Co je příčná spára?

Účel

Příčná spára je spára napříč betonovým pruhem vozovky, která jej dělí na desky a řídí místo, kde beton praská. Změny teploty a vlhkosti způsobují změnu objemu a prohýbání desky, což vyvolává napětí. Spáry rozdělují vozovku na desky dané velikosti, aby se tato napětí zmenšila a omezilo se nahodilé praskání (AC 150/5320-6G, 3.16.8). Stejná spára se objevuje na silničních, odbavovacích, pojezdových i dráhových vozovkách.

FHWA přiřazuje spárám čtyři možné funkce: řízení praskání, přenos zatížení, izolaci konstrukcí, které se pohybují různě, a vymezení pruhů nebo krajnic. FHWA také upozorňuje, že mnoho poruch spárované betonové vozovky začíná ve spárách. Patří sem odskok, čerpání, odprýskávání, zlomy rohů a vzedmutí desky.

Příčné a podélné spáry

Příčná spára probíhá napříč pruhem, v pravém úhlu ke směru pokládky a provozu. Podélná spára probíhá podél pruhu, mezi dvěma pruhy nebo dvěma pásy pokládky. FHWA pojmenovává typy spár nejdřív podle funkce a pak přidává orientaci. Smršťovací nebo pracovní spára může být příčná i podélná. Kotvy (tie bars) drží podélnou spáru zavřenou (AC 150/5320-6G, 3.16.10.1). Trny přenášejí zatížení přes příčnou spáru.

Typy spár

AC 150/5320-6G třídí všechny spáry vozovky do tří kategorií podle funkce: izolační, smršťovací a pracovní spáry. Každé přiřazuje písmenný typ (tabulka 3-5). FHWA přidává čtvrtou kategorii, dilatační spáru.

Smršťovací spáry

Smršťovací spára je nejčastější spára ve spárované vozovce z prostého betonu. Je to oslabená rovina a beton pod ní praská, když se smršťuje nebo chladne. AC 150/5320-6G uvádí, že smršťovací spáry také snižují napětí od kroucení a prohýbání. AC má pro příčný směr tři typy smršťovacích spár:

• Typ C je smršťovací spára s trny. AC ji používá v posledních třech spárách od volného okraje. Používá ji také ve dvou nebo třech spárách na každé straně izolační spáry.
• Typ D je smršťovací spára bez trnů, takzvaná „dummy“ spára. AC ji používá pro všechny ostatní smršťovací spáry.
• Typ B je kloubová spára. Příčná spára typu B je jen pro desky tenčí než 9 palců (230 mm), které používají „tension ring“ (český termín v dostupných zdrojích není ustálen). AC popisuje tento prvek v 3.16.9.2.

Pracovní spáry

Pracovní spára vzniká tam, kde se čerstvý beton ukládá na ztvrdlý beton. FHWA uvádí, že příčné pracovní spáry, zvané také čelní spáry (header joints), se obvykle dělají na konci každého dne. Dělají se také při zastavení kvůli počasí nebo technice. U čelní spáry není zámek kameniva, takže potřebuje mechanický přenos zatížení. Pokud čelní spára navazuje na smršťovací spáry sousedního pruhu, FHWA používá stejnou velikost a rozteč trnů jako u těchto spár.

Položka P-501 vyžaduje příčnou pracovní spáru na konci každého dne. Vyžaduje ji také při každém zastavení na více než 30 minut, nebo když by beton mohl začít tuhnout dřív, než dorazí čerstvý beton. Spára se umístí na plánovanou smršťovací nebo dilatační spáru. Pokud se pokládka zastaví mezi plánovanými spárami, zhotovitel odstraní přebytečný beton zpět k předchozí plánované spáře. FHWA uvádí důvod. Čelní spára, která navazuje na smršťovací spáry sousedního pruhu, brání vzniku krátkých desek a průvodnímu praskání ve spojeném sousedním pruhu.

Typy E a F jsou pracovní spáry podle AC 150/5320-6G. Typ E má trny a AC ho vyžaduje u vozovek, které slouží letadlům o hmotnosti 30 000 lb (13 610 kg) nebo více. Typ F je tupá spára. AC ji dovoluje u letadel lehčích než 30 000 lb na stabilizovaném podkladu, nebo u betonového přesahu flexibilní vozovky.

Izolační a dilatační spáry

Izolační spára odděluje vozovku od konstrukce nebo od vozovky, která se pohybuje jiným směrem. Příkladem je pojezdová dráha, která se stýká s dráhou. AC 150/5320-6G umisťuje izolační spáru také tam, kde je plánováno prodloužení. Typ A má ztluštěnou hranu. Typ A-1 má výztuž a je pro desky silnější než 9 palců (230 mm). FHWA uvádí, že izolační spára má stlačitelnou výplň po celé hloubce a nemá trny ani kotvy. Položka P-501 dodává, že izolační spára klouže a nepracuje stlačováním výplně. Jako upřednostňovaný přenos zatížení uvádí ztluštěnou hranu.

