Analýza vybraných vlastností asfaltových pásů pro izolaci betonových mostovek v České republice mezi lety 2013–2016 – porovnání fyzikálních a tepelně technických vlastností

• Foto

ÚVOD

V současné době, kdy je všeobecná snaha o snižování nákladů pro výrobu asfaltových izolačních pásů (AP), je všeobecnou tendencí se u hotových výrobků pohybovat na hranici deklarovaných parametrů anebo přímo pod ní. Výrobková norma pro asfaltové pásy EN 14695 [1] a prováděcí ČSN 736242:2010 [2] v tabulce č. 4 specifikuje kvalitativní požadavky na AP (viz tab. 1).

Cílem tohoto příspěvku je ukázat, kde se pohybují hodnoty parametrů u asfaltových izolačních pásů, které se aplikují na mosty v České republice a kde se nachází jakýsi standard pro daný parametr dle této normy.

Nejedná se tedy o porovnání, zda daný výrobce dodržuje deklarované parametry dle technického listu, ale zda jsou dodržovány požadavky normy ČSN 736242:2010 [2]. Cílem je tak nalézt jakýsi standart pro daný parametr a vlastní asfaltový izolační pás.

Tabulka 1 – Kvalitativní požadavky na asfaltové izolační pásy dle [2] (zdroj: vlastní)

METODIKA A MATERIÁL

AP, které se používají při izolaci mostů a silnic na dálnicích a silnicích I. třídy, musí být součástí izolačních systémů, které jsou schválené Ministerstvem dopravy. Přehled schválených izolačních systémů je na nových stránkách [6] Ředitelství silnic a dálnic, které jsou v provozu od konce roku 2016.

Pro testování bylo vybráno celkem 12 AP z let 2013 – 2016, které se používají pro jednovrstvé aplikace na izolaci betonových mostovek.

Následující soubor je dle rozdělení pásů v ČSN 736242:2010 [2]. Celkem 5 pásů je s hrubozrnným posypem a 7 AP s jemnozrnným posypem nebo bez posypu. Ve vybraném souboru jsou 7 AP s hmotou plastomerického charakteru a 5 s hmotou elastomerického charakteru. Vzhledem k tomu, že ČSN 736242:2010 [2] nerozděluje požadavky na AP dle typu asfaltové hmoty, jsou všechny výrobky v jedné skupině. Norma [2] naopak rozděluje výrobky podle tloušťky dle povrchové úpravy, a tak jsou pásy rozděleny do dvou skupin dle povrchové úpravy (viz tab. 2).

Tabulka 2 – Přehled vzorků asfaltových pásů z let 2013 – 2016 (zdroj: vlastní)
Legenda: HP – hrubozrnný posyp, JP – jemnozrnný posyp, N – bez posypu, P – krycí hmota plastmerického charakteru, E – krycí hmota elastomerického charakteru, N – bez vyztužení, PV – podélné vyztužení

Předmětem porovnání jsou tři zkoušky. Jedná se o zkoušky ohebnost za nízkých teplot, odolnost proti stékání při zvýšené teplotě, rozměrová stálost při zvýšených teplotách.

Ohebnost za nízkých teplot

Ohebnost za nízkých teplot se stanovuje dle zkušebního postupu dle ČSN EN 1109 [7]. Cílem je zjistit, při jaké teplotě se na horním a dolním povrchu zkušebního tělesa o rozměru 50 × 140 mm vytvoří trhliny při ohýbání o úhel 180 °. Ohyb se provádí v mechanickém zařízení ponořeném v chladící kapalině. Zkušební zařízení se skládá ze dvou nerotačních válců o průměru 20 mm a pohyblivého ohýbacího trnu průměru 30 mm (obr. 2).

Pro vlastní zkoušku se připraví 5 zkušebních těles pro zkoušku horního povrchu a 5 zkušebních těles pro zkoušku dolního povrchu. Zkouška je úspěšná, pokud nejméně čtyři tělesa vykazují, že na zkoušené ploše při stanovené teplotě nevznikly trhliny. Výsledek pro horní a dolní plochu se uvádí zvlášť. Na výsledek zkoušky má mimo typ asfaltové hmoty vliv poloha nosné vložky. Z tohoto důvodu bude ve výsledcích uváděna i poloha nosné vložky.

Odolnost proti stékání při zvýšené teplotě

Odolnost proti stékání při zvýšené teplotě, zkráceně stékavost se zjišťuje dle zkušebního postupu dle ČSN EN 1110 [8,9]. V době vydání kvalitativních požadavků [2] byla používána metodika [8], která byla vydána v roce 2000. Ke změně metodiky a vyhodnocování došlo až v roce 2011 [9], proto zde tato metodika není používána.

