NĚKOLIK POZNÁMEK K NEJPOUŽÍVANĚJŠÍMU IZOLAČNÍMU SYSTÉMU PRO DÁLNIČNÍ MOSTY - PEČETICÍ VRSTVA, IZOLAČNÍ PÁS, LITÝ ASFALT

Ing. Karel Matějů, CSc. - IZOMEX, s.r.o.

ÚVOD

Stavební sezóna 2003 je již v pořadí desátým rokem, kdy se v České republice na dálničních a některých silničních mostech s úspěchem aplikuje pásová izolace s pečetící vrstvou ze speciální epoxidové pryskyřice. Připomeňme si, že tento systém byl poprvé použit firmou IZOMEX na dálničních mostech na D5 u Rokycan v roce 1992. Jako jeden z prvních mostů byla tímto typem izolace izolována dálniční estakáda Klabava v rozsahu asi 16 tis. m2. Byl zde použit systém německé firmy GEORG BOERNER - epoxidová pryskyřice PRODORAL BR a asf. izol. pás PRODOFLEX OK-50 s ochrannou vrstvou z litého asfaltu. Stejný systém byl pak realizován na většině mostů celého dálničního úseku D5 mezi Berounem a Rozvadovem včetně hraniční estakády mezi Českou republikou a Německem v Rozvadově.
Na českém stavebním trhu se postupně zaváděly další obdobné systémy z dovážených materiálů a v roce 1996 byl na trh uveden první český izolační pás speciálně určený pro izolace s živičnou ochrannou vrstvou - BITUMELIT PR5 s povlakovou hmotou modifikovanou směsnými polymery plastomerového typu a později BITUMELIT SBS s povlakovou hmotou modifikovanou elastomery. Vedle pásových izolací s pečeticí vrstvou se začaly uplatňovat také levnější varianty asf. pásu s povrchovou úpravou mostovky kotevně impregnačním nátěrem u epoxidové pryskyřice případně modifikovaným asfaltovým lakem.
I když v dnešní době nejsou zpracovávány přesné statistiky, odhaduje se, že pásové izolace u nás v současné době zaujímají více než 90 % celkového trhu mostních izolací, v celoevropském měřítku pak asi 80 %. Zbývající část tvoří stěrkové, nátěrové nebo stříkané izolace na bázi polyuretanů, metakrylátů, modifikovaných asfaltů popř. jiné speciální systémy. Tyto skutečnosti se týkají silničních a dálničních mostů, obecně mostů s vozovkovým souvrstvím. Na izolační systémy mostů s kolejovým svrškem jsou kladené poněkud jiné požadavky a také skladba izolačních systémů je zde poněkud jiná.
K celkovému významnému zkvalitnění mostních izolací v posledních letech výrazně přispěla aplikace výhradně komplexních izolačních systémů, schválených Ministerstvem dopravy a spojů ČR. Tyto systémy samozřejmě zahrnují pouze v praxi prověřené a certifikované izolační hmoty a výrobky, avšak není možná jejich vzájemná kombinace a vylučuje tak aplikace dokonale nespolupůsobících materiálů.
Vlastní hydroizolační vrstva z asf. pásů je tvořena z továrně vyrobených materiálů, podléhajících během výroby vstupní, mezioperační a výstupní kontrole, a proto je při jejich aplikaci na stavbě vliv lidského činitele poměrně malý a také další technologické vlivy jsou omezeny na minimum. V praxi tedy postačí mezioperační kontrola při natavování (popř. lepení) těchto pásů a zkouška jejich přilnavosti poklepem nebo jiným vhodným způsobem a provedení odtrhových zkoušek ve smyslu ČSN 736242 a příslušných Technických a prováděcích předpisů (TPP).
Náročnější zkoušky je zapotřebí zajistit při aplikaci nátěrových, stěrkových nebo stříkaných izolací, ale také při provádění pečetÍcích vrstev, které mohou být součástí prakticky veškerých typů izolačních souvrství. Je známo, že speciální úprava povrchu mostovky epoxidovou pryskyřicí, ať už se jedná o kompletní pečeticí vrstvu, nebo pouze kotevně impregnační resp. antikorozní nátěr (u ocelových mostovek), patří k nejnáročnější, z hlediska kvalitního provedení a zvláště provádění za vhodných klimatických podmínek. Mírou kvality resp. funkčnosti pečetící vrstvy je zejména její paronepropustnost, tj. míra tzv. zapečetění betonového povrchu mostovky. Tato paronepropustnost se na stavbě jak známo prověřuje stanovením hodnoty elektrického odporu pečetící vrstvy podle ustanovení ČSN 73 6242. Tato norma se v oblasti pečeticích vrstev opírá zejména o znění německých předpisů ZTV-BEL, které však ve svém aktualizovaném vydání z r. 1999 výše uvedenou zkoušku již nepředpisují. Vzhledem k tomu, že měření elektrického odporu pečetící vrstvy je prakticky jedinou na stavbě prakticky možnou zkouškou, u nás se provádí nadále ve všech případech realizace tohoto typu izolace. V dalším se proto zastavme u některých problémů, v praxi se vyskytujících v souvislosti s těmito měřeními.

