzročili ometanje prometa, ljudi i okoliša. Pri radovima treba postaviti svu potrebnu prometnu i sigurnosnu signalizaciju. Bušotine za miniranje u pravilu se izrađuju pomoću dubinskih bušilica opremljenih i prilagođenih takvoj vrsti rada. Prethodnim geotehničkim ispitivanjima utvrđuju se fizičko-mehanička svojstva stjenskih masa i smjer pružanja i pad slojeva u odnosu na os ceste, na osnovi čega će se odabrati tehnologija, tj. odrediti način otkopavanja, način bušenja, razmak bušotina i količina punjenja eksplozivom. Raspored bušotina kao i količina eksploziva po minskoj bušotini trebaju biti takvi da osiguravaju stvaranje najpovoljnije granulacije odminiranog materijala i da potreba za naknadnim usitnjavanjem komada kamena bude minimalna. Radi što kvalitetnije izrade pokosa, obvezno je izvesti 'glatko miniranje' prije ostalih mina u profilu iskopa. Time se pokosi pri konačnom uređenju lakše urede, pravilnijih su ploha, a i količina rastresitog materijala koji treba očistiti je minimalna. Na taj se način sprečava rastresanje stjenske mase u pokosima čime postaju stabilniji i lakše se održavaju. Ako se izvede odvajanje kamene mase po projektiranoj plohi pokosa do nivelete od ostale mase u jezgri iskopa, prekopavanje profila iskopa smanjuje se na minimum. Taj učinak ovisi o čvrstoći stjenske mase, odnosno pružanju i padu slojeva prema osi ceste, kao i o vrsti slojevitosti i ispucanosti stjenske mase. Materijal se kopa do projektiranog nagiba pokosa uz obvezno odstranjivanje labavih i rastresitih dijelova stijene do kote posteljice, po kojoj se tako može odvijati gradilišni promet. Potrebno je odmah urediti privremenu poprečnu i uzdužnu odvodnju. Ako je potrebno, nagib zasjeka treba izraditi strmije od projektiranog (radi zaštite objekata ili slično); u nekim se slučajevima to može postići pravilnom tehnikom bušenja i miniranja. Tim se načinom nagib pokosa može povećati za približno 25%, osobito kada slojevi u pokosu imaju povoljan položaj. Ako materijal iz iskopa treba upotrijebiti za proizvodnju zrnatog kamenog materijala za izradu klinova kod objekata, nosivih slojeva kolničke konstrukcije, agregata za beton i asfaltne slojeve, potrebno je dobiti dokaze o upotrebljivosti koji se temelje na rezultatima laboratorijskih ispitivanja. Ako se na osnovi prethodnih ispitivanja ovlaštenog tijela dobije dokaz o upotrebljivosti kamenog materijala, treba predvidjeti odgovarajuću tehnologiju rada te obratiti pažnju na to da se isključi miješanje primjesa s kamenim materijalom koji je ispitan. Ako projektom nije predviđena upotreba iskopanog materijala za određene namjene (nasipe), treba ga po završetku radova razastrti i isplanirati ili prevesti u odlagalište određeno projektom
Široki iskop – varijanta 'B' Za ovu kategoriju materijala i uz rad strojeva potrebno je i određeno miniranje. Međutim, bez obzira na to što je pri iskopu takvog materijala opseg miniranja mali, izvođač mora u svemu primjenjivati tehnologiju i sigurnosne mjere kao pri miniranju u čistom kamenom materijalu (materijalu kategorije 'A'). Pri iskopu materijala osjetljivih na atmosferske utjecaje treba istodobno osigurati utovar materijala, prijevoz do mjesta stalnog odlagališta ili do mjesta ugradnje u nasip, istovar i ugradnju. Iskop se do predviđene kote smije obaviti samo ako materijal nije osjetljiv na utjecaje atmosferilija i ako je tlo u zoni posteljice sposobno da podnese gradilišni promet. Ako nije tako, iskop treba obaviti za 0,2 – 0,3 m iznad predviđene kote. Materijali iz širokog iskopa mogu biti različitog sastava, pa poprečna i uzdužna odvodnja mora biti u svim fazama rada besprijekorno riješena. Sva voda mora se odvesti izvan trupa ceste u pogodne recipijente. Za vrijeme rada na iskopu pa do završetka svih radova na projektu, izvođač je dužan brinuti se o tome da zbog moguće nepravilne odvodnje ne dođe do oštećenja izrađenih pokosa i da se ne ugrozi njihova stabilnost prije ozelenjivanja i predaje objekta na upotrebu. Nagibe pokosa u usjeku i zasjeku treba izraditi po projektu. Nagibi mogu biti vrlo različiti jer ova grupa materijala obuhvaća širok raspon stjenskih masa prema njihovim fizičko-mehaničkim svojstvima. Nagib pokosa kod pješčara i konglomerata ovisit će o vrsti veziva i stupnju povezanosti, kod uslojenih stijena o padu slojeva (prema osi ceste ili brdu) i stupnju raspucalosti i svojstvima tla. Tijekom rada, na zahtjev izvođača radova, moguće promjene nagiba pokosa odredit će nadzorni inženjer, a u skladu sa svojstvima miješanog materijala, geološkim nalazima, povećanom potrebom za odgovarajućim materijalom i pojavama u iskopima i sl. Ovakvi materijali namijenjeni su pretežno za izradu nasipa, a ponekad se materijali te grupe mogu koristiti za izradu nosivih slojeva pristupnih i drugih lokalnih cesta, što treba dokazati odgovarajućim ispitivanjima na probnim dionicama.
Rovovi za instalacije Iskopi se trebaju izvoditi točno prema nacrtima iz projekta sa svim potrebnim razupiranjima, odvodnjom, privremenim odlaganjem iskopanog materijala te razastiranje ili odvoz viška materijala nakon zatrpavanja rova Široki iskop – varijanta 'C' U materijalima ove kategorije iskop se obavlja izravno strojevima. Izbor vrste strojeva i njihov broj predviđeni su projektom i odabranom tehnologijom iskopa. Iskop je dopušten do dubine 0,2 – 0,3 m iznad projektirane kote, a konačni se iskop obavlja tek neposredno prije izrade kolničke konstrukcije, osim kod materijala koji nisu osjetljivi na utjecaj vode. Ako je iskopani materijal osjetljiv na atmosferske utjecaje, njegovo odlaganje u trupu ceste nije dopušteno, pa se prilikom iskopa takvi materijali moraju odmah utovariti, prevesti i ugraditi u nasipe ili istovariti na mjesto stalnog odlagališta. Svi iskopi moraju se izvesti prema profilima, kotama i nagibima iz projekta, vodeći računa o svojstvima i upotrebljivosti iskopanog materijala u određene svrhe, tj. za izradbu nasipa ili kao građevni materijal za druge korisne svrhe. Sve što je rečeno o odvodnji i nagibima pokosa kod iskopa u materijalima kategorije 'B', vrijedi osobito za zemljane materijale ove kategorije jer su oni izrazito osjetljivi na utjecaje vode i stabilnost pokosa, pa svaka i najmanja pogreška može izazvati smanjenje brzine rada i osjetne materijalne štete. Nagib radnih pokosa pri iskopu je u granicama 1 : 1 za nevezana krupnozrnata tla do 1 : 3 za sitnozrnata vezana koherentna tla. Materijali ove kategorije najčešće se upotrebljavaju za izradu nasipa. Kako ih često dobivamo iskopom u plitkim zemljanim usjecima ili zasjecima, količina vlage obično im je visoka, a mogu sadržavati i veliku količinu organskih tvari. S obzirom na to, tijekom rada provjerava se kakvoća materijala laboratorijskim ispitivanjima. Pri iskopavanju moraju se na svim promjenama tla uzeti odgovarajući uzorci za ispitivanje upotrebljivosti tla za predviđenu namjenu. Kada se ispitivanjima ne potvrdi upotrebljivost materijala za izradu nasipa, treba odrediti mjesto odlaganja tog materijala i odobriti zamjenu prikladnijim materijalom. Ako nije drukčije određeno, takvim se materijalom uglavnom proširuju nasipi i stvaraju platoi za parkirališta i vidikovce. Ako je potrebno materijale homogenizirati, treba koristiti vertikalne ili horizontalne iskope.
