Mlatové, kalené a zpevněné povrchy z mechanicky zpevněného kameniva

Všechny tři vyjmenované druhy povrchů komunikací a zpevněných ploch mají stejný nebo velmi podobný konstrukční základ, kterým je drcené lomové kamenivo, popřípadě kopané kamenivo. Liší se technologickým postupem a skladbou vrstev, do kterého bylo v minulosti zapojeno hlavně ruční zpracování, které dnes nahradilo strojní zpracování. Jak ve výrobě kameniva, tak při pokládce a hutnění.

Mlatové povrchy byly v minulosti nejrozšířenější zpevněné povrchy pro cesty a prostranství a byly realizovány s velkým podílem ruční práce. Postupně byly s nástupem strojního (průmyslového) zpracování drceného kameniva nahrazovány mechanicky zpevněným kamenivem (MZK), což je zjednodušeně řečeno drcené kamenivo obsahující i velmi jemné prachové a písčité frakce. Použitím různých zpevňujících aditiv do svrchní vrstvy komunikace svým charakterem oscilují mezi mlatovými povrchy a MZK. Rozdíly mezi nimi mohou být v praxi malé.

Obr. 1: Mlatový povrch na nádvoří hradu v Düsseldorfu. Mlat je vhodným povrchem v odpovídajícím historickém kontextu.

Obr. 2: Hráči pétanque mlatový povrch také ocení. (Grasse, Francie)

Velikou nevýhodou takto zpevněných povrchů je jejich prašnost a při déletrvajících deštích i blátivost. Při postupném ekonomickém růstu společnosti byly proto mlatové povrchy, vzhledem k negativním vlastnostem povrchu zejména v zimním období, v minulosti nahrazovány dražšími povrchy – kamennými dlažbami, litými asfalty, balenými asfaltovými směsmi a dalšími novodobými materiály. Pravdou zůstává, že mlatové a MZK povrchy jsou velmi přívětivé k životnímu prostředí a poslední dobou prožívají renesanci. Než nastalo období „pneumatik“, byla podstatná i jejich další nesporná výhoda, kterou je malý hluk od provozu. Zejména ve srovnání s dlážděnými povrchy.

Obr. 3: Mlatový povrch chodníku s přejezdy z nepravidelných dlažebních kamenů. Vhodná kombinace. (Würzburg, Německo)

Obr. 4: Zdařilá návaznost mlatového chodníku na dlážděnou vozovku. (Kutná Hora, ČR)

Obr. 5: Mlatový povrch navazující na dřevěný chodník. Povrch je částečně vymytý a potřebuje doplnit o kalenou vrstvu. (Přírodní rezervace Kladská u Mariánských Lázní)

Obr. 6: Chodník procházející rezervací nemá okraje vymezené lemováním nebo obrubami. Případné překryvy porostu na chodník se odstraňují mechanicky. Při dostatečné frekvenci chodců mlatové povrchy nezarůstají. (Kladská, ČR)

Nosné konstrukce (spodní vrstvy) komunikací a veřejných prostranství z mlatových a MZK povrchů by neměly být podceňovány. Především z hlediska výběru materiálu konstrukce jednotlivých vrstev a jejich zpracování. I tyto „přírodní“ komunikace a prostranství slouží svému účelu, kterým je hlavně pěší a automobilová doprava, a měly by snést předpokládané dopravní zatížení pokud možno bez poruch. Tyto typy komunikací se nehodí pro větší zátěže a vyšší pojezdové rychlosti. Naopak jejich použití pro místní obslužné komunikace, zpevněné povrchy odstavných ploch a parkové komunikace, jsou velmi žádoucí. Základem je nosná konstrukce, která je stejně jako u ostatních komunikací tvořena drceným kamenivem složeným z vybraných frakcí a tlouštěk vrstev odpovídajících velikosti dopravního zatížení. Kopané štěrkopísky nejsou pro účel nosných vrstev vozovek vhodné. Zejména prané štěrkopísky těžené z říčních usazenin mají kulatá zrna a nejdou řádně zhutnit. Kulatá zrna se mezi sebou nezaklíní, ale kloužou po sobě navzájem a nepomůže ani vibrační hutnění. Neprané kopané štěrkopísky díky jemným částicím zhutnit jdou, ale nedrénují vodu s dostatečnou rychlostí, zvodňují se. A navíc se jemné částice snadno vyplavují vodou. V důsledku toho nejsou nosné vrstvy z tohoto materiálu trvanlivé.

