Provozní zkoušky napojení asfaltového izolačního pásu na stávající polyuretanovou izolaci

Během výstavby dvou velkých mostních objektů na stavbě dálnice D8 – 0805 Lovosice – Řehlovice musel zhotovitel řešit problém napojení asfaltového pásu na stávající polyuretanovou izolaci.  Mostovka v celé ploše měla být izolována stříkanou polyuretanovou izolací. V roce 2012 byla realizována tato izolace pod římsou, následně byly provedeny betonáže říms a potom měla být v roce 2013 dokončena izolace mostovky. Zhotovitel ale v průběhu roku 2013 obdržel od objednatele „Zákaz používání polyuretanového izolačního systému na stavbách v působnosti ŘSD ČR“. V roce 2013 také uplynula roční lhůta podmínečného schválení tohoto izolačního systému a ŘSD ČR nedoporučilo prodloužení platnosti tohoto schválení. Z těchto důvodů se zhotovitel rozhodl použít pro izolaci mostovky natavovací asfaltové izolační pásy, které měly platné schválení MD, ale současně musel vyřešit problém napojení izolačních pásů na polyuretanovou izolaci tak, aby byla prokázána vzájemná slučitelnost a přilnavost jednotlivých složek izolačního systému a napojení nové izolační vrstvy na vrstvu stávající ve smyslu požadavků ČSN 73 6242, čl. 4.3.2.1.  Zhotovitel společně s tehdejším úsekem objednatele – ÚKKS GŘ ŘSD ČR projednal možnosti vzájemného napojení a vytvořil návrh ověřovacích zkoušek. K ověřovacím zkouškám byla využita betonová mostovka mostního objektu SO 208, tak aby se ověřovací zkoušky co nejvíce přiblížily reálným podmínkám na stavbě.

Po vzájemné diskuzi mezi zhotovitelem a ÚKKS ŘSD ČR byly navrženy možné způsoby napojení. Zhotovitel tyto návrhy rozpracoval a navrhnul jednotlivé skladby izolačních souvrství. Součástí návrhu ověřovacích zkoušek byl i rozpis kontrolních, odtrhových zkoušek izolačních systémů. Byly vybrány a odsouhlaseny čtyři způsoby napojení asfaltového pásu k polyuretanové izolaci: 

2.1 použití adhezního lepidla za studena pro přilepení asfaltového pásu k polyuretanové izolaci 

2.2 aplikace asfaltového izolačního pásu na polyuretanovou izolaci a zajištění spojení roztavenou asfaltovou hmotou ze spodní strany izolačního pásu. Polyuretanová izolace bude opatřena ochranným přípravkem s dostatečnou tepelnou odolností, tak aby nedošlo k poškození polyuretanové izolace plamenem z hořáku během roztavování asfaltové hmoty izolačního pásu.

2.3 použití samolepícího asfaltového izolačního pásů 

2.4 natavení asfaltového izolačního pásu na sraz k polyuretanové izolaci a následné překrytí
pracovní spáry ručně aplikovanou polyuretanovou stěrkou. Stejně jako u systému 2.2 nesmí dojít k poškození polyuretanové izolace plamenem. 

Ověřovací zkoušky byly provedeny na části mostovky mostu SO 208, kde již byl v roce 2012 aplikován dvojnásobný kotevně impregnační nátěr nízkoviskozní epoxidovou pryskyřicí – primární vrstva. Na tuto vrstvu byla aplikována stříkaná polyuretanová izolační vrstva v tloušťce 2,0 mm. 

