Systém přímého natavování asfaltových pásů na minerálně vláknité střešní desky ROCKWOOL
1. Úvod – souvislosti horkého a studeného lepení asfaltových krytin
V systémech plochých střech se často potřebujeme vyrovnat s požadavkem na natavení vodotěsných krytin, ať už je tento požadavek vyvolán jakoukoli specifickou potřebou. Připojení krytiny se v praxi může dít pomocí dvou principů – za tepla anebo za studena.
a) Studené procesy vyžadují přídavné hmoty (používají se lepidla, suspenze a tmely jako více či méně šťastné řešení, ale výsledky lepení jsou silně ovlivněny nasákavostí izolace a penetrací podkladu, eventuálně penetrováním použité hmoty pod povrch izolantu), čistotu povrchů, upravenou spodní stranu asfaltového pásu (bez separační fólie), pokud možno suché prostředí a lepení lze uskutečnit pouze za vhodných klimatických podmínek. To klade velké nároky na přípravu a materiály a navíc je zapotřebí definovat a dodržet rozsah lepení – tedy vytvoření lepicích ploch pomocí liniového nebo bodového principu (málokdy celoplošně). Použití tohoto způsobu připojení krytiny má výhodu v případě, že se aplikuje na tepelně izolační desky s povrchem již předem nasyceným asfaltem, protože takto vyrobené polotovary mají uniformní chování. Ale vždy je třeba dodat, že na druhou stranu, z hlediska potřeby totožné materiálové báze, se zde nekombinují chemicky kompatibilní materiály – asfaltové penetrace izolačních desek tvoří vrstva oxidovaného asfaltu, zatímco asfaltová krytina je z modifikovaného asfaltu.
b) Lepení a tavení za tepla je svým způsobem obdobné, u lepení se opět přidává jako v předchozích případech horká lepicí asfaltová hmota navíc. Naopak při natavování pásu plamenem vzniká lepicí hmota díky roztavení části spodní vrstvy asfaltového pásu pod výztužnou vložkou bez jakéhokoli přídavku asfaltu, podmínkou je spálení krycí fólie (tenký PE nebo mikroten) a rozehřátí vrstvy v určité tloušťce nad bod tavení asfaltu, který je použit na zhotovení pásu. Tato ztekucená vrstva by měla být stejnoměrně tlustá po celé šířce pásu a musí jednak penetrovat holou izolační desku, jednak vytvořit malý návalek na boční hraně pásu. Penetrující asfalt pronikne shora do hloubky zpravidla několika málo milimetrů izolační desky a ochlazením ztuhne. Zde je ale nutné si uvědomit, že ke správné funkci asfaltového pásu je nezbytné, aby výztužná vložka ležela uprostřed tloušťky pásu po natavení – a z toho vyplyne nezbytná a závazná podmínka: spodní vrstva asfaltu pod vložkou asfaltového pásu pro přímé natavení na nepenetrované izolační desky musí být tlustší než vrchní vrstva – a to o množství asfaltu potřebného k penetraci (jehož vrstva se absorbováním ztenčí).
Vhodné pásy pro tento způsob natavení tak musí být speciálně vyrobeny, výhodné jsou takové kompozice asfaltu, které se snadno nataví a mají malou viskozitu, tedy snadno vbíhají do vláknité matrice. Další dobře hodnocenou vlastností asfaltové matrice je adhesivita, tedy „míra slepení“, čili síla potřebná pro oddělení asfaltového pásu po natavení, ztuhnutí a ochladnutí. Takto lze definovat odolnost proti odtržení vlivem vnějších sil (sání větru).
Pro aplikaci byl vybrán tento produktivní způsob zpracování natavením (a tedy celoplošným nalepením), který se po provedených testech ukazuje jako nejspolehlivější, a to jak co do výsledků, kvality a trvanlivosti.