Pro nosné vrstvy komunikací a zpevněných ploch je při volbě materiálů a jejich struktury třeba mít na paměti dobrý odvod prosakující srážkové vody mimo nosnou konstrukci. Stejně tak je třeba ověřit, zda se v řešeném místě v určitých ročních obdobích nezvedá mělký horizont podzemní vody a nezavodňuje konstrukci. Mráz by mohl takto zavodňovanou konstrukci významně poškodit.

Povrch podkladu – zemní pláň rostlého nebo nasypaného zemního tělesa, musí být dobře odvodněná. Je pro ni normově předepsaný příčný sklon 3 %. Dobrá práce se srážkovou vodou a mělkou podzemní vodou je jedním z hlavních faktorů pro trvanlivost a řádnou funkci těchto konstrukcí. Často se lze při výskytu rozblácené zemní pláně setkat s doporučením pláň překrýt geotextilií. Je to nesprávný postup, vhodný pouze pro provizorní řešení. Geotextilie zachytává jemná zrna zemin a kameniva, které se na ní usazují. Dochází tak k postupnému ucpání mezer v geotextilii a ta se postupně stává vodě nepropustnou. Následné hromadění vody v konstrukci je nežádoucí! Podobný efekt má umístění geotextilie mezi jednotlivými vrstvami vozovky.

Zemní pláň pod nosnou konstrukcí by měla mít modul přetvárnosti E_def,2 > 45 MPa (výjimečně > 30 MPa). Těchto hodnot únosnosti u nesprávně odvodněné pláně nebo pláně z nevhodného materiálu nikdy nedocílíte. Materiál zemní pláně je v tomto případě třeba upravit stabilizací nebo výměnou materiálu. Existují i dražší metody zpevnění zemní pláně, ale ty jsou užívány pro komunikace a zpevněné povrchy vyššího významu, kdy se nelze z jiných důvodů takovému místu vyhnout a kde je tolerována vyšší cena takových úprav.

Obr. 7: Modelové křivky zrnitosti základních typů zemin

Pro správnou charakteristiku kameniva použitého na tyto komunikace je třeba, aby mělo složení velikosti zrn v zelené zóně grafu (obr. 7). Doplňující složka kameniva pro povrchové vrstvy z písčitých a prachových zrn by měla být do 20 % hmotnostního podílu. Nosnou konstrukci tvoří větší drcená zrna, prachová a písčitá zrna tvoří pouze výplň mezi nimi. V grafu jsou v levé části uvedeny křivky zrnitosti zemin, které jsou pro náš účel nevhodné (platí to i pro konstrukční kamenivo). Jsou to zeminy s převažujícími prachovými a písčitými zrny. Ty jsou pro komunikace a zpevněné plochy ve velkém množství naprosto nevhodnými.

Povrchy z mechanicky zpevněného kameniva (MZK)

Řádná funkce těchto komunikací a zpevněných ploch je závislá především na nosné konstrukci. Ta je tvořena drceným kamenivem. Pro občasné přejezdy vozidel by měla mít nosná konstrukce tloušťku 200 mm z kameniva frakce 0/63 mm, v případě potřeby dobrého drénování vody frakce 32/63 mm. Pokud má zemní pláň modul přetvárnosti pouze 30 MPa, je třeba tloušťku této vrstvy zesílit o 50 mm. Na podklad je třeba položit 50 mm tlustou vrstvu drceného kameniva frakce 0/32 mm. Nosná konstrukce by měla být zhutněna na úroveň modulu přetvárnosti 80 MPa, resp. 70 MPa.

