Analýza vybraných vlastností asfaltových pásů pro izolaci betonových mostovek ve Slovenské republice mezi lety 2013 – 2016; složení asfaltových pásů

ÚVOD

V současné době, kterou provází všeobecná snaha o snižování nákladů pro výrobu asfaltových izolačních pásů (dále v textu AP), je tendencí se v případě hotových výrobků pohybovat na hranici deklarovaných parametrů anebo přímo pod ní. Hydroizolační funkci v asfaltových pásech zajišťuje asfaltová hmota a to její množství a složení. Asfaltová hmota se skládá z asfaltu, polymerů a plniv. Kvalita z pohledu hydroizolační funkce asfaltové hmoty je vedle množství polymeru v asfaltové hmotě ovlivněna i množstvím plniv.

Výrobková norma pro asfaltové pásy používané pro izolaci betonových mostovek EN 14695 [1] a prováděcí STN 736242:2010 [2] v Tabulce 5 specifikuje kvalitativní požadavky kladené na AP. Tato norma obsahuje řadu zkoušek, ale nemá uveden postup pro zjištění množství asfaltu nebo limitní množství asfaltové hmoty. V odborné veřejnosti je považována jako limitní hodnota plošné hmotnosti asfaltu v AP pro izolaci betonových mostovek 3 300 g/m² [3]. Výsledky dle [4] ukázaly, že tato hodnota je ještě o něco málo vyšší. Stále tedy jediným spolehlivým ukazatelem hydroizolační schopnosti AP zůstává zkouška na vodotěsnost dle EN 14694:2006.

METODIKA A MATERIÁL

Asfaltové pasy, které se používají při izolaci mostů a silnic na dálnicích a silnicích I. třídy, jsou součástí hydroizolačních systémů. Na rozdíl od České republiky, kde jsou asfaltové pásy součástí izolační systémů pro izolaci betonových mostovek schválených Ministerstvem dopravy [6], existuje ve Slovenské republice pouze databáze používaných hydroizolačních systémů na mostech (HIS) [7]. Z bodu 6.1.2. STN 736242:2010 [2] vyplývá, že: „Izolačný systém musí mať vyhlásenie zhody s touto normou ako ucelený stavebný výrobok v zmysle zákona č. 90/1998 Z.z. v znení neskorších predpisov. Všetky materiály (stavebné výrobky) použité na izolačný systém musia mať vyhlásenie zhody.“ Dále dle bodu č. 6.1.3. citujeme: „Izolačný systém vozovky na moste se može zhotovovat len na základe technologického predpisu dodávateľa systému, schváleného objednávateľom mostného objektu.“ Z uvedeného výčtu tedy plyne, že ve Slovenské republice je provedení izolačního systému záležitostí zhotovitele a objednatele, ale v České republice vstupuje do procesu schvalování izolačního systému MD ČR. Nicméně je možné, že v blízké budoucnosti dojde ke změně.

Pro testování bylo vybráno celkem osm asfaltových pásů, které se používají pro jednovrstvé aplikace na izolaci betonových mostovek, z toho celkem sedm AP s posypem a jeden AP bez posypu. Ve vybraném souboru je zahrnuto pět výrobků s hmotou plastomerického charakteru a tři s hmotou elastomerického charakteru. Vzhledem k tomu, že STN 736242:2010 [1] nerozděluje požadavky na AP dle typu asfaltové hmoty, jsou všechny vzorky v jedné sledované skupině. Přehled vzorků asfaltových pásů ukazuje Tabulka 1.

Tabulka 1 – Přehled vzorků asfaltových pásů z let 2013 – 2016. Legenda: HP – hrubozrnný posyp, N – bez posypu, P – krycí hmota plastomerického charakteru, E – krycí hmota elastomerického charakteru, PES / – polyesterová nosná vložka bez vyztužení, PES / PV – polyesterová nosná vložka s podélným vyztužením. Zdroj: vlastní.

Množství asfaltové hmoty – plošná hmotnost asfaltu
Pro odběr zkušebních těles a stanovení plošné hmotnosti asfaltu v AP byl použit zkušební postup dle ČSN 730605-1:2014 [7] převzatý z ČSN EN 544:2011. Tento zkušební postup je založen na extrakci tří zkušebních těles v Soxhletově extraktoru. Extrakce se provádí tak dlouho, až se rozpouštědlo v extraktoru stane čistým. V extraktoru zůstává zbytek AP bez asfaltu. Při vyhodnocení se vypočítá aritmetický průměr ze tří zkušebních těles. Výsledek je uváděn v g/m².