Miniranja Raspored bušotina kao i količina eksploziva po minskoj bušotini trebaju biti takvi da osiguravaju stvaranje najpovoljnije granulacije odminiranog materijala i da potreba za naknadnim usitnjavanjem komada kamena bude minimalna Iskop građevinskih stepenica Izrada obuhvaća iskope stepenica na nagnutim temeljnim tlima u svim kategorijama materijala, s utovarom, a prema profilima i mjerama danim u projektu. Materijal iskopan u stepenicama ugrađuje se u slojeve nasipa. Sav se rad na iskopu stepenica obavlja upotrebom odgovarajuće mehanizacije. Iznimno, manji se dio rada može obaviti ručno. Na nagnutim terenima, za stabilno nalijeganje nasipa na temeljno tlo, stepenice se rade kod svih nagiba većih od 20%. Širina stepenica može biti 2,0 – 5,0 m. Stepenice moraju imati nagib od 4%. Kosina zasjeka stepenica iznosi 2 : 1 do 3 : 1, što ovisi o vrsti i svojstvima tla i nagibu terena. Kod blaže nagnutih padina može između stepenica biti međurazmak 1 – 1,5 m. Kod jače nagnutih terena taj se međurazmak izostavlja. Stepenice se ne moraju izvoditi na kamenitim terenima ako u njima ima prirodnih neravnina koje sprečavaju klizanje tijela nasipa. Iskapanje temeljnih i građevnih jama Iskapaju se temelji širine do 2 m i građevne jame za objekte šire od 2 m, raznih dubina, u svim kategorijama tla. Iskopi se rade točno po mjerama i profilima te visinskim kotama iz projekta. Prema potrebi, jame se podgrađuju i razupiru, ili se izvode pomoću zagata. Također, od dodatnih poslova ističu se sabiranje i crpljenje oborinskih, podzemnih ili izvorskih voda, vertikalni prijenos iskopanog materijala na potrebnu visinu, odlaganje iskopanog materijala potrebnog za nasipavanje oko gotovog temelja i odvoz viška iskopanog materijala. Temeljne konstrukcije mogu biti:
trake, samci, nosači ili ploče. Prema dubini temeljenja razlikujemo plitko temeljenje i temeljenje u otvorenoj jami. Temeljenje u otvorenoj jami može biti: - bez podgrađivanja i razupiranja s iskopom u nagibu pokosa koji osigurava najmanji faktor sigurnosti F = 1,3 protiv klizanja, i - podgrađivanjem, koje može biti pomoću drvene oplate, zabijenih čeličnih i drvenih talpi, zabijenih i usidrenih stupova s odgovarajućom oplatom između njih, te pomoću izrade posebnih obodnih zidova od betona kružnog oblika (bunari) ili pravokutnog oblika (sanduci). Prema prisutnosti vode razlikujemo temeljenje u suhom i temeljenje u vodi. Temeljenje se obavlja prema izvedbenim nacrtima projekta temeljenja koji treba sadržavati: ispitivanja uzoraka tla ispod temelja, proračun dopuštenog opterećenja, proračun slijeganja građevinskog objekta, njegovog dijela i susjednih objekata, dimenzioniranje temelja, i druge podatke prema važećim zakonima i propisima iz područja građevinarstva. Kada se građevna jama podgrađuje, izrađuje se iskop za radni prostor širi za 50 cm koji se računa kao svijetli razmak između oplate građevne jame i oplate građevinskog objekta, a ukoliko je dno građevne jame u nevezanom materijalu, treba ga neposredno prije izrade temelja urediti nabijanjem. Ako je dno temeljne jame u vezanom materijalu, te ako je došlo do oštećenja dna, potrebno je neposredno prije izrade temelja urediti oštećeni dio uz eventualnu zamjenu pogodnim materijalom. Kada se prilikom iskopa obavlja i crpljenje vode, onda se to treba raditi tako da se ne smanji zbijenost tla ili da se ne odnose sitnije čestice. Radi smanjenja brzine i količine dotoka vode, izrađuje se žmurje od dasaka, betonskih ili čeličnih talpi sa žljebovima.
Trasiranje i iskop Bočne kanale iskope treba raditi prema odabranoj tehnologiji, strojno, a ručni rad svesti na najmanju mjeru i primijeniti jedino tamo gdje se ne može raditi strojevima Instalacije i drenaže Iskop rovova za instalacije i drenaže obuhvaća iskop materijala točno prema nacrtima iz projekta sa svim potrebnim razupiranjima, odvodnjom, privremenim odlaganjem iskopanog materijala te razastiranje ili odvoz viška materijala nakon zatrpavanja rova. Izvođenje također obuhvaća i razastiranje materijala nakon eventualnog odvoza u nasip ili na stalno odlagalište. Rovove za instalacije i drenaže treba iskopavati strojno, jedino ako to nije moguće, mogu se raditi iznimno ručno uz potrebne mjere sigurnosti i zaštite na radu. Rovovi se mogu raditi slobodno, bez razupiranja samo kod manjih dubina iskopa. Kod većih se dubina rovovi obvezno moraju razupirati, a način razupiranja ovisi o dubini iskopa i vrsti tla. Kao mjera osiguranja od obrušavanja iskop mora biti postupan. Za vrijeme iskopa treba osigurati crpljenje vode koja na bilo koji način dospije u rov. Kao svijetla širina kod nerazupiranih rovova računa se razmak u dnu, a kod razupiranih rovova razmak između razupiranih stijenki rova. Za obradu spojeva cijevi, kontrolna okna i slično na određenim se mjestima predviđaju proširenja od najmanje 50 cm. Kod rovova za drenažu razlikujemo iskop za plitke uzdužne drenaže u usjecima i zasjecima, iskop za vertikalne drenaže i iskop za drenaže klasičnog tipa. Iskop za plitke uzdužne drenaže u usjecima i zasjecima u vezanom zemljanom materijalu izrađuje se prema projektu. Iskop za vertikalnu drenažu obavlja se garniturom za bušenje. Projektom mora biti točno određeno područje za izradu vertikalnih bušotina, profil bušotina kao i dubina bušotine. Iskop za drenažu klasičnog tipa s vertikalnim stranicama obavlja se strojno. Ako vrsta tla i dubina rova zahtijevaju razupiranje, rov se mora razupirati. Širina dna iskopa za drenaže povećava se s dubinom, ovisno o svojstvima tla i mora biti određena projektom. Iskopani materijal razvrstava se (ocjenjuje) prema kategoriji ('A', 'B' ili 'C') i odlaže se privremeno uz rovove na takvoj udaljenosti na kojoj neće ugroziti iskopani rov, a taj se materijal upotrebljava za zatr-
pavanje rova ako je pogodan. Po završetku iskopa obavlja se visinska kontrola dna na svakom projektnom profilu ili po potrebi i gušće. Pri izradi iskopa treba provesti sve mjere sigurnosti pri radu i sva potrebna osiguranja postojećih objekata i komunikacija i treba ih obavljati prema odabranoj tehnologijom upotrebom odgovarajuće mehanizacije Regulacijski kanali Izvođenje obuhvaća iskope za regulacije, kanale i slične radove u svim kategorijama tla, te odlaganje materijala duž iskopa kanala s razastiranjem i planiranjem ili odvoz materijala u stalno odlagalište, kao i dodatne radove koji su potrebni za skretanje vodnih tokova. Iskope treba raditi prema odabranoj tehnologiji, strojno, a ručni rad svesti na najmanju mjeru i primijeniti jedino tamo gdje se ne može raditi strojevima. Iskopani materijal treba privremeno odložiti na sigurnu udaljenost, a najmanje na jedan metar od obje strane gornjega ruba kanala, ako je to s obzirom na terenske i ostale okolnosti moguće. Humus treba odvojiti od ostalog materijala ako se višak materijala koristi za izradu nasipa. Ako projektom nije predviđena upotreba iskopanog materijala za određene namjene (nasipe), treba ga po završetku radova razastrti i isplanirati ili prevesti u odlagalište određeno projektom. Niveleta dna regulacijskih kanala mora odgovarati projektu tako da ne može doći do zadržavanja vode u kanalu, što se provjerava geodetskom kontrolom nakon završenog iskopa na svakom projektnom profilu. Korijenje i slične prepreke u zoni kanala treba odstraniti. Po završetku iskopa obavlja se visinska kontrola dna i pokosa kanala na svakom projektnom profilu. Kao što je opisano, izrada iskopa i kanala je izuzetno bitan, ali i opasan posao pri kome je potrebno pratiti sve točke, preporuke i propise koji su navedeni u dokumentaciji, projektu i općim tehničkim uvjetima. Samo izvođenje mora biti izvedeno precizno i sa što manjim odstupanjima jer pogreške i odstupanja u ovom dijelu izrade mogu imati višestruko skuplje posljedice u konačnici. Zbog osjetljivosti ove faze treba uložiti osobit napor i pažnju u izvedbi.