Pro plochy využívané výhradně chodci platí stejné parametry zemní pláně na předepsané moduly přetvárnosti. Tloušťka nosné vrstvy je 150 mm drceného kameniva frakce 0/32 mm, v případě menší únosnosti zemní pláně zesílená opět o 50 mm. A opět v případě potřeby dobrého drénování vody použijeme frakci 32/63 mm. Na tento podklad pak položíme 50 mm tlustou vrstvu drceného kameniva frakce 0/32 mm. Nosná konstrukce se opět hutní na úroveň modulu přetvárnosti 70 MPa, resp. 60 MPa v případě menší únosnosti zemní pláně.

Obr. 8: Nosná konstrukce

Vlastnosti povrchu komunikací z MZK se odvíjejí od poměru smíchání jednotlivých zrn kameniva a jejich velikostí. Dále od chemických vlastností horniny, z které je kamenivo vyrobeno. A v neposlední řadě od míry zhutnění a technologie pokládky zejména povrchové vrstvy. Menší objem jemných zrn znamená hrubší, nekomfortní povrch s rizikem „vylamování“ jednotlivých zrn z povrchu, ale s dobrou propustností srážek. Naopak vyšší obsah jemných zrn znamená riziko blátivosti povrchu a horší propustnost vrstev. Ta vede k zvodnění vrstev a ke ztrátě soudržnosti.

Mlatové povrchy

Traduje se, že svůj název získaly od mlatů, na kterých se cepy mlátilo obilí. Mlaty byly tvořeny kamenivem stmeleným hlínou s organickými příměsmi (např. řezankou ze slámy). Jelikož byly mlaty chráněny střechou stodoly před srážkovou vodou, byly poměrně trvanlivé. Každoroční údržba a doplňování povrchu mlatu byla běžná. Mlaty byly pravidelně doplňovány a zatírány směsí jílovité zeminy s řezankou ze slámy.

Obr. 9: Částečně zvětralý „pravý“ mlatový povrch ze stodoly, na kterém se mlátilo obilí (památkově chráněný statek v Doubravě u Chebu, ČR)

V dnešní době je přijatelný způsob vytvoření mlatového povrchu použitím povrchové 40 mm tlusté vrstvy s příměsí zahliněných nebo zajílovaných písků (do 20 % hmotnostního podílu) do drceného nebo kopaného kameniva frakce 0/16 mm. Tloušťka jednotlivé vrstvy by se měla rovnat maximálně 1,5násobku velikosti největšího zrna. Hlína a jíly v písku obsažené vyplní mezery mezi zrny kameniva a vytvoří tak ucelený povrch. Vyšší podíl jemných zrn má rozhodující vliv na vytvoření kompaktního a dobře vypadajícího povrchu. Při překročení určité hranice podílu jemných zrn (cca 20 % hmotnostního podílu) však dojde k prudkému zhoršení soudržnosti a únosnosti vrstvy. Vrstva má pak sklon k rozbředání.

Ke zpevnění dojde částečně i chemickou reakcí prachových částic drceného kameniva s vodou, které se chovají podobně jako hydraulická pojiva (minerálbeton). Základním předpokladem pevnosti a trvanlivosti takové vrstvy je zaklínění jednotlivých zrn mezi sebou a maximální vyplnění všech mezer jemným kamenivem. Vrstva by měla být pokud možno bez vzduchových mezer. Jemných zrn musí být právě tolik, aby se pouze vyplnily mezery. Pokud jich bude více, budou se jemné částice rozplavovat a způsobí blátivost povrchu. Při hutnění je také důležitá i vlhkost zpracovávaného materiálu. Optimální vlhkost pro maximální zhutnění je cca 7 až 10 % hmotnostního podílu vlhkosti pokládaného materiálu. Příliš suchý nebo naopak příliš mokrý materiál nelze optimálně zhutnit, to jest vytlačit maximální objem vzduchu. Přesnou vlhkost pro optimální zhutnění lze zjistit na základě laboratorních zkoušek konkrétního materiálu.