FHWA definuje dilatační spáru jako zvláštní spáru, která dovoluje nové vozovce roztažení bez velkého tlakového napětí. Na rozdíl od izolační spáry má obvykle trny a pohybuje se jen ve směru roztažení. FHWA varuje před nadužíváním dilatačních spár. Příliš mnoho z nich postupem času rozevře smršťovací spáry kolem sebe. Pak selže těsnění, vnikne voda a nečistoty a přenos zatížení klesá. AC 150/5320-6G typ dilatační spáry neuvádí.

Jak funguje smršťovací spára

Pracovníci pilou vyřežou drážku do ztvrdlého betonu. Drážka vytvoří oslabenou svislou rovinu. Když se deska smršťuje nebo chladne, začne trhlina u dna drážky a prochází deskou dolů. FHWA popisuje líc trhliny jako nepravidelný. Zatížení přechází z desky na desku smykem na tomto líci, čemuž se říká zámek kameniva (aggregate interlock). FHWA uvádí faktory: zrnitost, tvrdost a hranatost kameniva, pevnost betonu v okamžiku, kdy se spára otevře, a šířku spáry. Zámek rychle klesá, když je spára širší než 0,03 palce (asi 0,8 mm). Opakované těžké provozní zatížení může také obrušovat a vyhlazovat líc trhliny, takže zámek časem slábne.

Hloubka a načasování řezu

FHWA uvádí obvyklou hloubku jako jednu čtvrtinu až jednu třetinu tloušťky desky. Odkazuje na AASHTO 1993, který pro příčné spáry uvádí jednu čtvrtinu a pro podélné jednu třetinu. Některé pokyny připouštějí mělčí řez nejméně 25 mm (1 palec), pokud pila řeže brzy.

Načasování je stejně důležité jako hloubka. FHWA popisuje okno pro řezání. Pokud pila řeže příliš brzy, beton se rozpadá. Pokud řeže příliš pozdě, vznikají nahodilé trhliny z napětí, které se nahromadilo. FHWA uvádí, že běžné řezání je obvykle zhruba 4 až 12 hodin po položení. Čas se liší podle směsi a počasí. Pila s časným vstupem je lehčí a může začít 1 až 4 hodiny po uložení.

Položka P-501 stanoví letištní pravidla. Řezání začíná, jakmile je beton dost tvrdý na to, aby šel řezat bez odštěpování, odprýskávání nebo trhání, a dříve, než vznikne nekontrolované smršťovací praskání. Potom pokračuje bez přerušení, dokud nejsou všechny spáry proříznuty. První řez je široký nejméně 1/8 palce (3 mm) a do hloubky podle výkresů. Pracovníci později rozšíří horní část spáry pro těsnicí hmotu. Pokud zhotovitel použije dva řezy, ihned v prvním řezu nanese ošetřovací prostředek. Nádržka pro těsnicí hmotu se řeže až po době zrání.

Trny

Trny přenášejí zatížení přes spáru a brání svislému vzájemnému posunu desek (3.16.10.2). FHWA dodává, že trn dovoluje spáře se otevírat a zavírat podle teploty a vlhkosti. AC vyžaduje trny v posledních třech příčných smršťovacích spárách od volného okraje. Vyžaduje je také ve všech pracovních spárách, pokud není okraj ztluštěný nebo vyztužený. FHWA uvádí, že zámek kameniva bez trnů se hodí jen pro místní silnice s malým provozem. Malý provoz definuje jako méně než 100 nákladních vozidel denně.

Tabulka 3-6 udává velikost trnů podle tloušťky desky. Deska o tloušťce 7,5 až 12 palců (191 až 305 mm) používá trny o průměru 1 palec (25 mm). Jsou dlouhé 18 palců (460 mm) a rozmístěné po 12 palcích (305 mm). Položka P-501 vyžaduje epoxidem potažené trny s oddělovací vložkou. Odchylku v osazení omezuje na 1/4 palce na 1 ft (6 mm na 0,3 m). AC uvádí, že trny se mají držet v drátěném koši ukotveném k podkladu, nebo se mají osazovat automatickým strojem na osazování trnů. FHWA uvádí, že špatné zhutnění kolem trnů zanechává dutiny a snižuje přenos zatížení.

Rozteče

Největší rozteč spár závisí na tloušťce desky a typu podkladu (tabulka 3-7).