Cestogradnja - Svježi beton Obrada svježeg betona usko je povezana s troškovima ugradbe kao i s kvalitetom i vijekom trajanja očvrslog betona. Izbor pojedine vrste betona s točno definiranom konzistencijom stoga je od presudnog značenja
Vrijeme za obradu betona je ograničeno pa stoga obrada betona ponajprije ovisi o sljedećim aspektima: vrsti cementa, količini i vrsti dodataka cementu i betonu, temperaturi betona, vremenu isušivanja svježeg betona. Cementni kamen nastaje očvršćivanjem veziva (cementa kojem se dodaje hidraulički dodatak) i vode. Vezivno ljepilo lijepi dodatke betonu i na taj način beton očvršćuje. Samo od kvalitetnog cementnog kamena može nastati kvalitetan i trajan beton. Vezivno ljepilo (usporedi s ljepilom za tapete) utoliko je bolje što mu se dodaje manje vode. Vrijednost vode i vezivnog sredstva prikazuje koliko kg vode dolazi na predviđenu količinu vezivnog sredstva. Za izračunavanje točne vrijednosti u obzir je potrebno uzeti sadržaj površinske vode na dodacima betonu i količinu vode koja se dodaje tijekom miješanja (voda za miješanje, tekući dodaci). Voda i veziva Kako bi vezivno ljepilo (cement) u cijelosti očvrsnulo (hidratiziralo), za jedan kg veziva potrebno je upotrijebiti 0,4 kg vode. Na kraju procesa očvršćivanja cijela količina vode reagirala je s vezivnim ljepilom; u očvrslom cementnom kamenu stoga ne preostaju pore ispunjene vodom. Ako u postupku proizvodnje betona povećamo vrijednost (količinu) vode i vezivnog sredstva, voda će se fino raspodijeliti u cementnom kamenu. Na taj način dobit ćemo porozni beton. Jasno je da je ovakav beton s poroznim cementnim kamenom manje postojan i on ima manju čvrstoću nego je to slučaj s betonom s vrlo gustim cementnim kamenom. Temporalni razvitak betona Vezivno ljepilo očvršćuje ne zahvaljujući isušivanju, nego činjenici da voda reagira u kontaktu s pojedinim zrnima veziva. Pri tome se voda veže uz cementni kamen (hidratacija). Na ovaj način vezana voda za razliku od vode u kapilarama ne može ishlapjeti. U početku hidratacija djeluje vrlo brzo jer se odvija na površini zrna vezivnog sredstva. S vremenom proces hidratacije odvija se sve sporije jer voda sve teže prodire kroz očvrsli cementni kamen u unutrašnjost do zrnaca veziva koja još nisu doživjela hidrataciju. Neposredno nakon miješanja ljepilo veziva sastoji se od veziva i vode koja hlapi. Što vrijeme više odmiče, zahvaljujući hidrataciji voda se sve više veže, tako da udio vode koja hlapi postaje sve manji, a udio
vezane vode sve veći. To znači da vremenski gledano u jednom relativno ranom trenutku hidratacije beton s V/V (voda/vezivo) vrijednošću od 0,40 ima potpuno iste osobine koje inače ima beton s V/V vrijednošću od 0,60 nakon završenog procesa hidratacije.
Pore Tijekom zbijanja betonske mase i očvršćivanja nije moguće potisnuti sve pore. Možemo reći da i beton koji je praktično potpuno zbijen sadrži oko 0,5 do 2% pora. Budući da pore smanjuju čvrstoću betona, a izrazito velike pore ugrožavaju i postojanost (vijek trajanja) betona, onda su to vrlo jasni razlozi zbog čega je beton tijekom ugradbe potrebno što je moguće bolje zbiti. Umjetne okrugle zračne pore nastaju kao rezultat dodavanja posebnih dodataka koji stvaraju okrugle pore i ovakve pore imaju promjer od oko 0,01 do 1 mm. Ove pore pojačavaju otpornost betona na utjecaj mraza i soli, ali pozitivno utječu i na sastav i obradu svježeg betona. Dodaci Prirodno okrugličasti dodaci: šljunak, okruglo zrno. Ili drobljeni agregati: drobljenac, zrno s rubovima za npr. normalni beton . Umjetno proizvedeni agregati: glinopor, stiropor za lagani beton. Prirodni, no i vrlo često umjetno proizvedeni dodaci kao što je primjerice željezni otpad koji se koristi kod teških betona. Glavna zadaća dodataka/agregata je u tome što se njihovom upotrebom štedi ljepilo za vezanje jer su zrna agregata u potpunosti 'umotana' u ljepilo veziva koje ispunjava sve praznine i šupljine izmedu pojedinih zrna granulata. Vrlo je važno agregate sortirati prema veličini i količini u pojedine grupe i tako ih koristiti kako bi se na pravi način uštedjelo na ljepilu. Budući da je zrno granulata puno čvršće od cementnog kamena, ono se u betonu ponaša kao potpora unutarnjoj strukturi betona. Grublja zrna agregata za beton i zrna kubične površine, kao i zrna lagano grube površine daju betonu veću čvrstoću nego je to slučaj s finim sitnim zrnima i agregatima čija zrna imaju ravnu, odnosno pločastu površinu. Uloga zrna agregata je i postizanje posebnih osobina betona kao što je otpornost na trošenje (primjerice, dijabaz, bazalt, elektro-korund, silicijev karbid), toplinska izolacija (male gustoće – lagani agregati), zaštita od zračenja (velike gustoće – teški agregati). Aditivi Aditivi i dodaci betonu mogu dodatno poboljšati osobine svježeg i očvrslog betona. Tako je pozitivan uči-
nak aditiva i dodataka u svježem betonu vidljiv na obradi betona i duljini trajanja obrade. U očvrslom betonu aditivi i dodaci betonu povoljno djeluju na postojanost betona i čvrstoću betona. Potrebno je naglasiti da je dodavanje aditiva i dodataka betonu s ciljem poboljšanja osobina dobro jedino u slučaju ispravnog izbora odgovarajućeg vezivnog ljepila kao i agregata odgovarajućeg sastava zrna. Točna je činjenica da dodavanjem aditiva i dodataka možemo postići optimalne rezultate koji se tiču pojedinih osobina betona, no ovdje se odmah treba naglasiti da optimalno poboljšanje nekih osobina betona može ići na štetu nekih drugih osobina, stoga oprez: ni u kojem se slučaju ne preporuča poboljšanje jedne osobine betona ako to istodobno znači nedopustivo pogoršanje nekih drugih važnih osobina, primjerice, dodaci betonu koji utječu na stvaranje pora poboljšavaju otpornost betona na mraz, no istodobno smanjuju njegovu tlačnu čvrstoću. Sekundarna obrada Pod sekundarnom obradom betona podrazumijevamo sve one poduzete mjere i korake koje za cilj imaju sprječavanje preranog isušivanja betona. Ako se dogodi da se beton prerano isuši, pojavit će se nedostatak vode u kapilarama koja je potrebna za dovršetak procesa hidratacije. Ako hidratacija prerano završi, cementni kamen ostat će porozan, a rezultat toga je njegova oslabljena kvaliteta s obzirom na optimalnu V/V (voda/vezivo) vrijednost. Beton s nižom V/V vrijednošću koji nije sekundarno obrađen imat će manje postojanu površinu od betona sa znatno višom V/V vrijednošću koji je dobro i kvalitetno sekundarno obrađen.
Vrijeme trajanja Beton je potrebno zaštititi od štetnih utjecaja bilo koje vrste sve do onog trenutka dok ne očvrsne dovoljno... Beton je potrebno najmanje 3 dana štititi od preranog isušivanja, a u slučaju potrebe za izrazito visokom kvalitetom betona, zaštitu od isušivanja potrebno je prakticirati najmanje 7 dana. Načini zaštite od isušivanja: Navlaživanje betona, prekrivanje površine betona zaštitnom folijom, upotreba sredstava za sekundarnu obradu, zadržavanje betona u oplati.