Jak již bylo napsáno, na komfortní kompatibilitu povrchu mlatové vrstvy mají vliv velmi jemné částice – jílové materiály. Ty se vyskytují ve dvou základních formách – dispergované a nedispergované. Dispergované jíly jsou za vlhka nestabilní a nedispegrované, díky elektrostatickým vazbám dvoumocných kationtů Ca²⁺ a Mg²⁺, stabilní jsou. Nejsou to vazby chemické, ale vazby ovlivňují iontové náboje v jemných částicích. Ty mohou být při větším zvodnění vyplavovány. V případě použití vápencových prosívek v povrchových vrstvách dochází k doplňování uvedených dvoumocných kationtů a udržení stability jemných částic. Pro prosívky z bazických hornin toto neplatí. Ke zjištění konkrétních vlastností toho kterého materiálu je třeba opět přizvat geotechnickou laboratoř.

Výběrem základního materiálu horniny, popřípadě příměsmi do této povrchové vrstvy můžeme docílit i různých barevností povrchů. Nejčastěji okrové, šedé, růžovošedé, bělavé až bílé, červené apod. Na trhu existují výrobci těchto mletých příměsí (vápenců), kterými lze docílit žádané barevnosti.

V současnosti jsou mlatové povrchy realizovány především od dvou specializujících se výrobců. Společnost TEGRA vyrábí materiály pod obchodními názvy Plazadur, Kreskalit, Bergolit, Hydralit, jejichž konkrétní vlastnosti jsou modifikovány pro konkrétní podmínky užití. Tato společnost vyrábí také zpevňující přísadu – aktivní Copolymer, který se s dávkováním 5 až 7 kg/tunu promísí se základním materiálem obrusné vrstvy. Polymer zajistí dobrou soudržnost a větší odolnost mlatového povrchu. Technologii hutnění po rozprostření vrstvy mlatu je třeba vyzkoušet. V některých případech je třeba omezit či vypnout vibrační hutnění, jelikož je pak vrstva příliš kompaktní a nepropouští vodu. Společnost PARKDECOR má také své, již namíchané materiály, které mají žádoucí vlastnosti mlatových povrchů. V každém případě je žádoucí s potenciálními výrobci materiálů pro povrchové vrstvy konzultovat technologii pokládky a přesně jim specifikovat konkrétní vlastnosti, které má povrch mít.

Stejně jako u MZK je třeba nejprve položit nosnou vrstvu komunikace. Ta je tvořena drceným kamenivem. Pro občasné přejezdy vozidel by měla mít nosná konstrukce tloušťku 200 mm z kameniva frakce 16/63 mm. Použití jemnějších frakcí se vzhledem k požadavku dobré propustnosti pro vodu nedoporučuje. Pokud má zemní pláň modul přetvárnosti pouze 30 MPa, je třeba tloušťku této vrstvy zesílit o 50 mm. Pro plochy využívané výhradně chodci platí stejné parametry zemní pláně na předepsané moduly přetvárnosti. Tloušťka nosné vrstvy je 150 mm drceného kameniva frakce 16/32 mm, v případě menší únosnosti zemní pláně zesílená opět o 50 mm.

Kalené povrchy

Nosná konstrukce se použije stejná jako u předchozích povrchů. Poslední povrchová 50mm vrstva je provedena z drceného kameniva frakce 8/16 mm. Tato vrstva se po zhutnění proleje „kalem“ tvořeným pískem, jílem a hydraulickým pojivem tak, aby vyplnil mezery v kamenivu. Vyplň mezi jednotlivými zrny by neměla překrývat kamenivo větší vrstvou. Pouze tak, aby povrch dostal kompaktní vzhled. Dříve se kal zapravoval do povrchu březovými košťaty. Finální povrch tvořil tenký posyp pískem. Dnes se kalené povrchy pro svou velkou pracnost a velký podíl ruční práce staví výjimečně. Jsou zde uvedeny pro případ požadavku na jejich použití u historických objektů.

