Papy zgrzewalne – materiał do wykonywania izolacji przeciwwodnych w budownictwie mostowym – cz. II

Wykonywanie izolacji z pap zgrzewalnych

Izolację przeciwwodną wykonuje się przez przyklejenie jednej warstwy papy zgrzewalnej do zagruntowanego podłoża. Przed wprowadzeniem pap zgrzewalnych izolacje pomostów wy­konywano zwykle z trzech, a co naj­mniej dwóch warstw papy sklejanej lepikiem na gorąco. Przy stosowanej wtedy technologii klejenia, tylko przy wielowarstwowej izolacji, można było uzyskać wodoszczelność styków i ca­łej powłoki. Technologia pap zgrzewal­nych polegająca na nadtapianiu dolnej powierzchni papy i dociśnięciu nad­topionego arkusza papy do podłoża pozwoliła na znaczne poprawienie ja­kości sklejania styków arkuszy i obec­nie można uzyskać pełną szczelność izolacji jednowarstwowych.

Roboty izolacyjne należy wykonywać przy dobrej pogodzie, przy tempera­turze otoczenia powyżej +5°C. Nie należy prowadzić prac izolacyjnych podczas silnego wiatru i opadów at­mosferycznych. Izolację układa się na odpowiednio wytrzymałym, suchym, czystym, równym i gładkim podłożu. Kryteria oceny jakości podłoża z betonu cementowego, na którym dopuszcza się układanie izolacji, są następujące:

– podłoże wytrzymałe: wytrzymałość podłoża badana metodą pull-off wy­nosi co najmniej 2,0 MPa w nowych obiektach mostowych oraz co naj­mniej 1,0 MPa* w obiektach remon­towanych;

– podłoże suche: beton jest w stanie powietrznosuchym, bez widocznych śladów wilgoci i zaciemnień spowo­dowanych wilgocią;

– podłoże czyste: powierzchnia be­tonu jest wolna od luźnych frakcji, pyłów, plam oleju, smarów i innych zanieczyszczeń;

– podłoże gładkie: lokalne nierówności i zagłębienia powierzchni betonu nie przekraczają ± 5 mm;

– podłoże równe: szczeliny między po­wierzchnią podłoża a łatą o długości 4 m, ułożoną na betonie cemento­wym, nie przekraczają 10 mm.

Fot. 1 Dobrze wykonana izolacja na moście

Gruntowanie podłoża za pomocą roztworu asfaltowego Gruntowanie podłoża roztworem as­faltowym wykonuje się przez jednokrotne pomalowanie betonu za pomo­cą wałków malarskich lub szczotek dekarskich. Zużycie materiału powinno wynosić 0,2-0,4 kg/m². Gruntowanie należy wykonywać zawsze roztworem asfaltowym zalecanym przez produ­centa papy. Zastosowanie roztworu nieuzgodnionego z producentem papy może doprowadzić do konfliktu che­micznego między asfaltami w papie i w roztworze asfaltowym i do odspojenia przyklejonej papy do podłoża po pierwszych mrozach. Roztworem as­faltowym gruntujemy podłoże mające co najmniej 14 dni. Po zagruntowaniu powierzchnia betonu powinna być jed­nolicie czarna lub ciemnobrązowa. Podłoża zagruntowanego roztworem asfaltowym nie wolno ponownie grunto­wać żywicznym środkiem gruntującym i na odwrót, podłoża zagruntowanego żywicznym środkiem gruntującym nie wolno gruntować ponownie roztworem asfaltowym. Na podwójnie zagrunto­wanym betonie nie uda się przykleić papy zgrzewalnej w sposób trwały.

Fot. 2 Przyklejanie papy na podłożu zagrun­towanym roztwo­rem asfaltowym za pomocą palnika wielodyskowego

Gruntowanie podłoża za pomocą żywicznych środków gruntujących Żywice epoksydowe są wrażliwe na zmiany warunków prowadzenia robót (temperatura i wilgotność) oraz na błędy technologiczne (niewłaściwe dozowanie i wymieszanie składni­ków). Niedotrzymanie warunków wy­konywania robót określonych przez producenta w karcie technologicznej materiału może doprowadzić do nie- związania żywicy lub do złuszczenia wykonanej warstwy.

Żywiczne środki gruntujące są droższe od asfaltowych, ale umożliwiają uzyska­nie izolacji o wyższej jakości. Żywica epoksydowa, przyklejona do podłoża be­tonowego, tworzy na jego powierzchni wodo- i paroszczelną powłokę, która uniemożliwia zawilgocenie płyty betono­wej podczas opadów deszczu. Dlatego też izolację z papy zgrzewalnej przykleja się do suchego podłoża, a to eliminuje większość wad wykonania, które mo­głyby powstać przy przyklejaniu izolacji na podłożu zagruntowanym roztwora­mi asfaltowymi na skutek błędów tech­nologicznych.

