Plovoucí plošina z vláknobetonu napomáhá životnímu prostředí

Výroba betonu je jednou z činností, která značně zatěžuje životní prostředí. Jednotlivé složky betonu se na ekologických dopadech podílejí různou měrou. Přírodní kamenivo pro stavební účely, jež tvoří zpravidla podstatnou složku běžných betonových směsí, je nezbytně spojeno, až na výjimky, s těžební činností. Těžba může v krajním případě vytvořit dokonce „měsíční krajinu“. Z hlediska vědomí odpovědnosti za vliv na okolní prostředí jsou však tyto oblasti dotčené těžbou příležitostí pro vytvoření unikátních přírodních lokalit. Ukázkovým příkladem firmy, dlouhodobě chápající péči o životní prostředí jako nedílnou součást odpovědného přístupu, je společnost Českomoravský štěrk. Na příkladu její činnosti se prokazuje, že v oblasti, kde probíhá těžba, může již v průběhu těžebních prací vznikat krajina s příjemným prostředím, s pestrostí rostlin a živočichů vázaných na vodní hladinu. Třeba na střední Moravě, v okolí Tovačova, vytvořil člověk v průběhu dlouhé doby celou soustava vodních děl. Nejstarší vodní plochy pocházejí již ze středověku, ty nejnovější jsou jezera související s mokrou cestou těžby štěrkopísku. Přestože těžba probíhá, není okolní krajina jejími dopady negativně dotčena. Již nyní – v průběhu těžby - probíhá revitalizace celého území. Při zazelenění břehů těžebních jezer je dávána přednost přirozené obnově porosty, které jsou v daném místě obvyklé („domácí“), protože tato cesta vede ke vzniku stabilnějších a přírodě bližších a ekologicky bezpečnějších společenstev. Nejnovějším počinem rekultivace krajiny v okolí Tovačovských jezer je péče o přísně chráněné rybáky obecné. Rybáci obecní jsou ptáci podobní rackům, v České republice hnízdí pouze na několika lokalitách, a to asi jen 400 - 600 párů. Ze zákona 114/92 Sb. o ochraně přírody jsou chráněni jako silně ohrožený druh, jsou též zařazeni do Červené knihy ČR a v Evropě jsou chráněni v rámci seznamu Směrnice Rady EU č. 79/409/EEC o ochraně volně žijících ptáků. Rybáci jsou ohroženi zejména úbytkem svých přirozených hnízdišť. Hnízdí na štěrkových nebo hliněných místech bez vegetace, ta však kvůli regulaci vodních toků z volné přírody mizí. Přirozená hnízdiště rybáků mohou být též ničena manipulací s výškou vodní hladiny v době hnízdění. Na štěrkopískových jezerech u Tovačova jsou vytvářena pro rybáky umělá hnízdiště. Celý projekt vznikl v roce 2007, kdy se členové Moravského ornitologického spolku společně s pracovníky společnosti Českomoravský štěrk dohodli na způsobu realizace. Během několika týdnů byly vyrobeny první tři dřevěné plovoucí ostrůvky a 3. května 2007 spuštěny na hladinu Troubeckého jezera, jednoho ze čtyř Tovačovských jezer. Krátce na to zde zahnízdil první pár, který vyvedl tři mláďata. V následujícím roce byl pak počet ostrůvků i jejich stanovišť rozšířen na další z Tovačovských jezer a rovněž bylo vytvořeno nové stanoviště na nedaleké štěrkopískovně v Hulíně. Zkušenost těchto tří uplynulých let spolehlivě prokázala, že v daném prostředí mohou ptáci hnízdit na umělém ostrůvku plovoucím po hladině jezera a vyvést mláďata. To byl impuls pro spuštění rozsáhlejšího projektu a vytvoření plovoucího ostrůvku z trvanlivého materiálu. Otec této myšlenky Ing. Karel Lorek z firmy Českomoravský štěrk a hlavní organizátor projektu Ing. Vladimír Veselý z firmy Betotech se proto obrátili na pracovníky katedry betonových a zděných konstrukcí Stavební fakulty ČVUT v Praze s žádostí o spolupráci. Stanovily se hlavní požadavky: l ostrůvek musí plavat ve stabilní poloze l tvar má být takový, aby bylo možné spojit několik ostrůvků a vytvořit „ptačí kolonii“ l plocha pro ptáky má být odvodňována l ostrůvek bude ukotven na dno jezera l rozměry mají umožnit transport na běžných nákladních automobilech l hmotnost má být taková, aby bylo možné ostrůvek transportovat běžnými autojeřáby. Jako materiál pro výrobu plovoucího ostrůvku byl zvolen vláknobeton. Vláknobeton je moderní, progresivní, jeho podstatou je vyztužení cementové matrice všesměrně rozptýlenou výztuží – vlákny. Vlákna mohou být z různých materiálů – skla, polymerů (vlákna polypropylenová, polyvinylalkoholová). Použijí-li se jako rozptýlená vlákna ocelové drátky, mluvíme o drátkobetonu. Vláknobetony jsou ve srovnání s klasickými betony mnohem houževnatější, trvanlivější, mají větší duktilitu, vhodnější chování v tahovém režimu. Konstrukční prvky z vláknobetonů mají příznivější rozložení a menší šířky trhlin. Použití vláknobetonu může vést ke změně charakteru porušení z křehkého na duktilní a s některými druhy vláken dochází k významnému zvýšení únosnosti vláknobetonových prvků. V jedné směsi lze i kombinovat různá vlákna tak, aby bylo dosaženo požadovaných