Zmesi zrn v cestogradnji – izzivi in rešitve
UVOD
Prvomajski prazniki so tradicionalni uvod v poletno turistično sezono, kar pomeni, da smo se verjetno srečali v kakšnem prometnem zastoju. Vroča tema v naših medijih zadnja leta so tudi delovne zapore na avtocestnem križu. Tudi pred lokalnimi volitvami se veliko pogovarjamo o cestah, saj takrat obnova le-teh dobi znaten pospešek. Ampak medijska izpostavljenost cestne infrastrukture za večino državljanov, ki smo njeni vsakodnevni uporabniki, ne igra odločilne vloge. Nam je vseskozi pomembno, da prispemo na cilj pravočasno, visoko na lestvici prioritet pa sta tudi varnost in udobje vožnje. Pogoj za primerne lastnosti voznih površin so ravnost, torna sposobnost in nosilnost voznih površin. Na to, da bo voziščna konstrukcija ''zdržala'' projektno dobo v zadovoljivem stanju brez nenačrtovanih finančnih sredstev za sanacijo, vplivajo zunanji vplivi in vplivi gradnje. Eden od pomembnih vplivov gradnje so lastnosti vgrajenih materialov. Ker nadzorni inženirji (in tudi drugi udeleženi pri gradnji državnih cest) v zadnjih letih zaznavamo težave s kvaliteto vgrajenih zmesi zrn za nevezne nosilne plasti in posteljico, se v prispevku osredotočam na ta segment voziščne konstrukcije.
OSNOVE
Zmesi zrn so ena od osnovnih cestogradbenih materialov. Zmes zrn je sestavljena iz enega ali več razredov zrn. Mehanske in klimatske obremenitve voziščnih konstrukcij pogojujejo ustrezne lastnosti zrn. Optimalna sestava zmesi zrn zagotavlja največji raznos obremenitev v vgrajeni zmesi in s tem najmanjšo mehansko obremenitev posameznega zrna. Neprimerna sestava ima za posledico prekomerno obremenjenost posameznih zrn, ki se prej ali slej preoblikujejo. Pri tem se spremeni struktura zmesi v celotni plasti nevezane zmesi zrn, kar se odrazi tudi na površini voziščne konstrukcije.
Škodljive spremembe nastanejo tudi, če nevezana zmes vsebuje prekomeren delež drobnih zrn (< 0,063 mm – t. i. fini delci), ki ob prisotnosti vode in zmrzali povzroči bistvene spremembe nosilnosti. Enako velja tudi, če zmes vsebuje kamnita zrna, katerih prostornina ni obstojna. Če mraz prodre do globine, kjer se nahaja na zmrzovanje občutljiv material (vsi materiali z več kot 15 % finih delcev in nekateri materiali s 5 do 15 % finih delcev), in je prisotna zadostna količina ali stalen dotok vode, pride do nastanka ledenih leč. Ko se voda spremeni v led, poveča prostornino, pri čemer nastanejo tako velike sile, da dvignejo voziščno konstrukcijo. Ker je v pogojih zmrzali asfaltna plast krhka, pride pri zmrzlinskih dvigih do nastanka razpok na asfaltni plasti. Tipične poškodbe so široke razpoke, ki običajno potekajo vzdolž vozišča. Razpoke na asfaltni plasti pa omogočajo dostop vode v nevezane nosilne plasti. Leta 2013 je v Mariboru potekalo posvetovanje z naslovom: Ceste in poplave, na katerem je dr. Ana Petkovšek svoj prispevek zgovorno poimenovala: ''Nevezane plasti cest in voda – večna, a nevšečna sopotnika''. Dr. Petkovšek sicer v svojem prispevku obravnava vpliv poplav na nevezane plasti, vendar prisotnost vode v voziščni konstrukciji, ne glede na to, iz katere smeri prihaja, vedno povzroči njeno progresivno propadanje.