ZKOUŠENÍ PARONEPROPUSTNOSTI PEČETÍCÍ VRSTVY

Úvodem uveďme hlavní faktory, ovlivňující v praxi hodnoty paronepropustnosti pečetící vrstvy: 

• charakter betonového povrchu - drsnost (makrostruktura), pórovitost
• spotřeba epoxidové pryskyřice pro první vrstvu (kotevně impregnační nátěr) a pro druhou vrstvu (uzavírací nátěr) - musí být v relaci s parametry betonového povrchu
• zbytková vlhkost betonové konstrukce v podpovrchových vrstvách
• vlhkost posypového písku
• klimatické podmínky během aplikace a bezprostředně po jejím ukončení (relativní vlhkost vzduchu a jeho teplota, teplota povrchu konstrukce, teplota zpracovávaného materiálu, teplota rosného bodu)

Hodnoty výše uvedených parametrů jsou jednoznačně předepsány v ČSN a TPP.

Při stanovení paronepropustnosti vrstvy měřením hodnoty jejího elektrického odporu jsou však rozhodující i další faktory, výrazně ovlivňující naměřené hodnoty:

• časový interval od dokončení uzavíracího nátěru po zahájení měření
• klimatické podmínky během měření (relat. vlhkost vzduchu, teplota rosného bodu)
• vlhkost povrchu pečeticí vrstvy a případný výskyt prachu a jiných nečistot
• případný déšť a vlhkost vzduchu v období mezi dokončením vrstvy a měřením, zvláště v době ještě nedokončené realizace epoxidové pryskyřice

Vzhledem k praktickým častým problémům s dosažením předepsaných hodnot elektrického odporu (min. 500 M při měření přístrojem s rozsahem nad 2.000 M? a při napětí 500 V) upouští se dle současných německých přepisů od měření el. odporu při splnění následujících podmínek:

• použití materiálu, který je na seznamu materiálů, jejich výrobce má uzavřenou "Smlouvu o nezávislém dozorování" s institucí schválenou spolkovým ministerstvem dopravy SRN
• splnění předepsaných prováděcích podmínek
• prokazatelná spotřeba pryskyřice min. 400g/m2 pro kotevně impregnační nátěr a min. 600g/m2 pro uzavírací nátěr

