NÍZKOHLUČNÉ POVRCHY VOZOVEK

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF ROAD STRUCTURES NÍZKOHLUČNÉ POVRCHY VOZOVEK LOW-NOISE ROAD SURFACES BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Patrik Zítka Ing. PETR HÝZL, Ph.D. BRNO 2013

2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3607 Stavební inţenýrství Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3647R013 Konstrukce a dopravní stavby Ústav pozemních komunikací ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Název Vedoucí bakalářské práce Datum zadání bakalářské práce Datum odevzdání bakalářské práce Patrik Zítka Nízkohlučné povrchy vozovek Ing. Petr Hýzl, Ph.D V Brně dne doc. Dr. Ing. Michal Varaus Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT

3 Podklady a literatura ČSN EN Asfaltové směsi - Specifikace pro materiály - Část 1: Asfaltový beton a ostatní specifikační normy ČSN Zkoušení asfaltových směsí ČSN Stavba vozovek - Hutněné asfaltové vrstvy - Provádění a kontrola shody Sborníky z konferencí Asfaltové vozovky 2003,2005,2009,2011 Internetové zdroje a firemní materiály. Zásady pro vypracování V bakalářské práci bude věnována pozornost nízkohlučným povrchům vozovek. Budou shrnuty dosavadní praktické zkušenosti s těmito technologiemi. Předepsané přílohy... Ing. Petr Hýzl, Ph.D. Vedoucí bakalářské práce

4 Abstrakt Bakalářská práce je zaměřena na pouţití nízkohlučných povrchů vozovek kvůli stále se zvyšujícímu hluku od dopravy. Jednotlivé typy těchto vozovek jsou zde rozebrány a uvedeny jejich výhody a nevýhody. Dále jsou shrnuty a popsány základní metody měření dopravního hluku. V poslední části jsou uvedeny postupy a výsledky měření hlukových emisí na nízkohlučném povrchu VIAPHONE. Klíčová slova nízkohlučné povrchy vozovek, protihlukový povrch, VIAPHONE, gumoasfalt, asfaltová směs, mezerovitost, hlukové emise, hluk, metoda měření, doprava Abstract This bachelor s thesis focuses on the use of low-noise road surfaces, due to a constant increase of traffic noise nowadays. Within this work different types of roadways are analyzed and their advantages and disadvantages are shown. Additionally, the basic measuring methods of the traffic noise are described and summarized. Finally the procedures and results of the measurements on noise emissions on low-noise surface VIAPHONE are discussed. Key words low-noise road surfaces, anti-noise surface VIAPHONE, CRmB, asphalt mixture, porosity, noise emissions, noise, noise measurement, traffic

5 Bibliografická citace VŠKP ZÍTKA, Patrik. Nízkohlučné povrchy vozovek. Brno, s. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav pozemních komunikací. Vedoucí práce Ing. Petr Hýzl, Ph.D..

6 Prohlášení: Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci zpracoval(a) samostatně a ţe jsem uvedl(a) všechny pouţité informační zdroje. V Brně dne podpis autora Patrik Zítka

7 Poděkování: Tímto bych chtěl poděkovat svému vedoucímu bakalářské práce Ing. Petru Hýzlovi, Ph.D. za odborné vedení a ochotu při konzultacích v průběhu zpracování bakalářské práce a svým rodičům za celoţivotní podporu ve studiu. Poděkování patří také firmě EUROVIA CS, a.s., konkrétně paní Mgr. Zachové Lence za poskytnutí příleţitosti a zprostředkování materiálů a kontaktů.

8 OBSAH: 1. ÚVOD PROTIHLUKOVÁ ŘEŠENÍ OBRUSNÝCH VRSTEV Asfaltové koberce drenáţní PA (Porous asphalt) SMA LA (LA = Lärmarm = nízkohlučný) Vymývaný beton Nátěrové technologie ASFALTOVÉ SMĚSI MODIFIKOVANÉ PRYŢOVÝM GRANULÁTEM Výroba pryţového granulátu Zabudování pryţového granulátu do asfaltových směsí Suchý proces Mokrý proces Technologie TecRoad Mnoţství drcené pryţe v pojivu Typy gumoasfaltových směsí Výhody a nevýhody VIAPHONE Vlastnosti směsi Sloţení směsi Evropa Česká republika Stavební práce Příprava podkladu Pokládka a hutnění směsi Výhody a nevýhody Stavební výrobek roku METODY MĚŘENÍ HLUKU OD DOPRAVY Statistical Pass-By (SPB) Controled Pass-By (CPB) Coast-By (CB)

9 5.3. Close proximity method (CPX) Close Proximity Sound Intensity (CPI) Absorpce povrchu Laboratorní měření Metoda rovinné vlny v impedanční trubici REALIZOVANÁ MĚŘENÍ HLUKU NA ASFALTOVÉ SMĚSI VIAPHONE ulice Slezská, Praha Popis situace Výsledky měření metodou SPB Výsledky měření metodou CPX Vyhodnocení ulice 5. května, Praha Popis situace Výsledky měření metodou SPB Výsledky měření metodou CPX Vyhodnocení ulice K Barrandovu, Praha Komunikace I/2 Černokostelecká, Říčany Postup prací Sestava strojů Výsledky měření CPX Vyhodnocení Souhrnný přehled předchozích měření ZÁVĚR POUŢITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM GRAFŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM POUŢITÝCH ZKRATEK

10 1. ÚVOD V současné době, kdy se na pozemních komunikacích nachází stále více automobilů, je nezbytně nutné zabývat se dopady automobilismu na ţivotní prostředí. Jedním ze základních atributů, které určitě nesmíme zanedbávat je maximální moţná eliminace dopravního hluku. Tento letitý problém, byl zpočátku aktuální zejména v intravilánu, avšak v poslední době je nutné řešit nadměrný hluk i v blízkosti sídel. Zpočátku se lidé, zabývající se ochranou proti hluku, zaměřovali především na druhotnou ochranu, a to v podobě stavění různých protihlukových stěn a valů, eventuelně výsadbou zeleně. Tyto systémy však nelze aplikovat v kaţdé situaci, zejména v intravilánu máme velmi omezený prostor a blízkou okolní zástavbu. Navíc díky tomuto zásahu dochází často k razantní estetické změně přilehlého okolí. Další formou redukce hluku je instalace protihlukových oken v přilehlé zástavbě. Toto řešení je však funkční pouze, kdyţ jsou okna uzavřená, proto není 100% efektivní. Navíc jsou obě tyto metody (protihlukové stěny eventuelně okna) dosti finančně náročné. Nabízí se tedy nejnovější způsob v boji proti nadměrnému hluku, a to pouţití nízkohlučných povrchů vozovek. Pouţití těchto typů vozovek se zdá být v současné době nejefektnějším formou redukce hluku. Bylo zjištěno, ţe největší hluk při rychlostech 40 km/h a vyšších vzniká přímo na styku pneumatiky s vozovkou. Tyto speciální povrchy vozovek dokáţí eliminovat hluk od dopravy přímo u jeho vzniku. Tento fakt je největší výhodou oproti pasivním způsobům, jako byly zmiňované protihlukové stěny eventuelně okna. Další obrovskou výhodou je jejich srovnatelná cena v porovnání s běţnými povrchy vozovek. [1] V mé bakalářské práci se budu zabývat především asfaltovou směsí VIAPHONE, kterou společnost Eurovia a.s. vyvinula ve Francii, v porovnání s ostatními nízkohlučnými povrchy vozovek

