Poruchy Izolačního souvrství betonových mostovek s pečetící vrstvou na bázi epoxidových pryskyřic a hydroizolační vrstvou z asfaltových pásů

• Foto

ÚVOD
Životnost nosné konstrukce mostu je ovlivňována izolační vrstvou. Izolační vrstva je společně s primární vrstvou a ochrannou vrstvou součástí izolačního systému betonové mostovky. Jestliže se dříve mostní konstrukce prováděly bez izolací, dnes je provedení izolačního systému nutností z hlediska legislativy. [1] Skladba vozovky, jejíž součástí je izolační systém, na mostě dle ČSN 736242:2010 [1] a ČSN EN 14695:2010 [2] je na obr. 1.

Jedna z materiálových možností provádění primární vrstvy jsou nátěry na bázi nízkoviskózních epoxidových pryskyřic. Tyto nátěry je možné provádět jako kotevně impregnační nátěry, které obvykle představují jednovrstvý nátěr povrchu betonové mostovky. Další variantou je pečetící vrstva. Pečetící vrstva je souvrství, které je tvořené kotevně impregnačním nátěrem a uzavíracím nátěrem.

Primární vrstvy, v podobě nátěru, především zvyšují přilnavost izolační vrstvy k podkladu a zajišťují parotěsnost izolačního systému. Rozšíření používání této primární vrstvy je v České republice od 90. let minulého století. Dnes se po cca 18 letech používání řeší v České republice poruchy těchto pečetících vrstev na bázi epoxidů na rozhraní primární vrstva – hydroizolační vrstva z asfaltových izolačních pásů (AIP).

Na začátku je nutné se podívat na to, co vše ovlivňuje kvalitu provedení izolačního systému mostovky (ISM). Jedná se především o vlastnosti podkladu pod AP. Kvalitativně jsou požadavky na podklad v ČSN 736242:2010 [1]. Zde ale nejsou uvedeny všechny požadavky, které skutečně ovlivňují výslednou kvalitu (funkci) ISM.

Jedná se tedy o:

• pevnost podkladního betonu,
• vlhkost betonu,
• drsnost povrchu betonu (makrotextura povrchu),
• přídržnost primární vrstvy k podkladu v podobě betonové mostovky,
• paronepropustnost primární vrstvy,
• drsnost primární vrstvy.

Z materiálového hlediska je tedy možné hledat příčinu vzniku boulí:

• v betonu mostovky,
• v asfaltovém izolačním pásu,
• v nízkoviskózní epoxidové pryskyřici.

Možné příčiny těchto poruch, které se projevují vznikem boulí na vozovce, je tak možné hledat:

• ve vlhkosti nebo chemickém složení betonu mostovky,
• ve vlhkosti nebo v obsahu organických rozpouštědel v pryskyřici a následně i v asfaltovém izolačním pásu,
• v organických látkách, které vzniknou při aplikaci AIP nebo při aplikaci ochranné vrstvy.

S výjimkou autorů se z veřejně dostupných zdrojů této aktuální otázce zatím nikdo nevěnuje podrobněji [3] – [6].

PORUCHY SPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH VRSTEV VOZOVKY NA MOSTĚ
Poruchy se mohou prakticky objevit mezi všemi vrstvami, které tvoří vozovku – tedy mezi mostovkou, primární vrstvou, izolační vrstvou, ochrannou vrstvou a ložnou vrstvou.

Poruchy ve spojení mostovka – primární vrstva
Poruchy ve spoji beton – pečetící vrstva jsou velmi ojedinělé. Dosud byly tyto poruchy nalezeny pouze v místech, kde došlo ke znečištění mostovky oleji, nebo samotnými složkami epoxidů při míchání. Doby pokusů odstranění pečetících vrstev brokováním, které tuto poruchu také způsobovaly, jsou již minulostí.

Poruchy ve spojení primární vrstva – izolační vrstva
Poruchy ve spojení izolační pás – pečetící vrstva jsou poměrně časté a zahrnují celou řadu známých i neznámých příčin od technologické nekázně až po kvalitu použitých materiálů.

Tyto poruchy v podobě zvednutého AIP s ochrannou vrstvou od pečetící vrstvy se projevují hned po natavení AIP, po několika dnech nebo po několika letech. Poruchy většinou vypadají velmi podobně. Ty, které se objevují hned po aplikaci AIP, bývají spíše vlivem nedodržení technologie aplikace. Poruchy, které se objevují později, mají spíše vliv na materiály, které se používají v ISM.

Poruchy ve spoji izolační vrstva – ochranná vrstva
Poruchy ve spoji izolační pás – MA se v posledních letech objevují celkem často a to v místech, kde byla zastavena stavba na dlouhou dobu a izolace i MA byly již položené, samozřejmě zde ještě nebyly provedeny zálivky. Po rozhodnutí pokračovat ve stavbě se následně zjistilo, že je nutná buď oprava, nebo přímo výměna izolačního souvrství. Tato porucha je častá na zastavených stavbách, příklad viz obr. 2 a 3. Předpokládá se, že se do konstrukce mezi izolační pás a MA dostane postupně voda a při změnách teploty či mrazem dojde k narušení spoje pás – MA (hydraulický tlak či tlak ledu). Zvednutí vzdutin je pak již záležitostí tlaku vodní páry.

Poruchy mezi ochrannou vrstvou (MA) a obrusnou vrstvou (AC)
Tyto poruchy se objevují zejména na starších mostech, kde je již obrusná vrstva ve stopě vozidel velmi zhutněná a téměř nepropustná a propustnou částí z nepojížděných oblastí vozovky se voda dostane na rozhraní MA – Obrusná vrstva. Princip vzniku vzdutin je stejný jako v předchozím případě.