Zatímco při provedení kotevně impregnačního nátěru v množství minim. 400g/m2 plochy dochází k uzavření cca 60÷70 % pórů v povrchu betonu, při aplikaci min.1.000g/m2 již jejich úplnému uzavření, tedy dokonalému zapečetění povrchu. Tyto poznatky převzaté od německých výrobců materiálů pro pečeticí vrstvy, spolu s vlastními zkušenostmi získanými v posledních cca 10 letech realizací tohoto systému mostních izolací laboratorním hodnocením základních vlivů na parametry prováděné pečeticí vrstvy s cílem zvláště zhodnotit vztahy mezi elektrickým odporem pečeticí vrstvy a její paronepropustností, danou stanovením hodnot difuzního odporu. 
Veškerou přípravu zkušebních vzorků a měření elektrických a difúzních odporů jsme provedli ve spolupráci s firmou Ing. Zdeněk Nevosád, CSc. a dále zkušebními laboratořemi VUT Brno a TZÚS Brno. Byla použita epoxidová pryskyřice ERGOFLEX DUR 500 - výrobek německé firmy POLYMENT, HEIDELBERG CEMENT GROUP. Pryskyřice byla nanesena na zkušební betonové dlaždice 300 x 300 x 30 mm, předem vysušené, s povrchem zbaveným nesoudržných částí. Bylo použito vysušeného křemičitého písku PBT 1, k měření elektrického odporu mobilní přístroj ISOWID B 4100, který se běžně používá na stavbách v praxi.
V první fázi byl sledován vliv celkové spotřeby pryskyřice a teploty polymerace na výsledné hodnoty elektrického odporu. Bylo stanoveno nadlimitní množství pryskyřice (cca 1,4kg/m2), podlimitní (cca 0,7 kg/m2) a minimální předepsané (cca 1,0 kg/m2) při teplotách polymerace +3 ^oC, +10 ^oC, +22 ^oC. Navíc byly použity vzorky pryskyřice ze dvou výrobních šarží. Zkušební tělesa byla uložena při různých teplotách prostředí - od -12 ^oC až do +22 ^oC a to po dobu až 23 dní.

Shrnutí závěrů z provedení měření elektrického odporu:

• Podle ČSN 73 6242, přílohy F, článku F5 je minimální požadovaná hodnota el. odporu pečeticí vrstvy 500 M?, s pravděpodobností dosažení v 95 % měření. Současný paralelní normový požadavek, kdy současně žádná hodnota nesmí být nižší než 10 M? není s prvním kriteriem ve stávajícím znění v matematickém souladu. Pro tento nesoulad normy nebylo prováděno žádné statistické vyhodnocování výsledků a do výpočtu byla zahrnuta všechna regulérní měření, tj. bez testování hypotéz na odlehlé hodnoty měření.
• Podle uvedených zkoušek normou limitované odpory jsou dosažitelné za různých podmínek. Pokud uvažujeme s teplotami kolem teplotního minima 10 ^oC, u zkoušených vzorků dvousložkové epoxidové pryskyřice ERGOFLEX DUR 500, lze splnit jen v intervalu zahrnujícím včetně průměrnou hodnotu 1,0 kg/m2. Mohou být dodrženy průměrné minimální elektrické odpory u vrstvy 1,0 kg/m2 z naměřených jednotlivých hodnot, nejsou však dodržena kriteria četnosti vyhovujících hodnot.
• Se stejnými epoxidovými pryskyřicemi se vůbec nepodařilo požadovaných hodnot elektrických odporů docílit při nízkých teplotách 3 ^oC.
• Při vysokých teplotách nad 22 ^oC lze s dodanými vzorky epoxidové pryskyřice ERGOFLEX DUR 500 získat vyhovující hodnoty elektrického odporu při jakkoli nízké spotřebě materiálu, pokud tento je nanášen ve dvou vrstvách s tím, že na první vrstvu je proveden posyp křemičitým pískem BPT 1. V rámci laboratorních podmínek se celistvý povrch nepodařilo získat při respektování všech uvedených předpokladů při dávce nižší než 0,6 kg/M2.
• Zkoušená epoxidová pryskyřice ERGOFLEX DUR 500 je v rámci zkoušek vysoce citlivá na podmínky vnějšího prostředí při přímé expozici. Ve všech testovaných případech došlo již po 23 denní expozici v záporných teplotách (bez přímého účinku deště a sněhu) k dramatickému poklesu již dříve získaných hodnot elektrického odporu. Relativně nejnižší pokles je zaznamenán i tzv. nadlimitních dávek (1,400 kg/m2). U takových spotřeb již hrozí překročení maximální tloušťky 1,0 mm (ČSN 73 6242, čl. 3.3.3.3.1) a nastávají obtíže při rovnoměrném celoplošném dodržování požadované makrotextury pečeticí vrstvy (čl. 5.3.3.1. a 6.2.2.1.f) téže normy).
• Zjištění poklesu hodnot elektrických odporů v rámci měřených vzorků v expozici záporných teplot dokazuje, že tato zkouška prováděná podle přílohy F normy nemá vypovídací hodnotu pro dlouhodoběji exponované pečeticí vrstvy s pryskyřicí ERGOFLEX DUR 500 v teplotně nepříznivých podmínkách. U epoxidových pryskyřic tak malá a krátká teplotní změna nemůže vyvolat takové materiálové změny dříve polymerované struktury, ale zohledňují důsledky dalších změn ovlivňující stanovení elektrického odporu.

