Spoje asfaltových izolačních pásů

Obr. 1 - Tangenciální síly na odloupnutí	Fotogalerie...

Úvod

Článek se zabývá pevností spojů asfaltových pásů, u jednovrstvých systémů plochých střech, v závislosti na teplotě a čase. Laboratorní zkoušky pevností spojů byly provedeny dle  ČSN EN 13707 [2].

Jedná se o spoje v podélném směru, které jsou více namáhány a to díky silovými účinkům od střešního pláště a  z hlediska technologie výroby. Z hlediska silového namáhání jsou v tomto příspěvku řešeny pouze spoje namáhané na smyk. (lineární - smykové síly na odtržení). Druhý způsob namáhání pásů – odlupování  se vyskytuje v mechanicky  kotvených střešních pláštích. Viz obr. č. 1, 2 ve fotogalerii.

Proto o jaký typ silového účinku se jedná, má rozhodující význam velikost úhlu β, který svírají pásy v místě jejich vzájemného spoje. Pokud je tento úhel dostatečně velký, jedná se o sílu na odloupnutí. Pokud je tento úhel malý, jde o smykovou sílu na odtržení.

Ve střešním plášti se nachází velké množství nejrůznějších spojů asfaltových pásů. Jedná se o spoje u jednovstvého nebo dvouvrstvého hydroizolačního systému. O spoje navzájem mezi jednotlivými pásy, o napojení na prostupující konstrukce a o klempířské prvky. Spoje jednotlivých pásů můžeme rozdělit podle umístění na čelní (příčné) a boční (podélné) viz obr.č. 3 vew fotogalerii.

Dnes je tak otázka velikosti spojů v České republice v kompetenci výrobců asfaltových pásů.  Velikost se pohybuje v závislosti na velikosti posypu a zda se jedná o spoj v podélném, nebo příčném směru. V případě podélného a příčného směru pro jemnozrnný minerální posyp a separační fólie  se jedná o 100 mm , minimum 80 mm. V podélném směru (čelní spoj) pro hrubozrnný  posyp se délka spoje pohybuje od 100 mm – 150 mm (zde platí  pro plnoplošně natavené pásy. Pro potřeby této práce bude následujícím textu používán termín délka spoje vzhledem k tomu, že spoj na zkušebním tělese má šíři 50 mm a délka je proměnný technický parametr).

Metodika zpracování

Jsou zvoleny dvě skupiny materiálů.  Materiály s hrubým posypem, kde je porovnávána šíře spojů 120 mm a 150 mm a materiály s jemnozrnným posypem a šířkou spoje 80 mm a 100 mm. V rámci objektivního hodnocení, byly vybrány asfaltové pásy od dvou různých výrobců, kombinace různých nosných vložek a asfaltové hmoty. Přehled viz tabulka č.1.

Vliv teploty
Měření bylo prováděno při různých teplotách (-35, –20, 0, +20, +50 a +80) °C  (Dále v textu jsou uváděny pod pojmem nízké teploty hodnoty (-35, -20, 0°C) a vysoké teploty (-50°C, +80°C). Odchylka ± 3°C. Pro každou teplotu je  zkoušeno 9 zkušebních těles od jednoho typu asfaltového pásu.

Tabulka č. 1:
Přehled zkoušených vzorků. Vzorky A, B, C, F, J, M mají hrubozrnnou horní úpravu. Vzorky N, O, P, Y, Z jemnozrnnou úpravu. Všechny pásy mají na spodním líci mikrotenovou folii mimo pásu R – PES rouno.