11 2. PROTIHLUKOVÁ ŘEŠENÍ OBRUSNÝCH VRSTEV Existuje několik technologií konstrukčních vrstev vozovky, které lze označit jako nízkohlučné. Je nutné brát ohled, zda se komunikace nachází v extravilánu nebo v intravilánu. Mimo obce lze aplikovat v zásadě všechny z dosud rozvíjených nízkohlučných úprav obrusných vrstev. Naopak v intravilánu je situace limitnější. Je to způsobeno hlavně okrajovými podmínkami vlastní komunikace. Patří mezi ně omezená moţnost pokládky, pravděpodobnost pozdější výkopů v důsledku oprav inţenýrských sítí, či odlišná dopravní situace jako je např. změna směru jízdy. V případě těchto komunikací lze proto uplatnit obrusné vrstvy s upravenou texturou, které jsou méně náchylné na působení mechanických účinků. [2] Pouţití asfaltových směsí ke sníţení dopravního hluku by mohlo ušetřit mnoho finančních prostředků vynakládaných na výstavbu protihlukových stěn podél komunikací. Tichý povrch vozovky je oproti běţnému nepatrně draţší, úspory však nastanou náhradou nevzhledných protihlukových stěn, popř. zvukových izolací budov. Pouţití tichých povrchů vozovek by mělo být prioritou zejména na frekventovaných silnicích v blízkosti bytové zástavby. Mezi základní typy nízkohlučných povrchů se povaţují: A/ Drenáţní (porézní) kryty: jednovrstvý asfaltový koberec drenáţní dvouvrstvý asfaltový koberec drenáţní drenáţní (mezerovitá) cementobetonová obrusná vrstva B/ Asfaltové směsi modifikované pryţovým granulátem C/ Mastixové koberce s otevřenou mezerovitostí: nízkohlučný asfaltový koberec mastixový s označením SMA LA (SRN) D/ Tenké asfaltové koberce VIAPHONE (Francie) [3] E/ Cementobetonové kryty pouze s optimalizovanou texturou: s vymývaným betonem dráţkováním

12 texturováním zatvrdnutím tenké vrstvy poloţené na povrch, např. nátěr se speciálním pojivem Graf 1: Graf hladiny hluku jednotlivých typů vozovek [3] Vzduch a hluk se při odvalování pneumatiky pohlcuje v mezerách krytu vozovky. Snímání emitovaného hluku se provádí buď metodou SPB (Statistical Pass-By) dle normy ISO , měřicí přístroj je ve vzdálenosti 7,5 m od vozidla a ve výšce 1,5 m. Bere v úvahu nejenom hluk způsobený odvalováním pneumatiky, ale i další vlivy (např. absorpci hluku motoru vozovkou). Druhý způsob je metoda CPX (Close-proximity) dle normy , coţ je měření hluku přímo u pneumatiky. Hluk se měří v akustických decibelech. Lidské ucho nevnímá sníţení nebo zvýšení hluku přímo úměrně, nýbrţ logaritmicky. Sníţení hlučnosti o 2 db(a) je ekvivalentní sníţení počtu osobních aut o 40 % nebo sníţení rychlosti o 15 km/h. Jiţ toto sníţení přináší efektivitu protihlukového řešení. Sníţení hlučnosti o 3 db(a) je ekvivalentní sníţení počtu osobních aut o 50 % a sníţení hlučnosti o 10 db(a) je ekvivalentní sníţení počtu osobních aut o 90 %. [4] Základním předpokladem pro akustickou účinnost je vytvoření texturně homogenního povrchu s odpovídající geometrickou strukturou konkávního typu (viz obrázek 2), při které je na styku s pneumatikou maximalizována kontaktní plocha vozovky (viz obrázek 3 a 4). Zároveň je konkávní povrch strukturován tak, ţe existuje dostatečné mnoţství prohlubní, které umoţňují únik komprimovaného vzduchu z oblasti pod běhounem pneumatiky. Stlačovaný vzduchový element pak uniká mimo kontaktní

13 prostor pneumatiky a povrchu vozovky přijatelnou rychlostí a nevytváří nadměrný hluk (sací a pumpovací efekty). U klasicky pouţívaných typů obrusných asfaltových betonů nebo i litých asfaltů je dosahováno spíše konvexních typů struktur s malou kontaktní plochou. [5] Obr. 1: Konvexní a konkávní typ povrchu [5] Obr. 2: Kontaktní plocha konkávního typu povrchu [5]

14 Obr. 3: Kontaktní plocha konvexního typu povrchu [5] 2.1. Asfaltové koberce drenáţní PA (Porous asphalt) V technické literatuře se často můţeme dočíst, ţe asfaltové drenáţní koberce vykazují niţší hladiny hluku v porovnání s asfaltovým betonem. Ve světě prováděné studie dokazují, ţe drenáţní kryty jsou schopny sníţit hladinu hluku o 5 db(a) aţ 8 db(a) ve srovnání s neporézními asfaltovými povrchy. Tohoto účinku lze dosáhnout vhodnou mezerovitostí. Mezerovitost obrusné vrstvy, která se pohybuje od 15 % aţ do 25 %, tím dává moţnost uzavřenému vzduchu mezi pneumatikou a vrstvou uniknout (je sníţen efekt následného zesílení zvuku). Tím je vlastně dosaţeno hledané akustické schopnosti sníţení hluku. Hladina hluku drenáţních krytů je závislá na čtyřech faktorech: propojení vzduchových mezer nebo propustnost povrchu tloušťka drenáţní vrstvy maximální velikost zrna mnoţství pouţitého pojiva

15 Další výhodou těchto povrchů je, ţe redukují rozstřikování, zvyšují tření a odolnost aquaplaningu asfaltových obrusných vrstev. [3] Nosnou kostru tvoří kamenivo nejhrubší zastoupené frakce aţ 70 % a více. Z tohoto důvodu jsou kladeny vysoké poţadavky na otlukovost, ohladitelnost a tvarový index kameniva. Čára zrnitosti je přerušená. Dalším významným aspektem je pouţité asfaltové pojivo, jehoţ hlavním úkolem je dostatečné slepení jednotlivých zrn kameniva na omezených kontaktních ploškách. Důvodem je skutečnost, ţe oproti například směsi typu SMA se drenáţní koberec vyznačuje minimálním podílem asfaltové malty, která by vyplňovala prostor mezi většími zrny. Kohezi tak zajišťuje zejména pojivo a kvalita jeho vazby se zrny kameniva (obrázek 4), vlastní kamenivo převaţující frakce tvoří kostru, v níţ se jednotlivá zrna o sebe navzájem opírají. Z hlediska pouţitého pojiva se s ohledem k výše uvedenému v současné době proto doporučují výhradně modifikovaná vysoce viskózní asfaltová pojiva, která musejí vykazovat vynikající lepivost a značnou odolnost ke stárnutí (to opět klade vyšší nároky na cenu). K zamezení stékavosti pojiva se navíc aplikuje nosič pojiva pouţití vhodných vláken. Vzniklé mezery jsou z větší části vzájemně propojené a tvoří komplexní systém, který umoţňuje rychlé odvedení sráţkové vody z povrchu vozovky a příčný transport do krajů tělesa vozovky. [2] Obr. 4: Zajištění koheze u směsi drenážního asfaltového koberce [2] Obr. 5: Detail dvouvrstvého asfaltového koberce drenážního (Bochove, Hamzah, 2008) [1]