Prakticky nejzávažnějším poznatkem z celé práce je ta skutečnost, že pokud je pečeticí vrstva, byť provedená za předepsaných podmínek, vystavena nepříznivým klimatickým podmínkám, naměřené hodnoty elektrického odporu výrazně klesají. To v podstatě odpovídá zkušenostem získaným v praxi při aplikaci pečeticí vrstvy v podzimních měsících, kdy na jedné straně nutno počítat s pomalou polymerací materiálu a tedy pomalým nárůstem naměřených hodnot elektrického odporu, na druhé straně pak s jejich poklesem s časem. Je proto v takovýchto podmínkách velmi obtížné, někdy prakticky nemožné měřením elektrického odporu prokázat funkčnost - paronepropustnost provedení pečeticí vrstvy.
V rámci úkolu nazvaného "Posouzení epoxidové pryskyřice ERGOFLEX DUR 500 používané jako součást hydroizolačního souvrství", řešeného firmou Ing. Zdeněk Nevosád, CSc. Na základě spolupráce s firmou IZOMEX, s.r.o., bylo proto přistoupeno ke srovnávacím měřením difúzního odporu pečetící vrstvy na připravených zkušebních tělesech. Je zřejmé, že hodnoty difúzního měření přímo stanoví paronepropustnost pečeticí vrstvy, tedy její plnění normou stanovené funkce (tato vrstva je v ČSN 73 6242 definována jako speciální vodotěsná a parotěsná úprava povrchu mostovky). Zatímco měření elektrického odporu na stavbě je relativně jednoduché, v rámci současné úrovně zkušebnictví není kontrolní měření difúzního odporu v praxi během provádění izolačního souvrství, bohužel reálné.

SHRNUTÍ ZÁVĚRŮ Z PROVEDENÝCH MĚŘENÍ DIFÚZNÍHO ODPORU

• Pečeticí vrstva zhotovená z ERGOFLEXU DUR 500 jako dvouvrstvý povlak s posypem křemičitým pískem PBT 1 je v rámci reálných technologií nanášení na mostech v jakékoli gramáži a při nerovnoměrné spotřebě epoxidu paronepropustná. Nebyla prokázána významná změna hodnot difúzního odporu v rámci rozpětí dávek epoxidu 0,6 až 1,4 kg/m2.
• Difúzní odpor je dán vlastnostmi materiálu nebo vrstvy. Jeho hodnota se nemění, pokud nedojde k mechanické nebo jiné destrukci materiálu nebo ke vzniku nové struktury. Tento parametr pro epoxidové pryskyřice je z praktického hlediska reálného rozmezí teplot v klimatických podmínkách v ČR prakticky stálý. Je vyloučeno, aby pouhým poklesem teploty prostředí došlo, na rozdíl od měření elektrického odporu přístrojem ISOWID B 4100, k podstatným změnám hodnot difúzního odporu na vzorcích s plochou 300 x 300 mm již dříve polymerovaného epoxidu. Tato skutečnost je v rozporu s dosavadní praxí. 
• Srovnáním výsledku difúzního odporu měření hodnot elektrického odporu, je evidentní, že v případě zkoušeného vzorku výrobku ERGOFLEX DUR 500 nelze předpokládat existenci významnější obecné korelační závislosti mezi parametry difúzního odporu a hodnotami elektrického odporu podle přílohy f, ČSM 73 6242.
• Difúzní odpor vrstvy nemusí být dominantně závislý (a podle sdělení státní zkušebny u paronepropustných materiálů často ani není) na tloušťce vrstvy. Důležitá je obecně technologie nanášení vrstvy, celistvost povlaku a materiálová charakteristika hmot po vytvrzení.

Řešení celého úkolu lze uzavřít konstatováním, že ve sporných případech, kdy pečetící vrstvy jsou prováděny za podmínek blížících se mezním hodnotám, je zapotřebí přistupovat k hodnocení naměřených elektrických odporů individuálně a s přihlédnutím ke konkrétním údajům, které jsou zaznamenány z průběhu zpracování epoxidové pryskyřice. V krajním případě je možné prověřit namátkově paronepropustnost konkrétního materiálu na zkušebních tělesech změřením hodnot difúzního odporu.

