arrows Firemní blok arrows Technologie arrowsProtihlukové stěny Liadur s technologií TX Active
text: Ing. Michala Hubertová, Ph.D., Ing. Ondřej Matějkafoto: archiv autorů
číslo: 09/09
Protihlukové stěny Liadur s technologií TX Active

· Protihlukové stěny Liadur
Působením světla dochází k rozkladu mnoha nežádoucích látek včetně vzdušných polutantů. Tento přirozený proces nazývaný fotolýza probíhá za běžných podmínek velmi pomalu. Použitím technologie TX Active® lze rychlost reakce významně zvýšit.
odeslat odeslat    tisk tisk

Velká část emisí hluku i nežádoucích plynných látek, které znepříjemňují život v hustě osídlených oblastech, pochází ze stejného zdroje – ze silniční dopravy. Moderní technologie aplikované do výroby stavebních materiálů umožňují účinně eliminovat obě uvedené složky znečištění životního prostředí pomocí integrovaného řešení fotokatalyticky aktivního lehkého mezerovitého betonu pohltivé vrstvy protihlukových panelů Liadur®.
Na základě Směrnice č. 2002/49/ES Evropského parlamentu a Evropské rady o hodnocení a řízení hluku ve vnějším prostředí musí všechny členské státy Evropské unie vypracovat strategické hlukové mapy a tzv. akční plány snižování hlukové zátěže. Jiná směrnice Rady Evropské unie označená 1999/30/ES z 22. dubna 1999 se zabývá kvalitou ovzduší a uvádí maximální hodnoty ročního průměru a hodinové koncentrace některých škodlivin včetně NO2 platné k 1. lednu 2010 a obdobné hodnoty pro předcházející přechodná období. Obě směrnice jsou implementovány do českých právních předpisů a jsou závazné.
V České republice je značná část obyvatel zatížena emisemi z pozemní dopravy, a to zejména ve velkých městech, v okolí dálnic a hlavních komunikací. Při hledání konkrétních opatření ke snižování hlukové a imisní zátěže v určité obci nebo její části je třeba přihlížet k místní situaci. Zdrojem hluku a emisí je zejména silniční doprava. Mimo opatření organizačně dopravního (snížení rychlosti, zúžení vozovky, snížení počtu jízdních pruhů, atd.), lze k potlačení hluku použít protihlukových stěn (či valů). Pokud tyto stěny z technických důvodů nelze vystavět, je třeba, aby ten, kdo dělá hluk, zajistil alespoň dodržení hygienických limitů hluku uvnitř chráněných prostor výměnou oken.
Dalším a poměrně zajímavým řešením je v tomto případě systém Liadur® s využitím technologie TX Active®, který kromě snížení hluku přinese i významné snížení znečištění ovzduší způsobené výfukovými plyny.