16 Novým trendem v souvislosti s výše uvedeným jsou dvouvrstvé drenáţní asfaltové koberce. Jemnozrnnější horní vrstva s uzavřenější strukturou (PA8) zajišťuje určitou ochranu před znečištěním, zatímco spodní vrstva (PA16) vytváří rezonanční prostor pro pohlcení hluku. [2] Obr. 6: Struktura dvouvrstvých drenážních krytů [3] Za jednu z hlavních slabin u těchto vrstev lze povaţovat jejich postupné ucpání, a tím i výrazné sníţení jejich protihlukových vlastností. Ţivotnost se dnes uvaţuje v úrovni 10 let, poté můţe ještě po určitou dobu fungovat jako obdoba asfaltového koberce mastixového. Dále můţeme zmínit horší protismykové vlastnosti při námrazách. Z hlediska zimní údrţby je třeba upozornit na skutečnost, ţe povrch PA je obecně chladnější a dochází k rychlejší tvorbě námrazy. Při chemickém posypu je třeba počítat s vyšší spotřebou, která můţe znamenat aţ 50% nárůst. Dalším negativem je jiná technologie provádění (vyţaduje pokládku vrstvy v celé šířce na jednou), nelze ji místně opravovat, je účelné provádět pouze velkoplošné opravy a výměny, coţ samozřejmě zvyšuje náklady. Proto nejsou drenáţní koberce tou nejvhodnější volbou. [2] Obr. 7: Vlevo detail drenážního koberce v řádném stavu, vpravo detail zaneseného drenážního koberce [1]

17 2.2. SMA LA (LA = Lärmarm = nízkohlučný) Směsi typu SMA LA vycházejí svojí skladbou z dobře známých asfaltových koberců mastixových, které byly vyvinuty v 70. letech 20. století v Německu, a které se osvědčily zejména díky vysoké odolnosti vůči tvorbě trvalých deformací, odolnosti vůči tvorbě trhlin a vysoké trvanlivosti. Běţná mezerovitost těchto směsí v obrusných vrstvách je cca 3 aţ 4 %. Pro dosaţení vyššího útlumu hluku je však nezbytné u směsí SMA LA tyto mezerovitosti zvýšit. Dle německých podkladů se poţaduje mezerovitost 10 aţ 12 %. Útlum hluku oproti klasickým kobercům je zhruba o 4 aţ 6dB (A) vyšší. Pro dosaţení tohoto útlumu je nutno ve skladbě směsi jednak sníţit obsah filerových částic a přidat nejhrubší pouţité frakce, tedy v případě směsí SMA 8 LA, které se nejvíce pouţívají, frakce 5/8 (popř. 4/8). Tím dojde k otevření směsi a dosaţení poţadované mezerovitosti a zároveň změněné čáře zrnitosti. Takto vysoké mezerovitosti vyţadují zvýšené dávkování emulze v mnoţství cca 0,45 aţ 0,6 kg/m 2 a sníţení mezerovitosti loţní vrstvy tak, aby se nemusela provádět SAMI membrána, a aby došlo k dobrému spojení s loţní vrstvou. Vysoká mezerovitost pak vyţaduje s ohledem na stárnutí pouţít buď vysoce modifikovaného pojiva PMB 40/ nebo pojiva modifikovaného pryţí. Kromě toho jsou téţ vysoké poţadavky na kvalitu kameniva, a to jak na otlukovost, tak i tvarový index, které se mají pohybovat max. do 20 %. [6] Graf 2: Obor zrnitosti pro směs SMA 8 S [6]

18 Graf 3: Obor zrnitosti pro směs SMA 8 LA [6] Předností jsou zejména menší nároky na technologii výroby asfaltové směsi, pravidelná údrţba, niţší náročnost zimní údrţby, delší ţivotnost a výrazně sníţené riziko zanášení mezer nečistotami. Dosud však nejsou plně k dispozici dlouhodobé zkušenosti a poznatky provozního chování tohoto typu směsí, včetně jejich ţivotnosti na vysoce zatíţených vozovkách. [2] Obr. 8: Vlevo nový typ směsi SMA 8 LA s vyšší mezerovitostí, uprostřed tatáž směs po dvou letech používání a vpravo běžná směs SMA 8 S po 2 letech používání (Rettenmaier, 2009)[1]

19 2.3. Vymývaný beton Betonové kryty obecně představují systém uzavřené obrusné vrstvy bez výrazné makrotextury. Z akustického hlediska lze zlepšení docílit vhodnou úpravou povrchové vrstvy. Prvního zlepšení v oblasti makrotextury bylo docíleno pouţitím hladicí lišty, která urovnává příčné zvlnění vznikající za kladecím rámem finišeru. Z hlediska podélné textury se v uplynulých letech v řadě případů pro finální úpravy pouţívalo vlečení zvlhčené juty. I tento technologický krok přispívá k počátečnímu sníţení hladiny hluky, jak však dokládají zahraniční poznatky, v důsledku omezené odolnosti proti ohladitelnosti se tento efekt po relativně krátké době vytrácí. Dalším krokem proto byl vývoj technologie vymývaného betonu. Při této technologii se na čerstvý betonový kryt aplikuje postřik zpomalovače tuhnutí, který působí do hloubky cca 2 mm. Současně se pro zamezení nadměrného odparu překryje celý povrch vhodnou folií. Zhruba po 24 aţ 30 hodinách od pokládky se ochranná fólie odstraní a speciálním kartáčováním se vytváří struktura vymývaného betonu. Z akustického hlediska je hlavním přínosem sníţení vlivu oscilace pneumatiky. [2] 2.4. Nátěrové technologie Nátěrové technologie prováděné zejména na betonové vozovky byly původně, stejně jako drenáţní koberec, vyvinuty pro pouţití na vzletových a přistávacích drahách letišť. Zatímco drenáţní koberec byl zamýšlen jako úprava sniţující riziko aquaplaningu, byly nátěrové technologie rozvíjeny v prvé řadě jako technické opatření zlepšující protismykové vlastnosti povrchu. Koncem osmdesátých let technologie postupně nalezla uplatnění téţ v oblasti betonových dálnic a v různé míře se zde uplatňují dodnes. Technologii tvoří tenká vrstva asfaltové emulze, speciálního modifikovaného asfaltu či epoxidové pryskyřice s následným podrceným kamenivem vhodné frakce. Předností této úpravy je provedení pouze tenké vrstvy ve většině případů bez potřeby předešlého frézování povrchu. Z hlediska protismykových vlastností lze u těchto technologií docílit v porovnání se zbývajícími moţnostmi nejlepších hodnot. Z akustického hlediska vede pouţití kameniva úzké frakce k dílčímu omezení vlivu oscilace pneumatik a ke sníţení

20 airpumping efektu. Tato úprava samozřejmě nemá s ohledem ke své tloušťce a celkovému principu provedení zásadnější drenáţní funkci. [2]

