Spoje asfaltových izolačních pásů

1. ÚVOD

V tomto příspěvku jsou řešeny spoje v podélném směru vzhledem k tomu, že jsou více namáhány. Jedná se především o silové účinky od střešního pláště a o vlastní technologii výroby pásů. Podrobněji viz [3].

Z hlediska silového namáhání jsou v tomto příspěvku řešeny pouze spoje namáhané na smyk (lineární - smykové síly na odtržení). Druhý způsob namáhání pásů - odlupování, který je předmětem ČSN EN 13707 [5] se vyskytuje v mechanicky kotvených střešních pláštích. Schématické působení sil viz obr. č. 1, 2. O jaký typ silového účinku se jedná tak 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 úhel β malý, jde o smykovou sílu na odtržení.

Obr.č. 1- Tangenciální síly na odloupnutí

Obr. č. 2- Lineární síly na odtržení

2. SPOJE ASFALTOVÝCH PÁSŮ V PRAXI A V LITERATUŘE

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, napojení na prostupující konstrukce a klempířské prvky. Spoje mezi pásy můžeme rozdělit podle umístění na čelní (příčné) a boční (podélné) viz. obr.č. 3.

Obr. č. 3 - Typy a názvosloví spojů asfaltových pásů
(1 - čelní, příčný, 2 - boční, podélný)

V současně platných normách týkajících se povlakových hydroizolací není velikost spojů nijak specifikována. Spoji se zabývá pouze výše zmíněna ČSN EN 13707 [5] . V dalších normách ČSN 73 19 01 Navrhování střech - Základní ustanovení. [8] a ČSN P 73 0600. Hydroizolace staveb - Základní ustanovení. [6] není žádná zmínka. Poněkud trochu jinak je tomu v ČSN P 73 0606. Hydroizolace staveb - Povlakové hydroizolace -Základní ustanovení. [7] V bodě 4.3.1 se uvádí: "pro povlakové hydroizolace se používají výrobky, u kterých výrobce uvádí rozsah jejich použití a všechny potřebné parametry i metody zkoušení. " Velikost spojů je tedy ponechána na výrobci.

Z pohledu legislativy tak byla otázka velikosti spojů řešena jen v dnes již neplatné ON 73 33 00 Provádění střech [9], kterou vydal Výzkumný ústav pozemních staveb v roce 1975. Tato oborová norma se zabývala nejen hydroizolacemi plochých střech, ale i skládanou krytinou. Samostatnou kapitolu zde tvořily krytiny povlakových střech.

Krytiny z asfaltových hmot jsou rozděleny na Asfaltové izolační pásy (AIP) a natavitelné asfaltové izolační pásy (NAIP). Čl. 79. Uvádí "AIP nutno zatláčet zplna do spojovacích nátěrů tak, aby jejich povrch byl rovný bez přehybů, vln a dolíků. AIP se spojují čelními a bočními přesahy, u pásů nejméně 10 cm širokými ...". Čl. 83 se zabývá NAIP a uvádí: " V pracovním (čelním spoji musí být vložky ve skladbě krytiny odstupňovány ve všech vrstvách minimálně o 15 cm ..." [9].

Další literaturou, která se zabývá spoji asfaltových pásů jsou "Základní pravidla pro navrhování a realizaci plochých střech a hydroizolace spodní stavby", které vydal Cech klempířů, pokrývačů a tesařů ČR. V kapitole 4.2.1.2 Zásady navrhování a realizace povlakových hydroizolací , v čl. 15, se v poznámce uvádí "Nestanoví-li výrobce jinak, pak se za minimální šíři vodotěsného spojení asfaltových hydroizolačních pásů v přesahu pokládá 80 mm, u plastových folií 40 mm. Za minimální úsek mezi okrajem talíře kotvy a okrajem hydroizolačního pásu se pokládá 40 mm ..." [11].

