Asfaltové izolační pásy z hlediska jejich složení v izolačním systému betonových mostovek

• Foto

ÚVOD
Izolační systém (IS), chránící nosnou konstrukci betonové mostovky, musí především zajistit: vodotěsnost (odolnost proti agresivní vodě a roztokům solí), odolnost proti statickému a dynamickému zatížení, odolnost proti teplotním změnám, přenos brzdných sil (radiální a tangenciální síly) do konstrukce a dostatečnou tažnost pro přenesení trhlin v podkladu. Skladba vozovky, jejíž součástí je izolační systém, na mostě dle ČSN 736242:2010 [1] a ČSN EN 14695:2010 [2] je na obr. 1.

Izolační systém se zpravidla provádí jako plnoplošný tedy i pod chodníky a římsami. Jednotlivé vrstvy izolačního systému jsou většinou z materiálového hlediska tvořeny:

• Ochranná vrstva – litý asfalt (MA), asfaltobeton (AC),
• Izolační vrstva – asfaltové izolační pásy, nátěry nebo nástřikyna bázi polyuretanů, polymetylmetakrylátů nebo modifikovaných asfaltů,
• Primární vrstva – penetračně adhezní nátěry na bázi asfaltů, kotevně impregnační nátěry, pečetící vrstvy na bázi epoxidových pryskyřic.

MATERIÁL A METODIKA
Tento článek se zabývá vlivem materiálového složení asfaltových izolačních pásů na rozhodující zkoušky izolačního systému betonových mostovek (IS). Ukazuje vliv materiálového složení AIP na výsledky vybraných zkoušek IS. Složení AIP je na obr. 2.

Pro dokreslení situace jsou uvedeny kvalitativní požadavky příslušných národních norem v České republice, Slovenské republice a Spolkové republice Německo.

Nosná vložka
Nosná vložka asfaltového pásu má důležitou roli při přemostění trhlin v podkladu.

Tento případ zohledňuje ČSN EN 14 224 [6]. Jedná se o přemostění opakovaným cyklickým zvětšováním a zmenšování 0,5 mm široké trhliny v podkladu při teplotě –10 °C a nižší.

Národní normy specifikují požadavky na nosné vložky. Česká norma [1] požaduje jako materiál polyester s min. tažnost 35 % nebo jiný materiál podobných vlastností. Slovenská norma [3] hovoří o min. plošné hmotnosti 180 g/m² a tažnosti 35 %. Požadavané parametry odpovídají materiálu z polyesteru. Německá norma [4] definuje přímo zvlášť požadavky pro nosnou vložku z polyesteru a pro kombinovanou nosnou vložku.

V případě použití nosné vložky z polyesteru jsou požadavky normy splněny.

Tabulka 1 – Kvalitativní požadavky na Stanovení schopnosti přemostění trhlin v IS s asfaltovými izolačními pásy dle [1], [3], [4]

Tabulka 2 – Přehled použitých AIP pásů

Tabulka 3 – Kvalitativní požadavky na přilnavost v tahu IS dle [7] s asfaltovými izolačními pásy dle [1], [3], [4] (platí pro MA, AC)

Primární asfaltová vrstva (impregnace nosné vložky)
Jedná se o impregnaci nosné vložky asfaltovou hmotou. Na rozdíl od použití AIP pro spodní stavbu nebo střechy hraje u izolací mostů důležitou roli impregnaci nosné vložky. Díky namáhání normálovými a tangenciálními silami je důležitá koheze AIP. Tedy vzájemná pevnost mezi jednotlivými vrstvami AIP (horní a spodní asfaltová vrstva, nosná vložka). Rozhodujícím namáháním, které musí přenést IS je normálové (pevnost v tahu) a tangenciální napětí (pevnost ve smyku).

Dle krycí hmoty a impregnace nosné vložky je možné AIP rozdělit na pásy se:

• stejnou krycí horní, dolní hmotou a stejnou hmotou pro impregnaci,
• stejnou krycí horní, dolní hmotou a jinou hmotou pro impregnaci,
• různou hmotou horní, dolní a stejnou hmotou pro impregnaci,
• různou hmotou horní, dolní a jinou hmotou pro impregnaci.

Do jaké míry je ovlivněna koheze AIP materiálovým složením jednotlivých vrstev bylo experimentálně ověřeno zkouškou přilnavosti v tahu dle ČSN EN 13 596 [7] pro následující varianty, které jsou označeny pod písmeny A, B, C. Bližší specifikace asfaltové hmoty nebyla provedena. Přehled AIP v tabulce 2. Jako primární vrstva byla použita pečetící vrstva na bázi epoxidových pryskyřic.

Běžně používané AIP pro IS splňují požadavky přilnavosti v tahu s dostatečnou rezervou [8], [9].

Tabulka 4 – Kvalitativní požadavky na přilnavost ve smyku IS s asfaltovými izolačními pásy dle [1], [3], [4]

Tabulka 5 – Kvalitativní požadavky na soudržnost po tepelném zatížení IS s asfaltovými izolačními pásy dle [1], [3], [4]

Krycí asfaltová hmota
Jedná se především o adheze AIP k podkladu (primární vrstva, ochranná vrstva IS). Rozhodujícím namáháním, které musí IS přenést je především pevnost ve smyku (tangenciální napětí) a pevnost v tahu (normálové napětí).