TABLICA Vrijeme obrade betona prije isušivanja 30°C 1 h 20°C 2 h 10°C 5 h 5°C 10 h -5°C 20 h Sirovina za proizvodnju cementa Sirovine za proizvodnju cementa dobivaju se u kamenolomima, odnosno u gliništima. Nakon vađenja, veliki komadi sirovina strojevima se prevoze do lokacije gdje se sirovine usitnjavaju (drobe), zatim se tako obrađene sirovine transportiraju do cementare i tamo skladište Za proizvodnju cementa koriste se sirovine vapno i glina, i to kao smjesa: miješaju se u omjeru otprilike 2 : 1. I lapor koji je prirodna mješavina ovih dviju komponenti koristi se u proizvodnji cementa. Sirovina za dobivanje sirovog cementnog brašna najprije se suši, a zatim se melje u posebnom mlinu. Na ovaj način dobivamo sirovo cementno brašno kojemu se prema potrebi mogu dodavati sredstva za dodatnu korekciju. Na ovaj se način olakšava kasniji postupak obrade i ujedno se jamči precizan sastav portland cementa. Dobro promiješano i korigirano cementno brašno skladišti se u posebnom silosu i priprema za obradu na visokim temperaturama. Štetni i otpadni plinovi koji se formiraju tijekom obrade pročišćavaju se u posebnom elektrouređaju. Cementni klinker koji se u međuvremenu ohladio melje se u okruglom ili cjevastom mlinu skupa s gipsom i dodacima cementom brašnu kao što su leteći pepeo ili granulirana troska. Gips sprečava trenutačno ukrućivanje cementa. Potrebno je odmah istaknuti da željene fizikalne i tehnološke osobine finalnog proizvoda (gotovog cementa) ponajprije ovise o vrsti i količini dodataka cementnom brašnu kao i o finoći obrade samog cementnog brašna. Na ovaj način nastaju različite vrste cementa za različite potrebe svakog gradilišta. Iz silosa za skladištenje cementno brašno dospijeva do prostora za izmjenu topline. U ovom se prostoru cementno brašno obrađuje na temperaturi od 800 do 900°C i tijekom ove obrade iz vapnenca se izdvaja CO2. Iz ovog prostora cementni materijal dospijeva do cjevaste peći koja rotira oko svoje uzdužne osi i u njoj se cementni materijal još snažnije zagrijava. Toplina dostiže temperaturu od 1200°C i na taj način cementni materijal poprima kašastu konzistenciju. Tijekom procesa obrade u cjevastoj peći i laganoj nakošenosti cijevi peći cementni materijal ravnomjerno se zagrijava i poprima kugličasti oblik. Na temperaturi od oko 1450°C klinker se vadi iz peći, brzo hladi i zatim propisno skladišti.
Emulzija u cestogradnji BITUMEN - Bitumenske emulzije nalaze vrlo široku primjenu u cestogradnji, uglavnom za sljepljivanje asfaltnih slojeva međusobno ili s bilo kojom drugom podlogom
Nanošenje emulzije - Emulzije se nanose na podlogu jednoliko, tehnikom hladnog postupka prskalicama i specijalno za tu svrhu namijenjenim strojevima. Podloga prije nanošenja emulzije mora biti čista, Slojevi za sljepljivanje su tanki filmovi veziva koji mehanički spajaju asfaltne slojeve ceste kako bi se time osigurala puna funkcionalnost, odnosno nosivost ukupne strukture svih slojeva ceste Primjena emulzija, osim u izgradnji novih, zauzima značajno mjesto i prilikom rekonstrukcije starih cesta te minimalnih asfaltnih zaštita cesta nižeg reda hladnim postupkom. Emulzija je disperzni sustav, a sastoji se od dviju faza koje se inače međusobno ne miješaju. Sićušne kapljice bitumena (disperzne faze) raspršene su u vodi (kontinuiranoj fazi), a stabilnost takvom sustavu daje treća komponenta – emulgator, koji ima ulogu sprečavanja, odnosno odgađanja separacije faza. Ukoliko je udio bitumena u ovakvom sustavu veći od 70%, tada govorimo o tzv. inverznoj emulziji. Emulzije se dijele prema ionskom karakteru i ulozi emulgatora na: anionske (uobičajeni naziv: bazne), kationske (uobičajeni naziv: kisele), neionske. Kada se bitumenska emulzija ugradi na podlogu, namjera jest da se ona natrag pretvori u kontinuirani bitumenski film, odnosno mora se dogoditi odvajanje bitumenske od vodene faze da bi na taj način film bitumena ostao na podlozi. Nakon što se emulzija ugradi, prvo se događa proces razbijanja, a nakon toga proces prekrivanja agregata i nastajanje tankog filma bitumena. Na kraju, događa se potpuna migracija vode iz sustava. Bitumen ostaje ugrađen na površini, film u potpunosti očvrsne i postaje sloj za sljepljivanje pojedinih asfaltnih slojeva, ili postaje zaštitni sloj u kombinaciji s kamenom sitneži.
Različit je tijek mehanizma stvaranja bitumenskog filma na podlozi kod primjene anionskih i kationskih emulzija. Važno je napomenuti da su svi navedeni procesi prilikom primjene emulzija kompleksni i ne do kraja razjašnjeni te na odvijanje istih utječe mnogo različitih uvjeta. Postoji podjela bitumenskih emulzija s obzirom na njihovu reaktivnost, odnosno brzinu razbijanja, na nestabilne – razbijaju se vrlo brzo u kontaktu s agregatom; polustabilne – razbijaju se dovoljno sporo tako da se mogu pomiješati s kamenim agregatom; stabilne – razbijaju se vrlo sporo. Kemijski sastav i karakteristike kamenog agregata također imaju svoju važnost u procesu primjene bitumenskih emulzija. Naime, vapnenački kameni agregat sastava većinom od kalcijeva karbonata, alkalnog (baznog) je karaktera te s kemijskog stajališta vrlo dobro reagira s anionskim emulzijama. S druge strane, silikatni kameni agregat (eruptivac) sastava većinom od silikata, kiselog je karaktera te s kemijskog stajališta vrlo dobro reagira s kationskim emulzijama. Prednost kationskih emulzija pred anionskim jest u tome što se mogu upotrebljavati i s vapnenačkim kamenim agregatom. Primjenom polimerom modificirane bitumenske emulzije u kombinaciji s asfaltnom mješavinom na bazi polimer modificiranog bitumena postiže se poboljšanje otpornosti kolnika na trajne deformacije pri višim temperaturama, odnosno na pucanje uslijed zamora materijala pri niskim temperaturama, poboljšava se otpornost na habanje i na starenje. Nanošenje emulzije Emulzije se nanose na podlogu jednoliko, tehnikom hladnog postupka prskalicama i specijalno za tu svrhu namijenjenim strojevima. Podloga (sloj na bazi hidrauličnog veziva ili asfaltni sloj) prije nanošenja emulzije mora biti čista, suha ili prirodno vlažna. Izvedba površinskih obrada i penetracija s emulzijama je jednostavan i jeftin postupak. Oba sustava u odnosu na strojnu ugradbu izvode se na skoro istovjetan način. U našim standardima, a i u literaturi općenito, površinske obrade i penetracije se različito definiraju. Površinske obrade mogu biti jednostruke ili višestruke, a kod penetracija razlikujemo polupenetraciju i penetraciju. Jednostruka površinska obrada je sustav kojim bi trebala biti obrađena svaka bijela šumska cesta kod izgradnje ili rekonstrukcije. Na mehanički zbijene drobljene (u prvom redu) i šljunčane podloge nanosi se jednoličnim prskanjem emulzija u količini od cca 3 kg/m2. Prskanje se može obavljati kamionskim cisternama za prskanje, malim motornim prskalicama za emulziju te ručno (što nije preporučljivo) Efekti kamionskih prskalica vrlo su veliki. Dobrom organizacijom posla kamionska prikolica (prskalica) dnevno može poprskati površinu od 15.000 m2 ili 3 km ceste širine 5 m. Na emulzijom poprskani dio ceste razastiračima se nanosi kamena sitnež 2 – 8 mm (ili sl.) u količini 20 –25 kg/m2. Moderni razastirači su vrlo jednostavne konstrukcije, prikapčaju se za kamion vrlo jednostavno. Uz kipanje agregata u razastirač vozilo se kreće unazad kako bi se spriječilo neposredno prianjanje poprskane emulzije na kotače. Potom se materijal u razastiraču jednolično raspoređuje i izbacuje kroz otvor: taj otvor se regulira u odnosu na željenu količinu kamene sitneži koju predviđamo za 1 m kod određenog kretanja vozila.