Protihlukové stěny Liadur® s absorpční schopností
V červnu 2006 byla vydána norma ČSN EN 14388 Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – specifikace, která stanovuje funkční požadavky a metody pro hodnocení zařízení pro snížení hluku silničního provozu. Obecně platí, že čím je aktivní povrch protihlukových stěn větší, tím je vyšší stupeň absorpce hluku, kterého lze dosáhnout různými kombinacemi tloušťky žeber, popřípadě osovými vzdálenostmi žeber z lehkého mezerovitého betonu. Protihlukovou stěnu Liadur® tvoří velkoformátové betonové prefabrikované panely, které se vyrábějí se staticky nosnou železobetonovou deskou. Na straně zdroje hluku je absorpční vrstva z lehkého mezerovitého betonu, jejímž základem je kamenivo Liapor zrnitosti 2–4 mm. Právě mezerovitý povrch pohltivé vrstvy na straně vozovky vybavený vlnovou, resp. trapézovou strukturou zajišťuje vysoký absorpční účinek. Odvrácená strana může být hladká, případně ji lze opatřit lamelovou strukturou či koštětovanou nebo hrabanou úpravou povrchu. Jak u lehké mezerovité vrstvy, tak u nosné vrstvy je možné dosáhnout optického zvýraznění probarvením pomocí barvy pro betonové směsi.
Protihlukové stěny Liadur® se vyrábějí metodou „čerstvý na čerstvý“, tj. bezprostředně po dodání mezerovitého lehkého betonu a jeho zhutnění se nanese beton nosné vrstvy (minimálně C 30/37 XF4). Tím dojde k propojení obou materiálů v monolitický celek. Spojení mezi lehkým betonem absorpční vrstvy a betonem nosné vrstvy je natolik pevné, že není potřeba provádět jejich vzájemné kotvení. To bylo dokumentováno odtrhovými zkouškami, které prokázaly, že odtržení v oblasti spoje je téměř vyloučeno.
Pronikání srážkové vlhkosti do mezer mezi zrny úzké frakce Liapor 2–4 mm umožňuje efekt samočištění. Z tohoto důvodu nemusí být systém Liadur® shora zakryt a je tedy bezúdržbový.
Deklarovaná životnost protihlukových stěn dle ČSN EN 14388 je padesát let. Tato životnost je prokazována nejen speciální metodikou odolnosti pohltivé vrstvy proti vodě a chemicky rozmrazovacím látkám, ale také rozsáhlou analýzou stávajících zabudovaných stěn v Německu, zpracovanou soudním znalcem v oboru stavebních materiálů v roce 2005 [8].
Statické výpočty umožňují jednotlivá pole délky 6 m a více (průhyb je při silné povětrnosti minimální). Pole délky 6 m přinášejí úsporu v množství sloupků a zemních prací o třetinu. Systém Liadur® umožňuje libovolný stupeň akustické pohltivosti v závislosti na tloušťce pohltivé vrstvy a tvaru vlny, dosažené hodnoty řadí protihlukové dílce do kategorií A2, A3, A4. Vzduchová neprůzvučnost DLR = min 45 dB je stanovena za předpokladu, že zadní vrstva hutného betonu je tlustá 110 mm a je z betonu s objemovou hmotností 2400 kg/m3 (mezerovitý beton pohltivé vrstvy má objemovou hmotnost 700 kg/m3) a za předpokladu kvalitního provedení styků stěnových dílců a sloupů. Tento systém dále umožňuje snadnou montáž stěn bez použití spojovacího materiálu (šrouby, hřebíky atd.) a nabízí také oboustranně absorpční stěny (viz obr. 1, 2, 3).

Obr. 1. Protihlukové stěny Liadur® – tunel Valík, Plzeň
¤ Obr. 1. Protihlukové stěny LiadurR – tunel Valík, Plzeň

Obr. 2. Protihlukové stěny Liadur® – Chemnitz, Německo
¤ Obr. 2. Protihlukové stěny LiadurR – Chemnitz, Německo

Obr. 3. Protihlukové stěny Liadur® – Vellern, Německo
¤ Obr. 3. Protihlukové stěny LiadurR – Vellern, Německo

Snižování znečištění ovzduší pomocí TiO2
V mnohých evropských městech se kvalita ovzduší stává zásadním problémem ovlivňujícím kvalitu života jejich obyvatel. Vedle tolik diskutovaného mikroprachu (PMx) jsou hlavními znečisťujícími látkami městského ovzduší především oxidy dusíku (NOx) a těkavé organické látky (VOC). Hlavním zdrojem uvedených polutantů je v městských aglomeracích silniční doprava (obr. 4 a 5).
Vdechování oxidu dusičitého má významný vliv na lidské zdraví a může vést k poškození dýchacích orgánů. Odborná literatura uvádí, že dlouhodobá expozice vnějšímu prostředí s koncentrací NO2 10 až 80 µg/m3 vede k častějšímu výskytu onemocnění dýchacího traktu, například kašle, bronchitidy či plicní nedostatečnosti. Ohroženi jsou tedy především lidé žijící v oblastech s vysokou intenzitou automobilové dopravy. Společný výskyt NOx a VOC je navíc prekurzorem tvorby přízemního ozónu. Takto vzniklá směs nebezpečných plynů pak bývá nazývána „letní smog“.
Vliv emisí na okolí komunikace závisí na intenzitě jejich produkce, tedy parametrech dopravního proudu, ale i na aktuálních povětrnostních podmínkách a uspořádání okolní zástavby vzhledem ke směru proudění větru. Směrnice Rady Evropské unie 1999/30/ES z 22. dubna 1999 uvádí maximální hodnoty ročního průměru (40 µg/m3) a hodinového průměru (200 µg/m3) koncentrace NO2 platné k 1. lednu 2010 a obdobné hodnoty pro předcházející přechodná období. Například pro rok 2009 je přípustný maximální roční průměr 42 µg/m3 a maximální hodinový průměr 210 µg/m3.
V současné době se zdá, že splnění zmíněných kritérií kvality ovzduší bez dalších opatření nebude v okolí vysoce zatížených komunikací možné ani v případě, že by veškerá projíždějící vozidla splňovala emisní normu EURO 4. Doposud města využívala opatření regulující plynulost dopravy, posilování úlohy veřejné hromadné dopravy či omezení vjezdu vybraných skupin automobilů do vnitřních částí. K uvedeným opatřením se nyní přidává i vysoce racionální řešení – katalytické odbourávání znečisťujících látek. Nositelem tohoto řešení je technologie TX Active® a odvozený produkt, cement TioCem®.