Posouzení IS je ověřeno zkouškou přilnavosti ve smyku dle ČSN EN 13 653 [10] a soudržnost po tepelném zatížení dle ČSN EN 14691 [11]. Kvalitativní požadavky STN jsou nejvyšší ze sledovaných norem – viz tabulky 4 a 5. Zkouška soudržnost po tepelném zatížení představuje procentuální porovnání smykové pevnosti před a po termickém stárnutí zkušebního tělesa.

Zkoušky IS byly provedeny s a nosnou vložkou modifikovanou polymery. Jako primární vrstva byla použita pečetící vrstva na bázi epoxidových pryskyřic a ochranná vrstva z litého asfaltu.

VÝSLEDKY
Primární asfaltová vrstva
ČSN 73 6242:2010 ve své příloze stanovuje popis poškození dle jednotlivých vrstev, ve kterých k poškození došlo. Pro zjednodušení je uveden slovní popis. U vzorků A, C došlo u obou teplot k porušení adheze mezi lepidlem terče nebo vrchní povrchovou úpravou pásu. U vzorku B došlo při teplotě +8 °C k porušení koheze AIP v nosné vložce. Při teplotě +23 °C došlo k porušení adheze mezi lepidlem terče nebo vrchní povrchovou úpravou pásu. Jednotlivé materiály vykázaly při teplotě +8 °C 150 – 250 % normové hodnoty, u teploty +23 °C 130 – 160 % normové hodnoty.

Krycí asfaltová hmota
Stávající IS z AIP, s krycí hmotou modifikovanou plastomery a elastomery, které byly odzkoušeny, dosahují velmi rozdílných výsledků díky vyhodnocení max. síly při daném posunu [8], [9]. Požadavky normy min. 0,15 N/mm² byly s výjimkou jednoho vzorku splněny.

IS, s krycí hmotou modifikovanou plastomery (graf 2), dosáhly 93 – 167 % normové hodnoty. Ve všech případech docházelo k usmyknutí na rozhranní primární vrstva – izolační vrstva. Velké rozdíly byly v posuvu, při kterých bylo dosaženo maximálních hodnot smykových sil. Posuv se pohyboval mezi 1,8 – 5,87 mm.

IS, s krycí hmotou modifikovanou elastomery (graf 3), dosáhly 126 – 146 % normové hodnoty. Ve všech případech docházelo k usmyknutí na rozhranní primární vrstva – izolační vrstva. Posuv při max. síle se pohyboval mezi 21,5 – 25,1 mm.

U této zkoušky Česká norma [2] neuvádí kvalitativní požadavky, zatímco [3], [4] ano. IS, s krycí hmotou modifikovanou plastomery (graf 4), dosáhly 120 – 180 % normové hodnoty [4], nebo jsou pod požadovanými charakteristikami [3]. Po vyhodnocení s výsledky před tepelným stárnutím bylo dosaženo 87 – 111 % původní smykové pevnosti. Porušení bylo vždy mezi AIP a primární vrstvou.

IS, s krycí hmotou modifikovanou elastomery (graf 5), dosáhly 122 – 128 % normové hodnoty [4], Po vyhodnocení s výsledky před tepelným stárnutím bylo dosaženo 70 – 81 % původní smykové pevnosti. Porušení bylo vždy mezi AIP a primární vrstvou.

DISKUZE
Primární asfaltová vrstva
Experimentální část ukázala, že vliv impregnace nosné vložky se projevil při nízké teplotě, kdy bylo dosaženo nejvyšších pevností. Přestože došlo k poruše kohezí AIP, normové kvalitativní požadavky [1] byly splněny.

Ztráta soudržnosti (delaminace pásu), může být způsobena nejen různou hmotou pro impregnaci vložky, ale také nedostatečným stupněm impregnace nosné vložky. Nedostatečný stupeň impregnace může být patrný i pouhým okem – viz například obr. 3. V tomto případě se subjektivně nosná vložka jevila jako dostatečně impregnovaná.

Krycí asfaltová hmota
U zkoušky přilnavost ve smyku Česká norma [2] neuvádí kvalitativní požadavky, zatímco [3], [4] ano. Používané IS mají v porovnání s kvalitativními požadavky norem dosahují max. 25% navýšení. Důležitou hodnotou získanou při měření je nejen max. síla, ale i posun, při kterém je tato síla dosažena. Posun ale není předmětem požadavku normy, přestože se může jednat o důležitou hodnotu. Zde se projevuje charakter asfaltové hmoty. Pásy s hmotou plastomerického charakteru dosahují max. síly při relativně malém posuvu (cca 1 – 6 mm), zatímco pásy elastomerického charakteru při max. síle mají posuv větší cca 20 mm. Není možné tedy porovnávat max. posuvy u takto rozdílných pásů. Z povahy chování takto rozdílných hmot – elastické chování u AIP modifikovaných elastomery, musí být u těchto materiálů v principu větší posuv. Je ale posun cca 20 mm ještě akceptovatelný? Objektivním vyjádřením z hlediska normy je pouze max. síla. Pokud by ve výsledcích měl být zohledněn posuv, je nutné zohlednit typ asfaltové krycí hmoty. Zkoušené IS jsou běžně používané a funkční. Je také důležité nezapomenout, že zkušební tělesa a metodika se pouze přibližují skutečným podmínkám na vozovce.

