Čo je priečna škára?

Účel

Priečna škára je škára naprieč betónovým pruhom vozovky, ktorá ho rozdeľuje na panely a určuje, kde sa betón popraská. Zmeny teploty a vlhkosti spôsobujú zmenu objemu a zakrivenie panela, čo vyvoláva napätie. Škáry rozdeľujú vozovku na panely určenej veľkosti, aby sa toto napätie zmenšilo a obmedzilo sa náhodné praskanie (AC 150/5320-6G, 3.16.8). Rovnaká škára sa objavuje v cestných, odbavovacích, rolovacích a dráhových vozovkách.

FHWA uvádza štyri možné funkcie škár: riadenie praskania, prenos zaťaženia, izoláciu konštrukcií, ktoré sa pohybujú rozdielne, a vymedzenie pruhov alebo krajníc. FHWA tiež uvádza, že mnohé poruchy škárovanej betónovej vozovky začínajú na škárach. Patria sem výškový rozdiel, pumpovanie, odštiepenie, zlomy rohov a vybočenie (blowup).

Priečne a pozdĺžne škáry

Priečna škára prechádza cez pruh v pravom uhle k smeru kladenia a premávky. Pozdĺžna škára prechádza pozdĺž pruhu medzi dvoma pruhmi alebo dvoma pásmi kladenia. FHWA označuje typy škár najskôr podľa funkcie a potom doplní orientáciu. Zmršťovacia alebo pracovná škára môže byť priečna aj pozdĺžna. Väzné tyče držia pozdĺžnu škáru zatvorenú (AC 150/5320-6G, 3.16.10.1). Tŕne prenášajú zaťaženie cez priečnu škáru.

Typy škár

AC 150/5320-6G zaraďuje všetky škáry vozoviek do troch kategórií podľa funkcie: izolačné, zmršťovacie a pracovné škáry. Každej kategórii pridelí typové písmeno (tabuľka 3-5). FHWA pridáva štvrtú kategóriu, dilatačnú škáru.

Zmršťovacie škáry

Zmršťovacia škára je najbežnejšia škára v škárovanej prostej betónovej vozovke. Je to oslabená rovina a betón pod ňou praskne, keď sa zmršťuje alebo ochladzuje. AC 150/5320-6G uvádza, že zmršťovacie škáry tiež znižujú napätie od zakrivenia a zakrivovania. AC pre priečny smer uvádza tri typy zmršťovacích škár:

• Typ C je zmršťovacia škára s tŕňmi. AC ju používa v posledných troch škárach od voľného okraja. Používa ju aj v dvoch alebo troch škárach na oboch stranách izolačnej škáry.
• Typ D je zmršťovacia škára bez tŕňov (dummy). AC ju používa pre všetky ostatné zmršťovacie škáry.
• Typ B je kĺbová škára. Priečna škára typu B sa používa len pri paneloch tenších ako 9 in (230 mm), ktoré používajú „tension ring“. AC opisuje tension ring v 3.16.9.2.

Pracovné škáry

Pracovná škára je škára, ktorá vznikne, keď sa čerstvý betón kladie k vytvrdnutému betónu. FHWA uvádza, že priečne pracovné škáry, nazývané aj čelné škáry, sa zvyčajne robia na konci každého dňa. Robia sa aj pri zastavení kvôli počasiu alebo technike. Na čelnej škáre nie je zámok kameniva, takže potrebuje mechanický prenos zaťaženia. Ak sa čelná škára zhoduje so zmršťovacími škárami ďalšieho pruhu, FHWA používa rovnakú veľkosť a rozostup tŕňov ako v týchto škárach.

Položka P-501 vyžaduje priečnu pracovnú škáru na konci každého dňa. Vyžaduje ju aj pri každom zastavení dlhšom ako 30 minút alebo vtedy, keď sa betón môže dostať do počiatočného tuhnutia, skôr než dorazí čerstvý betón. Škára sa umiestňuje na plánovanú zmršťovaciu alebo dilatačnú škáru. Ak sa kladenie zastaví medzi plánovanými škárami, dodávateľ odstráni prebytočný betón späť k predchádzajúcej plánovanej škáre. FHWA uvádza dôvod. Čelná škára, ktorá sa zhoduje so zmršťovacími škárami ďalšieho pruhu, zabraňuje krátkym panelom a sprievodnému praskaniu v susednom spojenom pruhu.

Typy E a F sú pracovné škáry v AC 150/5320-6G. Typ E má tŕne a AC ho vyžaduje pre vozovky, ktoré obsluhujú lietadlá s hmotnosťou 30 000 lb (13 610 kg) alebo viac. Typ F je tupá škára (butt joint). AC ju povoľuje pre lietadlá ľahšie ako 30 000 lb na stabilizovanom podklade alebo pri betónovom preplátovaní ohybnej vozovky.