REGULATIVA
Kakšne so zahteve za naravne agregate, ki jih vgrajujemo v voziščne konstrukcije? Od oktobra 2025 je v veljavi Tehnična specifikacija TSPI-PG.06.200:2025: Zgornji ustroj cest – Nevezane nosilne plasti in nevezane obrabne plasti iz naravnega agregata. S to specifikacijo sta ukinjeni TSC 06.100 – Kamnita posteljica in povozni plato in TSC 06.200 – Nevezane nosilne in obrabne plasti, podlaga zanjo so bili tudi posebni tehnični pogoji PTP SCS, knjigi 3 in 4 z dopolnitvami. Upoštevan je tudi harmoniziran produktni standard SIST EN 13242 – Agregati za nevezane in hidravlično vezane materiale za uporabo v inženirskih objektih in za gradnjo cest. Z novo specifikacijo spodnja nevezana nosilna plast - SNNP (kamnita posteljica) predstavlja najnižjo plast voziščne konstrukcije in ne več podlago voziščni konstrukciji, medtem ko v praksi poimenovani ''tamponi'' predstavljajo zgornjo nevezano nosilno plast – ZNNP. Specifikacija določa tehnične zahteve za nevezane nosilne plasti tako za ceste kot za železnice, vključno z nevezanimi obrabnimi plastmi – NOP (makadam), vendar se v tem prispevku osredotočam na ZNNP in SNNP v voziščnih konstrukcijah cest.
Tako spodnja nevezana nosilna plast – SNNP kot zgornja nevezana nosilna plast – ZNNP morata v celotni življenjski dobi zagotavljati in izpolnjevati zahteve za zmrzlinsko in vremensko obstojnost, mehansko odpornost, geometrijske lastnosti kamnitih zrn ter primerno in trajno togost. Vgrajeni agregati morajo zagotavljati ustrezno prepustnost za vodo, preprečevati pojave dvigov kapilarne vode in zastajanje vode, za kar je poleg ustreznih lastnosti vgrajenih agregatov pomembno tudi pravilno zgoščevanje pri vgradnji.
Agregati za SNNP in ZNNP so gradbeni proizvodi, katerih lastnosti morajo biti določene skladno s harmoniziranim evropskim standardom SIST EN 13242 – Agregati za nevezane in hidravlično vezane materiale za uporabo v inženirskih objektih in za gradnjo cest. Agregati za spodnjo in zgornjo nevezano nosilno plast morajo imeti deklarirane najmanj naslednje lastnosti: zrnavost, vsebnost finih delcev, kakovost finih delcev (ekvivalent peska in/ali metilen modro), delež lomljenih in popolnoma okroglih zrn (če je zahtevano), odpornost proti drobljenju, odpornost proti zmrzovanju/tajanju. Gradbeni proizvodi kamenih agregatov za ZNNP, praviloma pa tudi za SNNP, morajo zadostiti sistemu ocenjevanja in preverjanja 2+, opredeljenih v standardu SIST EN 13242, dodatek ZA. Za agregate za SNNP, v primeru vozišč za zelo lahko in lahko prometno obremenitev pa tudi za ZNNP, je dopustna uporaba sistema ocenjevanja in preverjanja 4. Proizvajalec dokazuje skladnost tovarniške kontrole proizvodnje s certifikatom, ki ga izda certifikacijski organ, in z izjavo o lastnostih/skladnosti, na katerih deklarira kakovostne značilnosti proizvoda.
STANJE NA TERENU
Vsak gradbeni projekt poteka v več fazah. Na začetku je faza navdušenja: na uvedbi v delo prevladuje dobra volja in optimizem, predstavniki naročnika, izvajalca, projektanta in nadzora se strinjamo, da so pogoji za začetek del izpolnjeni, priprava tehnološkega elaborata je v polnem teku, tehnične in kadrovske zmogljivosti so zagotovljene, rok izvedbe se zdi dosegljiv. Slej ko prej pa pride do faze zapleta: kamnita posteljica in tampon sta vgrajena, asfalterska ekipa je pripravljena, na asfaltni bazi že segrevajo vhodne materiale, ko se na podlagi meritev notranje in/ali zunanje kontrole kakovosti izkaže, da nevezane plasti voziščne konstrukcije niso ustrezno zgoščene. Izvajalec poskuša stanje izboljšati z dodatnim zgoščevanjem, medtem ko v geomehanskih laboratorijih NKK in ZKK hitijo z izvedbo preiskav zrnavosti. Sledi rezultat, ki povzroči slabo voljo pri vseh vpletenih: neustrezna krivulja zrnavosti in prevelik delež finih zrn. Od tega trenutka se situacija lahko rešuje z različnimi ukrepi, odvisno od obsega odstopanj od zahtev, deleža finih delcev, njihove narave, prometne obremenitve, lokacije gradbišča … Najbolj boleče za izvajalca je, če je treba vgrajeni material zamenjati v celoti, kar zanj pomeni podražitev izvedbe in tudi podiranje zastavljenega terminskega plana.
