Pevnosti spojů při namáhání asfaltových pásů a stanovení odolnosti proti odlupování ve spojích
Tento článek je zaměřen na zjištění únosnosti spojů asfaltových pásů, které jsou vzájemně propojeny natavením horkým vzduchem nebo plamenem. Jedná se jak o typy modifikovaných, tak i oxidovaných asfaltových pásů. U každého typu asfaltového pásu a jeho vzorku byla zjištěna maximální hodnota daných zkoušek namáhání. Čtenáři tak mohou rychle a jednoznačně zjistit využitelnost u daných typů asfaltových pásů realizovaných na stavbě.
Hydroizolace z asfaltových pásů, ilustrační foto: Petr Bohuslávek, redakce
1. Úvod
Asfaltový pás, jak všichni víme, se používá hlavně jako izolace stavebních konstrukcí, přesněji řečeno jako hydroizolace spodní stavby. Avšak asfaltový pás v široké míře používáme ve stavební praxi jak u šikmých, tak u plochých střech. U plochých střech je možno asfaltový pás použít také jako parozábranu položenou na nosnou konstrukci střechy. Pokud asfaltové pásy používáme, je nezbytně nutné spolehlivě určit typ používaného asfaltového pásu pro danou funkci a řešit také jejich vzájemné spoje.
Je třeba věnovat se aspektům, které mohou výrazně ovlivnit kvality pásů a technologie provádění v místě vzájemných spojů. Vzájemný spoj lze definovat jako nejslabší článek celého systému.
S touto problematikou úzce souvisí rozvoj výroby asfaltových izolačních pásů a jejich modifikací. Znamená to nejen zvýšení kvality vyrobených asfaltových izolačních pásů, ale také nutnost zabývat se technologií provádění vzhledem k novým materiálovým vlastnostem těchto výrobků.
Problematika spolehlivosti hydroizolací ve spojích se váže především k vysoké kvalitě prováděných prací. Tato kvalita je ovlivněna nejen lidským faktorem, ale i použitou technologií v případě provádění hydroizolačního souvrství. Dalším ovlivňujícím faktorem je bezesporu druh užitého asfaltového hydroizolačního pásu. Je velmi důležité zvolit vhodný druh asfaltového pásu pro hydroizolaci spodní stavby. Musí se jednat o asfaltové pásy s nenasákavou nosnou vložkou.
V tomto článku shrnujeme dílčí výsledky pevnosti spojů vybraných druhů modifikovaných asfaltových pásů SBS s označením typu KV PL 5R a KVE 55B (nazývaný též jako mostní pás). Pevnosti spojů budeme moci porovnat i s oxidovaným asfaltovým pásem s označením Bitagit R20. Tyto druhy asfaltových pásů nám byly poskytnuty v rámci spolupráce s firmou Büsscher & Hoffmann. Dále veřejnost seznámíme s výsledky trhacích zkoušek pro různé druhy namáhání, které se prováděly v Ústavu pozemního stavitelství VUT v Brně.
2. Chrakteristika modifikovaných pásů
Modifikované asfaltové pásy SBS lze charakterizovat takto:
- asfaltová hmota modifikovaná SBS má elastický charakter, t.j. má po protažení vratný efekt, což se optimálně uplatňuje při dilatačních či jiných pohybech,
- snadné zpracování za nízkých teplot a úspora energie při navařování,
- možnost vytvoření samolepící nebo snadno tavitelné úpravy spodního povrchu asfaltového pásu (celoplošně, v pruzích, případně i v bodech),
- u některých typů pásů možnost svařování vzájemných spojů (přesahů) horkým vzduchem nebo tzv. skrytým plamenem.
- akceptovatelná kompatibilita (i když ne zcela optimální) s asfaltovými pásy z oxidovaných asfaltů,
- bezproblémová odolnost vzájemných spojů sousedních asfaltových pásů proti účinkům tangenciálních sil,
- nedostatečná odolnost proti UV spektru slunečního záření – nutná povrchová ochrana,
- menší odolnost proti bodovému zatížení (propíchnutí),
- slaběji modifikované SBS asfaltové pásy mohou na svislých plochách (vnitřní svislé povrchy atik apod.) stékat.