2. Komponenty pro natavený systém
Pro systém byly zvoleny osvědčené tepelně izolační desky z kamenné vlny na bázi čediče, které se vyrábějí jako monoblok složený ze dvou různých vrstev s odlišnou objemovou hmotností – desky ROCKWOOL, typ Monrock MAX E. Vrchní tenká a mechanicky odolná vrstva je zhotovena z vláken slisovaných na 200 kg/m3, spodní vrstva má objemovou hmotnost kolem 120 kg/m3. Deska je zhotovena on-line patentově chráněnou technologií, čímž se dosahuje výborných tepelných vlastností (spodní izolační jádro) a současně také velmi dobré mechanické odolnosti. Obě vrstvy jsou spojeny pouze pojivem obsaženým ve standardní izolaci. K vrchní homogenní a tuhé vrstvě se dá snadno přitavit asfaltový pás. Tento výrobek je charakterizován podle ČSN EN 13162 (harmonizovaná výrobková norma) následujícím kódem:
MW-EN 13162 – T4-DS(T+)-DS(TH)-CS(10)40-TR10-PL(5)600-WS-WL(P)-CP(5)-MU1
Z hlediska tepelných vlastností má deklarován součinitele tepelné vodivosti λD = 0,038 W/m.K. Pro kontrolu vlastností v systému je nejdůležitější mez pevnosti izolační desky v tahu (tedy namáhání tahem kolmo na povrch desky), které je deklarováno jako TR = σmt = 10 kPa. Tento limit pak určuje možnosti zatížení tahovými silami (způsobenými sáním větrem).
Jako nejvhodnější asfaltový pás byl vybrán pás s novou modifikací základní asfaltové těsnicí hmoty – s modifikací ALPA. Tento produkt je svým způsobem odpovědí na letité boje mezi výrobci a zastánci modifikací SBS a APP, kteří se občas polarizovali, a má do značné míry potlačeny nevýhody obou předchozích alternativ. Jeho natavování je i podle našich zkušeností snadné (a zjevně i s menší spotřebou energie).
Konkrétně pro tyto testy byl vybrán pás ALPAFLORE TS FMP (pás bez břidličného posypu, s tenkou vložkou ze skleněného rouna 50 g/m2, s teplotní odolností proti stékání do 120 °C). Jako definitivní řešení pro použití na stavbě pak byl zvolen tlustší pás ALPAL 3000 S, který má stabilizovanou masivní nosnou vložku z polyesterového rouna o 180 g/m2. Oba výrobky mají zlepšenou odolnost proti stárnutí a stékání na svislé ploše. Tenčí testovací pás byl vhodnější z toho důvodu, že se mohla vyzkoušet pokládka za tvrdších podmínek, s větším rizikem přehřátí a stečení asfaltu, a to zejména na svislých plochách s izolací (simulace atik, ostění světlíků atd.), eventuálně s menším množstvím asfaltu penetrujícího do desek Monrock MAX E. Při sledování procesu tavení byl hodnocen opticky zejména pravidelný rozliv tavícího se asaltu, tvorba výronku na okraji pásu a v přesazích spojů a po rozřezání vzorků také hloubka penetrace sfaltu do izolační desky a překrytí a zalití charakteristické povrchové textury izolačních desek (izolace mají povrch formovaný dopravníkovým pásem na výrobní lince, tento povrch není hladký, jeho struktura má hloubku okolo 2 – 3 mm). Výsledky tavení z těchto hledisek dopadly dobře, ALPA modifikovaný asfalt zabíhal dobře mezi nerovnosti povrchové textury a dostatečně penetroval izolační desky Monrock MAX E.
3. Provedení testů přímo nataveného systému
Pro zkoušky systému byly zvoleny prostory v interiéru a po přípravě plochy cca 30 m2
z podkladu desek Monrock MAX E tloušťky 80 mm se přistoupilo k nácviku práce s asfaltovým pásem, laických odtrhových zkoušek (zkoušky odloupnutím ke sledování vrstvy penetrované tepelné izolace a zabíhání asfaltu do povrchové textury). Pak byl sestaven model vodorovné plochy ploché střechy a část svislé konstrukce včetně izolačního ostění ze stejného typu a tloušťky izolačních desek. Postupně byly nataveny pásy ve třech řadách s běžným překrytím v podélných spojích. Nakonec byly vytaženy pásy i na svislou plochu, kde byl řádně opracován detail vnějšího nároží a náběhy na svislou plochu (ostrohranné). Spoje byly řádně zajištěny po okrajích stěrkováním nahřátou špachtlí a byl překontrolován výronek asfaltu ve všech spojích.