V tem trenutku nastopi faza iskanja krivca, pri čemer moramo paziti, da naslednja faza ne bo faza kaznovanja nedolžnega. Pri pregledu dokumentov proizvajalca kamenih agregatov ne odkrijemo posebnosti. Izjava o lastnostih je ustrezna, na njej so deklarirane vse zahtevane lastnosti, proizvajalec ima veljaven certifikat, s katerim dokazuje implementacijo sistema ocenjevanja in preverjanja. Proizvajalec trdi, da je material pri prevzemu s strani izvajalca ustrezal vsem zahtevam. Kaj je šlo torej narobe?
Proizvajalci kamenih agregatov: Dejstvo je, da izjava o lastnostih sama po sebi o konkretni šarži materiala ne pove dovolj. Na podlagi izjave vemo, da ima proizvajalec vpeljan sistem, s katerim preverja proizvodnjo in ocenjuje vse zahtevane lastnosti za posamezno vrsto kamenega agregata. Certifikacijski organ ne preverja proizvedenih materialov, ampak ustreznost postopkov preverjanja in ocenjevanja.
Pogoji v kamnolomu niso strogo kontrolirani. Hribina ni enovita gmota, ampak se njene lastnosti v prostoru spreminjajo. Razumljivo je, da pri odkopu proizvajalec ne pridobiva ves čas enakega materiala. Dobro preiskano nahajališče in s tem povezano poznavanje prostorske spremenljivosti hribine pomeni prednost proizvajalca, ki v skladu s potrebami lahko načrtuje eksploatacijo in tako zagotovi ustrezen material za posameznega naročnika oz. namen uporabe.
Ena od težav proizvajalcev kamenih agregatov v slovenskem prostoru je podaljšanje ali pridobitev nove rudarske pravice oz. koncesije. Zakon o rudarstvu (ZRud-1) določa vrsto pogojev, med katerimi je tudi ta, da mora biti pridobivalni prostor skladen z dokumenti urejanja prostora. Postopki za načrtovanje pridobivalnih prostorov so zaradi prostorskih, okoljskih in družbenih zahtev postali zapleteni in dolgotrajni, posledično pa tudi dragi. V primeru ugotovljene neskladnosti - neustrezne namenske rabe prostora, določene v Občinskem prostorskem načrtu občine, država rudarske pravice ne more podeliti in je prav tako ne more podaljšati. Za spremembe občinskih prostorskih načrtov (OPN) in občinskih podrobnih prostorskih načrtov (OPPN) je potreben z zakonom predpisan postopek, ki ga vodi pristojna občina. Skoraj praviloma je za planirane posege izkoriščanja mineralnih surovin treba izvesti tudi postopek celovite presoje vplivov na okolje (CPVO). Postopki priprave strokovnih podlag in vodenja postopka priprave prostorskih aktov občine so zelo dolgotrajni, učinkovitost in uspešnost pobud investitorjev pa je sorazmerno majhna. Proizvajalci so torej zadnja leta obsojeni na že pridobljene rudarske pravice, širjenje kamnolomov ali odpiranje novih pa je zelo oteženo. Z manjšanjem zalog znotraj obstoječih pridobivalnih prostorov bodo proizvajalci kamnitih agregatov vedno težje zagotavljali ustrezno kakovost svojih proizvodov. Že zdaj pa v vzhodni Sloveniji del materiala za cestogradnjo prihaja iz Avstrije in Hrvaške.
Kupec produkta/izvajalec gradbenih del lahko od proizvajalca zahteva rezultate periodičnih preiskav proizvedenih materialov, še bolje pa je, da se pred dobavo na gradbišče s strani NKK in ZKK opravijo dodatno vzorčenje in preiskave lastnosti materiala (preiskave na deponiji), kar predvideva tudi tehnična specifikacija TSPI – PG.06.200: 2025. Priprava namenskih deponij za konkretne projekte se je v preteklosti redno izvajala pri izgradnji AC omrežja in se pri velikih projektih izvaja tudi še v današnjem času. Takšna praksa se je izkazala za dobro. Glede na trenutno nesorazmerje med povpraševanjem in proizvodnjo pa proizvajalci večinoma nimajo na voljo večjih zalog pripravljenih agregatov, zato izvajalci za manjša gradbišča velikokrat prevzemajo material, ki je pripravljen sproti, v tem primeru pa je težje nadzorovati kvaliteto in pogosteje prihaja do težav. Več težav zato zaznavamo predvsem pri gradnjah manjšega obsega, npr. pri projektih investicijskega vzdrževanja cest, kjer obnavljamo krajše odseke cest, predvsem manj prometne regionalne ali občinske ceste. Takšne ceste imajo tanjšo voziščno konstrukcijo in manjše debeline asfaltnih plasti, zato pri njih nevezane nosilne plasti predstavljajo pomembno strukturno plast, v kateri je specifična obremenitev precej večja kot v primeru težkih prometnih obremenitev, kjer se glavnina napetosti akumulira v vezanih nosilnih plasteh. Kvaliteta materialov v nevezanih nosilnih plasteh prometno manj obremenjenih cest je zato še toliko bolj pomembna.