Obr. 1 Místo zkoušky s polyuretanovou izolací

Na takto vyrobenou izolační vrstvu byly říjnu 2013 aplikovány a napojeny asfaltové izolační pásy podle navržených systémů 2.2, 2.3 a 2.4. Systém 2.1 nakonec nebyl realizován, z důvodu, že se nepodařilo zajistit vhodné lepidlo, ačkoliv byli poptáni všichni významní výrobci stavebních hmot a lepidel. Nakonec byla vždy polovina jednotlivých izolační souvrství ochráněna vrstvou z litého asfaltu MA 11 IV tloušťky 40 mm. Na jednotlivých typech izolačních souvrství byly provedeny kontrolní odtrhové zkoušky
soudržnosti. Zkoušky byly prováděny ve variantách s ochrannou vrstvou a bez ochranné vrstvy. Tento způsob byl zvolen proto, aby se zjistila skutečná soudržnost napojení izolace. V případech s ochrannou vrstvou z litého asfaltu se předpokládalo, že k oddělení izolačního souvrství dojde
v nejslabším článku a to mezi ochrannou vrstvou z litého asfaltu a horní částí vlastního izolačního souvrství. Odrhové zkoušky byly prováděny podle ČSN 73 6242 Navrhování a provádění vozovek na mostech pozemních komunikací, příloha B – přilnavost vrstev a pevnost v tahu povrchových vrstev akreditovanou zkušební laboratoří Horský s.r.o. Celkem bylo provedeno 27 zkoušek přilnavosti. Klimatické podmínky během provádění izolačních prací byly neobyčejně příznivé – polojasno, mírný vítr, teplota vzduchu 14 – 18 °C, teplota podkladu 13 – 17 °C, relativní vlhkost do 60%.
Vlastnímu provádění izolačních souvrství a i provádění kontrolních odtrhových zkoušek byli vždy
přítomni pracovní objednatele (TDS Lovosice a ÚKKS GŘ ŘSD ČR). 

Zkušební plochy pro ověření a pro zkoušky jednotlivých navržených systémů byly relativně malé a to přinášelo různá úskalí. Ve skutečnosti byly vlastně vytvořeny horší podmínky, než budou při vlastní aplikaci napojení izolačních souvrství na mostech. Natavovaná plocha izolačních pásů byla malá a hrozilo nebezpečí nedostatečného roztavení asfaltové hmoty při aplikaci. Po porovnání zjištěných a předpokládaných výsledků byly zjištěno, že tomuto negativnímu jevu s největší pravděpodobností došlo pouze u dvou vzorků. Horší podmínky byly také vytvořeny při pokládce litého asfaltu, kdy vzhledem k malé ploše pokládky nemohlo působit tak velké teplo na podklad jako když se provádí pokládka na celé ploše mostovky finišerem. Navíc bylo při vlastní pokládce zjištěno, že v jednom okamžiku byla teplota litého asfaltu po vyklopení z korýtka na izolační systém pouze 170 °C. 

Obr. 2 Provádění odtrhových zkoušek

Vlastní provádění odrthových zkoušek proběhlo podle zásad uvedených v ČSN 73 6242. U jednoho vzorku došlo během provádění návrtu přes ochrannou vrstvu z litého asfaltu k usmyknutí návrtu a vlastní odtrhová zkouška se nemohla provést. Dále pak u dalšího vzorku došlo k odtržení ve 40% plochy v lepidle, a tím se výrazně zmenšila zkušební plocha (z 5024 mm2 na 3020 mm2) a hodnota přilnavosti byla přepočtena podle skutečné odtržené plochy. 

Požadované hodnoty přilnavosti izolace k podkladu podle ČSN 73 6242 jsou: 

a) přilnavost asfaltového pásu k podkladu při teplotě 8 °C: 0,70 N.mm-2 

b) přilnavost asfaltového pásu k podkladu při teplotě 23 °C: 0,40 N.mm-2 

c) přilnavost mezi asfaltovým pásem a ochrannou vrstvou z litého asfaltu při teplotě 23 °C:
0,40 N.mm-2 

d) přilnavost mezi izolační polyuretanovou vrstvou a ochrannou vrstvou z litého asfaltu je stanovena v TP 164. 

V rámci průkazních zkoušek izolačního systému musí být přilnavost mezi izolační vrstvou a ochrannou vrstvou větší než 0,40 N.mm-2. Tato hodnota není závislá na teplotě.
Požadované hodnoty přilnavostí vztažené na skutečnou teplotu izolačního souvrství byly stanoveny výpočtem lineární interpolací ve smyslu ČSN 73 6242, příloha B, čl. B.6.1. Po vykonání odtrhových zkoušek bylo provedeno zatřídění lomových ploch podle tabulky B2, přílohy B, ČSN
73 6242.
Zjištěné vybrané hodnoty přilnavosti napojení izolačních souvrství jsou uvedeny v tabulce č.1. 