Odvodnění a spády mlatových povrchů

I když jsou mnohdy uváděny větší přípustné spády, je dobré udržovat podélné spády do 5 %. Srážková voda se při těchto spádech odvádí příčnými šikmými rýhami (svodnicemi). Šikmými k ose komunikace pro komfortnější přejezd koly uživatelů. Svodnice se pokládají především z dvojice kulatin spojených malými skobami (kramlemi). Další často užívanou variantou jsou ocelové profily tvaru „U“ nebo svařená dvojice úhelníků. Další možností je použití železobetonových prefabrikátů s drážkou pro odvod vody. Voda se svodnicemi odvádí za krajnici komunikace, kde se nechá vsáknout do terénu, případně do štěrkového tamponu, nebo je odvedena do odvodňovacího systému. Příčné spády komunikací a ploch se volí nejčastěji střechovité o velikosti 1,5 až 2 %. Nelze však zabránit každoročnímu vymývání jemných částic z povrchu, který je třeba doplňovat a hutnit. Také mrazy ve spojení se srážkami v zimním období povrchové vrstvy částečně nakypří. Proto je vhodné povrch při jarní obnově povrchů „utáhnout“ vibrační deskou nebo válcem.

Obr. 10: Mlatová komunikace využívaná pro občasné pojezdy lesní nebo zemědělské techniky. Správné provedení a řádné odvodnění zaručuje dobrou kvalitu takové komunikace. (Cesta ke Komářím rybníkům u obce Krásno ve Slavkovském lese)

Obr. 11: Mlatová komunikace s velkými defekty. Louže se vytvářejí v místech poklesu nosné vrstvy vozovky a svědčí o jejím nesprávném provedení. Také zde není správně provedený příčný sklon komunikace – alespoň 1,5 %. (Cesta ke Komářím rybníkům u obce Krásno ve Slavkovském lese)

Obr. 12: Správně provedená komunikace s mlatovým povrchem. Je zde vidět počínající odplavování jemných částí povrchové vrstvy s malým příčným spádem. Tu je třeba každoročně doplňovat. (Cesta ke Komářím rybníkům u obce Krásno ve Slavkovském lese)

Obr. 13: Ta samá komunikace se splavenou povrchovou vrstvou. (Cesta ke Komářím rybníkům u obce Krásno ve Slavkovském lese)

Obr. 14: Dobře provedená komunikace z MZK s již nesoudržným, ale stále funkčním povrchem. Povrchová vrstva je provedena z frakce 0/16 mm – výsypky. Šedivá barva je přírodní barva drceného kameniva. Jemné části krycí vrstvy jsou částečně vyplaveny – stav po dvou zimních obdobích od provedení.

Obr. 15: Příčná drenáž svodnicí svedená do hrubého kameniva za okraj vozovky. Hrubé kamenivo má zabránit rozplavování krajnice a tvoří přírodní vsak. Kamenivo bude během několika ročních cyklů přikryto bylinným porostem bez ztráty drenážní funkce. Povrchová vrstva komunikace nebyla při zpracování homogenně promísena. Shluky větších zrn, stejně tak jako shluky jemnozrnného materiálu, nejsou vhodné.

Obr. 16: Nevhodné spádování cesty. Srážková voda vymlela mikrostrže v mlatovém povrchu až na kamenitý podklad. Srážkovou vodu je třeba podstatně výše odvést příčným drénem mimo komunikaci. (Letohrad, ČR)

Obr. 17: I zde je vidět nezdařený záměr vybudování komunikace s mlatovým povrchem. Komunikace je výškově mírně „utopená“, takže dochází k jejímu zaplavování vodou stékající z okolních trávníků. Řešením je její mírné vyzdvižení nad okolní terén, příčné odvodnění po kratších úsecích a menší vzdálenosti mezi svodnicemi. (Letohrad, ČR)

Obr. 18: Příčný kanálek (svodnice) ze dvou svařených ocelových profilů se provádí pro odvod vody z komunikace při větších podélných spádech (cca 5 %). Zde se míjí účinkem, jelikož je špatně provedeno příčné odvodnění a terén je na úrovni komunikace nebo mírně nad ní. (Letohrad, ČR)

Obr. 19: Odvodňovací kanálek u konstrukce mostku vyžaduje časté čištění. Rychlost proudění srážkové vody je třeba nejprve zpomalit a vodu pak odvést mimo komunikaci. Zpomalení proudění srážkové vody má za následek pokles části unášených zrn ke dnu a jejich řízenou sedimentaci – princip odkaliště. (Letohrad, ČR)