Valjanje - Nakon razastiranja kamene sitneži, pristupa se valjanju. Valjanje se može izvoditi glatkim, vibracijskim ili pneumatskim valjcima. Najpovoljniji su teški gumeni valjci težine oko 20 t pa i Učinak razastirača Učinak razastirača je vrlo velik i kod dobro uvježbanih radnika dva razastirača dopunjuju rad kamionske prskalice. Nakon razastiranja kamene sitneži, pristupa se valjanju. Valjanje se može izvoditi glatkim, vibracijskim ili pneumatskim valjcima. Najpovoljniji su teški gumeni valjci težine oko 20 t pa i više. Konačna komprimacija, a time i obavijanje kamene sitneži bitumenom, izvodi se pod prometom. U slučaju otvorenosti ovako priređene površine ceste (jednolična kamena sitnež) tu površinsku obradu treba dopuniti prskanjem 0,50 – 1,00 kg/m2 emulzije i razastiranjem sitneži 1 – 5 mm u količini 5 – 8 kg. Hladni asfalti Hladni asfalt ima široku primjenu kod modernizacije cesta. U odnosu na kamenu sitnež i količinu veziva te uvjete ugradbe, može se upotrijebiti u sustavima utisnutog i miješanog asfalta-makadama. Mješavina kamene sitneži s bitumenskim emulzijama priprema se na hladno, što znači da se ne izvodi sušenje kamene sitneži u sušarama asfaltnih baza, odnosno zagrijava se bitumensko vezivo (bitumenska emulzija). Priprema asfalta može se izvoditi i u nepovoljnije vrijeme, uz manju kišu ili nižu temperaturu. Rezani tipovi emulzije imaju sposobnost da se s njima pripremljene asfaltne mase mogu uskladištiti (deponirati) na duže vrijeme, što znači da ugradnja nije vremenski vezana s proizvodnjom. Upravo ta sposobnost hladnog asfalta čini ugradnju ekonomičnijom jer se u ovisnosti o sredstvima ugradnje organiziraju optimalni prijevozi. Očito je da je iskorištenost radne snage i strojeva maksimalna. Priprema hladnog asfalta može se izvoditi u skoro svim tipovima miješalica. Najpovoljnije su protustrujne betonske miješalice, prilagodljive predvidljivom utovaru.
Hladni asfalt - Hladni asfalt ima široku primjenu kod modernizacije cesta. U odnosu na kamenu sitnež i količinu veziva te uvjete ugradbe, može se upotrijebiti u sustavima utisnutog i miješanog asfalta Način doziranja Način doziranja može biti i volumenski jer se nastale greške umanjuju za 40% budući da bitumenske emulzije imaju sadržaj veziva od 62%. Ukoliko se miješanje izvodi putem protustrujnih betonskih miješalica ili specijalnih asfaltnih miješalica, miješanje se obavlja diskontinuirano. Dovoz materijala putem transportnih traka može teći neprekidno. Ta je mogućnost riješena dvodijelnim dozatorom iznad miješalice. Kod kontinuiranog miješanja doziranje se obavlja specijalnim pokretnim distributerom. Kod primjene u cestogradnji hladni asfalt ima višestruku prednost pred vrućim asfaltom. Uz sposobnost deponiranja, hladni asfalt je elastičniji od vrućeg i prema tome prilagodljiviji podlogama koje nisu idealno sabijene. Podesniji je također za transport. Ne podliježe vremenskim ograničenjima ugradbe (vrući asfalt se mora ugrađivati u roku 1 – 2 sata, ovisno o temperaturi zraka), može se ugrađivati i pri nepovoljnijim vremenskim uvjetima. Pod prometom se dopunski komprimira pa se nakon duljeg vremena dostiže i kvaliteta vrućeg asfalta. Hladni asfalt ima dva nedostatka: prvo, početni je stabilitet nizak, i drugo, otvorenijeg je sastava. Drugi nedostatak se popravlja posipavanjem sitnijeg materijala po površini ili se izvodi lagana površinska obrada (ni jedno ni drugo nije neophodno); prvi se popravlja pod prometom, kako je već rečeno. Kod rada kontinuirane miješalice neophodno je potpuno angažiranje vrlo pokretnog utovarivača većeg kapaciteta. Najčešće su u upotrebi kontinuirane miješalice kapaciteta 100 t/sat, što odgovara radnim mogućnostima utovarivača zapremnine košare od 2 m3. Hladni asfalt se može pripremati i ručno, na samome mjestu ugradbe. Ručni postupak u nekim sredinama zamijenjen je miješanjem kultivatorom. Zato hladni asfalt može imati i primjenu kod asfaltiranja kućnih pristupa.
Utjecaj atmosferilija Struktura kolničke konstrukcije ovisi i o smrzavanju tla ispod kolnika, s obzirom da smrzavanje (slobodna voda u tlu mrzne već na 0,1°C) može dovesti do bubrenja (događa se zbog kristalizacije leda u većim šupljinama) i izdizanja tla stvaranjem ledenih leća u tlu, a ukoliko se tlo smrzne, dolazi do smanjenja nosivosti kolnika, odnosno nastajanja pukotina u određenim slojevima kolničke konstrukcije zbog visoke vlažnosti tijekom odmrzavanja, kada je posteljica zasićena vodom. Otapanje se uglavnom odvija od površine prema unutrašnjosti, tako da dolazi do svojevrsnog fenomena u kojem donji slojevi zadržavaju upravo otopljenu vodu. Ponekad otapanje nije jednako na svim dijelovima kolnika, pa se stoga događa i nejednako slijeganje izdignutih površina, a uglavnom je riječ o mjestima na koja Sunčeve zrake ne dopiru u istoj mjeri ili obližnji dijelovi kolnika nemaju iste termičke karakteristike. Takvim promjenama pogoduju karakteristična tla u kojima postoje veće razine podzemne vode ili mogućnost dotoka vode u zonu smrzavanja. U Hrvatskoj postoji zemljopisna karta s obzirom na dubinu smrzavanja tla, ali ona nije dovoljno precizna, stoga je najpouzdaniji način određivanje dubine pomoću indeksa smrzavanja, odnosno na osnovi podataka o minimalnim i maksimalnim temperaturama zraka za određeno područje.
Kolnička konstrukcija Tradicija građenja cesta u Hrvatskoj je vrlo duga, stoga ne treba čuditi što su neke od prvih modernih prometnica, a kakve su Lujzijanska, Karolinska i Jozefinska cesta, odavno ušle u osnovnoškolsko gradivo GRAĐENJE CESTE
doba' domaće cestogradnje.