Obr. 4. Typický průběh měření rozkladu NOx v laboratoři
¤ Obr. 4. Typický průběh měření rozkladu NOx v laboratoři

Fotokatalytická degradace škodlivin
Působením světla, konkrétně UV-A záření, dochází k rozkladu mnoha látek včetně vzdušných polutantů. Tento přirozený proces nazývaný fotolýza probíhá za běžných podmínek velmi pomalu, avšak použitím fotokatalyzátoru lze rychlost reakce významně zvýšit. Na povrchu takového fotokatalyzátoru dochází díky polovodičovému efektu k tvorbě velmi reaktivních částic, které jsou následně schopné rozkládat některé organické a anorganické látky včetně plynných oxidů dusíku.
Jedna z metod zkoušení fotokatalytické aktivity je založena na uzavření tělesa z fotokatalyticky aktivního materiálu v testovací komoře, kterou proudí směs vzduchu a plynných polutantů. Na výstupu z komory je měřena koncentrace polutantů měnící se v závislosti na zapnutí/vypnutí světelného zdroje ozařujícího zkoušený povrch. Jako znečisťující plynná látka může být použit NO2, NO nebo jejich směs (obr. 6). Na takovém principu jsou založeny metody popsané v technických normách ISO 22917-1 a UNI 11247.

Podíl mobilních a stacionárních zdrojů znečištění
¤ Obr. 5. Podíl mobilních a stacionárních zdrojů znečištění na celkových emisích NOx (zdroj: Ročenka PRAHA – ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ) 
Obr. 6. Podrobnější dělení mobilních zdrojů emisí 
¤ Obr. 6. Podrobnější dělení mobilních zdrojů emisí NOx (zdroj: Ročenka PRAHA – ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ) 

Fotokatalýza v praxi
Po letech vědeckého výzkumu se fotokatalyticky aktivní materiály úspěšně přesouvají z laboratoří do praxe. Příkladem může být TioCem®, fotokatalyticky aktivní cement dodávaný společností HeidelbergCement, založený na technologii TX Active®. Schopnost cementu TioCem® rozkládat vzdušné polutanty a snižovat tak jejich koncentraci v ovzduší je ověřována v laboratoři HeidelbergCement Technology Center (HTC) v Leimenu v Německu pomocí měřicí aparatury speciálně vyvinuté k tomuto účelu. Zařízení umožňuje výrazně měnit základní parametry experimentu, tedy průtok plynu, intenzitu světelného toku a koncentrace polutantů a simulovat tak rozdílné podmínky blízké reálnému prostředí. Míra rozkladu NOx může být vyjádřena jak v procentech, tak v absolutních jednotkách (mg/m2h). Z provedených měření vyplývá, že při výchozí koncentraci 1000 ppb odpovídá 70% snížení koncentrace NOx absolutnímu úbytku 2,5 mg/m2h NOx. Při výchozí koncentraci NOx 3000 ppb vzroste absolutně vyjádřený účinek na 4,5 mg/m2h, relativně pak klesne na 55 %. S rostoucí intenzitou záření jednoznačně roste i míra rozkladu polutantů. K uspokojivým výsledkům však postačuje i záření výrazně nižších intenzit, než jaké jsou používány v nejrůznějších zkušebních postupech.
Konkrétní důkazy o praktické využitelnosti fotokatalýzy podal prostřednictvím přímého měření například projekt PICADA (Photocatalytic Innovative Coverings Applications for Depollution Assessment) podporovaný Evropskou unií. Použitá měřicí aparatura byla umístěna do modelu tří rovnoběžných ulic v měřítku 1:5. Jednotlivé ulice dlouhé 18 m a široké 2 m byly vymezeny pomocí běžných přepravních kontejnerů o výšce 5 m. „Fasáda“ prostřední ulice byla pokryta fotokatalyticky aktivní cementovou maltou. Pomocí systému potrubí byly do modelu rovnoměrně vypouštěny zplodiny spalovacího motoru. Výsledky měření ukázaly snížení koncentrace NOx o 40 až 80 %. Fotokatalytická aktivita závisí také na kvalitě a velikosti aktivního povrchu. Z tohoto pohledu je právě mezerovitá struktura pohltivé vrstvy stěn Liadur® ideální, neboť výrazně zvyšuje aktivní reakční plochu a míra rozkladu plynných polutantů tak může být mnohem vyšší než u materiálu s hladkým povrchem.
Snaha prokázat reálné chování, které je, na rozdíl od zkoušek v laboratorním prostředí, ovlivněno značnou proměnlivosti podmínek daných počasím či dopravním zatížením, stála za experimentem uskutečněným v červnu 2008 ve švédském Stockholmu. V centrální části města byly umístěny dvě identické zkušební komory z materiálu propouštějícího UV-A záření. Část vnitřního povrchu jedné z komor byla opatřena vápenocementovou omítkou z cementu TioCem®. Okolní vzduch byl po průchodu komorou testován analyzátorem NOx. Průměrná denní koncentrace NO2 ve vzduchu, který prošel komoru s fotokatalyticky aktivní omítkou, byla oproti druhé komoře nižší o 40 až 70 %, a to bez použití jakéhokoli dodatečného světelného zdroje.
Vydlážděním ulice Via Borgo Palazo betonovou dlažbou v technologii TX Active® bylo v Bergamu v Itálii docíleno snížení koncentrace NOx v okolí komunikace o 26 až 56 %. Podobný projekt byl uskutečněn také ve Francii, kde společnost Ciment Calcia použila technologii TX Active® při zhotovení betonové vozovky poměrně úzké ulice Rue Jean Bleuzen v pařížské čtvrti Vanves. První dostupné výsledky měření ukazují minimálně 20% snížení koncentrace NOx. Měření dále pokračuje.
Použití výrobků TX Active® je účelné v blízkosti frekventovaných silnic. Tam je TioCem® používaný v zámkové dlažbě, betonové vozovce či protihlukových bariérách a je schopen významně zlepšit kvalitu ovzduší.