Izolačné a dilatačné škáry

Izolačná škára oddeľuje vozovku od konštrukcie alebo od vozovky, ktorá sa pohybuje iným smerom. Príkladom je rolovacia dráha, ktorá sa stretáva s dráhou. AC 150/5320-6G umiestňuje izolačnú škáru aj tam, kde sa plánuje predĺženie. Typ A má zhrubnutý okraj. Typ A-1 je vystužený a používa sa pre panely hrubšie ako 9 in (230 mm). FHWA uvádza, že izolačná škára má stlačiteľný výplňový materiál na celú hĺbku a nemá tŕne ani väzné tyče. Položka P-501 dopĺňa, že izolačná škára sa posúva a nefunguje stláčaním výplne. Ako preferovaný prenos zaťaženia uvádza zhrubnutý okraj.

FHWA definuje dilatačnú škáru ako osobitnú škáru, ktorá umožňuje novej vozovke rozťahovanie bez veľkej tlakovej sily. Na rozdiel od izolačnej škáry má zvyčajne tŕne a pohybuje sa len v smere rozťahovania. FHWA odporúča nepoužívať dilatačné škáry nadmerne. Príliš veľa z nich nechá zmršťovacie škáry okolo seba časom otvorené. Potom zlyhá tesnenie, dovnútra vniká voda a nečistoty a prenos zaťaženia klesá. AC 150/5320-6G žiadny typ dilatačnej škáry neuvádza.

Ako funguje zmršťovacia škára

Pracovníci zarežú drážku do vytvrdnutého betónu. Drážka vytvorí oslabenú zvislú rovinu. Keď sa doska zmršťuje alebo ochladzuje, trhlina začína na dne drážky a prechádza dolu doskou. FHWA opisuje plochu trhliny ako nepravidelnú. Zaťaženie prechádza z jedného panela do druhého šmykom po tejto ploche, čo sa nazýva zámok kameniva. FHWA uvádza faktory: zrnitosť, tvrdosť a uhlovitosť kameniva, pevnosť betónu v čase, keď sa škára otvorí, a šírku škáry. Zámok výrazne klesá, keď je škára širšia ako 0,03 palca (asi 0,8 mm). Opakovaná ťažká doprava môže tiež obrusovať a vyhladzovať plochu trhliny, čo časom znižuje zámok.

Hĺbka a načasovanie rezu

FHWA uvádza obvyklú hĺbku ako štvrtinu až tretinu hrúbky dosky. Odvoláva sa na AASHTO 1993: štvrtina pre priečne škáry a tretina pre pozdĺžne škáry. Niektoré usmernenia pripúšťajú plytší rez, aspoň 25 mm (1 palec), ak sa reže skoro.

Načasovanie je rovnako dôležité ako hĺbka. FHWA opisuje okno rezania. Ak sa reže príliš skoro, betón sa odzrňuje. Ak sa reže príliš neskoro, vzniknú náhodné trhliny z napätia, ktoré sa medzitým nahromadilo. FHWA uvádza, že konvenčné rezanie je zvyčajne medzi približne 4 a 12 hodinami po položení. Čas sa mení podľa zmesi a počasia. Pila so skorým vstupom je ľahšia a môže začať 1 až 4 hodiny po položení.

Položka P-501 určuje pravidlá pre letisko. Rezanie sa začína hneď, ako je betón dosť tvrdý na rezanie bez odlamovania, odštiepenia alebo trhania, a skôr než vznikne nekontrolované zmršťovacie praskanie. Potom pokračuje bez prerušenia, až kým sa nerežú všetky škáry. Prvý rez je široký najmenej 1/8 palca (3 mm) do hĺbky z plánov. Pracovníci neskôr rozšíria hornú časť škáry pre tesnenie. Ak dodávateľ použije dva rezy, ihneď nanesie do prvého rezu ošetrujúci prostriedok (curing compound). Zásobník na tesnenie sa reže až po ošetrovacom období.

Tŕne

Tŕne prenášajú zaťaženie cez škáru a bránia relatívnemu zvislému posunu panelov (3.16.10.2). FHWA dopĺňa, že tŕň umožňuje škáre otvárať a zatvárať sa s teplotou a vlhkosťou. AC vyžaduje tŕne v posledných troch priečnych zmršťovacích škárach od voľného okraja. Vyžaduje ich aj vo všetkých pracovných škárach, pokiaľ okraj nie je zhrubnutý alebo vystužený. FHWA uvádza, že zámok kameniva bez tŕňov sa hodí len pre miestne cesty s malou dopravou. Malou dopravou rozumie menej ako 100 nákladných vozidiel denne.

Tabuľka 3-6 udáva veľkosť tŕňov podľa hrúbky panela. Panel s hrúbkou 7,5 až 12 in (191 až 305 mm) používa tŕne s priemerom 1 in (25 mm). Sú dlhé 18 in (460 mm) a rozostupujú sa po 12 in (305 mm). Položka P-501 vyžaduje tŕne s epoxidovým náterom a s prerušovačom priľnavosti. Obmedzuje chybu zarovnania na 1/4 in na ft (6 mm na 0,3 m). AC uvádza, že tŕne treba držať v drôtenom koši ukotvenom k podkladu, alebo ich ukladať automatickým zariadením na vkladanie tŕňov. FHWA uvádza, že slabé zhutnenie okolo tŕňov nechá dutiny a znižuje prenos zaťaženia.