Pri preiskavah na deponiji ni vedno dovolj samo določitev zrnavostne krivulje in vsebnosti finih delcev. V odvisnosti od vrste in stanja izvorne kamnine se kameni agregati med vgradnjo do neke mere zdrobijo. Za nekatere materiale je značilna večja razlika med vsebnostjo finih zrn pred in po vgradnji, zato mora biti kupec pozoren vsaj še na odpornost materiala proti drobljenju.
Pomen NKK in ZKK: Predhodno že nekajkrat omenjena notranja in zunanja kontrola kakovosti (NKK in ZKK) sta ključni za dobro izvedbo projektov v cestogradnji. Notranjo kontrolo izvaja izvajalec preko lastnih ali pooblaščenih laboratorijev. Njihov namen je sprotno preverjanje in zagotavljanje, da dela potekajo po predpisih in projektni dokumentaciji. Izvajalec s sprotnimi testi hitro zazna odstopanja in tako prepreči večje napake. Pogostost in vrsta preskusov je določena v potrjenem programu povprečne pogostosti kontrole kakovosti. Zunanjo kontrolo izvaja neodvisna institucija ali pooblaščeni inženir (gradbeni nadzor), ki zastopa naročnika. Njegova naloga je neodvisno preverjanje in potrjevanje pravilnosti meritev in preiskav notranje kontrole. Minimalno pogostost preiskav notranje in zunanje kontrole kamenih agregatov predpisuje TSPI – PG.06.200: 2025. Dobro sodelovanje notranje in zunanje kontrole preprečuje napake in zagotavlja kvalitetno gradnjo voziščnih konstrukcij. Sliši se lepo, kajne?
V praksi se včasih zatakne že pri pripravi tehnološkega elaborata in programa povprečne pogostosti preiskav kontrole kakovosti. Namen tehnološkega elaborata ni, da ga ob koncu gradnje shranimo v arhiv naročnika, ampak da se v njem podrobno predstavi in opiše tehnološke postopke in uporabljene materiale ter služi kot strokovna podlaga za izvedbo, nadzor in kontrolo kakovosti. Zato mora biti pripravljen pravočasno, pri tem pa je pomemben tudi hiter odziv nadzora, ki ga potrjuje. Pri manjših gradbiščih, kjer gradbena dela potekajo v več fazah in pod prometom, je treba sorazmerno povečati obseg preiskav tako, da so zajete vse faze izvedbe. Izvajalci notranje kontrole kakovosti so v nehvaležni vlogi. Prepogosto se jih obravnava kot nujno zlo in še najmanj so priljubljeni znotraj lastnega podjetja. Za izvajalca, ki prepozna vrednost NKK, je to lahko velika prednost. Verjamem, da je vsakemu izvajalcu v interesu, da so dela opravljena kvalitetno. Navsezadnje gradbena pogodba od njega zahteva predložitev garancije za dobro izvedbo pogodbenih obveznosti ter garancije za odpravo napak v garancijski dobi. Morda še več, kot pogodbene obveznosti, pa velja zavedanje izvajalca, ki se lepo odraža v misli onega od njih: ''Dolgo traja, da si zgradiš dobro ime in zelo hitro ga lahko izgubiš, zato si napak ne moremo privoščiti.''
Naloge nadzora: V 15. členu Gradbenega zakona (GZ-1) so zapisane naloge vodje nadzora:
• zagotovi koordinacijo strokovnjakov posameznih strok,
• zagotovi kakovosten nadzor gradnje objekta v skladu s projektno dokumentacijo za izvedbo gradnje, gradbenimi in drugimi predpisi ter gradbenim dovoljenjem in strokovnimi pravili,
• redno spremlja gradnjo objekta na gradbišču in vpisuje svoje ugotovitve v gradbeni dnevnik,
• ustno in pisno opozori udeležence pri graditvi objektov, če ugotovi kršitve in dejanja, ki so v nasprotju z določbami tega zakona,
• vsebinsko preverja in s podpisom potrdi ustreznost projektne dokumentacije izvedenih del in dokazila o zanesljivosti.