LITÝ ASFALT JAKO OCHRANNÁ VRSTVA IZOLACE

Většina asfalt. Izolačních pásů pro izolace mostů je uzpůsobena pro pokládku ochranné vrstvy izolace z litého asfaltu (LA), některé výrobky však jsou určeny pouze pro použití ochranné vrstvy z asfaltového betonu.
Je všeobecně známo, že litý asfalt je vzhledem ke svým fyzikálním vlastnostem, zvláště relativně velmi nízká mezerovitosti, ideálním materiálem pro ochrannou vrstvu izolace a současně ložnou vrstvu vozovky.
Často diskutovaných problémem je max. sklon podkladu, na kterém lze kvalitně provést pokládku litého asfaltu při zachování předepsané rovinatosti jeho povrchu. Je zřejmé, že na hodnotu maximálního možného výsledného sklonu podkladu má rozhodující vliv několik parametrů:

• charakter povrchu podkladu (beton, živičná úprava, ocel, izolační hmota, natavitelný asf. pás)
• charakteristika směsi LA, zvláště obsah a parametry pojiva a tloušťka vrstvy
• teplota směsi LA během pokládky, teplota podkladu a teplota ovzduší.

V našem případě pásových mostních izolací nutno připomenout i vlastní vliv izolačního pásu na možnosti aplikace LA:

• parametry izolační povlakové hmoty - zvl. její bod měknutí a tepelná stálost
• parametry povrchové úpravy pásu - charakter posypového materiálu
• parametry nosné vložky pásu a její umístění v řezu pásu
• celková tloušťka pásu

Společnost IZOMEX, která téměř výhradně používá pro pásové mostní izolace výrobek společnosti DEHTOCHEMA BITUMAT - BITUMELIT PR5, provedla ve spolupráci se společností PSVS Praha aplikační zkoušky izolačního systému BITUMELIT PR/LAS tl. 35 mm s cílem prokázat možnost realizace tohoto systému na plochách o výsledném sklonu kolem 6 %.
Toto jsou parametry podkladu, na kterých se prakticky již tato ochranná vrstva neprovádí resp. se realizují speciální opatření jako kupř. pokládka ztužující textilie (např. typu ARMATEX)

Vzhledem k charakteru asf. pásu BITUMELIT PR5 (modifikace asf. hmoty plastomery s vysokým výsledným bodem měknutí, povrchová úprava břidlicovými šupinami, vysokopevnostní nosná vložka 250 g/m2 umístěná v horní polovině řezu pásu) jsme předpokládali možnost realizace souvrství na výsledném sklonu 6 % a pro srovnávací zkoušky byla zvolena druhá zkušební plocha a výsledným sklonem 7,6 %.
Po ukončení pokládky LAS bylo provedeno změření rovinatosti jeho povrchu a zkušebními vývrty a řezy byl sledován výsledný stav izolačního pásu, zachování jeho konstantní tloušťky a tolerance tloušťky celého souvrství.
V závěrečné zprávě zpracované spol. IZOMEX bylo konstatováno že při dosažení podmínek pokládky LAS, které musí být stanoveny v předmětném TPP (max. teplota směsi 210 - výjimečně krátkodobě 220 ^oC, max. teplota povrchu izolace 25 ^oC apod.) je možno provádět pokládku LAS do 6 % sklonu mostovky bez dalších úprav LAS při zachování hodnot rovinatosti dle ČSN 73 6122.
Na sklonech větších než 6 % lze provádět pokládku LAS rovněž bez použití separačně výztužné tkaniny. Případné nerovnosti větší než povoluje norma lze vyrovnat broušením nebo je vyrovnat v následně kladené vrstvě AB. 
V průběhu ústní části přednášky bude prezentována fotodokumentace z prováděných aplikačních zkoušek. Získané poznatky lze aplikovat při návrhu izolačních systémů na mostech s vozovkou o větším výsledném sklonu. Při hodnotách nad 6 % lze jednoznačně doporučit technické řešení konzultovat se všemi účastníky výstavby.

zpět na seznam