Jedna z důležitých vlastností nosných vložek, která ovlivňuje jejich uplatnění v asfaltových pásech a rozhoduje o použitelnosti těchto asfaltových pásů, je nasákavost.
Vložky se dělí na nasákavé a nenasákavé. U nasákavých vložek dochází k tomu, že vlhkost, která se do nich může dostat, vytváří při vypařování v asfaltové vrstvě tzv. „puchýřky“. Ty jsou vždy spolehlivým signálem skutečnosti, že v asfaltovém pásu je výrazné množství vlhkosti. V zimě se vložka rozpíná a vzniklý led trhá povrchovou asfaltovou krycí vrstvu asfaltového pásu. V teplých obdobích se led mění ve vodu a posléze v páru, která uniká mikroskopickými a často i většími trhlinkami ven. Týmiž trhlinkami zpětně vniká do asfaltového pásu atmosférická voda a proces se neustále opakuje až do stavu úplného „vyhnití“ nosné vložky, a tím dochází ke ztrátě hydroizolační funkce daného asfaltového pásu. Příkladem takovéto nasákavé „hnijící“ = degradující vložky je strojní hadrová lepenka. Jedním z asfaltových pásů, které tuto vložku obsahují, je například IPA 400 H. Asfaltové pásy s nasákavými vložkami pro hydroizolační vrstvu zásadně nepoužíváme. Jejich využití se nachází v jiných oblastech.
3. Možnosti spojování asfaltových izolačních pásů a jejich odolnost
V současné době je nejběžněji používanou technologií spojování asfaltových pásů ohřev přímým plamenem, kde se používá jako medium propan-butan. Při spojování se tak dosahuje běžně teplot okolo 1 300 °C. Tato teplota ale může vést při nesprávném provedení ke snížení kvality asfaltových pásů. Převážně se jedná o přepálení nosných vložek obsažených ve skladbě daného asfaltového pásu.
Druhou a méně obvyklou metodou či technologií, při svařování asfaltových pásů je spojování za pomocí horkovzdušné pistole. Teplota při použití horkovzdušných přístrojů se dá regulovat, do maximální teploty 700 °C. Tato teplota by neměla znehodnotit materiálové vlastnosti asfaltového pásu.
Obr. 1 Napětí v asfaltových pásech
Na spolehlivosti a trvanlivosti asfaltových pásů má přímý či nepřímý vliv velké množství různých faktorů, které ovlivňují režim dané konstrukce. Jde především o mechanicky kotvené asfaltové povlakové krytiny, kde kromě silových účinků smršťování je nevyhnutelné brát v úvahu také sací účinky větru, a to v případě, jestliže úhel A v místě vzájemného spojení je dostatečně velký. V případě silových účinků smršťování asfaltových pásů dochází k tahovým napětím, tahová síla v pásech je transponovaná do smykových účinků síly Fs.
4. Příprava vzorků a metodika meření
Vybrané asfaltové pásy (modifikované, oxidované) se vzájemně spojovaly pomocí horkovzdušné pistole. Takto svařené pásy se nechaly 24 hodin odležet při teplotě +20 °C. Aby měly spoje požadovanou pevnost, musejí vychladnout. Takto připravené pásy se rozvinuly a položily na tvrdou podložku. Poté se přeřezaly tak, aby se z pásů daly dále vyřezat a pečlivě vybrat zkušební vzorky. Poté se odebralo 5 kusů pravoúhlých zkušebních vzorků uříznutých kolmo na spoj o šířce 50±1 mm a délce tak, aby počáteční vzdálenost mezi oběma čelistmi přístroje byla 100±5 mm. Vzorek se poté upnul do obou čelistí minimálně 50 mm, tzn., že výsledná délka zkoušených vzorků je cca 250–300 mm. Takto vybrané asfaltové pásy (oxidované, modifikované) se připravovaly na trhací zkoušku (Zkoušku odolnosti proti odlupování ve spojích – ČSN EN 12316-1).