Zadnjih nekoliko godina pred našim se očima odvija 'zlatno Izgrađena je autocesta Zagreb – Split, Zagreb – Bregana, a tu su i autoceste Karlovac – Rijeka, te Zagreb – Macelj, autocesta na kojoj su trenutačno radovi u naponu snage, kako bi brojni turisti, zbog kojih hrvatska Vlada i forsira cestogradnju, mogli što bezbolnije doći na Jadran. Izrazito je zanimljivo kako upravo cestogradnju većina hrvatskih građana ističe kao najveći uspjeh posljednje dvije Vlade. Svaka se cesta sastoji od gornjeg i donjeg stroja, s time da donji stroj tvori cestovni trup i objekt ceste. Cestovni trup je postavljen na prirodnom terenu i gradi se od zemlje, kamene sitneži i samog kamena, a u njega se ubrajaju i još neki dijelovi kakvi su jarci za odvodnjavanje, drenažni otvori, kamena rebra te potporni i obližnji zidovi. Pod cestovnim objektima smatramo posebne dijelove ceste kao što su nadvožnjaci, podvožnjaci, mostovi i vijadukti. Svakako je najbitniji dio gornjeg stroja ceste – kolnik, koji se sastoji od minimalno dva sloja podloge te kolničkog zastora. Konstrukcija kolnika trpi prometno opterećenje i prenosi ga na trup ceste. Povijest cestogradnje Povijest cestogradnje seže u davna vremena kada su ljudi mikromigracijama stvorili ugažene putove i stazice, a još prije pet tisuća godina u drevnom Babilonu začeto je promišljanje o betonskim kolničkim konstrukcijama. Prethodnici svoga vremena, Babilonci, nisu se zadržali na tome, već su prešli i na projektiranje i samo građenje. Nakon brojnih civilizacija (Egipćani, Asirci, Feničani, Rimljani itd.) koje su prakticirale takvu gradnju, došlo je do višestoljetne 'pauze' koja je prekinuta tridesetih godina prošlog stoljeća kada su njemački građevinari ponovno otkrili betonske kolnike, što je zapravo sustav koji se sastoji od materijala višeslojno ugrađenih mehaničkim načinom da bi završni sloj sustava bila betonska ploča. Takav sustav uglavnom se primjenjuje na prometnicama konstruiranim za teška prometna opterećenja i termička naprezanja, ali ih možemo naći, primjerice, i na zrakoplovnim pistama, i to na dijelovima koji su namijenjeni za manevriranje zrakoplova. U svojoj osnovi, suvremene betonske kolničke konstrukcije dijelimo u tri glavna tipa: besprekidno armirani, prednapeti i oni koje se izvode kao dilatirani nearmirani kolnik, a na koji se ujedno danas najčešće nailazi. Radi se o poprilično staroj izvedbi kojoj se se najviše zamjerale problematične razdjelnice. No, razvojem novih tehnologija taj je problem uspješno otklonjen, i to uvođenjem specijalnih masa za is-
punu razdjelnica. Takav se kolnik u pravilu sastoji od četiri sloja, od kojih je prvi podtlo, nakon kojeg dolazi nosivi sloj od nevezanog mehanički stabiliziranog materijala debljine od 15 do 40 centimetara. Na njega dolazi cementni stabilizirani nosivi sloj, čija se minimalna debljina ne bi trebala spuštati ispod 15 centimetara, da bi završni sloj bila betonska ploča debela od 15 do 30 centimetara. Prednost takvih kolnika, koji su najviše rasprostranjeni diljem Europe i Sjedinjenih Američkih Država, jest jednostavna izvedba i kvaliteta materijala kojim se popunjavaju razdjelnice, pri čemu s uma ne treba smetnuti i povoljnu cijenu.
Izrada kolnika Betonski kolnik izvodi se kao dilatirani (rastezanje i stezanje betona) poradi suzbijanja negativnog utjecaja temperaturnih naprezanja, budući da na betonsku kolničku konstrukciju temperatura ima vrlo bitan utjecaj. Temperatura kolnika ovisi kako o godišnjem dobu, tako i o dobu dana, a ukupna temperatura može se podijeliti na dvije komponente: jednoliku promjenu temperature po cijeloj visini presjeka i nejednaku promjenu koja prikazuje razliku između temperature gornjeg i donjeg ruba presjeka. Preporučeni omjer debljine i duljine ploče je 1 : 25, ali postoji tendencija padanja omjera, sve do 1 : 20. Za cestovne kolničke konstrukcije debljine od oko 22 centimetra uobičajena duljina ploče kreće se od pet metara, dok širina iznosi oko 3,5 metara, što je ustvari i širina prometnog traka. Razdjelnice takvih betonskih kolnika prema funkciji i konstruktivnim detaljima najčešće se dijele na prostorne, pritisnute i prividne razdjelnice. One prostorne, širine od 1,8 do 2,5 centimetara, razdvajaju ploče po debljini i na taj način omogućavaju nesmetano pomicanje uslijed djelovanja temperaturnih promjena na cestu. Za prenošenje opterećenja može se koristiti moždanike izrađene od glatkog čelika, a same razdjelnice zalijevaju se specijalnim masama, često onom bitumenskom. S druge strane, pritisnute razdjelnice se pojavljuju na mjestima gdje se ploče spajaju ugrađivanjem sidra i nemaju funkciju dilatiranja. Prividne se pak razdjelnice izvode tako što se s donje strane ugradi letva, a s gornje zarezuje utor, a mogu biti uzdužne i poprečne. Uglavnom je riječ o načinu izvedbe razdjelnica koji se ne primjenjuje. Što se tiče kolničkih ploča kod dilatiranog nearmiranog betonskog kolnika, postoje dvije opcije izvedbe. Prva je ona da su ploče nepovezane i između njih ne postoji prijenos opterećenja, dok su kod druge varijante ploče povezane, a opterećenje prenose moždanici. Promjer i duljina moždanika, kao i sidra napravljenog od rebrastog čelika, ovisi o debljini ploče pa je
tako u slučaju da je ploča debela između 15 i 18 centimetara promjer moždanika dva, a debljina 5,5 centimetara, dok je promjer sidra 1,2 i debljina 40 centimetra. Kod ploča debljine preko 24 centimetra moždanici će imati promjer za 0,7 centimetar veći te će biti deblji za puna dva centimetra. U tom će se slučaju i promjer sidra udvostručiti (2,5 centimetara), dok će debljina 'skočiti' na 60 centimetara
Promjene do kojih dolazi Do samog naprezanja dilatiranih betonskih kolnika dolazi uslijed prometnog opterećenja, jednolike promjene temperature prouzrokovane rastezanjem i stezanjem betona, te zbog razlike temperature na površini i u dnu same betonske ploče. No, zanemarivi faktori svakako nisu niti razlika u vlažnosti ploče, nejednolika nosivost podloge ili ispunjavanje dilatacijskih razdjelnica. Jednoliko podizanje temperature u betonskoj ploči, u slučaju izostanka dilatacije, uzrokuje tlačna naprezanja, dok, s druge strane, padom temperature nastaju vlačna naprezanja što u konačnici rezultira pojavom u cestogradnji iznimno neželjenih pukotina. Ukoliko je dilatacija prisutna, ona poništava vlačna naprezanja i sprečava pojavu neželjenih pukotina. Prometno opterećenje nastaje uslijed djelovanja vozila koja se kreću po kolniku ili na njemu stoje, a u najvećem se broju slučajeva prenose preko kotača, odnosno putem dodirne površine, a njezina veličina ovisi o opterećenju i veličini inflacijskog tlaka, što je zapravo količina tlaka zraka kod guma na kotačima. Inflacijski tlak kod osobnih vozila iznosi 0,2MN/m2, dok je kod teretnih vozila s prikolicom gotovo četiri puta veći. Opterećenje je dvostruko jače na rubu i uglu betonske ploče nego na njezinoj sredini, a razlog tome su položaj kotača vozila koji u većini slučajeva opterećuju rub, odnosno ugao ploče što nerijetko dovodi do njezine predimenzioniranosti, zbog čega su se u konstrukciju i uveli moždanici čiji je zadatak i sprečavanje slijeganja susjednih ploča, odnosno smanjenje naprezanja ploče. Upotrebom moždanika ili sidara prijenos rubnog opterećenja jedne ploče na onu susjednu procjenjuje se na oko 40%, ukoliko razmak između moždanika, odnosno sidara nije veći od 30 centimetara.
Bitumenske i polimerom modificirane bitumenske emulzije i njihova primjena u cestogradinji Kod izgradnje autocesta važna uloga pripada radovima asfaltiranja, a bitumenske emulzije nalaze svoju primjenu u pripremi površine za pravilan prihvat asfaltnog sloja, o čemu ovisi kvaliteta i dugotrajnost konačne eksploatacije kolničke površine.