21 3. ASFALTOVÉ SMĚSI MODIFIKOVANÉ PRYŢOVÝM GRANULÁTEM Pouţití pryţového granulátu z pneumatik do asfaltových vozovek je známo od 60. let minulého století. Aplikace byly omezeny hlavně na stát Arizona v USA. Rostoucí počet vozidel a pneumatik ve světě vyvolal potřebu řešit recyklaci pneumatik a jejich sloţek, zejména pryţe. Metoda modifikace asfaltu pryţovým granulátem vyvinutá v 60. letech v Arizoně McDonaldem se stala nejpopulárnější v mnoha zemích zejména v posledních letech. [7] V České republice došlo k prvním realizacím směsí s pryţovým granulátem (asfaltový beton a litý asfalt), zálivek a pruţných membrán mezi vrstvy vozovek v letech 1985 aţ Vývoj asfaltových směsí s přídavkem pryţového granulátu pokračoval technologií nazvanou Rubit (švédský patent), ale kvůli vysoké náročnosti na dodrţování této technologie se neosvědčila. Od roku 2006 se začíná prosazovat nová technologie výroby gumoasfaltu ve speciálním míchacím zařízení (tzv. mokrý proces). [8] 3.1. Výroba pryţového granulátu Pryţový granulát z odpadních pneumatik lze získat různými metodami. Nejběţnějším postupem výroby granulátu je vícenásobné mechanické drcení za normální teploty. Při této metodě je pneumatika nejprve zbavena patních ocelových lan pomocí vytrhávače patních lan. Poté pneumatika prochází linkou přes vstupní hrubý drtič, který tvar pneumatiky narušuje soustavou noţů. Po hrubém nadrcení jsou magnetem odseparovány kovové částice. Za posledním drtičem je osazen vibrační třídič, který rozděluje granulát na jednotlivé frakce a větší zrna vrací zpět na opětovné zpracování. Pro úpravu vlastností zrn granulátu je moţné na konec výrobní linky zařadit tzv. kalandr, coţ je zařízení obsahující dva hladké ocelové válce s různou úhlovou rychlostí rotace. Zrna granulátu procházejí úzkou štěrbinou mezi těmito válci, čímţ jsou zrna povrchově upravena (kalandrována)

22 Další moţností pro výrobu pryţového granulátu je metoda kryogenního drcení. Pneumatika je ochlazena tekutým dusíkem, čímţ se dosáhne zkřehnutí pneumatiky tak, aby ji bylo moţné rozmělnit sekacím strojem. Tvar částic pryţového granulátu je jedním z faktorů ovlivňujících intenzitu a průběh reakce se silničním asfaltem a lze předpokládat, ţe velikost měrného povrchu částic granulátu má vliv na zpracovatelnost a vlastnosti vyrobeného pojiva. Tvar částic pryţového granulátu a jeho povrchové vlastnosti nejvíce ovlivňuje pouţitá metoda výroby granulátu. Aby bylo moţné tyto rozdíly popsat a zhodnotit, byla na konfokálním laserovém rastrovacím mikroskopu provedena analýza povrchových vlastností částic tří granulátů s různým postupem výroby. První granulát byl vyroben metodou vícenásobného mechanického mletí za běţné teploty. Druhý pryţový granulát byl vyroben stejnou metodou, ale navíc byl po namletí zkalandrován. Třetí granulát byl vyroben metodou kryogenního drcení. [9] Obr. 9: Nitkové grafy povrchů zrn jednotlivých granulátů [9] Obr. 10:Trojrozměrné grafy povrchů zrn jednotlivých granulátů v reálných barvách [9] Horní část vybraného zrna všech tří granulátů byla zachycena se 480 násobným zvětšením a byly vyhotoveny trojrozměrné nitkové grafy jednotlivých zrn (obrázek 9) a trojrozměrné grafy zrn v reálných barvách (obrázek 10)

23 Z obrázků lze vypozorovat rozdílný tvar jednotlivých zrn granulátů. Nejhladší povrch má zrno pryţového granulátu vyrobené metodou kryogenního drcení a nejčlenitější povrch má zrno granulátu, který byl po vyrobení vícenásobným mletím za běţné teploty zkalandrován. [9] 3.2. Zabudování pryţového granulátu do asfaltových směsí Suchý proces Dry process (Rubit) technologie pocházející ze Švédska. Pryţový granulát je přidáván do míchačky obalovny ve stejné fázi jako kamenivo. Pro dosaţení dostatečné homogenity asfaltové směsi je nezbytné prodlouţit dobu míchání a pro modifikaci silničního asfaltu pryţovým granulátem musí zůstat horká směs minimálně po dobu jedné hodiny v zásobníku asfaltové směsi. [9] Mokrý proces Wet process (asfalt modifikovaný pryţovým granulátem, Crumb Rubber modified Bitumen, CRmB, běţně gumoasfalt ). Světově nejrozšířenější technologií zpracovávající pryţový granulát v asfaltových směsích. Technologii přídavku pryţového granulátu do asfaltu je moţné rozdělit do dvou skupin: continuous blend ta představuje kontinuální výrobu neskladovatelného pojiva na obalovně. Pojivo se vyrábí ve speciálním mísicím zařízení, které je umístěno na obalovně. Modifikovaný asfalt je míchán po celou dobu reakce a vzniklé pojivo je v TP 148 označeno jako pojivo, u něhoţ se skladovatelnost neposuzuje. Při výrobě CRmB v mobilním nebo stacionárním zařízení přímo na obalovně je do asfaltového pojiva vmícháván pryţový granulát v mnoţství 15 aţ 25 % při teplotě 170 aţ 185 C. Poté se pojivo přivádí do reakční nádrţe zařízení a stále se promíchává. Při míchání asfalt reaguje s pryţí a pojivo se modifikuje

24 V literatuře je uváděna moţnost dlouhodobého skladování CRmB za běţných teplot (niţších neţ 120 C), přičemţ CRmB je moţno po jeho následném ohřátí a promíchání pouţít. [9] Obr. 11: Míchací souprava ECOPATH pro přípravu gumoasfaltového pojiva [10] terminal blend se většinou vyrábí modifikací asfaltu jemnozrnným pryţovým granulátem podobně jako modifikovaný asfalt. V TP 148 je tento typ CRmB popsán jako pojivo, u kterého se skladovatelnost posuzuje upravenou metodikou zkoušení. Většinou se pouţívá niţší mnoţství jemného pryţového granulátu (5 aţ 15 %) a chemické přísady dočasně udrţující jemné částice pryţe rozptýlené v celém objemu pojiva. U těchto pojiv lze předpokládat, ţe jsou skladovatelná nebo alespoň omezeně skladovatelná. Proto je nutné dodrţet předepsanou dobu trvání dopravy a následnou dobu skladování. Vhodné je na obalovně pouţít míchadlo. [9] Technologie TecRoad Vznikne kombinací suchého procesu a metody terminal blend. Jedná se o granulovaný koncentrát (předsměs) dodávaný v plastových pytlích. Jemný pryţový granulát se několik hodin míchá se silničním asfaltem, přečerpává se a na konci linky se přidáním pryţového granulátu a chemickou cestou upravuje do sypké hmoty. Tato metoda spojuje výhody obou předešlých postupů, protoţe je moţné tuto předsměs snadno dávkovat jako u technologie Rubit spolu s kamenivem do míchačky obalovny,

25 ale větší část pryţového granulátu v asfaltu zreagovala jiţ při výrobě koncentrátu jako u technologie terminal blend. [9] Vlastnosti jednotlivých pojiv připravených v laboratoři jsou zachyceny v grafu 4. Graf popisuje hodnocení pojiv dynamickou viskozitou v závislosti na teplotě, hodnotami bodu měknutí a penetrace. Závislosti takto vyjádřených dynamických viskozit jednotlivých pojiv na obsahu pryţového granulátu vyjadřují podstatu modifikace asfaltu. [9] Graf 4: Vlastnosti jednotlivých asfaltů modifikovaných pryžovým granulátem[9] 3.3. Mnoţství drcené pryţe v pojivu V případě mokrého procesu aplikace pryţe, který vychází z principu smíchání tohoto materiálu s asfaltovým pojivem, zůstává diskutabilní, zda vhodnějším trendem bude vyuţití 15 aţ 25 % hmotnosti drcené pryţe v pojivu, následné promíchaní, zreagování a přímé dávkování do míchačky obalovny. Nevýhodou tohoto řešení mokrého procesu výroby CRmB je vyšší energetická náročnost, která je dána nejen potřebnými vysokými teplotami výroby, nýbrţ i delší dobou potřebnou pro promíchání,

