Izolacje z pap zgrzewalnych sprawdziły się w praktyce i przyczyniły do poprawienia jakości, trwałości i odporności antykorozyjnej mostów.
Ruch pojazdów na obiektach mostowych odbywa się po płytach pomostów. Aby umożliwić płynny przejazd pojazdów samochodowych, płyty pomostów powinny być płaskie i można na nich wykonać jedynie niewielkie spadki, które nie powinny zakłócać warunków ruchu drogowego. Są to bardzo trudne warunki do odprowadzenia wody opadowej. Dlatego ogromną wagę w zabezpieczeniu płyt pomostów przed korozją mają dobre izolacje, których zadaniem jest niedopuszczenie do bezpośredniego oddziaływania wody opadowej na materiał konstrukcyjny płyty pomostu i jej ochronę przed korozją. Aby zapewnić niezakłócone warunki ruchu po płycie pomostu, izolacje mostowe powinny poza wodoszczelnością spełniać jeszcze kilka dodatkowych wymagań:
– zapewnić dobre przyklejenie do płyty pomostu i do nawierzchni mostowej; izolacja nie może przesuwać się względem podłoża oraz nawierzchni;
– zapewnić trwałość i niezmienność właściwości w czasie co najmniej 30 lat;
– wykazywać odporność na obciążenia dynamiczne w czasie całego okresu eksploatacji;
– wykazywać odporność na obciążenia związane z układaniem nawierzchni asfaltowych na gorąco.
Jednym z materiałów spełniających wyszczególnione wyżej wymagania są papy zgrzewalne, stosowane w kraju od ok. 30 lat. O sukcesie technicznym i komercyjnym pap zdecydowały ich zalety, takie jak:
– umiarkowana cena,
– łatwość wykonywania izolacji i przyuczenia pracowników do ich wykonywania,
– praktycznie nieograniczony okres przechowywania materiału przed wbudowaniem,
– możliwość stosowania z praktycznie wszystkimi rodzajami nawierzchni układanej na pomostach obiektów drogowych i kolejowych,
– wysoka trwałość prawidłowo wykonanej izolacji.
Jest jednak kilka czynników, które utrudniają stosowanie pap zgrzewalnych. Należą do nich:
– konieczność układania izolacji na dojrzałym betonie – podłoże betonowe w chwili gruntowania roztworami asfaltowymi powinno mieć co najmniej 14 dni;
– wymóg wykonywania robót podczas bezwietrznej pogody i bez opadów – izolacje papowe są bardzo wrażliwe na wilgotność podłoża oraz na wszystkie błędy klejenia, w tym spowodowane działaniem silnego wiatru;
– konieczność wykonywania robót przy temperaturze otoczenia przekraczającej +5°C.
Izolacje płyt pomostów (materiały i robocizna) stanowią bardzo niewielki procent wartości całej inwestycji komunikacyjnej, ale ich wpływ na całkowity efekt ekonomiczny inwestycji jest znaczący. Izolacje są układane w końcowym okresie budowy, gdy wykonawca znajduje się pod presją dotrzymania terminu oddania inwestycji. Niedotrzymanie wymogów technologicznych wynikające z chęci przyspieszenia robót izolacyjnych może mieć bardzo poważne skutki, w skrajnym przypadku może zajść konieczność wymiany izolacji na obiekcie w krótkim okresie po oddaniu tego obiektu do eksploatacji. Taka wymiana oznacza duże koszty, konieczne jest zamknięcie obiektu, usunięcie istniejącej izolacji i nawierzchni, naprawa powierzchni płyty pomostu, a następnie odtworzenie izolacji i nawierzchni.