V 70. letech 20. stol. proběhly pokusy o matematické vyjádření chování pásů. Jednalo se o práce, které spočívaly v definování vztahů mezi mechanickým zatížením, fyzikálními vlastnostmi asfaltované směsi a vyvolanou deformací asfaltových pásů. Složitost této problematiky vedla k vkládání celé řady parametrů až výsledkem byl spíše odborný odhad než výpočet.

Dnes je tak otázka délky 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 a 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. ¹

V případě zahraničí je uveden případ pro Spolkovou republiku Německo a Slovenskou republiku.

Ve Spolkové republice Německo se řídí velikost spojů ustanoveními VDD-Industieverband . Svazu výrobců asfaltových pásů (zde bitumenových) - Technische Regeln - abc der Bitumenbahnen [1], kde je předepsán min. přesah 80 mm bez rozdílu druhu posypu a umístění spoje (příčný, podélný).

Na Slovensku byla přejata oborová norma ON 73 33 00 Provádění střech [9] jako STN 73 33 00 Provádění střech, takže otázka definování velikosti je zakotvena přímo v STN a je tedy 100 mm bez rozdílu asfaltované hmoty a typu spoje. [10].

3. METODIKA ZPRACOVÁNÍ

Pro zjištění vztahu mezi délkou spoje a tržným zatížením je použito procentuální porovnání sil, které přenesou spoje o různé délce a různé délce spoje. Jsou zvoleny dvě skupiny materiálů. Materiály s hrubým posypem, kde je porovnávána délka spojů 120 mm a 150 mm a materiály s jemnozrnným posypem s délkou spoje 80 mm a 100 mm. Plocha menšího spoje vždy tvoří přibližně 80 % plochy ze spoje většího. ² V rámci objektivního hodnocení, byly vybrány asfaltové pásy od dvou různých výrobců. Dále kombinace různých nosných vložek a asfaltové hmoty, která byla modifikována různými typy polymerů. Přehled viz tabulka č.1.

Měření bylo prováděno při různých teplotách (-20, 0, +20, +50 a +80 °C) ³. Odchylka ± 3°C. Pro každou teplotu je zkoušeno 10 zkušebních těles od jednoho typu asfaltového pásu.

Vyhodnocení je prováděno v procentuálním porovnání spojů délky 120 mm. Tržné zatížení které přenese spoj délky 150 mm tvoří 100 %. Tržné zatížení které přenese spoj délky 120 mm při (-20, 0, +20, +50 a +80 ) °C je přepočteno na procenta a vyneseno do grafu ⁴. V závislosti na teplotě výsledná spojnice jednotlivých teplot stoupá nebo klesá.

---

¹ 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.
² V praxi se nepodaří vždy natavit přesně danou velikost spoje. Výsledné silové hodnoty z experimentálního měření (N/50 mm) byly přepočítány pomocí přímé úměrnosti na nominální velikosti 120 mm a 150 mm.
³ Dále v textu jsou uváděny pod pojmem nízké teploty hodnoty (-20, 0 ) °C a vysoké teploty (+50, +80 )°C
⁴ Jedná se o střední hodnotu z 10 měření.

---

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	22	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

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.

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

4. 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. [4]

V této zkoušce je stanovena maximální tahová síla (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, 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 10 byl proti normě změněn. Norma předepisuje 5 vzorků a teplotu +23 ± 2 °C . Změna teploty byla provedena z ekonomických důvodů, aby nemusel být temperován příslušný sklad. Zvýšení počtu vzorků bylo provedeno pro vyšší přesnost měření a následně menší chybu při vyhodnocení. Pro zkoušení při nízkých a vysokých teplotách byly vzorky temperovány minimálně 3 hodiny při příslušné teplotě. Vlastním zkoušení, které probíhalo mimo temperovací zařízení, bylo zahájeno vždy do 15 s. Schéma zkušebního zařízení se zkušebním tělesem viz obr. č.4.

Obr. č. 4 - Zkouška smykové pevnosti ve spojích 1 - rám měřícího zařízení 2 - čelisti měřícího zařízení 3 - zkušební těleso se spojem

5. VÝSLEDKY MĚŘENÍ

Základní výchozí vliv na porušení spoje měl typ nosné vložky, použitý druh asfaltové hmoty a délka spoje.