Rozostupy

Maximálny rozostup škár závisí od hrúbky panela a typu podkladu (tabuľka 3-7).

Bez stabilizovaného podkladu:

So stabilizovaným podkladom:

AC uvádza, že hrúbka panela riadi rozostup a že panely majú byť takmer štvorcové, keď nie je zabudovaná oceľ. Priečny rozostup nemá byť väčší ako 1,25-násobok pozdĺžneho rozostupu. Pri projekte financovanom z federálnych prostriedkov si rozostup nad hodnotu z tabuľky vyžaduje inžinierske posúdenie. AC tiež uvádza, že menšie panely bývajú v čase zvyčajne lepšie. AC dopĺňa, že kratší rozostup môže byť potrebný na zachovanie vôle medzi škárami a predmetmi v vozovke, napríklad pätami svetiel. FHWA uvádza, že americká diaľničná prax sa drží panelov 15 ft (4,6 m) a že mnohé štáty obmedzujú dĺžku panela na 15 ft.

Tesnenie

AC uvádza, že všetky škáry treba utesniť, aby sa do nich nedostala voda a cudzí materiál. FHWA uvádza rovnaký účel: obmedziť vnikanie vody, rozmrazovacích chemikálií a nestlačiteľného materiálu. FHWA tiež uvádza, že diaľničné agentúry sa nezhodujú v tom, či sa utesňovanie oplatí, a že odpoveď závisí od projektu. Na letisku AC túto otázku nenechá otvorenú. Položka P-501 rozšíri hornú časť rezanej škáry, aby vytvorila zásobník na tesnenie.

Priečne škáry v asfaltovej vozovke

Aj asfaltová vozovka má priečne škáry. Priečna škára v asfalte je miesto, kde nový asfalt narazí na koniec predchádzajúceho pásu. Nekontroluje praskanie. Položka P-401 vyžaduje súvislú väzbu medzi vrstvami a požadovanú hustotu v každej škáre. Pracovníci vytvoria priečnu škáru čelným plechom alebo zúžením vrstvy. Zúžený okraj orežú na priamku, aby odkryli zvislú plochu. Kontaktné plochy natrú prídržným náterom, skôr než k škáre priložia čerstvý asfalt. P-401 tiež uvádza, že priečne škáry v jednej vrstve musia byť posunuté najmenej o 10 ft (3 m) oproti tým v vrstve pod ňou. Priečne škáry v susedných pruhoch musia byť tiež posunuté najmenej o 10 ft (3 m).

Poruchy na priečnych škárach

Prieskum podľa ASTM D5340 dáva Index stavu vozovky od 100 (žiadne poruchy) po 0. Príručka FAA PAVER pre betón definuje niekoľko porúch na škárach:

• Poškodenie tesnenia škáry je akýkoľvek stav, ktorý umožňuje zhromažďovanie zeminy alebo kameniva v škáre alebo vniknutie vody do nej. Príkladom je odlepené, stvrdnuté alebo chýbajúce tesnenie. AC 150/5380-6C uvádza príčiny: nesprávna šírka škáry, nesprávny tesniaci materiál, zlé nanášanie, znečistená škára a starnutie.
• Odštiepenie pri škáre je rozpad hrany panela do vzdialenosti 2 ft (0,6 m) od škáry. Nestlačiteľný materiál v škáre ho spôsobuje, rovnako ako slabý betón pri škáre z prepracovania. Spôsobujú ho aj nesprávne uložené tŕne.
• Zlomy rohov sú trhliny, ktoré prechádzajú celou hrúbkou dosky a stretávajú sa so škárami do polovice dĺžky dosky od rohu. Spôsobuje ich opakované zaťaženie, strata opory a zakrivenie.
• Výškový rozdiel je rozdiel výšok na oboch stranách škáry. Na dráhe alebo rolovacej dráhe je viac ako 1/2 in (13 mm) vysoká závažnosť. Na odbavovacej ploche je vysoká závažnosť od viac ako 1 in (25 mm). Manuál nehodnotí stupeň, ktorý stavbár vytvoril pri výstavbe.
• Pumpovanie je vytláčanie vody a jemného materiálu cez škáru. Poškodenie tesnenia škáry sa musí zapísať ako chybné skôr, než sa zapíše pumpovanie.

Vybočenie (blowup) je vybočenie alebo roztrieštenie pri škáre, kde nestlačiteľný materiál bráni panelu rozťahovať sa. Tím ho opraví ihneď, lebo môže poškodiť lietadlá.

Škáry na letisku

Na osvetlení letiska záleží aj na škárach. Pri novej dráhe AC 150/5340-30J umiestňuje pätu osového návestidla najmenej 2 ft (0,6 m) od každej škáry vozovky. ICAO Annex 14 odporúča, aby drážky na povrchu dráhy išli kolmo na osovú čiaru alebo rovnobežne s priečnymi škárami, ktoré nie sú kolmé. EASA usmernenie na kontrolu spevnených plôch uvádza stav tesnenia škár, praskanie a odštiepenie betónu (GM1 ADR.OPS.B.015).