Stanovení množství plniv v asfaltové hmotě
Pro stanovení množství plniv v AP není stanoven žádný normový zkušební postup. Byl tedy stanoven vlastní postup popsaný již dříve například v [3]. Z každého AP se vždy připravil jeden vzorek o rozměru 50 × 150 mm. Ze spodního povrchu vzorku se odstranila ochranná PE folie a odebrala se asfaltová hmota. Z této hmoty se oddělily 3 zkušební tělesa o hmotnosti 1,0 ± 0,05 g, která se přesně zvážila a vložila do zvážených spalovacích kelímků. Kelímky se zkušebními tělesy se vložily do pece nahřáté na teplotu 1 000 ± 50 °C. Po 20 minutách se vzorky pomocí kleští vyjmuly a nechaly se zchladit. Poté se zvážil vypálený zbytek v kelímku. Dále se vypočetlo množství plniv obsažené v asfaltové povlakové hmotě v %. Za výsledek se považuje aritmetický průměr ze tří vzorků. Jestliže se jednotlivé hodnoty liší od průměru o více než 5 %, je nutné zkoušku opakovat.

VÝSLEDKY ZKOUŠEK

Množství asfaltové hmoty – plošná hmotnost asfaltu Plošná hmotnost asfaltu v AP se pohybovala v rozmezí od 2 636 g/m² do 4 706 g/m² s aritmetickým průměrem 3 493 g/m² a směrodatnou odchylkou 613 g/m². Vzorky s hrubozrnným posypem obsahovaly 3 560 g/m² a měly směrodatnou odchylku 627 g/m². Vzorek s jemnozrnným posypem (bez posypu) měl 3 024 g / m² asfaltu a směrodatná odchylka byla nulová.

Stanovení množství plniv v asfaltové hmotě
Množství plniva v asfaltové hmotě se pohybovalo v rozmezí od 13,0 % do 50,9 % s aritmetickým průměrem 27,8 % a směrodatnou odchylkou 11,6 %. Vzorky s hrubozrnným posypem obsahovaly 28,9 % plniva a měly směrodatnou odchylku 11,9 %. Vzorek s jemnozrnným posypem (bez posypu) měl 19,9 % plniv a směrodatná odchylka byla nulová. Pro přehlednost byl při zjišťování množství plniv zjištěn i typ plniv.

Tabulka 2 – Výsledky zkoušky množství plniv v asfaltové hmotě a typ plniva. Legenda: V – vápenec, P – popílek. Zdroj: vlastní.

DISKUZE

Množství asfaltové hmoty – plošná hmotnost asfaltu
Pokud odstraníme nejmenší a nejvyšší hodnoty, tak se množství asfaltu pohybuje v rozmezí 3 024 g/m² až 4 174 g/m², což stále představuje velkou směrodatnou odchylku. Je zajímavé, že vzorek s největší plošnou hmotností asfaltu nedosáhl nejlepších výsledků v ohebnosti za nízkých teplot [5], ale vzorek s mejmenší plošnou hmotností dosáhl nejhorších výsledků. Hodnotu 3 300 g/m² dosáhlo pět z osmi vzorků.

Stanovení množství plniv v asfaltové hmotě
Množství plniv v asfaltové hmotě se pohybovalo nezávisle na povrchové úpravě AP, ale velmi se měnilo v závislosti na asfaltové krycí hmotě. AP modifikované elastomery obsahovaly 30,9 – 50,9 % plniv. Množství přes 50 % plniv je na hranici zvládnutí výroby. Tento pás sice požadavky STN [2] nesplnil, ale nepatřil k nejhorším. AP modifikované plastomery obsahovaly 13,0 – 26,2 % plniv. Vzorek s nejmenším množstvím plniv jako jediný z AP modifikovaných plastomery splnil požadavky na ohebnost za nízkých teplot [8] dle STN [2].

V souvislosti s množstvím plniv je důležité uvést typ plniva. Jako plnivo se běžně v našich zeměpisných podmínkách používají popílek, vápenec a břidlice. Tyto materiály se výrazně liší v objemové hmotnosti. U popílku se objemová hmotnost pohybuje mezi 1 950 – 2 100 kg/m³, u vápence 2 600 – 2 850 kg/m³ a u břidlice 2 600 – 2 750 kg/m³. Při stejné hmotnosti tak popílek v asfaltových pásech zabírá největší objem, pří stejné hmotnosti. Pokud jsou AP garantovány tloušťkou a ne plošnou hmotností, což [1] umožňuje, dochází k výrazné úspoře asfaltu a tím k možnosti snížení výrobní ceny výrobku.