Fot. 3 Wypływ masy asfaltowej spod arkusza przyklejo­nego do podłoża

Żywicami można gruntować betony o różnym wieku i wilgotności:

– świeży beton – beton w okresie od 4 do 8 godz. po ułożeniu mieszanki betonowej; żywice do gruntowania świeżego betonu stanowią jednocze­śnie środki pielęgnujące beton, zapo­biegające nadmiernemu odparowaniu wody z betonu w procesie wiązania;

– młody beton – beton w wieku od 3 do 14 dni; żywice do gruntowania młodego betonu mają utwardzacze, które umożliwiają utwardzanie żywi­cy w środowisku wilgotnym; żywice do gruntowania młodego betonu można stosować także na suchym betonie;

– wilgotny beton – beton powyżej 14 dni, w stanie matowo-wilgotnym, czyli beton ciemny od wilgoci, ale bez błyszczącej błonki wody na jego powierzchni; mogą być tu sto­sowane te same żywice, które są zalecane do gruntowania młodego betonu;

– suchy beton – beton powyżej 14 dni, w stanie powietrznosuchym bez zaciemnień na jego powierzchni spo­wodowanych zawilgoceniem; żywice do gruntowania suchego betonu nie wiążą w środowisku wilgotnym;

– dojrzały beton – beton mający po­wyżej 28 dni.

Fot. 4 Pęcherz pod izo­lacją, który uniósł nawierzchnię i spowodował jej spękanie

Układanie izolacji z pap zgrzewalnych

Izolacje z pap zgrzewalnych powin­no się układać tylko na betonowych płytach pomostów. Do prawidłowego przyklejenia arkusza konieczne jest dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła, które jest niezbędne do nadto­pienia masy asfaltowej na spodniej stronie arkusza papy i do sklejenia arkusza z podłożem. Płyty stalowe szybko odprowadzają ciepło i papa zgrzewalna nie dokleja się w pełni do podłoża. Pod papą powstają za­mknięte przestrzenie z powietrzem, w następstwie czego pojawiają się pęcherze. Dobrze wykonaną izolację pokazano na fot. 1.

Do wykonania prawidłowej izolacji pomostu wystarcza przyklejenie jed­nej warstwy papy o grubości 5 mm. Grubsze papy są sztywniejsze i przez to trudniejsze w układaniu. Trudniej jest prawidłowo przykleić grubą papę na narożach i załamaniach płaszczyzn izolowanej powierzchni. Łatwiej nato­miast jest zamknąć pęcherz powie­trza pod arkuszem grubszej papy lub na stykach trzech arkuszy.

Przyklejanie papy zgrzewalnej wykonuje się na zagruntowanym podłożu. Asfal­towy środek gruntujący powinien być wyschnięty. Zgruntowana powierzch­nia powinna mieć jednolitą czarną lub ciemnobrązową barwę. Po dotknięciu ręką może być lekko lepka, ale nie po­winna pozostawiać na skórze ciemnych śladów. Żywiczny środek gruntujący powinien być całkowicie związany.

Podczas rozwijania arkusza papy z rolki należy jego dolną powierzchnię ogrze­wać palnikiem gazowym. Operator pal­nika powinien dbać o to, aby nadtopiona była cała dolna powierzchnia arkusza. Część asfaltu powinna spłynąć na pod­łoże, tworząc przed rozwijaną rolką papy pasek roztopionej masy asfalto­wej o szerokości ok. 10 cm, na który powinien być układany arkusz. Podgrzewanie arkusza papy podczas kleje­nia można wykonywać za pomocą pal­ników wielo- i jednodyszowych (fot. 2). Spod ułożonego arkusza, na krawędź arkusza sąsiedniego, powinna wypły­nąć masa asfaltowa o szerokości od 1 do 4 cm (fot. 3). Arkusze należy łą­czyć na zakład o szerokości 5 cm na dłuższym boku arkusza i 8 cm na jego krótszym boku. Arkusze należy układać w taki sposób, aby woda przesą­czająca się wzdłuż spadków spływała z arkusza ułożonego wyżej na arkusz położony niżej (tak jak na dachu z dachówek). Bardzo starannie należy przyklejać arkusze papy na wszyst­kich załamaniach powierzchni płyty betonowej. Naroża wklęsłe i wypukle należy wyokrąglić promieniem o śred­nicy ok. 5 cm.

Fot. 5 Spalanie gazu z pęcherza

Wady i uszkodzenia izolacji z pap zgrzewalnych

Następstwem większości błędów, które mogą być popełnione pod­czas przyklejania pap zgrzewalnych, są pęcherze pod izolacją. Pęcherze są czasem tak duże, że mogą pod­nieść izolację wraz z nawierzchnią. Nawierzchnia nad takim pęcherzem ulega spękaniu. Pęknięcia są ułożone wzdłuż obwodu pęcherza i wzdłuż jego promieni odchodzących od środka pę­cherza (fot. 4).