Nadzorniki pri svojem delu preverjamo tudi rezultate preiskav notranje in zunanje kontrole, ki pa morajo biti dostavljeni pravočasno. Vrhunec gradnje ali obnove cest nastopi ob koncu gradnje z vgradnjo asfaltnih plasti. Takrat je izvajalec pogosto že pod pritiskom pogodbenega roka za izvedbo del na gradbišču. Asfaltiranje je logistično zahtevna faza del, ki terja razpoložljivost asfalterskih ekip, mehanizacije in asfaltne baze, ustrezne vremenske razmere in ustrezno pripravljeno podlago. Zgoščenost nevezanih nosilnih plasti lahko hitro preverimo, preiskave zrnavosti pa zahtevajo več časa. Nerodna situacija nastane, če se šele po vgradnji asfaltnih plasti izkaže, da so v voziščno konstrukcijo vgrajeni kameni agregati z neustrezno sestavo. Ne samo, da naročnik ni dobil tistega, kar je naročil, težava se pojavi tudi pri finančnem ovrednotenju izvedenih del. Pri asfaltnih je situacija jasna, saj so v TSC 06.300/06.410:2009 Smernice in tehnični pogoji za graditev asfaltnih plasti natančno definirani odbitki zaradi neustrezne kakovosti asfaltnih plasti. Tehnična specifikacija TSPI-PG.06.200:2025 odbitkov zaradi pogojno ustrezne kakovosti nevezanih nosilnih plasti ne predvideva. Način obračuna je prepuščen nadzoru oziroma naročniku. Odsotnost pravil igre pa poveča verjetnost konfliktov med deležniki gradnje. Eden od načinov za rešitev te težave je preventivno delovanje: naročnik bi lahko notranjo kontrolo kakovosti vključil v popis kot ločeno postavko, nadzor pa bi pri potrjevanju mesečnih situacij zahteval predložitev poročil NKK. Vsekakor morajo biti rezultati NKK in ZKK znani pred vgradnjo asfaltnih plasti.
Vsak zaplet se na koncu reši, gradnja se nadaljuje, ob dokončanju del pa sledi faza odlikovanja s prizori rezanja traku in vznesenimi govori. Že mogoče, da večine povabljenih nismo videvali na gradbišču, ampak vseeno lahko tudi ti pomembno pripomorejo k izboljšanju razmer – tako, da s podporo stroke zagotovijo kvalitetno investicijsko in projektno dokumentacijo ali sprejemajo zakone in ustrezne podzakonske akte, ki bodo omogočali čim bolj učinkovito pridobivanje gradbenih materialov in gradnjo kvalitetne prometne infrastrukture.
ZAKLJUČEK
Iz vsega zgoraj zapisanega je razvidno, da je problematika zmesi kamnitih zrn v cestogradnji večplastna, zato tudi rešitev ni enoznačna. V procesu gradnje (oz. med celotnim investicijskim procesom) nastopa vrsta udeležencev, in če ob upoštevanju veljavne regulative in strokovnih osnov vsak korektno opravi svoje delo, bo gradnja uspešno zaključena in cesta bo dosegla načrtovano življenjsko dobo. V duhu Uredbe o zelenem javnem naročanju velja razmisliti tudi o tem, kako zmanjšati uporabo naravnega agregata, npr. z uporabo alternativnih materialov (asfaltni rezkanec, beton, žlindra, opeka, zidaki …), ali z obnovo vozišč s stabiliziranjem materiala po hladnem postopku.
VIRI
Petkovšek, A., 2013: Nevezane plasti cest in voda – večna, a nevšečna sopotnika, Zbornik strokovnega posveta Ceste in poplave, UM, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor.
Žmavc, J., 2007: Gradnja cest – Voziščne konstrukcije, UL, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana.
Žmavc, J., 2010: Vzdrževanje cest, DRC, Družba za raziskave v cestni in prometni stroki, Ljubljana.
TSPI-PG.06.200:2025 Zgornji ustroj cest – Nevezane nosilne plasti in nevezane obrabne plasti iz naravnega agregata
TSC 06.300/06.410:2009 Smernice in tehnični pogoji za graditev asfaltnih plasti
Gradbeni zakon (GZ-1), 2021
Uredba o zelenem javnem naročanju, 2017
SIST EN 13242 – Agregati za nevezane in hidravlično vezane materiale za uporabo v inženirskih objektih in za gradnjo cest
https://locus.si/prostorsko-nacrtovanje-kamnolomov/ - Prostorsko načrtovanje kamnolomov
http://www.mk-inženiring.si/ - Klokočovnik, M.: Vzroki za propadanje vozišč in kako jih odpraviti
Pripravila:
mag. Simona Golčman, univ. dipl. inž. geol.