vlastností výsledného vláknobetonu, zejména pro výrobu vysokohodnotných betonů. Bylo jich použito i pro výrobu některých světově uznávaných konstrukcí – např. lávky pro pěší Seonyu bridge v Soulu v Koreji, kde oblouk na rozpětí 120 m má tloušťku stěn komorového průřezu pouhé 3 cm nebo skořepinové zastřešení zastávky v Calgary v Kanadě, kde vláknobetonové skořepiny na rozpětí 6 m mají tloušťku necelé 2 cm. U nás jsou zatím vláknobetony známé hlavně použitím v podlahách a mostovkách. Jejich vynikající vlastnosti jsou zatím poněkud nedoceněné a jejich použití v konstrukčních prvcích dosud spíše výjimečné. Výhodných vlastností můžeme u vláknobetonů dosáhnout pouze při správném návrhu směsi. Není možné pouze přidat do běžné směsi „trochu drátků“ a očekávat prudký nárůst tahových charakteristik a duktility. Vláknobetonová směs musí mít optimální poměr hrubé a jemné složky kameniva, vhodný vodní součinitel tak, aby vlákna byla ve směsi rovnoměrně rozptýlena, aby nedocházelo ke shlukům vláken a aby vlákna i kamenivo byly náležitě obaleny cementovým pojivem. Výrazněji zlepšené chování je zpravidla pozorováno u vláknobetonů s obsahem vláken kolem 0,5 % celkového objemu. Pro výrobu plovoucí plošiny byl navržen vysokopevnostní vláknobeton se syntetickými (polymerovými) vlákny; obsah vláken je 0,55 % objemu. Byla použita jemná frakce kameniva s velikostí zrn do 8 mm. Navržený vláknobeton je velmi lehce zhutnitelný a má vysokou odolnost proti průsaku vodou. Pokusně byla vybetonována stěna o tloušťce 60 mm, aby se ověřilo, že takto tenká stěna prvku bude dostatečně probetonována a nebudou v ní vznikat vzduchové bubliny a nedostatečně zhutněná místa. Bylo ověřeno, že materiál je velmi hutný. Díky použití vláknobetonu pro výrobu plovoucího ostrůvku bylo možno takto minimalizovat tloušťku stěn a současně ostrůvky budou mnohem trvanlivější než dosud používané typy ze dřeva. Tvar prvku je výsledkem nutnosti splnit několik požadavků – kromě dříve uvedených musí prvek odolávat vodnímu tlaku, eventuálně tlaku ledu na vodní hladině. Základním tvarem je hranol s podstavou ve tvaru pravidelného šestiúhelníka. Tento tvar je z hlediska přenášení vodních tlaků velmi vhodný a současně umožní spojování prvků do požadovaného útvaru. Spojené prvky při pohledu shora vypadají jako včelí plástev. Stability při plování bylo na základě teoretických analýz dosaženo optimalizací rozložení hmot v prvku, zejména hmotnějším dnem. Nad hladinou je vytvořena odvodňovaná plocha: v horní části prvku je navržena plocha s vyvýšeným okrajem a odvodňovacími otvory. Pěticentimetrová vrstva betonu odděluje tuto plochu a vnitřní dutinu, která je vyplněna tvrzeným polystyrenem. Celková výška prvku je 1,7 m, půdorysné rozměry byly odvozeny tak, že šestiúhelník je vepsán do kružnice o průměru 2 m. Celková hmotnost je necelé 3,5 t. Plošinu lze převážet na ložné ploše běžných nákladních automobilů. Plošina se transportuje v poloze dnem vzhůru a tak se také vyrábí. Bylo vyrobeno opakovaně použitelné bednění. Horní plocha s vyvýšeným lemem je vytvořena pomocí polystyrenové vložky. Do okrajového lemu jsou vloženy odvodňovací plastové trubky. Stěny a spodní dno se betonují po technologické přestávce. Do pracovní spáry se vkládají profily betonářské výztuže, aby bylo zajištěno propojení horní a spodní části prvku. Do dna jsou osazena oka, sloužící pro manipulaci a transport a pro ukotvení plošiny v jezeře. První plošina byla spouštěna na vodu v červenci 2009. Prvek byl autojeřábem přenesen do vody, ve vodě se plošina sama otočila do požadované stabilní polohy dnem dolů. Byla odstraněna polystyrenová vložka, která sloužila jako bednění pro horní plochu ostrůvku. Ostrůvek byl odtažen dál od břehu a byl zakotven. Již druhý den po spuštění na vodu byly na ostrůvku spatřeni rybáci obecní. Na jaře tohoto roku byly další ostrůvky spuštěny na hladinu jezera a spojeny do většího útvaru. V současnosti na této kolonii vyvádějí rybáci mladé. Plovoucí ostrůvek vznikl díky příkladné spolupráci několika subjektů – katedry betonových a zděných konstrukcí Fakulty stavební ČVUT v Praze (vedoucí katedry prof. Ing. Alena Kohoutková, CSc., děkanka fakulty, doc. Ing. Jan Vodička, CSc. a Ing. Iva Broukalová, PhD.) a firem Betotech, Českomoravský štěrk a Betoniky plus. Vytvořená plovoucí plošina může v budoucnu sloužit nejen pro osídlení vodní faunou a flórou, ale např. i jako přistávací molo pro malá plavidla nebo jiným účelům, ať už sportovním nebo hospodářským. Tento záměr a úspěšná realizace plovoucí vláknobetonové plošiny dosáhla vysokého ocenění v rámci prestižní soutěže INOVACE ROKU 2009. Prof. Ing. Vladimír Křístek, DrSc., FE ng., předseda S ekce stavebního inženýrství a architektury Inženýrská akademie České republiky