Rys. 1 Schemat budowy papy zgrzewalnej
Papa zgrzewalna
Papa zgrzewalna (rys. 1) jest rolowym materiałem produkowanym fabrycznie, zbudowanym z osnowy (włókniny lub tkaniny technicznej) przesyconej i obustronnie powleczonej polimeroasfaltem, czyli asfaltem modyfikowanym polimerami oraz dodatkami poprawiającymi adhezję, czyli przyczepność do podłoża i nawierzchni. Do produkcji pap zgrzewalnych są stosowane dwa rodzaje polimeroasfaltów: elastomeroasfalty, w których głównym dodatkiem jest kauczuk butadienowo-styrenowy SBS, oraz plastomeroasfalty modyfikowane polipropylenem ataktycznym APP W zastosowaniach mostowych sposób modyfikacji polimeroasfaltu w papach zgrzewalnych nie ma istotnego znaczenia. Izolacja mostowa jest zawsze przykryta nawierzchnią lub warstwą ochronną oraz sklejona z podłożem i nawierzchnią. Izolacja mostowa jest osłonięta przed bezpośrednim działaniem promieniowania słonecznego i dociśnięta do podłoża. Polimeroasfalty poprawiają właściwości pap w niskich temperaturach, ponieważ obniżają temperaturę kruchości asfaltu wyjściowego i papa w niskich temperaturach zachowuje elastyczność.
Rys. 2 Widmo w podczerwieni (przykładowej papy zgrzewalnej)
Obie powierzchnie papy zgrzewalnej są zabezpieczone przed przypadkowym sklejeniem w rolce. Stosowane są różne rodzaje takich zabezpieczeń. Do zabezpieczenia górnej powierzchni papy są stosowane zwykle posypki mineralne z drobnego piasku lub łupku, rzadziej stosowane są folie z tworzyw sztucznych lub włókniny techniczne. Rodzaj stosowanego zabezpieczenia górnej powierzchni papy nie ma większego znaczenia w papach stosowanych do wykonywania izolacji mostowych. Podczas wykonywania nawierzchni asfaltowej każde zabezpieczenie górnej powierzchni zostanie przetopione na skutek działania wysokiej temperatury układanej nawierzchni, a następnie częściowo zmieszane z materiałem nawierzchni. Jeżeli izolacja ma być wykonywana podczas lata, korzystnie jest wybrać papę z jasną gruboziarnistą posypką na jej górnej powierzchni. Posypka taka odbija promieniowanie słoneczne i zmniejsza nagrzewanie izolacji, co w pewnym stopniu chroni izolację przed powstawaniem pęcherzy, które mogą powstawać, gdy izolacja jest przez dłuższy czas wystawiona na bezpośrednie działanie promieni słonecznych (nieprzykrytą nawierzchnią).
Do zabezpieczenia dolnej powierzchni papy stosowane są folie z tworzywa sztucznego (zwykle polietylenu). Folia zabezpieczająca dolną powierzchnię papy powinna być bardzo cienka, grubość do 0,1 mm. Folia na dolnej powierzchni papy powinna być w całości stopiona palnikiem i rozpuszczona w polimeroasfalcie podczas układania izolacji. Folie grubsze od 0,1 mm wymagają dłuższego podgrzewania w celu stopienia i przez to utrudniają wykonanie izolacji mostowej. Bez pełnego przetopienia folii na spodniej stronie papy nie można prawidłowo dokleić izolacji do podłoża.
Papa zgrzewalna przeznaczona do wykonywania izolacji na pomostach mostów drogowych lub kolejowych powinna spełniać odpowiednie wymagania (tabl. 1).
Tabl. 1 Wymagania odnośnie papy zgrzewalnej przeznaczonej do wykonywania izolacji na pomostach mostów
|
1) Arkusz papy powinien być bez dziur, załamań i o równych krawędziach. Papa powinna mieć równomiernie rozłożoną powłokę i posypkę.
Niedopuszczalne są uszkodzenia powstałe przy rozwijaniu rolki na skutek sklejenia papy.
2) L – długość arkusza papy według producenta.
3) S – szerokość arkusza papy według producenta.
4) Badanie należy wykonać w temperaturze 23 ± 2°C.
5) Badanie należy wykonać w temperaturze 20 ± 2°C.