Označení pásu	Typ AP	Typ modifikace	Nosná vložka	Gramáž n.v. (g/m2)	Impregnace n.v.
A + B	Modifikovaný	SBS	SR	60	Ne
C	Modifikovaný	SBS	PES	180	Ano
F	Modifikovaný	APP	PES	230	Ano
J	OX		PES	160	Ano
M	Modifikovaný	SBS	PES	220	Ne
N	Modifikovaný	APP	PES	230	Ne
O	Modifikovaný	SBS	ST	200	Ne
P	OX		ST	200	Ne
R	Modifikovaný	SBS	PES+ST	180	Ano
Y	Modifikovaný	SBS	ST	200	Ano
Z	Modifikovaný	SBS	PES	180	Ano

Vysvětlivky
SBS- kololymer styrén-butadién-styren, APP – ataktický polypropylen, SR – skelné rouno, PES – polyesterové rouno, ST-skelná tkanina,  Impregnace n.v. – jedná se o samostatný technologický proces.

Vliv stáří
Stárnutí bylo simulováno dvěma různými způsoby. Termické stárnutí je prováděno po 1, 2, 3, 4 týdnech, kdy je pás vystaven v sušárně teplotě +80 °C. Pro každou teplotu bylo použito 9 vzorků. Přirozené stárnutí je prováděno po 0,5, 1,0, 1,5 roce  Pro každou teplotu je použito 18 zkušebních těles. Zkušební vzorky vystaveny klimatickým vlivům volným uložením na střeše.

Experimentální část

Při zpracování technologického předpisu pro tento typ zkoušky bylo vycházeno z ČSN EN 12317-1 Hydroizolační pásy a fólie – Část 1: Asfaltové pásy pro hydroizolaci střech – Stanovení smykové odolnosti ve spojích. [1]

 V této zkoušce je stanovena maximální tahová síly ( smyková odolnost) dosažená v průběhu zkoušky až do okamžiku přetržení nebo oddělení asfaltového pásu ve spoji.

Zkoušky byly prováděny v laboratořích firmy Dehtochema Bitumat a.s. na  trhacím stroji LABORTECH 2.050 splňujícím výše uvedenou normu.

Zkušební tělesa byla odebrána z celé plochy asfaltového pásu (vzorku), a to pouze v podélného směru. Jedná se o tělesa šířky 50 mm a délky 350 mm.  Zkušební tělesa byla pro přípravu temperována po dobu 20 hodin při teplotě 21 ± 3 °C a relativní vlhkosti 50 ± 20 %. Tato podmínka, stejně jako počet vzorků 9 (18)  byl proti normě změněn. Norma  předepisuje  5 vzorků a teplotu +23 ± 2 °C . Změna teploty byla provedena z ekonomických důvodů. Zvýšení počtu vzorků bylo provedeno pro vyšší přesnost měření a následně menší chybu při vyhodnocení.

Pro zkoušení při nízkých a vysokých teplotách byly zkušební vzorky temperovány minimálně 3 hodiny při příslušné teplotě. Schéma zkušebního zařízení se zkušebním tělesem viz obr. č.4. ve fotogalierii.

Výsledky měření

Teplota

Při nízkých teplotách se na  přenose silového namáhání podílela jak nosná vložka, tak i asfaltová hmota. Proti původním předpokladům nedošlo u všech typů asfaltových hmot bez rozdílu nosných vložek k přetržení pásů se spoji. U asfaltové směsi modifikované polymery k přetržení došlo. U  asfaltové směsi z oxidovaného asfaltu došlo jak přetržení, tak k rozpojení pásů jak s nosnou vložkou ze skelné tkaniny tak z PES rouna. V případě této asfaltové hmoty docházelo až k delaminaci asfaltu od nosné vložky. Zvýšený počet se vyskytoval u pásů, kde impregnace nosné vložky není samostatný proces při výrobě.

V případě vysokých teplot byl vliv nosné vložky na pevnosti pásu a spoje omezen. Problematiku pevnosti spoje byla omezena na adheze mezi asfaltovou směsí na dolním povrchu horního pásu a horním povrchu dolního asfaltového pásu a délku spoje.