Pro zkoušku se používají tři zkušební tělesa o rozměru 100 × 115 mm. Na okraji vzorku se oboustranně odstraní asfaltový film o šířce přibližně 15 mm až na nosnou vložku. Asfaltová hmota se rovněž oboustranně odstraní na okrajích ze středu vzorku. Vznikne tak prostor 10 × 10 mm bez asfaltové hmoty. Do středu takto vzniklé plochy se zarazí kolíky, které vytvoří otvory. Podle pravítka se v celé šířce vzorku oboustranně vyznačí vertikální čára, která spojuje tyto otvory. Poté se zkušební tělesa zavěsí do sušárny, která je temperována na příslušnou teplotu. Doba temperance je 120 min. Po ukončení temperování se mezi otvory vytvoří nová ryska. Vzdálenost mezi původní a novou ryskou nesmí být větší než 2 mm s přesností 0,1 mm. Na každém zkušebním tělese musí být stékavost menší nebo rovna 2 mm.

Rozměrová stálost při zvýšených teplotách

Rozměrová stálost se stanovuje dle zkušebního postupu dle ČSN EN 1107 [10]. Cílem je zjistit, k jak velkému smrštění zkušebního vzorku dojde po uvolnění vnitřního napětí při teplotě 160 °C. Vzorky jsou při této teplotě temperovány po dobu 1 h. Zkouška se provádí na 5 zkušebních tělesech o velikosti 250 × 50 mm. Zkušební tělesa byla připravena ze vzorku ve směru výroby asfaltového pásu. Vzdálenost mezi měřícími body je cca 200 mm. Výsledná změna se měří pomocí optické nebo mechanické metody. Metoda posuvného měřítka, která zde byla použita, je založena na měření vzdálenosti posuvným měřítkem. Vzdálenost se měří mezi dvěma měřícími body před a po vystavení zkušebního tělesa tepelnému zatížení. Výsledek zkoušky je průměrnou aritmetickou hodnotou pěti jednotlivých hodnot a uvádí se s přesností 0,1 %.

VÝSLEDKY ZKOUŠEK

Ohebnost při stanovené teplotě

Požadavky normy [2] splnily pouze tři AP (viz graf 1). Hlavním ukazatelem je díky vložce, která má být umístěna v horní třetině tloušťky AP, ohebnost dolního povrchu. U dolního povrchu bylo dosaženo ohebnosti od –11 °C do –25 °C. Požadavky normy byly splněny u 7 AP. U horní povrchu bylo dosaženo ohebnosti od –6 °C do –25 °C.

Požadavky normy byly splněny pouze o 5 AP. Zajímavější jsou výsledky z hlediska asfaltové krycí hmoty. Z 5 AP modifikovaných elastomery byly požadavky normy u dolního povrchu splněny u 4 AP.

Odolnost proti stékání při zvýšené teplotě

Požadavky normy [2] viz tab. 1 splnily všechny vzorky viz graf 2. AP dosáhly hodnot od 105 °C do +155 °C. Podle očekávání vysokých teplot dosáhly pásy plastomerického charakteru a to od 115 °C do 155 °C. Pásy modifikované elastomery dosáhly teplot 105 °C a 130 °C.

Rozměrová stálost při zvýšených teplotách

Na tento typ zkoušky nejsou stanoveny kvalitativní požadavky normy [10]. Pásy dosáhly hodnot od –0,5 % do –2,5 % viz graf 3. Výsledky zde ovlivňuje vyztužení AP skelnými vlákny. Pásy s nosnou vložkou z PES vyztužené skelnými vlákny dosáhly hodnot od –0,5 % do –0,6 %. Pásy s nosnou vložkou z PES bez vyztužení dosáhly hodnot od –0,6 % do –2,5 %.

DISKUZE

Ohebnost při stanovené teplotě

Pokud budeme na výsledky AP dívat z pohledu povrchové úpravy a asfaltové krycí hmoty, tak AP s jemnozrnným posypem vykazují lepší výsledky, stejně jako AP modifikované elastomery. Kvalitativní požadavky [2] jsou splněny s výjimkou hrubozrnného posypu (viz tab. 3).

Tabulka 3 – Průměry měření pro jednotlivé sledované parametry (zdroj: vlastní)
Legenda: HP – hrubozrnný posyp, JP – jemnozrnný posyp, N – bez posypu, P – krycí hmota plastmerického charakteru, E – krycí hmota elastomerického charakteru AP

Odolnost proti stékání při zvýšené teplotě

Nejvyšších hodnot tak dosáhly pásy plastomeriského charakteru, ale s hrubozrnným posypem. Výsledek je možné zdůvodnit tím, že posyp však byl velice dobře zalisován a byl menší frakce. Pásy modifikované elastomery dosáhly v průměru nižších hodnoty, než by se dalo očekávat (120 °C). Vyšší hodnoty dosáhl pás s jemnozrnným posypem (viz tab. 3).