Nacionalnim programom gradnje autocesta, Hrvatska je već daleko odmakla u realizaciji predviđenih strateških putnih pravaca
Primjena emulzija, osim u izgradnji novih, zauzima značajno mjesto i prilikom rekonstrukcije starih cesta te minimalnih asfaltnih zaštita cesta nižeg reda hladnim postupkom. Stoga se želimo osvrnuti na teorijske osnove o emulzijama, način ugradnje te mogućnosti njihove primjene u cestogradnji. O emulzijama Emulzija je disperzni sustav, a sastoji se od dviju faza koje se inače međusobno ne miješaju. Sićušne kapljice bitumena (disperzne faze) raspršene su u vodi (kontinuiranoj fazi), a stabilnost takvom sustavu daje treća komponenta – emulgator, koji ima ulogu sprečavanja, odnosno odgađanja separacije faza. Ukoliko je udio bitumena u ovakvom sustavu veći od 70%, tada govorimo o tzv. inverznoj emulziji. Emulzije se dijele prema ionskom karakteru i ulozi emulgatora na: • anionske (uobičajeni naziv: bazne) • kationske (uobičajeni naziv: kisele) • neionske. Kada se bitumenska emulzija ugradi na podlogu, namjera jest da se ona natrag pretvori u kontinuirani bitumenski film, odnosno mora se dogoditi odvajanje bitumenske od vodene faze da bi na taj način film bitumena ostao na podlozi. Nakon što se emulzija ugradi, prvo se događa proces razbijanja, a nakon toga proces prekrivanja agregata i nastajanje tankog filma bitumena. Na kraju, događa se potpuna migracija vode iz sustava. Bitumen ostaje ugrađen na površini, film u potpunosti očvrsne i postaje sloj za sljepljivanje pojedinih asfaltnih slojeva, ili postaje zaštitni sloj u kombinaciji s kamenom sitneži. Različit je tijek mehanizma stvaranja bitumenskog filma na podlozi kod primjene anionskih i kationskih emulzija. Važno je napomenuti da su svi navedeni procesi prilikom primjene emulzija kompleksni i ne do kraja razjašnjeni te na odvijanje istih utječe mnogo različitih uvjeta. Postoji podjela bitumenskih emulzija s obzirom na njihovu reaktivnost, odnosno brzinu razbijanja, na: • nestabilne (eng. rapid setting) – razbijaju se vrlo brzo u kontaktu s agregatom • polustabilne (eng. medium setting) – razbijaju se dovoljno sporo tako da se mogu pomiješati s kamenim
agregatom • stabilne (eng. slow setting) – razbijaju se vrlo sporo. Kemijski sastav i karakteristike kamenog agregata također imaju svoju važnost u procesu primjene bitumenskih emulzija. Naime, vapnenački kameni agregat sastava većinom od kalcijeva karbonata, alkalnog (baznog) je karaktera te s kemijskog stajališta vrlo dobro reagira s anionskim emulzijama. S druge strane, silikatni kameni agregat (eruptivac) sastava većinom od silikata, kiselog je karaktera te s kemijskog stajališta vrlo dobro reagira s kationskim emulzijama. Prednost kationskih emulzija pred anionskim jest u tome što se mogu upotrebljavati i s vapnenačkim kamenim agregatom. Na domaćem tržištu tvrtka Katran za cestogradnju nudi nestabilne, polustabilne i stabilne anionske EMULBIT i kationske EMULFIX emulzije koje nalaze primjenu uglavnom kod cesta manje važnosti, dok se kod cesta prvog reda i autocesta primjenjuje polimerom modificirana kationska emulzija EMULFIX PmŠ. Primjenom polimerom modificirane bitumenske emulzije u kombinaciji s asfaltnom mješavinom na bazi polimer modificiranog bitumena postiže se poboljšanje otpornosti kolnika na trajne deformacije pri višim temperaturama, odnosno na pucanje uslijed zamora materijala pri niskim temperaturama, poboljšava se otpornost na habanje i na starenje.
Primjena emulzija u cestogradnji Sloj za sljepljivanje - Bitumenske emulzije nalaze vrlo široku primjenu u cestogradnji, uglavnom za sljepljivanje asfaltnih slojeva međusobno ili s bilo kojom drugom podlogom.
Slojevi za sljepljivanje su tanki filmovi veziva koji mehanički spajaju asfaltne slojeve ceste, kako bi se time osigurala puna funkcionalnost, odnosno nosivost ukupne strukture svih slojeva ceste. Emulzije se nanose na podlogu jednoliko, tehnikom hladnog postupka prskalicama i specijalno za tu svrhu namijenjenim strojevima. Podloga (sloj na bazi hidrauličnog veziva ili asfaltni sloj) prije nanošenja emulzije mora biti čista, suha ili prirodno vlažna. Površinske obrade i penetracije Izvedba površinskih obrada i penetracija s emulzijama je jednostavan i jeftin postupak. Oba sustava u
odnosu na strojnu ugradbu izvode se na skoro istovjetan način. U našim standardima, a i u literaturi općenito, površinske obrade i penetracije se različito definiraju. Površinske obrade mogu biti jednostruke ili višestruke, a kod penetracija razlikujemo polupenetraciju i penetraciju. Jednostruka površinska obrada je sustav kojim bi trebala biti obrađena svaka bijela šumska cesta kod izgradnje ili rekonstrukcije. Na mehanički zbijene drobljene (u prvom redu) i šljunčane podloge nanosi se jednoličnim prskanjem emulzija u količini od cca 3 kg/m2. Prskanje se može obavljati kamionskim cisternama za prskanje, malim motornim prskalicama za emulziju te ručno (što nije preporučljivo) Efekti kamionskih prskalica vrlo su veliki. Dobrom organizacijom posla kamionska prikolica (prskalica) dnevno može poprskati površinu od 15.000 m2 ili 3 km ceste širine 5 m. Na emulzijom poprskani dio ceste razastiračima se nanosi kamena sitnež 2 – 8 mm (ili sl.) u količini 20 – 25 kg/m2. Moderni razastirači su vrlo jednostavne konstrukcije, prikapčaju se za kamion vrlo jednostavno. Uz kipanje agregata u razastirač vozilo se kreće unazad, kako bi se spriječilo neposredno prianjanje poprskane emulzije na kotače. Potom se materijal u razastiraču jednolično raspoređuje i izbacuje kroz otvor: taj otvor se regulira u odnosu na željenu količinu kamene sitneži, koju predviđamo za 1 m kod određenog kretanja vozila. Učinak razastirača je vrlo velik i kod dobro uvježbanih radnika dva razastirača dopunjuju rad kamionske prskalice. Nakon razastiranja kamene sitneži, pristupa se valjanju. Valjanje se može izvoditi glatkim, vibracijskim ili pneumatskim valjcima. Najpovoljniji su teški gumeni valjci težine oko 20 t pa i više. Konačna komprimacija, a time i obavijanje kamene sitneži bitumenom, izvodi se pod prometom. U slučaju otvorenosti ovako priređene površine ceste (jednolična kamena sitnež) tu površinsku obradu treba dopuniti prskanjem 0,50 – 1,00 kg/m2 emulzije i razastiranjem sitneži 1 – 5 mm u količini 5 – 8 kg. Hladni asfalti Hladni asfalt ima široku primjenu kod modernizacije cesta. U odnosu na kamenu sitnež i količinu veziva te uvjete ugradbe, može se upotrijebiti u sustavima utisnutog i miješanog asfalta-makadama. Mješavina kamene sitnež s bitumenskim emulzijama priprema se na hladno, što znači da se ne izvodi sušenje kamene sitneži u sušarama asfaltnih baza, odnosno zagrijava se bitumensko vezivo (bitumenska emulzija). Priprema asfalta može se izvoditi i u nepovoljnije vrijeme, uz manju kišu ili nižu temperaturu. Rezani tipovi emulzije imaju sposobnost da se s njima pripremljene asfaltne mase mogu uskladištiti (deponirati) na duže vrijeme, što znači da ugradnja nije vremenski vezana s proizvodnjom. Upravo ta sposobnost hladnog asfalta čini ugradnju ekonomičnijom, jer se u ovisnosti o sredstvima ugradnje organiziraju optimalni prijevozi. Očito je da je iskorištenost radne snage i strojeva maksimalna. Priprema hladnog asfalta može se izvoditi u skoro svim tipovima miješalica. Najpovoljnije su protustrujne betonske miješalice, prilagodljive predvidljivom utovaru. Način doziranja može biti i volumenski, jer se nastale greške umanjuju za 40%, budući da bitumenske emulzije imaju sadržaj veziva od 62%. Ukoliko se miješanje izvodi putem protustrujnih betonskih miješal-
ica ili specijalnih asfaltnih miješalica, miješanje se obavlja diskontinuirano. Dovoz materijala putem transportnih traka može teći neprekidno. Ta je mogućnost riješena dvodijelnim dozatorom iznad miješalice. Kod kontinuiranog miješanja doziranje se obavlja specijalnim pokretnim distributerom. Kod primjene u cestogradnji hladni asfalt ima višestruku prednost pred vrućim asfaltom. Uz sposobnost deponiranja, hladni asfalt je elastičniji od vrućeg i prema tome prilagodljiviji podlogama koje nisu idealno sabijene. Podesniji je također za transport. Ne podliježe vremenskim ograničenjima ugradbe (vrući asfalt se mora ugrađivati u roku 1 – 2 sata, ovisno o temperaturi zraka), može se ugrađivati i pri nepovoljnijim vremenskim uvjetima. Pod prometom se dopunski komprimira pa se nakon duljeg vremena dostiže i kvaliteta vrućeg asfalta. Hladni asfalt ima dva nedostatka: prvo, početni je stabilitet nizak, i drugo, otvorenijeg je sastava. Drugi nedostatak se popravlja posipavanjem sitnijeg materijala po površini ili se izvodi lagana površinska obrada (ni jedno ni drugo nije neophodno); prvi se popravlja pod prometom, kako je već rečeno. Kod rada kontinuirane miješalice neophodno je potpuno angažiranje vrlo pokretnog utovarivača većeg kapaciteta. Najčešće su u upotrebi kontinuirane miješalice kapaciteta 100 t/sat, što odgovara radnim mogućnostima utovarivača zapremnine košare od 2 m3. Hladni asfalt se može pripremati i ručno, na samome mjestu ugradbe. Ručni postupak u nekim sredinama zamijenjen je miješanjem kultivatorom. Zato hladni asfalt može imati i primjenu kod asfaltiranja kućnih pristupa.