Środki gruntujące
Środki gruntujące są materiałami przeznaczonymi do zwiększenia przyczepności, czyli adhezji, do podłoża właściwej izolacji z papy zgrzewalnej. Są stosowane dwa rodzaje środków gruntujących: asfaltowe i żywiczne.
Asfaltowe środki gruntujące
Asfaltowe środki gruntujące są gotowymi do użycia roztworami asfaltowymi w rozpuszczalnikach organicznych, zawierającymi dodatki zwiększające adhezję. Roztwór asfaltowy przeznaczony do gruntowania podłoża betonowego na pomostach mostów powinien spełniać wymagania wg tabl. 2.
Tabl. 2 Wymagane własności roztworu asfaltowego przeznaczonego do gruntowania podłoża betonowego na pomostach mostów
Lp. |
Właściwości |
Jednostki |
Wymagania |
Metody badań według |
Jednorodna ciecz barwy czarnej, bez widocznych zanieczyszczeń; w temp. 23±2°C 1 Wygląd zewnętrzny i konsystencia – PN-B-24620 łatwo się rozprowadza i tworzy cienką, równą błonkę bez pęcherzy |
||||
2 |
Czas wysychania |
h |
< 6 |
Procedura IBDiM PB/TM-1/10 |
3 |
Zawartość wody |
% |
< 0,5 |
PN-EN ISO 9029 |
4 |
Lepkość, czas wypływu, kubek nr 4 |
s |
32±4,0 |
PN-EN ISO 2431 |
5 |
Analiza w podczerwieni |
– |
Badanie identyfikacyjne rysunek 3 |
PN-EN 1767 |
Tabl. 3 Wymagane własności żywicznych środków gruntujących do podłoża betonowego na pomostach
Lp. Właściwości Jednostki Wymagania Metody badań według
Żywica podstawowa i utwardzacz
1 Analiza w podczerwieni – Badanie identyfikacyjne PN-EN 1767
Utwardzona powłoka
|
Przyczepność do podłoża betonowego |
|
|
Procedura IBDiM Nr PB-TM- 1/6 |
2 |
po utwardzeniu żywicy |
MPa |
> 1,5 |
|
|
po 150 cyklach zamrażania i odmrażania |
MPa |
> 1,2 |
Żywiczne środki gruntujące
Żywiczne środki gruntujące są dwuskładnikowymi żywicami epoksydowymi lub kopolimerami żywic chemoutwardzalnych. Ich zastosowanie umożliwia pewne przyspieszenie wykonywania robót izolacyjnych i uniezależnienie prowadzenia robót od wilgotności podłoża. Żywice przeznaczone do gruntowania betonu powinny wykazywać dobrą przyczepność do betonu oraz być odporne na krótkotrwałe działanie wysokiej temperatury. Nie mogą pękać i odspajać się od podłoża pod wpływem chwilowego nagrzania płomieniem palnika gazowego. Większość żywic wymaga, aby ich aplikację prowadzić w temperaturze wyższej od + 8°C
– wymagają więc dobrej pogody w momencie aplikacji.
Żywiczne środki gruntujące do podłoża betonowego na pomostach mostów powinny spełniać wymagania według tabl. 3.
dr inż. Krzysztof Germaniuk Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Literatura
1. K. Germaniuk, D. Sybilski, Zalecenia wykonywania izolacji z pap zgrzewalnych i nawierzchni asfaltowych na drogowych obiektach mostowych, Seria „I”, Zeszyt nr 68, IBDiM, Warszawa 2005.
2. K. Germaniuk, Polimeroasfaltowe papy zgrzewalne i samoprzylepne przeznaczone do wykonywania izolacji przeciwwodnych na drogowych i kolejowych obiektach inżynierskich. Zalecenia IBDiM do udzielania aprobat technicznychnr Z/96-03-001, Seria „I”, Zeszyt nr 74, IBDiM, Warszawa 2008.
3. K. Germaniuk, Izolacje przeciwwodne obiektów mostowych układane na wilgotnym podłożu, „Materiały Budowlane” nr 3/2010.