26 aby došlo k uspokojivé homogenitě produktu a preferováno je, aby výroba asfaltové směsi byla v těsné blízkosti výroby CRmB. V opačném případě totiţ nastává segregace. Druhou alternativou je dávkování drcené pryţe v mnoţství maximálně do 15 % hmotnosti, jak je vyuţíváno např. ve Španělsku, a upřednostnění cesty menšího mnoţství pryţe kombinovaného s vhodnými chemickými přísadami pro zlepšení skladovací stability. Od roku 2005 je v Evropě k dispozici nové inovativní řešení s výrobkem tecroad. Je to pryţo-asfaltový granulát (zkráceně RBG), který má vysokou koncentraci pryţe, aţ do 40 %, chemicky a fyzikálně integrovanou do asfaltu. Pryţo-asfaltový granulát můţe být dopravován v pytlích, velkých pytlích (big-bag) nebo v cisternách. Můţe být měsíce skladován bez ztráty kvality. Pouţití pryţo-asfaltového granulátu je v porovnání s obvyklou mokrou metodou poměrně jednoduché. Přidává se přímo do míchačky na obalovně a je rychle smíchán s původním asfaltem a kamenivem. Proto je inovovaná metoda mnohem lacinější a snadněji realizovatelná neţ klasická mokrá metoda. [7] [11] 3.4. Typy gumoasfaltových směsí gumoasfaltový beton s přerušenou zrnitostí, s vyšší mezerovitostí směsi kameniva, s mezerovitostí směsi 3 % aţ 6 % pro tloušťku vrstvy 30 aţ 50 mm; gumoasfaltový koberec tenký, s otevřenou zrnitostí o tloušťce 20 aţ 30 mm s vyšší mezerovitostí směsi kameniva a směsi; gumoasfaltový koberec drenáţní, o tloušťce 20 aţ 30 mm s mezerovitostí vrstvy 14 % aţ 22 %; gumoasfaltový koberec mastixový s mezerovitostí 2 % aţ 5 % [10] 3.5. Výhody a nevýhody Zahraniční výzkumy prokázali, ţe gumoasfaltové vrstvy mohou mít podstatně sníţenou tloušťku oproti běţným vrstvám z asfaltového betonu při zachování stejné ţivotnosti. Důvodem je větší odolnost proti únavě a stárnutí. Z hlediska bezpečnosti

27 silničního provozu zkracují brzdnou dráhu, mají dobré protismykové vlastnosti a zabraňují tvorbě kolejí ve stopách vozidel. Další výhodou je ekologické vyuţití ojetých pneumatik (1 pneumatika se uloţí na 3 m 2 gumoasfaltové obrusné vrstvy tloušťky 30 mm), znatelné sníţení dopravního hluku (4 aţ 6 db (A)) a zároveň se prodluţuje doba ţivotnosti obrusných vrstev s vyšší mezerovitostí díky pomalejšímu stárnutí gumoasfaltu. K nevýhodám patří vyšší pracnost a energetická a organizační náročnost. Pro zabudování gumového granulátu do asfaltu je nezbytné pouţít přídavné míchací zařízení a náklady na konstrukční úpravy strojů na pokládku gumoasfaltu. Gumoasfalt a gumoasfaltové směsi jsou více lepivé a o něco obtíţněji zpracovatelné. Dále můţe docházet k emisím nebezpečných látek, oddělování sloţek gumové drti a asfaltu ve směsi a vytváření dvou nebo více samostatných fází, k čemuţ dochází v procesu přípravy a během skladování předehřáté asfaltové směsi. Gumovou drť nemůţeme povaţovat za odpad. Je to cenná komodita, která by v blízké budoucnosti měla najít široké uplatnění. Pouţití odpadní gumy do povrchů vozovek neznamená "skládkování" odpadu. Tento materiál jako přísada do asfaltových směsí prokazatelně zlepšuje vlastnosti a provozní charakteristiky povrchů vozovek, trvanlivost a jízdní vlastnosti. Vyšší náklady jsou kompenzovány delší ţivotností vozovky a zmenšením tloušťky gumoasfaltové směsi. [8] [10] [12]

28 4. VIAPHONE Jedná se o hutněnou asfaltovou směs s nízkou hlučností pro velmi tenké obrusné vrstvy, kterou vyvinula společnost Eurovia ve Francii. VIAPHONE účinně sniţuje emise valivého hluku. Zároveň je, oproti drenáţnímu koberci, méně náchylný k zanesení. Svými vlastnostmi je vhodnou volbou pro výstavbu městských a příměstských komunikací a údrţbu městských ulic, průtahů, kruhových křiţovatek či příměstských a příjezdových komunikací. [13] 4.1. Vlastnosti směsi Sloţení, zejména přetrţitá křivka zrnitosti, přítomnost vláken a jemnozrnnost, zajišťuje směsi významné sníţení valivého hluku (vzniká při kontaktu pneumatiky s vozovkou vlivem rezonancí, saním a stlačováním vzduchu). Vlákna napuštěná asfaltem působí jako tlumič hluku. Měření valivého hluku na směsi VIAPHONE byla provedena na různých úsecích ve Francii, metodou shodnou s ČSN ISO (SPB). Střednězrnné asfaltové směsi 0/10 dosahovaly hodnot 76 db(a), zatímco VIAPHONE < 72 db(a). Hladinu hluku lze reálně sníţit o cca 3 aţ 4dB (A), coţ odpovídá sníţení intenzity dopravy o cca 50% (viz graf 5). [14] Graf 5: Logaritmické vyjádření vlivu snížení hlučnosti v závislosti na intenzitě dopravy [18]

29 Kromě podstatného sníţení hluku od pneumatik také výrazně zvyšuje bezpečnost jízdy. Jiţ zmíněná jemnozrnnost, mezerovitost (15%) a negativní textura povrchu VIAPHONE sniţuje valivý hluk při zachování velmi dobrých protismykových vlastností. I přes vyšší mezerovitost má VIAPHONE velmi dobrou odolnost proti trvalým deformacím. Ilustrují to výsledky zkoušky provedené v Centrální laboratoři EUROVIA Services, s. r. o. Pro srovnání jsou uvedeny poţadavky norem pro směsi SMA a ACO. [14] Tab. 1: Srovnání požadavků norem pro směsi SMA, ACO se směsí VIAPHONE [14] 4.2. Sloţení směsi VIAPHONE je asfaltová směs zrnitosti 0/6 mm (Francie), resp. 0/8 mm vzhledem k frakcím kameniva vyráběným v ČR, s přetrţitou křivkou zrnitosti v oblasti 2 aţ 4 (5) mm a vysokým obsahem hrubého kameniva frakce 4/6 nebo 4/8 (5/8). Obecně se jako pojivo pouţívá silniční asfalt s přídavkem organických vláken. V závislosti na dopravním zatíţení lze pouţít také asfalty modifikované polymery. Relativně vysoký obsah pojiva zlepšuje zpracovatelnost směsi VIAPHONE a usnadňuje pokládku. R-materiál se nesmí pouţívat. Přesné sloţení směsi je know-how společnosti Eurovia CS, a.s. [14] 4.3. Evropa Asfaltovou směs VIAPHONE vyvinula ve Francii firma EUROVIA v roce 1993 ve spolupráci s francouzskou státní správou v rámci tzv. Charty silničních inovací. Drtivá většina staveb s pouţitím této asfaltové směsi probíhala ve Francii. Do roku 2000 bylo provedeno 2,5 miliónu m 2, obvykle ze směsi 0/6. Pro běţné vozovky se pouţíval silniční asfalt, pro více namáhané komunikace modifikovaný asfalt. Měření hlučnosti se tehdy provádělo při umístění mikrofonu ve vzdálenosti 7,5 m od středu měřené jízdní