Asfaltne mješavine - materijali, proizvodnja i ugradnja Tone asfalta trenutno su spremne za ugradnju na prometnice, te stvaraju jedan zaokruženi ciklus koji nam govori o važnosti predmetne tematike, kako bi se što više pozornosti obrati-lo na obnovu i održavanje cestovnih prometnica u budućnosti Hrvatske.
Kako je bitumen zaslužan za asfaltnu mješavinu kojom prekrivamo većinu današnjih cesta i autocesta, posvetit ćemo mu jedan mali dio pozornosti, jer ipak je on jedan
od najstarijih poznatih građevnih materijala, te u mješavini s agregatom stvara VRUĆU ASFALTNU MJEŠAVINU. Bitumen je vezivni materijal tamnosmeđe do crne boje koji se javlja u prirodnom stanju ili se dobiva destilira-njem nafte. Gledajući bitumen kroz povijesni tok, može se istaknuti da je to jedan od najstarijih poznatih građevnih materijala. Sumerani su ga uporabljivali za gradnju brodova, Stara civilizacija u dolini Inda koristila ga je za gradnju velikih javnih kupališta i spremnika, Egipćani su uporabljivali prirodne asfalte za hidroizolaciju i mumificiranje. Dakle, njegova svojstva ljepljivosti i nepropusnosti bila su poznata već u samim začetcima ljudske civilizacije. Gotovo sav bitumen koji se u današnje doba uporabljuje za asfaltiranje dobiva se obradom nafte, odnosno destiliranjem. Bitumenska veziva koja se najčešće uporabljuju u gradnji savitljivih kolničkih konstrukcija mogu se podijeliti u tri vrste: BITUMENI Izvrsnom prionljivošću i vodonepropusnošću ovo čvrsto i trajno vezivo iznimno je otporno na djelovanje većine kiselina, alkalija i soli. Najviše se uporabljuje u proizvodnji vruće asfaltne mješavine koja se koristi prvenstveno za građenje savitljivih kolničkih konstrukcija. Grijanjem ga dovedemo u tekuće stanje i tako ljepljiv prianja te obavija zrna agregata i stvara savršenu mješavinu, sposobnu za izdržavanje ogromnih opterećenja na kolničkim konstrukcijama autocesta, zračnih luka i pista za utrke. Bitumen se u vrste klasificiranatrinačina koji se temelje na penetraciji, viskoznosti ili ponašanju. U Hrvatskoj se sve češće uporabljuju polimerom modificiranibitumeni,aonise koriste za posebne asfaltne mješavine tipa SPLITMASTIKSASFALT (SMA). Polimerni se bitumen počeo proizvoditi i u Hrvatskoj, kao zajednički projekt INE i Shella, te je prve količine kupila Cesta Varaždin d. d.. BITUMENSKE EMULZIJE Bitumenska emulzija je mješavina sastavljena od bitumena, vode i emulgirajućeg sredstva. Svrstava se među tekuće bitumene jer je za razliku od bitumena, pri okolnoj temperaturi u tekućem stanju. Koristi se da bi smanjila viskoznost bitumena kako bi se mogao uporabljivati pri nižim temperaturama. Kada se bitumenska emulzija pomiješa s agregatom, ona se razbija (na bitumen i vodu) i to zato što kapljice bitumena reagiraju s površinom agregata i s njom uspostavljaju vezu, pri čemu istiskuju vodu koja se nalazi između bitumena i agregata, a time se dobiva kontinuirani filmbitumenanaagregatuilikolniku. Pojedinačne se vrste koriste na sljedeći način: 1. nestabilne emulzije - za površinske obrade i penetrirani makadam, 2. polustabilne emulzije - za hladne mješavine bitumena i agregata diskontinuiranog sastava, 3. stabilne emulzije - za prskanje, kako bi se poboljšala prionljivost, emul-zijske obrade i agregata kontinuiranog sastava, te slurry seal. RAZRIJEĐENI BITUMENI Razrijeđeni bitumeni su tekući bitumeni koji se dobivaju tako da se bitumenima dodaju naftna otapala. Bitumenima je tako smanjena viskoznost pa se mogu uporabljavati na nižoj temperaturi ugradnje. Mogu se podijeliti u tri vrste:
1. brzoisparljiv - upotrebljavaju se za prskanja u svrhu poboljšanja prionljivosti i površinske obrade, 2. srednjebrzoisparljiv - upotrebljavaju se za prskanja uskladištive asfaltne mješavine za popravke te miješanja na cesti 3. sporoisparljiv - upotrebljavaju se za prskanja. AGREGATI Agregat koji se uporabljuje pri proizvodnji vruće asfaltne mješavine uglavnom se pridobiva i obrađuje u kamenolomima i šljunčarama. Vrste agregata koje se koriste su prirodne stijene (eruptivne, sedimentne i metamorfne), laki agregat, koji se dobiva zagrijavanjem gline do vrlo visokih temperatura, i šljaka, koja obično nastaje tijekom proizvodnje čelika u visokoj peći. Kada se laki agregat i šljaka uporabljuju za asfaltne mješavine, ta dva umjetna agregata znatno doprinose otpornosti kolnika na klizanje. U cestogradnji su najvažnija fizikalnasvojstva stijenske mase i to bitni podatci o tome kako će se materijali ponašati u raznim okolnostima, tj. kada se koriste kao tampon ili nosivi sloj, ili kada se ugrađuju u razne slojeve asfaltnih mješavina. Danas se asfaltne mješavine pretežno izvode po principu minimuma šupljina, što znači da se agregat sastoji od kamene sitneži, pijeska i kamenog brašna, tako da u mješavini ostane po mogućnosti što manji obujam šupljina.
Recikliranje betona u cestogradnji Rušenje i recikliranje - beton - Postojeći se sloj ceste lomi, tovari i odvozi do mjesta gdje se nalazi stroj za usitnjavanje (drobilica).
Ovdje se betonski materijal usitnjava, prosijava i separira u frakcije vrijednosti 0/4, 4/8, 8/16 i 16/30. Postojeća armatura u reciklažom materijalu izdvaja se pomoću magnetnog mehanizma od materijala koji se reciklira. Reciklirani komadi betona veći od 4mm čiste se i direktno odvoze na novu trasu ceste gdje se koriste kao granulati. Ovakav reciklirani beton sadrži dijelom i asfalt, no ovo ne šteti novom betonu budući da udio asfalta, sudeći prema dosadašnjem iskustvu, u recikliranoj smjesi iznosi do 10 posto. U većini slučajeva betonska podloga za novu cestu zahtijeva određena poboljšanja u odnosu na staru podlogu i to u pogledu povećane nosivosti kao i veće otpornosti na vanjske utjecaje kao što je na primjer niska temperatura. Budući da nosivi sloj sadrži razmjerno malo pijeska, onda se nedostatak fine frakcije može nadoknaditi nanošenjem sloja reciklirane frakcije vrijednosti 0/4 na nosivi sloj podloge prije stabilizacije (debljina oko 5 cm).