5. Stanovení metodiky pro posuzování účinnosti spojů asfaltových pásů
Obr. 2 Zkouška odolnosti příčných a podélných spojů proti odlupování
Rozměry v mm
1 – čelist
w – šířka spoje
Po důkladném studiu aktuálního stavu bylo rozhodnuto o aproximaci zkoušek daných pásů v analogii zkoušení střešních asfaltových pásů. Pro zkoušení asfaltových pásů, zejména tedy zkoušení pevností provedených spojů, v laboratořích Fakulty stavební v Brně byly prováděny dva typy zkoušek:
- Zkouška smykové odolnosti ve spojích
- Zkouška odolnosti proti odlupování ve spojích
ČSN EN 12316-1, 72 7638
Tato evropská norma určuje zkušební metodu pro stanovení odolnosti proti odlupování ve spojích dvou sousedních pásů na shodné asfaltové bázi.
Tato zkušební metoda je určena pro zkoušení spojů v mechanicky upevněných jednovrstvových asfaltových střešních krytinách, nebo u hydroizolací spodní stavby.
Charakteristiky odlupování ve spojích dvou asfaltových pásů se podstatně liší v závislosti na materiálu, metodě spojování (svařování plamenem nebo ohřevem, použití adheziva za horka, např. asfaltu, adheziva za studena) apod., velikosti přesahu a řemeslné zručnosti.
Odolnost proti odlupování: tahová síla potřebná k úplnému oddělení připravených spojů
6. Vyhodnocení trhacích zkoušek typů asfaltových pásů (Bitagit R20, KV PL 5R, KVE 55B)
Z důvodu velkého množství tabulek a grafů, které jsme naměřili a vyhodnotili, budou uvedeny výsledky pouze z některých zkoušek při namáhání vzorků, a to při „Stanovení odolnosti proti odlupování ve spojích – tah“. Výsledky budou ukázány náhodně z daných asfaltových pásů, s kterými se zkoušky a měření prováděly.
- Oxidovaný asfaltový pás Bitagit R20
Spoj provedený horkým vzduchem
| Celkové vyhodnocení zkoušek odolnosti proti odlupování ve spojích – ČSN EN 12316-1 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| série HV_IX | |||||||||
| Maximální odolnost proti odlupování ve spojích (ČSN EN 12316-1, čl. 9.1.1) Fmax [N na 50 mm] | Průměrná odolnost proti odlupování ve spojích (ČSN EN 12316-1, čl. 9.1.2) Fprům [N na 50 mm] | ||||||||
| ozn. vzorku | jedn. | průměr | sm. odch. | rozptyl | jedn. | průměr | sm. odch. | rozptyl | |
| série HV_IX | HV_IX_1 | 52,18 | 50 | 5 | 12 | 30,20 | 30 | 5 | 18 |
| HV_IX_3 | 52,50 | 24,04 | |||||||
| HV_IX_4 | 57,25 | 33,83 | |||||||
| HV_IX_5 | 45,27 | 33,20 | |||||||
| HV_IX_6 | 53,23 | 23,74 | |||||||
| HV_IX_8 | 51,62 | 33,12 | |||||||
![Obr. 3 Závislost odolnosti vzorku F [N] na procentuální deformaci – vzorek HV_IX_4](/docu/clanky/0160/016032o4.png)
Obr. 3 Závislost odolnosti vzorku F [N] na procentuální deformaci – vzorek HV_IX_4
- Modifikované asfaltové pásy KVE 55B, KV PL 5R
Spoj provedený horkým vzduchem
| Celkové vyhodnocení zkoušek odolnosti proti odlupování ve spojích – ČSN EN 12316-1 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| série HV_I | |||||||||
| Maximální odolnost proti odlupování ve spojích (ČSN EN 12316-1, čl. 9.1.1) Fmax [N na 50 mm] | Průměrná odolnost proti odlupování ve spojích (ČSN EN 12316-1, čl. 9.1.2) Fprům [N na 50 mm] | ||||||||
| ozn. vzorku | jedn. | průměr | sm. odch. | rozptyl | jedn. | průměr | sm. odch. | rozptyl | |
| série HV_I | HV_I_1 | 64,64 | 60 | 10 | 135 | 51,35 | 35 | 10 | 75 |
| HV_I_3 | 53,43 | 34,60 | |||||||
| HV_I_4 | 60,66 | 33,25 | |||||||
| HV_I_5 | 58,41 | 21,69 | |||||||
| HV_I_6 | 43,70 | 34,86 | |||||||
| HV_I_8 | 81,85 | 33,92 | |||||||