Bez stabilizovaného podkladu:

Se stabilizovaným podkladem:

AC uvádí, že tloušťka desky určuje rozteč a že desky mají být téměř čtvercové, pokud v nich není zabudovaná ocel. Rozteč napříč nemá být větší než 1,25násobek rozteče podélné. U projektu financovaného z federálních zdrojů vyžaduje rozteč nad hodnotu z tabulky inženýrskou analýzu. AC také uvádí, že menší desky se obecně časem chovají lépe. AC dodává, že kratší rozteč může být potřeba, aby se mezi spárami a objekty zabudovanými do vozovky, jako jsou patky návěstidel, zachovala vůle. FHWA uvádí, že americká silniční praxe se drží desek o délce 15 ft (4,6 m) a že mnoho států omezuje délku desky na 15 ft.

Těsnění

AC uvádí, že se mají utěsnit všechny spáry, aby do nich nevnikla voda a cizí materiál. FHWA uvádí stejný účel, omezit vnikání vody, posypových chemikálií a nestlačitelného materiálu. FHWA také uvádí, že silniční správy se neshodují na tom, zda se utěsňování vyplatí, a že odpověď závisí na projektu. Na letišti AC tuto otázku neponechává otevřenou. Položka P-501 rozšiřuje horní část řezané spáry, aby vytvořila nádržku pro těsnicí hmotu.

Příčné spáry v asfaltové vozovce

Také asfaltová vozovka má příčné spáry. Příčná spára v asfaltu je místo, kde se nový asfalt stýká s koncem dřívějšího pásu. Neřídí praskání. Položka P-401 požaduje souvislé spojení mezi vrstvami a požadovanou hustotu v každé spáře. Pracovníci vytvoří příčnou spáru čelní zarážkou nebo zúžením vrstvy. Zúžený okraj seřežou po přímce, aby odkryli svislou stěnu. Kontaktní plochy natřou spojovacím nátěrem, než k spáře přiloží čerstvý asfalt. P-401 také říká, že příčné spáry v jedné vrstvě musí být vůči spárám ve vrstvě pod ní odsazené nejméně o 10 ft (3 m). Příčné spáry v sousedních pruzích musí být také odsazené nejméně o 10 ft (3 m).

Poruchy u příčných spár

Průzkum podle ASTM D5340 udává index stavu vozovky (PCI) od 100 (bez vad) po 0. Příručka FAA PAVER pro betonové plochy definuje několik poruch ve spárách:

• Poškození těsnění spáry je jakýkoli stav, který dovoluje, aby se ve spáře hromadila hlína nebo kámen, nebo aby do ní vnikla voda. Příkladem je odloupané, ztvrdlé nebo chybějící těsnění. AC 150/5380-6C uvádí příčiny: špatnou šířku spáry, nevhodnou těsnicí hmotu, špatné provedení, znečištěnou spáru a stárnutí.
• Vydrolování spáry je rozpad hrany desky do 2 ft (0,6 m) od spáry. Způsobuje ho nestlačitelný materiál ve spáře a také slabý beton u spáry, poškozený přepracováním. Způsobují ho i nesprávně uložené trny.
• Zlomy rohů jsou trhliny, které prochází celou tloušťkou desky a stýkají se se spárami v rámci poloviny délky desky od rohu. Způsobují je opakované zatížení, ztráta podepření a prohýbání.
• Odskok je rozdíl výšky přes spáru. Na dráze nebo pojezdové dráze je více než 1/2 palce (13 mm) vysoká závažnost. Na odbavovací ploše je více než 1 palec (25 mm) vysoká závažnost. Příručka nehodnotí stupeň, který při stavbě vytvořil zhotovitel.
• Čerpání je vytlačování vody a jemného materiálu spárou. Poškození těsnění spáry se musí zaznamenat jako vadné dříve, než se zaznamená čerpání.

Vzedmutí desky je vybočení nebo rozlomení v místě spáry, kde nestlačitelný materiál brání desce v roztažení. Pracovníci je opraví ihned, protože může poškodit letadla.

Spáry na letišti

Na spárách závisí i letištní osvětlení. U nové dráhy AC 150/5340-30J umisťuje patku osového návěstidla nejméně 2 ft (0,6 m) od kterékoli spáry vozovky. ICAO Annex 14 / L 14 doporučuje, aby drážky nebo rýhy v povrchu dráhy vedly kolmo k ose, nebo rovnoběžně s příčnými spárami, které nejsou kolmé. Pokyny EASA pro kontrolu zpevněných ploch rovněž uvádějí stav utěsnění spár a praskání a odprýsknutí betonu (GM1 ADR.OPS.B.015).