TX Active® v protihlukových stěnách Liadur® 
Spojení technologie TX Active® a protihlukových stěn Liadur® poskytuje efektivní a ojedinělé řešení pro boj s nepříznivými dopady automobilové dopravy na životní prostředí a lidské zdraví. Pomocí jediného stavebního prvku se významně omezí jak hluková, tak imisní zátěž obyvatel v blízkosti rušných pozemních komunikací. V průběhu roku 2008 byla ve spolupráci firem Lias Vintířov, LSM k.s., Liadur® s.r.o. a Českomoravský cement, a.s., vyvinuta receptura pohltivé vrstvy z mezerovitého betonu s kamenivem Liapor s využitím technologie TX Active®, která nejen splňuje výše uvedené požadavky na vlastnosti protihlukových stěn, ale navíc výrazně snižuje koncentrace plynných polutantů ve svém okolí. Laboratorní ověření fotoaktivity, tedy schopnosti rozkládat oxidy dusíku, provedené podle technické normy UNI 11247:2007, prokázalo 32,7% snížení koncentrace NOx, což podle metodiky vyhodnocení vyvinuté v HTC odpovídá slovnímu vyjádření „velmi vysoká aktivita“. Materiály TX Active® jsou navíc charakteristické i samočisticími schopnostmi. Jejich povrch je oproti běžnému betonu výrazně odolnější proti hromadění pevných nečistot, které rovněž podléhají fotokatalytickému rozkladu. Systém protihlukových stěn Liadur – TX Active® je v současné době jediný systém tohoto druhu v ČR.

Použitá literatura:
[1] http://www.hluk.eps.cz.
[2] http://www.silence-ip.org
[3] Metodika měření hluku silniční dopravy, Zpravodaj MŽP3/1996
[4] Guidelines for Comunity Noice. http://www.who.int
[5] Nařízení vlády č.148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, 2006
[6] Směrnice evropského parlamentu a rady 2002/49/ES. http://www.env.cz
[7] Zákon č.258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví 2000
[8] Struth, R.: Gutachten über die Langzeitbeständigkeit von Lärmschutzwandsystem GA 716/5. Deutschland 2005
[9] Bölte, G.: Reduction of air pollutants with TioCem®, BFT International 01/2009, p. 4–13
[10] http://www.liadur.cz





Licence Creative Commons

www.casopisstavebnictvi.cz podléhá licenci Creative Commons
Uveďte autora | Neužívejte dílo komerčně | Nezasahujte do díla 3.0 Unported
.

RSS
Líbí se nám: Vše o stavbách a architektůře najdete na 4stav.cz. Použité stroje jako brusky, lisy a jiné naleznete na AKKstroje.cz. Studijní materiály nejen o stavebnictví, ale i strojírenství a zeměpis najdete na Škola, studium, wiki. Pomozte klikem, udělejte dobrou věc a přečtěte si v magazínu nejen o životním stylu.
© 2007