30 dráhy. (V ČR se tato metoda provádí dle ČSN ISO Měření vlivu povrchů vozovek na dopravní hluk Část 1: Statistická metoda při průjezdu z roku 2000.). Francouzské ředitelství dálnic vydalo technické schválení pro asfaltovou směs s nízkou hlučností Avis Technique No. 120 a to pro VIAPHONE v dubnu roku Na základě řady měření lze konstatovat, ţe při metodě měření valivého hluku shodnou s ČSN ISO (SPB) dosahuje při rychlosti 90 km/hod VIAPHONE hodnot 72 db (A) a niţších, zatímco asfaltová směs 0/10 má obvykle hodnotu 76 db (A). Na obrázku 12 je grafické srovnání hlučnosti různých směsí. [14] Obr. 12: Princip měření metodou CPB a obory hodnot LA max pro různé asf. směsi [14] V posledních letech se měření hluku provádí často metodou těsné blízkosti (CPX), kdy je mikrofon umístěn těsně vedle pneumatiky jedoucího vozidla. V českých normách se nazývá ČSN ISO Metoda měření valivého hluku. Pro porovnávání vlastností různých povrchů vozovek je metoda CPX vhodnější. Dává kontinuální záznam vlastností v celém úseku, který umoţňuje zachytit i lokální odchylky. Pro větší operativnost měření EUROVIA vyvinula vlastní zařízení na měření metodou CPX. Při

31 srovnávacích měřeních se zařízeními francouzské administrativy bylo dosaţeno vyhovujícího výsledku. Zařízení firmy EUROVIA je na obrázku 13. Obr. 13: Měřicí zařízení pro měření metodou CPX [14] V posledních letech byly realizovány stavby s asfaltovou směsí VIAPHONE i v ostatních evropských zemí jako např. Belgii, Anglii, Polsku, Německu a v ČR. [14] 4.4. Česká republika V České republice se objevila poptávka po asfaltových směsích s nízkou hlučností v roce Proto EUROVIA Services, s. r. o., ve svých laboratořích s vyuţitím francouzských zkušeností připravila počáteční zkoušky typu a závody EUROVIA CS, a. s., v témţe roce úspěšně poloţily čtyři úseky obrusné vrstvy VIAPHONE. Po ověření počátečních zkoušek typu poloprovozními zkouškami byl proveden první pokusný úsek směsi VIAPHONE v ulici Ke Hrázi v Praze - Dolních Počernicích. Na tomto úseku francouzští specialisti provedli měření hluku přístrojem firmy EUROVIA (metoda CPX). Při této příleţitosti změřili hlučnost různých typů směsí na sedmi úsecích v Praze a okolí realizovaných v minulosti firmou EUROVIA. Měření se obvykle musí provádět v nočních hodinách, kdy měřící vozidlo můţe lépe udrţovat poţadovanou rychlost. Ta se průběţně zaznamenává, takţe naměřenou hodnotu je moţné upravit. Operátor, který je ve voze s řidičem, nahrává na záznamník poznámky k průběhu měření. Lze tak zaregistrovat například vliv projíţdějícího těţkého vozidla ovlivňujícího měření a při vyhodnocení rušivé faktory vyloučit. Výsledky měření ze

32 třech lokalit s různými povrchy při rychlosti 50 km/h: VIAPHONE 88 db(a), SMA 8 93 db(a), SMA db(a). [14] 4.5. Stavební práce VIAPHONE se pokládá v tloušťce 20 aţ 30mm. Nemá tudíţ funkci vyrovnávání podkladu a nezvyšuje únosnost konstrukce vozovky, proto není vhodné ho pokládat na povrch, kde jiţ došlo k překročení únosnosti konstrukce. [15] Obr. 14: Pokládka VIAPHONE [15] Příprava podkladu Podklad, na němţ se bude pokládat VIAPHONE, musí být dostatečně pevný, únosný a rovný. Nesmí se vyskytovat nerovnosti, jak v podélném směru měřenými čtyřmetrovou latí, tak i v příčném směru měřenými dvoumetrovou latí, větší neţ 4 mm. V takovém případě musí dojít k úpravě podkladu broušením nebo frézováním. Dále musí být opraveny veškeré výtluky a trhliny a osazení pouličních vpustí. Jeho malá tloušťka eliminuje potřebu výškových úprav prvků inţenýrských sítí ve vozovce a omezuje problémy s napojeními. Následně dojde k očištění podkladu a nanesení spojovacího postřiku dle normy ČSN [16]

33 Pokládka a hutnění směsi Pro rozprostírání se pouţívají klasické finišery opatřené vibrační lištou. V ideálním případě je vhodné pokládat směs na celou šířku vozovky. Často to však podmínky stavby neumoţní, proto je nutné pokládat na více jízdních pruhů a následně vzniklou podélnou spáru ošetřit nalitím modifikovanou zálivkovou hmotou. Směs se pokládá ve velmi tenké vrstvě 20 aţ 30 mm (cca 40 aţ 60 kg/m 2 ). Díky této tloušťce následně rychle chladne, proto se teploty při výrobě pohybují v rozmezích 140 aţ 180 C. Velmi rychlé ochlazování je i důvod k maximálnímu moţnému omezení ručního zpracování. Hutnění se provádí hladkými tandemovými válci bezprostředně po rozprostření asfaltové směsi. Při samotné pokládce se vyuţívá i předhutnění samotným finišerem. Pro dostatečné zhutnění obvykle stačí 2 aţ 4 statické pojezdy. Je nutná kontrola, aby nedocházelo k drcení zrn kameniva, a zároveň zkrápění běhounů musí být co nejmenší, aby nedocházelo k vytaţení pojiva s jemnými částicemi na povrch a současně k nalepování asfaltové směsi. [16] 4.6. Výhody a nevýhody Sníţení emisí valivého hluku Dobré protismykové vlastnosti Odolný vůči tvorbě trvalých deformací Oproti drenáţnímu asfaltu je méně náchylný k zanesení Cenově srovnatelný s SMA Zanášení směsi - nutnost čištění Díky pórovitosti můţe voda zůstávat ve směsi - následná zamrzání Málo praktických zkušeností v podmínkách ČR Zvýšené poţadavky na rovinnost podkladu

34 4.7. Stavební výrobek roku 2011 Technologie VIAPHONE získala ve 4. ročníku soutěţe Stavební výrobek Technologie roku v silné a početné konkurenci významné ocenění Zlatou cenu od České stavební akademie, a tím i oprávnění jim tuto technologii označovat. [17] Obr. 15: Zlatá cena certifikát [17] Obr. 16: Zlatá cena medaile [17]