Tabulka č. 1

Použité zkratky v zatřídění lomových ploch: PUR – polyuretanová izolace, AIP – asfaltový izolační pás, KI– kotevně impregnační nátěr, MA – litý asfalt 

1. U vzorků 1A a 1B izolačního systému 2.2 byly zjištěny nevyhovující hodnoty přilnavosti a k oddělení izolačního souvrství došlo mezi litým asfaltem a horní stranou izolačního pásu opatřeného minerálním posypem. V tomto případě vše nasvědčovalo tomu, že teplota litého asfaltu během pokládky nebyla dostatečně vysoká, o čemž svědčily i hodnoty měření teploty litého asfaltu. O podpoře tohoto tvrzení svědčí vysoké hodnoty přilnavosti systému 2.2 bez aplikace ochranné vrstvy z litého asfaltu. Vyhovující přilnavost litého asfaltu k asfaltovému izolačnímu pásu byla prokázána v minulosti průkazní zkouškou v rámci schvalovacího procesu MD
2. Izolační systém 2.3 nesplnil požadované hodnoty přilnavosti a k oddělení izolačního souvrství ve všech případech došlo mezi samolepícím izolačním pásem a podkladem. Hodnoty přilnavosti se nezvýšily ani po aplikaci litého asfaltu, kdy se předpokládalo, že vlivem vysoké teploty dojde k výraznému prohřátí celého souvrství a ke zvýšení soudržnosti mezi jednotlivými vrstvami izolace
3. U izolačních systémů 2.4 byly pravděpodobně nedokonale přitaveny izolační pásy a navíc odtrhové zkoušky byly provedeny na krajích pásů, jejichž povrch není již opatřen posypem. Jedná se tedy spíše o chybu aplikační než o systémovou chybu. Lze předpokládat, že při dokonalém natavením asfaltových pásů by se hodnoty přilnavosti blížily hodnotám přilnavosti jako u vzorků č. 13B, 13C a 13D. 

U vzorků 13B, 13C a 13D došlo k oddělení převážně mezi litým asfaltem a polyuretanovou izolací. Vzhledem k tomu, že izolační souvrství se při odtrhových zkouškách odděluje mezi nejméně přilnavými vrstvami, lze konstatovat, že přilnavost polyuretanové izolace k podkladnímu
asfaltovému izolačnímu pásu je vyšší než zjištěné hodnoty přilnavosti u vzorků 13B, 13C a 13D.

   

Kontrolními ověřovacím zkouškami byla prokázána vzájemná slučitelnost a přilnavost jednotlivých složek izolačních souvrství a bylo vyřešeno napojení nové izolační vrstvy na stávající polyuretanovou vrstvu ve smyslu požadavků ČSN 73 6242, čl. 4.3.2.1 a to u systémů: 

2.2 – aplikace asfaltového izolačního pásu na polyuretanovou izolaci a zajištění spojení souvrství roztavenou asfaltovou hmotou ze spodní strany izolačního pásu 

2.4 – natavení asfaltového izolačního pásu na sraz k původní polyuretanové izolaci
a následné překrytí pracovní spáry ručním způsobem aplikovanou polyuretanovou izolační
stěrkou. 

Izolace mostovky mostního objektu SO 208 včetně napojení izolačního pásu na původní polyuretanovou izolaci po římsou proběhla v roce 2014. Zhotovitel napojení realizoval systémem 2.2 – asfaltový izolační pás byl nařezán na pásky cca 30 cm, spodní plocha pásu byla roztavena
plamenem, izolační pás byl okamžitě přiložen z jedné poloviny na vyčnívající polyuretanovou izolaci z pod římsy a z druhé poloviny na dvojnásobný kotevně impregnační nátěr z nízkoviskozní epoxidové pryskyřice. Po položení asfaltového pásu bylo provedeno důkladné zaválečkování, tak aby byla zajištěna požadovaná přilnavost izolačního systému. Izolace zbývající části mostovky byla provedena standardním systémem používaných na dálniční mostech v ČR – tj. pečetící vrstva z epoxidové pryskyřice, natavení asfaltového izolačního pásu tloušťky 5 mm a provedení ochranné vrstvy z litého asfaltu tloušťky 40 mm. Vozovka na mostě je dvouvrstvá, tloušťky 85 mm. Obrusná vrstva je z AKMS I tloušťky 40 mm z modifikovaného asfaltu SMA-65.
Během provádění byla věnována zvýšená pozornost nejen detailu napojení izolace, ale i kontrolním, odtrhovým zkouškám, které byly prováděny ve větší četnosti, než stanovuje ČSN 73 6242. Po celou dobu provádění izolačních prací a při provádění kontrolních zkoušek byly přítomni pracovníci TDS staveb D8.