Rozměrová stálost při zvýšených teplotách

Tato zkouška není součástí ČSN 736242 [2]. Není tedy na ni kladen kvalitativní požadavek v [2]. Tato zkouška (při 160 °C / 1 hod) se provádí pouze pro ochrannou vrstvu s litým asfaltem (MA). Jedná se prakticky o rozměrovou stálost po pokládce MA. Dosažené hodnoty přesně odpovídají tomu, zda jsou AP vyztuženy skelnou tkaninou.

ZÁVĚR

Proti předpokladu byly v průměru splněny všechny sledované parametry, a to i v případě ohebnosti za nízkých teplot. Kladný výsledek je dán především tím, že převažují AP s krycí hmotou modifikovanou elastomery.

Pokud spočítáme aritmetický průměr pro daný parametr z jednotlivých parametrů u každého AP, dostaneme průměrnou hodnotu daného parametru AP používaného v České republice na mostech. Jedná se sice o zkreslení díky tomu, že pásy mají různé hmoty, z hlediska normy [2] však pro AP platí stejné požadavky. Výsledky viz tab. 3. Zajímavé je porovnání s výsledky z let 2011 – 2012 [4], které je také v tab. 3.

Porovnání ukazuje, že došlo ke zlepšení všech sledovaných parametrů. Tepelně – technické požadavky jsou dodržovány anebo se blíží k požadovaným hodnotám. Bohužel u hodnocení není zohledněn odběr vzorků a ten v případě let 2013 – 2016 nebyl vždy přímo ze stavby. Pro objektivní hodnocení s rokem 2011 – 2012 by měly být všechny vzorky odebrány přímo ze stavby.

POUŽITÉ ZDROJE:
[1] ČSN EN 14695:2010. Hydroizolační pásy a fólie – Asfaltové pásy pro hydroizolaci betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Definice a charakteristiky. Praha: Ústav pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví. 2010-05-01. Třídící znak 727605.
[2] ČSN 736242:2010. Navrhování a provádění vozovek na mostech pozemních komunikací. Praha: Ústav pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví. 2010-04-01. Třídící znak 736242.
[3] PLACHÝ, J. Asfaltové izolační pásy pro izolaci mostů v České republice – fyzikální a mechanické vlastnosti. Silnice Železnice, Ostrava – Vítkovice: Konstrukce Media, s.r.o., 2012, roč. 7. roč., č. 5, s. 59 – 62. ISSN 1801-822X.
[4] PLACHÝ, J. Popp, F. PETRÁNEK, V. Asfaltové izolační pásy pro izolaci mostů v České republice – fyzikální a tepelně technické vlastnosti. Silnice Železnice, Ostrava‑Vítkovice: Konstrukce Media, s. r. o., 2013, roč. 8, č. 1, s. 38 – 42. ISSN 1801-822X
[5] PLACHÝ, J. Analýza vybraných vlastností asfaltových pásů pro izolaci betonových mostovek v České republice. Silnice Železnice, Ostrava‑Vítkovice: Konstrukce Media, s. r. o., 2012, roč. 11. roč., č. 1, s. 94 – 96. ISSN 1801-822X
[6] http://www.pjpk.cz/izolacni-systemy-mostu/ 
[7] ČSN EN 1109:2000. Asfaltové pásy a fólie – Stanovení ohebnosti za nízkých teplot. 1. vyd. Praha: Český normalizační institut, 2000-09-01. Třídící znak 727633
[8] ČSN EN 1110:2000. Asfaltové pásy a fólie – Stanovení odolnosti proti stékání při zvýšené teplotě. 1. vyd. Praha: Český normalizační institut, 2000-09-01. Třídící znak 727634
[9] ČSN EN 1110:2011. Asfaltové pásy a fólie – Stanovení odolnosti proti stékání při zvýšené teplotě. 2. vyd. Praha: Úřad pro technickou normalizaci. 2011-05-01. Třídící znak 727634
[10] ČSN EN 1107-1:2000 Hydroizolační pásy a fólie – Část 1: Asfaltové pásy pro hydroizolaci střech – stanovení rozměrové stálosti. 1. vyd. Praha: Český normalizační institut, 2000-10-01. Třídící znak 727631

The Analysis of Selected Characteristics of the Asphalt Strips for Insulation of Concrete Bridge Decks in the Czech Republic in 2013 – 2016 – The Comparison of Physical and Thermal Properties
This article analyses the real values of the selected technical thermal parameters (stability at high temperatures, flexibility at low temperatures and dimensional stability) of the asphalt strips having been used for insulating the concrete bridge decks in the Czech Republic in 2013 – 2016. It is not a comparison in terms of compliance with the parameters declared by the producer, but in terms of compliance with the standards of ČSN 73 6242:2010 [1] where a certain standard for the parameter concerning an asphalt strip may be found.

Autor

• Ing. Plachý Jan Ph.D.