35 5. METODY MĚŘENÍ HLUKU OD DOPRAVY Za účelem posouzení sníţení hluku na jednotlivých površích vozovky je nutné provést spolehlivá akustická měření. Jednotlivých metod pro měření hluku od dopravy je více, ale zároveň ţádná není natolik univerzální, aby se dala pouţít v kaţdé situaci. Proto je nutné vhodně vybrat konkrétní metodu měření. Jednotlivé postupy měření pro všechny metody jsou podrobně popsány v příslušných normách a technických předpisech. V Evropě se nejvíce pouţívají metody SPB a CPX. [19] 5.1. Statistical Pass-By (SPB) Statická metoda při průjezdu (SPB) měří pomocí mikrofonu maximální hladiny akustického tlaku u projíţdějících vozidel. Radarem zaznamenává rychlost vozidel a jejich druh. Dokáţe rozlišit různé typy vozidel. Pro osobní automobily (kategorie 1) uvaţuje referenční rychlosti 50, 80 a 110 km/h a pro nákladní (kategorie 2a) 50, 70 a 85km/h. Podle rychlostí rozeznává 3 kategorie silničních komunikací: nízká (45-64 km/h), střední (65-99km/h) a vysoká (100 a více km/h). Výsledná data jsou pak zpracována a výsledkem je Statistical Pass-By Index (SPBI), jehoţ hodnota slouţí k následnému porovnání jednotlivých povrchů vozovek. Podrobnosti mezinárodních standardů metody SPB jsou specifikovány v normě ISO Podle evropských standardů je mikrofon umístěn 7,5 m od osy jízdního pruhu a 1,2 m nad povrchem vozovky. [19] Obr. 17: Schéma při měření hluku metodou SPB [18]

36 Důleţité je, ţe metoda SPB bere v úvahu všechny moţné aspekty dopravního hluku, včetně aerodynamického hluku, motoru či výfuku. Kolem měřícího zařízení můţe projet pouze jedno vozidlo ve stejném směru. Samotné umístění měřícího zařízení - mikrofonu je nutné zvolit tak, aby nedocházelo k odchylkám v měření způsobených okolním hlukem, hlukem v pozadí nebo odrazy při nevhodném okolním terénu. Obecně platí, ţe okolní hodnoty hluku by měly být o cca 10 db menší neţ hluk od měřené dopravy. [19] Obr. 18: Umístěni zvukového mikrofonu při metodě SPB [18] 5.2. Controled Pass-By (CPB) Metoda CPB je obdobou předchozí SPB metody. Vzdálenosti pro umístění měřících zařízení jsou shodné. Rozdíl je v tom, ţe u této metody se testují dva vybrané automobily (jeden malý a druhý velký) s vybranými pneumatikami (na kaţdé auto dvě sady). Vozidla míjí připravený mikrofon se zapnutým motorem na úseku mimo dopravní proud a jedou kontrolovanou rychlostí. Měří se maximální hladina hluku, dále se počítá průměrná hodnota pro konkrétní rychlosti. Alternativy různých povrchů jsou pak porovnávány vzhledem ke kaţdému vozidlu a rychlosti. V současné době není vyvinuta ţádná standardizace, avšak pro EU se jiţ tvoří na základě francouzské národní normy

37 Metoda CPB je vyuţívána hlavně pro srovnání jednotlivých druhů povrchů vozovek. Nevýhodou je oproti SPB menší rozmanitost vozidel a díky tomu moţné zkreslení výsledných hodnot. Vzhledem k poţadované kontrolované rychlosti dochází k měření na uzavřených okruzích nebo na komunikacích niţšího významu. [19] Coast-By (CB) CB je alternací předešlé CPB metody. Rozdíl je v tom, ţe testovaní automobil s testovanými pneumatikami míjí mikrofon s motorem vypnutým při různých rychlostech. Měří se hladina hluku, ze které se stanoví hladina hluku pro referenční rychlost (80 km/h pro osobní automobil a 70 km/h pro nákladní automobil). [18] 5.3. Close proximity method (CPX) Metoda krátké vzdálenosti, veškeré detaily jsou popsány v normě dle ISO/CD Tato metoda je vyvinuta tak, ţe měří velikost valivého hluku pouze v místě mezi pneumatikou a vozovkou. Samotné měřící zařízení je umístěno na přívěsu taţeném za automobilem nebo přímo na měřícím automobilu, kde jsou v těsné blízkosti kolem referenční pneumatiky umístěny mikrofony snímající hluk. V případě pouţití přívěsu je přívěs zcela pokryt a mikrofony umístěny kolem pneumatiky zaznamenávají pouze aerodynamický hluk. Měření tedy není zatíţeno odchylkou od okolního hluku a můţe být bez problémů provedeno při klasickém provozu na pozemních komunikacích. [19] Obr. 19: Měřící zařízení při metodě CPX [18]

38 Dle zmíněné normy ISO/CD se předepisuje několik tříd pneumatik vhodných pro měření. Doporučuje se, aby měřicí pneumatika byla pojíţděna minimálně 100 km před prvním měřením. Statické zatíţení na pneumatiku by mělo být 3200 N (±200 N) a nahuštěny by měly být ve studeném stavu na 170 kpa (± 10 kpa). Přilehlé mikrofony k pneumatice mají přesné umístění a musí být v předepsaných sklonech a výškách nad vozovkou. Pouţívá se sestava dvou nebo pěti mikrofonů. Rychlost je rovněţ podřízena normovým poţadavkům. Rozlišujeme tři referenční rychlosti 50, 80 a 110 km/h. [20] Obr. 20: Umístění mikrofonů, metoda CPX [18] Správný výběr měřícího úseku závisí především na těchto parametrech: Úsek v extravilánu nebo intravilánu - intravilán je typický vyšším dopravním zatíţením, častější jsou i místa k otočení. V extravilánu se měří při vyšších rychlostech a dopravní proud je plynulejší. Délka úseku - minimální délka je 200 m, musí se však počítat s rozjezdovou dráhou pro dosaţení referenční rychlosti a s brzdnou dráhou. Proto by měl mít úsek aspoň 500 m. Podélný sklon úseku - vhodné volit rovinaté úseky. Ve stoupáních se projevuje více hluk od motoru. Stav vozovky - místo pojezdu měřicí pneumatiky aţ do vzdálenosti 0,5 m od bočnice pneumatiky musí být čisté a suché. Povrch vozovky by měl být rovný bez výtluků, jiných nerovností a čistý. [20] Oproti SPB metodě je CPX rychlejší metoda měření. Naměřené hodnoty hluku můţeme číst výsledky jiţ během samotného měření. Je nezávislá na intenzitě dopravního proudu, vyhodnocuje dlouhé úseky komunikací. Měří pouze hluk odvalující se od pneumatiky. Slouţí k porovnávání hlučností jednotlivých typů vozovek

39 Nevýhodou je nutnost pouţití standardizovaných pneumatik, jejichţ počet je omezen. Naopak přesný druh vozidla není stanoven. Problematicky postihuje vliv těţkých nákladních vozidel. [19] 5.4. Close Proximity Sound Intensity (CPI) Měření metodou CPI je stejné jako u CPX. Měřící zařízení je umístěno v těsné blízkosti pneumatiky a není nutné jej zakrývat krytem pro redukci aerodynamického hluku. Měření se můţe provádět při obvyklém dopravním zatíţení a běţných rychlostech. Nevýhodou je omezené mnoţství vozidel pro toto zařízení. Obr. 21: Měřící zařízení při metodě CPI [19] Měření intenzity zvuku je sofistikovanější měření, neţ stanovení hladiny akustického tlaku. Intenzita je akustický výkon na jednotku plochy a je obecně citlivější funkcí neţ akustický tlak. [19] 5.5. Absorpce povrchu Vzhledem k tomu, ţe většina zdrojů hluku je závislých na akustických vlastnostech vozovek, je měření těchto vlastností velice důleţité. Vývoj postupů pro zjišťování akustických vlastností vozovek ještě není dokončen, avšak pro stanovení absorpce povrchu se vyuţívá jiţ známých metod in situ - jádrové vývrty, laboratorní zkoušky nebo metody zaloţené na zkoumání odporu vozovky proti proudění vzduchu. [19]