Po zchladnutí krytiny byly všechny plochy a spoje znovu detailně prohlédnuty, ale žádné vady pro opravu nebyly nalezeny. Poté se přistoupilo k označení vzorků. Které byly na vodorovné ploše vybrány v 5 místech (blízko rohů a ve středu) a z každé takové plochy byly vyřezány trojice vzorků. U svislé plochy byla vyřezána také trojice vzorků, vždy o rozměrech 200 x 200 mm. Nutno zde podotknout, že při řezání zubovým nožem i pilou jsou vzorky dosti náchylné na poškození – konkrétně na odtrh asfaltu v místě řezu, takže je nutno postupovat opatrně. Jedna třetina vzorků byla vyzkoušena na odtrh kontrolně v laboratoři ROCKWOOL, a.s. v Bohumíně (orientační ověřovací test), následně byly vzorky předány akreditované laboratoři CSI, a.s. Praha. Tam došlo k ověřenému testování vzorků, které je považováno za dostatečné a úspěšné.
4. Naměřené hodnoty a zjištěné výsledky
Jako podstatné kritérium úspěšné aplikace byla zvolena hodnota pevnosti v tahu při namáhání kolmo k povrchu systému: Je to přesně ten údaj, který dovolí kvantifikovat adhezi tohoto z tepelné a vodotěsné izolace vytvořeného subsystému pro ploché střechy. Jedná se o harmonizovanou normu ČSN EN 1607 používanou pro shodné testy samotných izolačních desek z minerálních vláken vyráběných průmyslovým způsobem a je součástí posuzování shody podle metodiky Evropského společenství (CE-Marking) v rámci ČSN EN 13162.
Výsledky byly získány ze všech 5 poskytnutých vzorků, hodnoty kolísaly jen v malém rozpětí a výsledky jsou tedy uznatelné.
Celkový rezultát: pevnost v tahu kolmo k rovině desky ČSN EN 1607:
σmt = 20 kPa (± 0,05 kPa)
Minimální hodnota zjištěná při testech byla 18,6 kPa.
Výsledky byly zjištěny s hladinou spolehlivosti 95 %.
Protokol o měření nese označení AP 492 – 58/11, byl vystaven CSI, a.s. Praha dne 23. 11. 2011.
Pokud porovnáme deklarační limit meze pevnosti v tahu desek Monrock MAX E (tj 10 kPa), je hodnota adhesivity přímo nataveného systému (nebo přesněji subsystému tepelně izolační deska plus vodotěsná krytina – asfaltový pás) podstatně větší než hodnota samotné desky. Je ale nutno vědět, že se jedná o parametr v úrovni deklarované, zatímco skutečné hodnoty jsou vždy nadlimitní
5. Závěr
Zjištěné výsledky jsou aplikovatelné pro daný účel použití – pro zajištění adheze střešních asfaltových pásů s modifikací ALPA výrobce AXTER, typ ALPAFLORE TS FMP a ALPAL 3000 S pomocí přímého natavování na střešní izolační desky z kamenné vlny s organickým pojivem na bázi organické pryskyřice ROCKWOOL, typ Monrock MAX E.
Výsledky pro Monrock MAX E jsou aplikovatelné i na desky s větší hodnotou meze pevnosti v tlaku a tahu (tedy ROCKWOOL, typ Hardrock MAX a Dachrock, včetně spádových vrstev systému ROCKFALL, které jsou vyráběny na bázi izlačních desek Dachrock).
Získané výsledky otevírají cestu pro úspěšnou aplikaci daných systémů s garancí vlastností potřebných pro statické výpočty. Do této doby není známo, že by na tuzemském trhu byly tyto hodnoty poskytnuty a používány.
Abstract:
ROCKWOOL in the Czech Republic with co-operating partner – importer of bituminous membranes AXTER developed and tested the system of straight torched watertight roofing membranes onto the hard stone wool roofboards. For experiments the ALPA modified membranes have been chosen and tested with respecting real conditions of application – horizontal and vertical areas of flat roofs. The adhesivity was checked by the accredited laboratory with a help of standard tests. Relatively short process allowed to obtain good experience with this kind of modificated bitumen, to test the processability and to give practical results of mechanical properties of this type of connection (e.g. resistance against wind uplift of roofing composition).