Porovnání asfaltových pásů z let 2011 až 2016
Při porovnání výsledků, viz tabulka 3, je možné zjistit následující:

• u AP modifikovaných hmotou modifikovanou elastomery došlo k nárůstu množství asfaltové hmoty a k výraznému nárůstu plniv,
• u AP modifikovaných hmotou modifikovanou plastomery došlo k mírnému poklesu množství asfaltové hmoty i plniv,
• u AP s hrubozrnným posypem došlo k poklesu množství asfaltu a ke zvýšení množství plniv,
• u AP s jemnozrnným posypem došlo jak k poklesu množství asfaltu, tak plniv,
• množství asfaltové hmoty bez rozdílu typu AP se výrazně nezměnilo,
• ve sledovaném období došlo ke zvýšení množství plniv v AP.

Tabulka 3 – P – plastomerický charakter, E – elastomerický charakter, HP – hrubozrnný posyp, FP – jemnozrnný posyp. Zdroj vlastní.

ZÁVĚR

Za obvyklé množství asfaltu v AP je možné stanovit 3493 g/m² a 27,8 % plniv. Dále je možné konstatovat, že AP modifikované polymery plastomerického charakteru obsahují menší množství plniv. Z výsledků je vidět velký rozdíl v různém složení asfaltové hmoty AP z hlediska krycí hmoty. Obecně je tedy možné říci, že tendence posledních let vede u AP s krycí hmotou modifikovanou plastomery ke snižování množství asfaltové hmoty a plniv, zatímco u AP s hmotou modifikovanou elastomery tendence právě opačná – navyšování množství asfaltové hmoty a plniv.

POUŽITÉ ZDROJE:
[1] STN EN 14695:2011. Hydroizolační asfaltové pásy a folie – Hydroizolační asfaltové pásy s nosnou vložkou na betonové mostovky a další betonové povrchy vystavené působení betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch vystavené působení silničních vozidel – Definice a vlastnosti. Bratislava: Slovenský ústav technické normalizace. 2011-01-01. Třídící znak 727672.
[2] STN 736242:2010. Vozovky na mostoch pozemných komunikácií. Navrhovanie a požadavky na materiály. Bratislava: Slovenský ústav technickej normalizácie. 2010-05-01. Třídící znak 736242.
[3] PLACHÝ, J. Analýza vybraných vlastností asfaltových pásů pro izolaci betonových mostovek v České republice mezi lety 2013 – 2016 – porovnání fyzikálních a tepelně technických vlastností. Silnice Železnice, Ostrava – Vítkovice: Konstrukce Media, s.r.o., 2017, roč. 12., č. 1, s. 21 – 24, ISSN 1801-822X.
[4] PLACHÝ, J. Analýza vybraných vlastností asfaltových pásů pro izolaci betonových mostovek v České republice mezi lety 2013 – 2016 – Složení asfaltových pásů. Silnice Železnice, Ostrava – Vítkovice: Konstrukce Media, s.r.o., 2017, roč. 12. roč., č. 4, s. 72 – 76, ISSN 1801-822X.
[5] PLACHÝ, J. Analýza vybraných vlastností asfaltových pásů pro izolaci betonových mostovek v Slovenské republice mezi lety 2013 – 2016 porovnání fyzikálních a tepelně technických vlastností. Silnice Železnice, Ostrava – Vítkovice: Konstrukce Media, s.r.o., 2018, roč. 13., č. 1, s. 21 – 24, ISSN 1801-822X.
[6] http://www.pjpk.cz/izolacni-systemy-mostu/ 
[7] http://www.ssc.sk/sk/technicke-predpisy-rezortu/databazahydroizolacnych-systemov-na-mostoch.ssc 
[8] ČSN 730605-1:2014. Hydroizolace staveb – Povlakové hydroizolace – Požadavky na použití asfaltových pásů. 1. vyd. Praha: Český normalizační institut, 2014-07-01. Třídící znak 730605.
[9] PLACHÝ, J . Složení asfaltových izolačních pásů ve Slovenské republice. In 22. konference Hydroizolácie mostov, tunelov a jiných objektů inženýrských staveb: sborník přednášek. Košice: Etela Bačenková – Dom techniky, 2014. ISBN 978-80-232-0326-4, s. 31 – 35.

Analysis of the Selected Attributes of Asphalt Sheets for Concrete Bridge Deck Insulation in the Slovak Republic Between 2013 and 2016; Composition of Asphalt Sheets
The article presents an analysis of the actual volume of asphalt material and the volume of asphalt sheet fillers that were used for concrete bridge deck insulation [1], [2] in the Slovak Republic from 2013 to 2016. Since there is no legislative requirement regarding the volume of asphalt and of the fillers in asphalt material, that is in asphalt sheets, the aim of this article is to show the current usual volume of asphalt in the asphalt sheets and the volume of fillers in the asphalt material. The acquired results are further compared with the asphalt sheets used from 2011 to 2012. Another aim of the article is to show the change within the achieved values in comparison with the period between 2011 and 2012. This article thus follows directly the articles published between 2012 and 2017 [3], [4], [5].

Autor

• Ing. Plachý Jan Ph.D.