![Obr. 4 Ukázka závislosti odolnosti vzorku F [N] na procentuální deformaci – vzorek HV_ I _6](/docu/clanky/0160/016032o6.png)
Obr. 4 Ukázka závislosti odolnosti vzorku F [N] na procentuální deformaci – vzorek HV_ I _6
7. Závěr
Závěrem je možné konstatovat, že u pevnosti spojů asfaltových pásů provedených horkovzdušným způsobem (horkovzdušnou pistolí), včetně pevnostních výsledků při tomto druhu namáhání, jsme v rámci výše uvedených zkoušek nezaznamenali nikterak vysoké hodnoty. Zkrátka nebylo dosaženo příliš vysokých hodnot u výsledků ve spojích u asfaltových pásů při tomto druhu namáhání a to ve sledované "odolnosti proti odlupování ve spojích". Nepříliš rozdílných výsledků v pevnostech spojů nebylo dosaženo u daných typů modifikovaných asfaltových pásů ve srovnání s asfaltovými pásy oxidovanými. Patřičným ukazatelem je to, že spoje asfaltových pásů je nutné provádět jiným způsobem, než horkovzdušným.
V příštích publikacích se budu věnovat dalšímu experimentu a to „zkoušce smykové odolnosti asfaltových pásů ve spojích a jejich vzájemné porovnání."
Poděkování
Článek byl vytvořen v rámci řešení projektu č. LO1408 "AdMaS UP - Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie" podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR v rámci účelové podpory programu „Národní program udržitelnosti I”
Literatura
- BOZDĚCH, Z. Výroba a vlastnosti asfaltových lepenek a ostatních hydroizolačních pásů, Praha: SNTL, 1979. 116 s.
- Základní pravidla pro navrhování a realizaci plochých střech a hydroizolace spodní stavby. Praha: Cech klempířů, pokrývačů a tesařů. 2003. 122 s. ISBN 80-239-0274-4
- FAJKOŠ, A., NOVOTNÝ, M. Střechy základní konstrukce. Praha: Grada, 2003. 164 s. ISBN 80-247-0681-4
- KOŽELUHA, J. Střechy s povlakovými krytinami. Praha: SNTL. 1979. 272 s. ISBN 04-720-79
- NOVOTNÝ, M., MISAR, I. Ploché střechy. Praha: Grada, 2002. 178 s. ISBN 80-5169-530-0
- ČSN 73 1901. Navrhování střech – Základní ustanovení. Praha: Český normalizační institut, 1998. 40 s.
- ČSN EN 12311-1. Hydroizolační pásy a fólie – Část 1: Asfaltové pásy pro hydroizolaci střech – Stanovení tahových vlastností. Praha: Český normalizační institut, 2000. 8 s.
- ČSN EN 12316-1. Hydroizolační pásy a fólie – Část 1: Asfaltové pásy pro hydroizolaci střech – Stanovení odolnosti proti odlupování ve spojích. Praha: Český normalizační institut, 2000. 12 s.
- 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. 8 s.
- www.bueho.cz (firemní materiály)
- http://www.dehtochema.cz/ (firemní materiály)
- https://www.dek.cz/ (firemní materiály)
The mutual joint waterproofing aspfalt strips can in practice be done in different ways. But not everyone is the correct one. Also important is the width of the overlapping associated strips. We will deal with strongholds in the modified stress and oxidized asphalt strip and compare the strength of the joints. If the bitumen is used as additional waterproofing is necessary, select the types of bitumen sheets with matching suitable bearing insert. As a waterproofing type we should use the modified asphalt strip. The issue of reliability of waterproofing is associated with a high quality of work performed. This quality is affected not only the human factor, but also the technology used for implementation of waterproofing layers. Another influencing factor is the type of applied asphalt waterproofing strip.