Pęcherz powstaje wtedy, gdy pod izo­lacją zostaje zamknięta pewna ilość gazu lub cieczy. Pęcherze stają się bardziej widoczne w ciepłe dni, gdy gaz lub ciecz zwiększa swą objętość na skutek nagrzania. Gaz powstały z wyparowania cieczy ma objętość 27 razy większą od cieczy, z której powstał. Pęcherze mogą powstawać na skutek różnych przyczyn:

– zamknięcia pod arkuszem papy po­wietrza w wyniku niedostatecznego rozgrzania dolnej powierzchni arku­sza papy;

– naklejenia papy na wilgotnym pod­łożu;

– naklejenia papy na niedostatecznie wyschniętym roztworze asfalto­wym;

– zebrania się wody pod izolacją na skutek przesączenia przez źle skle­jone styki arkuszy i słabego skleje­nia izolacji z podłożem;

– ułożenia izolacji na zabrudzonym pod­łożu, np. przez naniesienie przez pra­cowników budowy błota lub piasku;

– zapylenia podłoża w przypadku dłu­giej przerwy technologicznej między ułożeniem primera a izolacji.

Fot. 6 Podłoże przygotowane do przyklejenia łaty

Oprócz wymienionych przyczyn po­wstania pęcherzy, które należy za­kwalifikować jako błędy wykonawcze zawinione przez pracowników bezpo­średnio wykonujących roboty izolacyj­ne, należy wspomnieć o pęcherzach gazowych. Cechami charakterystycznymi pęcherzy gazowych, które od­różniają je od innych pęcherzy, są:

– Wypełnienie pęcherza gazem złożo­nym głównie z azotu, czasem z do­mieszką wodoru sięgającą do 50% objętości. Potwierdzenie obecności wodoru w gazie wypełniającym pę­cherz jest bardzo trudne, ponieważ wodór łatwo „ucieka” ze wszystkich pojemników ze względu na małą masę cząsteczkową. „Pojemnik” z papy zgrzewalnej nie jest dla wodoru szczelny. Aby potwierdzić obecność wodoru w gazie wypełniającym pę­cherz, badanie składu chemicznego gazu trzeba wykonać w czasie 2-3 dni od chwili powstania pęcherza. Spalanie wodoru wypełniającego pę­cherz pokazano na fot. 5.

– Pojawianie się pęcherzy bezpośred­nio po skokowym wzroście tempera­tury otoczenia o ok. 15°C w czasie 24 h. Temperatura otoczenia w cza­sie powstawania pęcherzy wynosi ok. 28-30°C w cieniu. Takie warun­ki pogodowe najczęściej występują w maju i czerwcu.

– Pęcherze gazowe mogą się pojawić nawet po 8 miesiącach od ułoże­nia izolacji, po ułożeniu obu warstw nawierzchni i oddaniu obiektu do eksploatacji.

Dotychczasowe obserwacje wykazu­ją, że pęcherze gazowe nie powsta­ją w wyniku błędów wykonawczych. Prawdopodobnie powstają na skutek wydzielenia się gazu z betonu. Do­tychczas wykonywane badania nie po­zwoliły na ustalenie reakcji chemicz­nej powodującej nagłe wydzielanie się gazu. Reakcja ta ma wyraźny charak­ter katalityczny, przy czym detona­torem reakcji jest nagły skok do ok. 28°C. Nie wiemy, jakie składniki be­tonu reagują i co jest katalizatorem. Wodór może się wydzielić z betonu z reakcji wody (której w betonie jest pod dostatkiem) z drobinkami metali, ale nie wiadomo, skąd w pęcherzach gazowych pojawia się azot. Dotychczas wykonane badania chemiczne wykluczyły obecność w pęcherzach gazowych tlenu. Wynik ten dowodzi, że gazem zamkniętym w pęcherzach gazowych nie jest powietrze. Pęcherze pojawiające się pod izola­cją nie mogą pozostać bez naprawy. Jeżeli liczba pęcherzy nie jest duża, można je naprawić lokalnie. Uszkodzo­ne fragmenty izolacji należy wyciąć, a podłoże oczyścić i jeżeli jest to ko­nieczne, zagruntować. Bezpośrednio przed przyklejeniem łaty podłoże na­leży wygrzać palnikiem do roztopienia asfaltu w warstwie gruntującej (fot. 6). Łatę należy przykleić na gorącym podłożu.

Podsumowanie

Izolacje z pap zgrzewalnych są obec­nie dostarczane przez wielu pro­ducentów i opanowano technologię wykonywania z nich izolacji. Izolacje te są trwałe i można je naprawiać. Oczywiście wymagają staranności wykonania i przestrzegania reżimów technologicznych. Można powiedzieć, że izolacje te sprawdziły się w prak­tyce i przyczyniły do poprawienia jakości, trwałości i odporności anty­korozyjnej mostów.

dr inż. Krzysztof Germaniuk

Instytut Badawczy Dróg i Mostów

* Płyta o wytrzymałości na rozciąganie mniejszej niż 1,0 MPa jest zbyt słaba, aby mógł się po niej odbywać ruch kołowy pojazdów. Nawierzch­nia ułożona na płycie o tak niskiej wytrzymałości bardzo szybko ulegnie skoleinowaniu, a przy tym zostanie uszkodzona izolacja przeciw- wodna. Na obiekcie będzie należało wykonać kapitalny remont połączony z wymianą pomostu.

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, Polimeroasfaltowepapy zgrzewaine 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.