Při nízkých teplotách se na přenose silového namáhání podílela jak nosná vložka, tak i asfaltová hmota. Proti původním předpokladům nedošlo u všech typů asfaltovaných hmot bez rozdílu nosných vložek k přetržení pásů se spoji. U asfaltové směsi modifikované polymery k přetržení došlo. U asfaltované směsi z oxidovaného asfaltu došlo jak přetržení, tak k rozpojení pásů jak u nosné vložky ze skelné tkaniny tak z PES rohože. 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. Rozpojením bylo způsobeno zkřehnutím asfaltové hmoty a následné ztrátě vzájemné adheze.

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 u všech vzorků k porušení ve smyku po povrchu pásu nebo po nosné vložce. Při teplotě +80 °C docházelo vždy k usmyknutí po povrchu bez rozdílu hmoty. Při teplotě +50 °C docházelo pouze u modifikace kopolymerem SBS částečně i k usmyknutí po nosné vložce.

U modifikace polymerem APP docházelo téměř ke 100 % rozpojení i při teplotách +20 °C . Při této teplotě je patrný nárůst pevnosti ve smyku mezi spoji velikosti 120 a 150 mm. Část vzorků velikosti 150 mm je při této teplotě přetržena. U modifikace kopolymerem SBS došlo vždy k přetržení vzorků, u pásů z oxidovaného asfaltu naopak k rozpojení.

Z průběhu vynesených spojnic jednotlivých typů pásů bylo možné konstatovat, že z celkového počtu 11 pásů pouze 3 celé křivky klesají. Ve 3 případech dochází k nárůstu pouze při teplotě 0°C jinak křivka klesá. V dalších 3 případech křivka i přes stoupání v některých měřeních klesá. Ve zbývajících 2 případě zde není patrná závislost. Tento výsledek ale bude zřejmě způsoben s problematickým temperováním vzorků při teplotě +80 °C a následnou zkouškou, která je náročná na provedení. Přehled viz obr. č. 5, 6 a tabulka č. 2.

Obr. č. 5 - Vliv teploty na závislost poměru velikosti spoje asfaltového pásu,
pro 80 mm a 100 mm, spoj bez vlivu stárnutí.

Obr. č. 6- Vliv teploty na závislost poměru velikosti spoje asfaltového pásu,
pro 120 mm a 150 mm, spoj bez vlivu stárnutí.

Typ pásu	Modifikace	Nosná vložka	Popis
A+B	SBS	SR	křivka klesá
C	SBS	PES	křivka klesá a pak opět klesá
F	APP	PES	křivka nárůst, pak klesá
J	OX	PES	křivka klesá
M	SBS	PES	křivka tvar sinusovky
N	APP	PES	křivka nárůst, pak klesá
P	OX	ST	křivka klesá
R	SBS	PES+ST	křivka klesá
O	SBS	ST	křivka klesá a pak opět stoupá
Y	SBS	ST	křivka nárůst, klesá a opět stoupá
Z	SBS	PES	napřed nárůst, pak křivka klesá

Tabulka č. 2 - Přehled vyhodnocených údajů z experimentálního měření.

Hodnocení podle druhu nosné vložky a použité polymer-asfaltové hmoty.

Asfaltové pásy modifikované kopolymerem SBS s nosnou vložkou z polyesterové rohože.
V případě hrubozrnného posypu má křivka nepravidelný tvar. Vliv teploty na velikost spoje malý. Při použití jemnozrnného posypu křivka s rostoucí teplotou klesá. S rostoucí teplotou vzrůstá vliv teploty na velikosti spoje.

Asfaltové pásy modifikované kopolymerem SBS s nosnou vložkou ze skelné tkaniny.
Křivky celkově klesají. Při +80 °C stoupají. Výsledek je ovlivněn s problémem zkoušky při vysoké teplotě +80 °C. Je možné ale konstatovat, že vliv teploty na velikost spoje malý.