40 5.6. Laboratorní měření Laboratorní výzkum pneumatik pro všechny typy mechanických problémů, včetně trvanlivosti a tření se provádí pomocí valivých bubnů. Tyto bubny jsou vyrobeny, aby měly co nejdelší rovnou plochu. Na této ploše dochází k testovacím pojezdům pneumatiky. Odstředivé síly omezují pouţití realistických povrchů na točícím se bubnu. Materiál pokrývající bubny by se měl co nejvíce podobat reálnému povrchu vozovky. Poloměr bubnů se pohybuje od 1 m aţ do 15 m. Pouţívají se pro studie hluku mezi pneumatikou a vozovkou. Zkušební zařízení TPTA je vidět na obrázku 22. Je vyvinuto tak, aby umoţňovalo pojezd kola po kruhovém obvodu, který je tvořen poţadovaným typem vozovky. Průměr tohoto zařízení je kolem 4 m, hmotnost do 1000 liber (cca 500 kg) pojezd dosahuje rychlostí maximálně 30 mp/h (cca 50 km/h). [19] Obr. 22: Měřící zařízení TPTA [19] 5.7. Metoda rovinné vlny v impedanční trubici Jev, díky kterému tato metoda funguje, se nazývá zvuková pohltivost. Pohlcováním rozumíme přeměnu zvukové energie v jinou. Zvukové vlny způsobují, ţe materiál konstrukce vozovky má tendenci vibrovat, vibrace způsobí tření a změnu akustické energie na tepelnou. Metoda měří činitel zvukové pohltivosti α. Reálná hodnota definovaná jako poměr akustického výkonu vstupujícího do materiálu o určité ploše k akustickému výkonu, který na tuto plochu dopadá. Hodnota α je v intervalu 0 aţ 1. Materiál pohlcující zvuk plně má α = 1, materiál plně odráţející zvuk má α = 0. Pro měření je vyuţita impedanční trubice Brüel&Kjær Jsou vyvinuty dva způsoby měření:

41 Primární horizontální řešení - trubice je doplněna o drţáky vzorku (ø 29 a 100 mm) a dále o prodluţovací trubici (ø 29 a 100 mm) umoţňující vloţení testovaného vzorku. Tyto limitní rozměry představují velkou nevýhodu. Pro vývrty o ø 100mm by se musela vyrobit speciální korunka a vývrty o ø 29 mm jsou neproveditelné. Pro měření silničních krytů je toto uloţení nevyhovující. [21] Obr. 23: Impedanční trubice- schéma zapojení [21] Sekundární vertikální řešení - trubice je přes speciální korunku přiloţena na testovaný vzorek materiálu. Kontakt obou povrchů je utěsněn pomocí plastelíny. Vzorek nemusí mít kruhový tvar. Konkrétně je tato metoda popsána v ČSN ISO [21] Obr. 24: Impedanční trubice- vertikální řešení [21]

42 6. REALIZOVANÁ MĚŘENÍ HLUKU NA ASFALTOVÉ SMĚSI VIAPHONE 6.1. ulice Slezská, Praha Na podzim roku 2010 byla realizovaná stavba ve Slezské ulici v Praze 2, a to v úseku Vinohradská vodárna Náměstí Míru na ploše cca m 2. [17] Popis situace Měření akustických vlastností komunikace probíhalo v úseku mezi křiţovatkami s ulicemi U Vodárny a Kladská. Původní povrch byl s drobnými nerovnostmi a vydrolenými místy. V místě měřícího úseku byla trasa komunikace přímá, niveleta komunikace klesala ve směru na náměstí Míru o 0,5 %. Místo bylo vybráno s ohledem na nejmenší moţný sklon vozovky v rekonstruovaném úseku. Komunikace patří do kategorie nízká jízdní rychlost (viz kap. 5.1.), pro kterou je referenční rychlost 50 km/h. [22] Obr. 25: Ulice Slezská, Praha [24] Výsledky měření metodou SPB Měření hluku bylo provedeno v říjnu 2010 před rekonstrukcí a v dubnu 2011 cca 6 měsíců po výměně povrchu. Obě měření se uskutečnila v sobotu v odpoledních

43 a večerních hodinách z důvodu maximální eliminace hluku v pozadí. Měření byla provedena firmou EKOLA group, spol. s.r.o. podle ČSN ISO (SPB). Pro zajištění objektivity a srovnatelnosti obou měření bylo pouţito simulovaných průjezdů s definovanými vozidly a pneumatikami. Měření se uskutečnila v sobotu a v odpoledních a večerních hodinách z důvodu maximální eliminace hluku v pozadí. Během měření byla sledována vozidla rozdělená do dvou kategorií: kategorie 1 - osobní vozidla, vozidla do 3,5 t kategorie 2a - dvounápravová těţká vozidla Dále byly z měření vyloučeny vozidla jedoucí rychlostí menší neţ 45 km/h a větší neţ 64 km/h. Celkový počet zachycených vozidel: kategorie 1 - před rekonstrukcí 101 a po rekonstrukci 114 kategorie 2a - před rekonstrukcí 50 a po rekonstrukci 43 Grafické vyjádření histogramu četnosti je uvedeno níţe. Na grafech 6 a 7 (kategorie vozidel 1 a 2a) je vidět závislost maximálních hladin akustického tlaku A L Amax na logaritmu rychlosti vozidel. Dále grafy obsahují lineární regresní přímky včetně jejich rovnic, z kterých je následně vypočítána hladina akustického tlaku vozidla L veh. [22] Graf 6: Porovnání původního a nového povrchu- kategorie vozidel 1 [22]

44 Graf 7: Porovnání původního a nového povrchu- kategorie vozidel 2a [22] Graf 8: Histogram četností - kategorie vozidel 1 [22] Graf 9: Histogram četností - kategorie vozidel 2a [22]

45 K získání celkové hladiny vlivu povrchu vozovky na dopravní hluk pro skladbu vozidel se musí vypočítat statický index SPBI. Slouţí k porovnání určitého povrchu s referenčním povrchem a vyjádření výsledku jako rozdílové hodnoty. SPBI je závislý na hladině akustického tlaku vozidla L veh a váhovém činiteli příslušné kategorie vozidel. Váhový činitel odpovídá předpokládaným poměrům kategorií vozidel v dopravním proudu a je určen normou. [22] Tab. 2: Výsledná emisní hladina L veh pro 50 km/h [22] Tab. 3: Určení statického indexu SPBI [22] Výsledky měření metodou CPX Měření v ulici Slezské bylo provedeno i metodou CPX specialisty z centrálního výzkumného střediska EUROVIA v Bordeaux v červenci Úsek byl změřen dle francouzské směrnice LCP No 63. Záznam hluku je evidován po 2 m, ale hodnocení probíhá po dílčích úsecích 20 m. Provádí se minimálně 3 pojezdy vozidla, tj. min. 30 hodnot v kaţdém dílčím úseku. Poté se spočítá průměr a směrodatná odchylka. Hladina hluku dosáhla hodnoty 87,8 db (A) při 50 km/h. Podle klasifikace zmíněné francouzské směrnice řadí tento povrch jako Třída B málo hlučný