MATERIÁL A METODIKA
Pro zjištění příčin vzniku boulí na vozovce bylo přistoupeno k experimentálnímu prověření jednotlivých vrstev ISM provedením několika skladeb ISM. Sledovány byly především vztahy mezi jednotlivými hmotami a to:

• vliv betonu na spojení jednotlivých vrstev,
• uvolnění rozpouštědel z epoxidových pryskyřic,
• vliv typu pryskyřice na spojení jednotlivých vrstev,
• vliv kolísání teplot,
• vliv AIP na pevnost spoje mezi pečetící vrstvou a AIP.

Zkoušky byly prováděny na dvou mostních železobetonových segmentech, dvou pečetících vrstvách a jednom AIP. Mostní segmenty byly stáří 7 dní, vyrobeny z betonu C 45/55 a instalovány v hale výrobce těchto segmentů – obr. 4. Na tyto segmenty byly aplikovány další vrstvy ISM. Jednalo se o pečetící vrstvu z nízkoviskózní epoxidové pryskyřice diénového typu od dvou různých výrobců. Na pečetící vrstvu byl aplikován AIP s hrubozrnným posypem a s krycí hmotou plastomerického charakteru. Celkem vznikly čtyři plochy.

Vymezené plochy ISM na mostních segmentech byly cyklicky zatěžovány infrazářiči v cyklu 12 h ohřev + 12 h bez ohřevu – viz obr. 5. Rozměr exponované části byl 250 × 650 mm. Tato plocha byla rozdělena na zkušební tělesa o velikosti 80 × 80 mm. V cyklech 0, 2, 5, 8, 15 a 22 dní byly na každém poli vždy provedeny tři zkoušky přilnavosti v tahu [7]. Zkušební tělesa označená číslem 7 tvořila rezervu, vnitřní část pole byla ponechána pro další zkoušky (červená barva na obrázku). Schéma rozmístění jednotlivých zkušebních těles, viz obr. 6.

VÝSLEDKY ZKOUŠEK
Výsledky zkoušek viz tabulka 1. Na místech, kde byly provedeny odtrhy, byl sledován povrch pečetící vrstvy (AIP). K vytvoření “tekutiny” (lepkavé vrstvičky na povrchu PV) u jednoho typu epoxidu v místě odtrhu sice došlo, ale ve velmi malém množství.

Tablulka 1 – Výsledky přilnavosti AIP na jednotlivých [6]

DISKUSE
Z výsledků jsou patrny vyšší hodnoty přilnavosti na začátku zkoušení. Tyto výsledky jsou způsobeny nižší teplotou v hale. Teplota v hale byla temperována a během zkoušek se pohybovala v rozmezí 11 – 15 °C. Z výsledků je dale vidět plynulý pokles pevnosti. Zajímavý je pokles a u druhého vzorku naopak nárůst přilnavosti v posledním cyklu. U jednoho typu epoxidu sice došlo k vytvoření „tekutiny“ (lepkavé vrstvičky mezi pásem a pečetí) v místě odtrhu sice došlo, ale v tak malém množství, že stanovení jejího složení bylo nad analytické schopnosti laboratoře. Nicméně je možné konstatovat, že mezi oběma epoxidy jsou rozdíly.

ZÁVĚR
Výzkum žádné výrazné výsledky nepřinesl, nicméně potvrdil, že se s časem snižuje přilnavost AIP k pečetící vrstvě. Dále, že pečetící vrstva není po natavení AIP zcela nepropustná a na vrstvě mezi AIP a pečetící vrstvou vzniká u určitých typů epoxidů vrstva neznámé tekutiny, která časem pojde pásem a zmizí. Pokud v době oslabení spoje pečeť – pás dojde ke vzniku dutiny – tato zůstane, pokud nikoli pevnost spoje se zvýší do původní hodnoty.

REFERENCES:
[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] J.Plachý, J. Horský: Zkoumání vazeb mezi betonem, pečetící vrstvou a pásy na betonových mostovkách. In Hydroizolace a vozovky na mostech : sborník příspěvků. 1. vyd. Brno: Novopress s.r.o., 2012. s. 44–49, 6 s. ISBN 978-80-87342-16-9.
[4] T. Opravil, V. Petránek: Analýza plynu v puchýřích pod hydroizlačními pásy. Expertní posudek. VUT FAST Brno. 2012.
[5] J. Horský: Destruktivní a nedestruktivní průzkum poruch vozovkového souvrství na mostech. Hydroizolace a vozovky na mostech : sborník příspěvků. 1. vyd. Brno: Novopress s. r. o., 2014. s. 5–9, 5 s. ISBN 978-80-87342-18-3.
[6] J. Plachý, Z. Caha, V. Petránek. Sealing Layers on Concrete Bridge Decks. Švýcarsko: ICMSE 2014: Advanced Materials Research ICMSE 2014, 2014. 261 s. ISBN 978-3-03785-724-3. doi:10.4028/ www.scientific.net/AMR.897.258. 
[7] ČSN 13596:2005. Hydroizolační pásy a fólie – Hydroizolace betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Stanovení přilnavosti v tahu. Praha: Ústav pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví. 2005-08-01. Třídící znak 727672.

Defects of the Insulation Layers of Concrete Bridge Decks Sealed by a Layer Based on Epoxy Resins and a Waterproofing Layer Made of Asphalt Strips
This article deals with the issue of defects on concrete bridge decks insulated by asphalt strips laid on a primary layer of epoxy resins. Preface of the article describes the defects occurring between individual layers of the road. The second part of the article focuses on pilot plant and laboratory tests carried out on the primary layer of epoxy resins in order to explain the defects of the road on bridges.

Autoři

• Ing. Plachý Jan Ph.D.
• Ing. Horský Jan