V závislosti na materiálu a teplotě došlo k možnosti porušení ve smyku po povrchu pásu a nebo po nosné vložce. Při teplotě +80 °C docházelo vždy k usmyknutí po povrchu. Při teplotě +50 °C u modifikace kopolymerem SBS došlo částečně i k usmyknutí po nosné vložce. Výjimku tvořil pás A, s nosnou vložkou ze skelné rohože, když při této teplotě  došlo k přetržení nosné vložky.

Obr. č. 5 – Asfaltové pásy typ (OX, PES -160g/m²).

Stárnutí
Stárnutím se zvyšuje pevnost pásů a spojů pásů. Z časového hlediska bylo sledované období krátké k potvrzení některých skutečností,  které se rozházejí s původními předpoklady.

U spojů pásů s hmotou modifikovanou kopolymerem SBS docházelo k  nárůstu pevnosti především na začátku (první sledovaný interval - 0,5 roku, 1 týten ). Postupem času nedocházelo k dalšímu zvýšení tržného zatížení. V případě poklesu však pevnosti neklesala pod velikost pevnosti spoje bez vlivu stárnutí. K rozpojení spojů pásů nedošlo.

Obr. č. 6 – Asfaltové pásy typ (SBS, PES-180g/m²).

U spojů pásu z oxidovaného asfaltu je výsledek komplikovanější vzhledem k tomu, že pro různé typy stárnutí byly použity různé typy nosných vložek. Použitá vložka ovlivnila chování spoje, ale v obou případech s časem dochází ke zvýšení pevnosti spoje a rozpojování spojů.

V případě termického stárnutí byl použit pás s nosnou vložkou ze skelné tkaniny. Zde došlo jednoznačně ke zvýšení tržného zatížení, přestože postupem času docházelo k rozpojování spojů. Bez vlivu stárnutí a po 4. týdnech (poslední sledovaný parametr) došlo rozpojení spojů.

U pásy vystavených přirozenému stárnutí s nosnou vložkou z PES rouna docházelo zpočátku (0, 1,5 roku) k přetržení pásů, s přibývajícím časem ale docházelo opět zvýšení pevnosti a k rozpojování spojů.

U spojů pásu s hmotou modifikovaného polymerem APP došlo ke zvýšení tržného zatížení. Proti původním předpokladům ale postupem času u delšího spoje docházelo k přetržení, aniž došlo ke výraznému zvýšení pevnosti. Rozdíl tedy je, kdy dochází k rozpojení spojů pásů, u pásu z oxidovaného asfaltu v závislosti na čase vzrůstala četnost výskytu rozpojení,  u modifikace polymerem APP naopak klesala.

Obr. č. 7 -  Vliv Stárnutí na velikost tržného zatížení spoje asfaltového pásu, 120 a 150 mm.

Závěr

V závěru je nutné upozornit, že tyto výsledky se vztahují na přesně specifikované výrobky. Výsledky tedy nelze zevšeobecnit pro jakýkoliv výrobek.

Tržné zatížení je v závislosti na  teplotě a stárnutí ovlivňováno především:

• typem nosné vložky a asfaltovou hmotou v oblasti nízkých teplot,
• asfaltovou hmotou a délkou spoje pásu v oblasti vysokých teplot.
• v otázce rozpojování pásů dle typu asfaltové hmoty  narůstá rozpojení u pásů z oxidovaného asfaltu, u modifikace SBS nedochází k rozpojení a u modifikace APP s časem klesá.

Literatura

[1] ČSN EN 12317-1. Hydroizolační pásy a fólie – Část 1: Asfaltové pásy pro hydroizolaci střech – Stanovení smykové odolnosti ve spojích. . Praha : Český normalizační institut, 2000. 8s.

[2] ČSN EN 13707. Hydroizolační pásy a fólie. Vyztužené asfaltové pásy pro hydroizolaci střech -Definice a charakteristiky . Praha : Český normalizační institut, 2005. 30s.

Tento článek byl prezentován v rámci 16. ročníku konference Hydroizolace a vozovky na mostech pořádané firmami Izomex s.r.o. a Sekurkon. Více informací o této konferenci nalezenete zde.