V případě soudržnosti po tepelném zatížení je kritérium nastaveno na procentuální hodnocení síly po tepelném zatížení k síle před tepelným zatížením. Naprosto reálně tak může nastat případ, že dosažená hodnota po tepelném zatížení splňuje normovou hodnotu, ale v porovnání s původní hodnotou není splněna podmínka 90 % [3] nebo 70 % [4] původní hodnoty. Objektivnější by bylo stanovit procentní hodnotu z původní normové hodnoty. Při zpracování normových požadavků bylo ale zřejmě uvažováno, že jakákoliv výrazná změna, kdy se pokles pevnosti po stárnutí pohybuje řádově v desítkách procent, signalizuje, že se hmota chová nestandardně.

ZÁVĚR
Asfaltová hmota a nosná vložka hraje důležitou roli v AIP používaných v IS mostovek. Kvalitativní parametry nosné vložky jsou již nastaveny v národních normách, asfaltová hmota zatím specifikována není. Pokud by byly zavedeny požadavky na max. posuny u zkoušky smykové pevnosti, bylo by vhodné v normě rozdělit kvalitativní požadavky na AIP z hlediska použité krycí asfaltové hmoty nebo prověřit limitní posuny, kdy ještě nedochází k poškození IS.

Z hlediska soudržnosti po tepelném stárnutí by bylo vhodné stanovení procentuální hodnoty z původní normové hodnoty pokud tato hodnota má dostačující vypovídající hodnotu.

ČSN EN 14695:2010 a ČSN 736242:2010 jsou platné velmi krátkou dobu. Další zkoušky na IS prověří zkušební postupy a požadavky. Tyto, jedny z prvních, měření ukázaly další možnou cestu.

Recenzoval Ing. Karel Matějů, CSc.

POUŽITÉ ZDROJE:
[1] 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.
[2] 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.
[3] STN 736242:2010. Vozovky na mostoch pozemných komunikácií. Navrhovanie a požadavky na materiály. Bratislava: Slovenský ústav technickej normalizácie. 2010-05-01. Třídící znak 736242.
[4] DIN V 20000-203. Anwendung von Bauprodukten in Bauwerkenteil 203: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach europäischen Produktnormen zur Verwendungen von Betonbrücken und Andersen Verkehrsbauwerkwn aus Beton. Berlina: Deutsches Institut türNormung e. V. 2010-05-01.
[5] ČSN EN 13375:2005. Hydroizolační pásy a fólie – Hydroizolaci betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Příprava zkušebních těles. Praha: Český normalizační institut. 2005-07-01. Třídící znak 727671.
[6] ČSN EN 14 224:2006. Hydroizolační pásy a fólie – Hydroizolace betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Stanovení schopnosti přemostění trhlin. Praha: Český normalizační institut. 2006-06-01. Třídící znak 727678.
[7] ČSN EN 13596:2005. Hydroizolační pásy a fólie – Hydroizolace betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Stanovení přilnavosti v tahu. Praha: Český normalizační institut. 2005-07-01. Třídící znak 727672.
[8] PLACHÝ, J. PETRÁNEK, V.: Praktické zkušenosti výrobce AIP s ČSN EN 14695:2010, Hydroizolace a vozovky na mostech 22. konference, CERM, s.r.o., Brno 2011 , ISBN 978-80-87342-13-8
[9] PARIK, J. Technické parametry IS pro hydroizolaci mostovek, Hydroizolace a vozovky na mostech 22. konference, CERM, s.r.o., Brno 2011, ISBN 978-80-87342-13-8
[10] ČSN EN13 653:2005. Hydroizolační pásy a fólie – Hydroizolace betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Stanovení přilnavosti ve smyku. Praha: Český normalizační institut. 2005-08-01. Třídící znak 727673.
[11] EN 14691:2006. Hydroizolační pásy a fólie – Hydroizolace betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Stanovení soudržnosti po tepelném zatížení. Praha: Český normalizační institut. 2006-01-00. Třídící znak 727674.
[12] archiv společnosti PARABIT Technologies, spol. s r. o., dostupné z intranetu společnosti PARABIT Technologies, spol. s r. o.

Influence of Bituminous Waterproofing Sheets Composition on Decisive Tests of Concrete Bridge Deck Waterproofing System
This paper introduces the beginning of the insulation system on the bridges. It also deals with the influence of material composition of the bituminous membrane on the results of decisive tests made on waterproofing layers of concrete bridge decks. Based on the results of the measurements is discussed possibility of modifications of test procedures and evaluation of the European standard EN 14695:2010.

Autoři

• Ing. Plachý Jan Ph.D.
• Ing. Petránek Vít Ph.D.