Obr. 20: Příklad skalního podkladu komunikace doplněného štěrkem s téměř splavenou povrchovou vrstvou mlatu. Skalní podklad není vhodný pro tento typ konstrukce komunikace, jelikož po něm srážková voda stéká, nevsakuje se a zvodňuje vrstvu mlatu, který v důsledku toho ztrácí soudržnost a splavuje se. (Letohrad, ČR)

Obr. 21: Dobrý příklad odvodnění tohoto typu cesty. Dlážděný rigol je navíc po úsecích cca 30 m opatřen odkališti. (Hrad Bouzov, ČR)

Obr. 22: Štětový podklad je jeden z nejlepších a nejpevnějších. Dobře drénuje a snese velká zatížení bez deformací. I u něj je třeba doplňovat povrchovou vrstvu. (Prameny u Mariánských Lázní, ČR)

Obr. 23: Štětový podklad staré mlatové cesty se zcela splavenou povrchovou vrstvou. (Prameny u Mariánských Lázní, ČR)

Obr. 24: Příliš velký podélný spád pro cestu z mechanicky zpevněného kameniva vyřešil projektant vložením dřevěných podstupnic s bočními schodnicemi. Dobré a trvanlivé řešení. (Poutní místo Hostýn, ČR)

Obr. 25: Lem mlatové cesty z ocelové, zde žárově zinkované, pásoviny. Pás usnadňuje provádění údržby cesty a vytváří plynulou linku. Na povrchovou vrstvu byl použit kopaný štěrkopísek s kulatými zrny. (Tirschenreuth, Německo)

Obr. 26: Dobře provedený přechod mlatové cesty do dlážděného povrchu. Drobnější zrna mlatu jsou splavována k sousedícímu trávníku, který splavená zrna zaroste. (Planá u Mariánských Lázní)

Obr. 27: Plynulý přechod z dlážděné komunikace na mlatový povrch. Dláždění má lem z jednořádkové přídlažby. Mlatová cesta je opatřena lemem z ocelového pásu, který usnadňuje údržbu a možnost „zařezávání“ přerůstajícího trávníku při údržbě. (Tirschenreuth, Německo)

Obr. 28: Hřiště na pétanque vytvořené z netříděné lomové výsypky. Hřišti by slušela kalící barevná vrstva. (Tirschenreuth, Německo)

Obr. 29: Plastová voština pro zpevnění povrchu komunikace z MZK. Nevhodné řešení způsobující estetickou újmu uživatelům. (Karlovy Vary, ČR)

Obr. 30: Chodník z antuky lemovaný přídlažbou z kamenných kostek a cyklostezkou s asfaltovým povrchem. Nevhodná kombinace je patrná na první pohled. Znečištění ploch s tvrdým povrchem způsobené splavováním volných drobných zrn je značné. Navíc pevný povrch posypaný pískem vytváří nebezpečně kluzký povrch jak pro cyklisty, tak i chodce! (Düsseldorf, Německo)

Obr. 31: Mlatová cesta se skleněným můstkem je velmi nevhodná kombinace. Skleněná deska je značně poškrábaná pískem přenášeným chodci. (Kutná Hora, ČR)

Článek vychází z prezentace na semináři, který pořádala Společnost pro technologie ochrany památek STOP
www.pamatky-stop.cz.

Doporučená literatura

1. TP 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací č. j.: MD-6956/2024-940/2 ze dne 28. 2. 2024 s účinností od 1. 3. 2024
2. Péče o památkově významné venkovní komunikace , NPÚ Praha 2007
3. Zpravodaj STOP, svazek 15, č. 1 (2013) ISSN 1212-4168 příspěvky Ing. Jiřího Slepičky, Mgr. Evy Jakubcové, RNDr. Oldřicha Vacka, CSc., Ing. Karla Zlatušky, CSc., Ing. Boženy Pacákové Hošťálkové, Ing. Drahomíry Kolmanové, Antonína Pechka a Ing. Ivana Stani.