Asfaltové pásy modifikované kopolymerem SBS s nosnou vložkou ze skelného rouna.
Křivka s rostoucí teplotou klesá. S rostoucí teplotou vzrůstá vliv teploty na přenesenou sílu spoje.

Asfaltové pásy modifikované kopolymerem SBS s spřaženou nosnou vložkou z polyesteru a skelné tkaniny.
Křivka s rostoucí teplotou klesá až na teplotu +80 °C, kdy nepatrně stoupá . S rostoucí teplotou vzrůstá vliv teploty na přenesenou sílu spoje.

Asfaltové pásy modifikované polymerem APP s nosnou vložkou z polyesterové rohože.
Křivka s rostoucí teplotou klesá. S rostoucí teplotou vzrůstá vliv teploty na přenesenou sílu spoje.

Asfaltové pásy z oxidovaného asfaltu s nosnou vložkou z polyesterové rohože.
Křivka s rostoucí teplotou klesá. S rostoucí teplotou vzrůstá vliv teploty na přenesenou sílu spoje.

Asfaltové pásy z oxidovaného asfaltu s nosnou vložkou ze skelné tkaniny.
Křivka s rostoucí teplotou klesá. S rostoucí teplotou vzrůstá vliv teploty na přenesenou sílu spoje.

6. ZÁVĚR

Lze konstatovat, že s rostoucí teplotou nabývá velikost spoje asfaltového pásu na svém významu a má své opodstatnění.

Pro asfaltové pásy modifikované kopolymerem SBS s nosnou vložkou z polyesterových vláken (PES), skelné tkaniny a skelné rohože je možné použít menší rozměr přesahů. Při použití asfaltových pásů modifikovaných polymerem APP a asfaltové hmoty bez modifikátoru (oxidovaný asfalt) má velikost spoje větší vliv než u asfaltové směsi modifikované kopolymerem SBS.

Literatura
[1] BINNÉ, B. a kol. abc der Bitumenbahnen. Frankfurt/Main: vdd Industrieverband Bitumen-Dach-und Dichtungsbahnen e V.2002.208s. ISBN 3-9801831-4-9
[2] PLACHÝ, J., Spoje asfaltových izolačních pásů za působení teploty ve skladbě jednoplášťových plochých střech, Sborník 3. mezinárodní konference Zastřešení budov. Brno:VUT FAST Brno.2005. 221s.ISBN 80-214-2855-4
[3] PLACHÝ, J., ZACH, J. Zatížení spojů asfaltovaných pásů vlivem slunečního zatížení. Střechy, fasády, izolace, Ostrava : Mise, 9/2005. s.22-24
[4] BOZDĚCH, Z. Několik doplňků k článkům o asfaltových materiálech. Střechy, fasády, izolace, Ostrava : Mise, 11/2005. s.30-32
[5] CHALOUPKA, K. Pěnový polystyren na střeše a extrémní teploty létě. Střechy, fasády, izolace, Ostrava : Mise, 11/2005. s.54

Normy:
[4] 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.
[5] ČSN EN 13707. Hydroizolační pásy a fólie. Vyztužené asfaltové pásy pro hydroizolaci střech -Definice a charakteristiky. Praha : Český normalizační institut, 2005. 30s.
[6] ČSN P 73 0600. Hydroizolace staveb - Základní ustanovení. Praha : Český normalizační institut, 2000. 20s.
[7] ČSN P 73 0606. Hydroizolace staveb - Povlakové hydroizolace -Základní ustanovení. Praha : Český normalizační institut, 2000. 24s.
[8] ČSN 73 19 01. Navrhování střech - Základní ustanovení. Praha : Český normalizační institut, 1998. 40s.
[9] ON 73 33 00 Provádění střech
[10] STN 73 33 00 Provádění střech
[11] Základní pravidla pro navrhování a realizaci plochých střech a hydroizolace spodní stavby. Praha: Cech klempířů, pokrývačů a tesařů, 2003. 122s. ISBN 80-239-0247-4