K přísadám do litých asfaltů

Tento příspěvek se zabývá izolačními systémy při výstavbě silničních mostů v České republice. Podle technické normy ČSN 73 6242 [1] obsahující předepsané požadavky je izolační systém souvrstvím mezi horním povrchem mostovky a vrchní částí konstrukce mostní vozovky (krytem). Skládá se z ochranné, izolační a primární vrstvy doplňované dalšími nátěry podle druhu mostovky a klimatických podmínek.

Zaměření tohoto příspěvku je pak na vrstvy ochranné navrhované ve velkém rozsahu z určených druhů litých asfaltů podle ČSN 73 6122 [2].

LITÉ ASFALTY

Lité asfalty jsou bez další varianty předepsány pro TDZ S, I. Pro TDZ II, III jsou k tomuto účelu používány vrstvy z hutněných asfaltových směsí pouze v odůvodněných případech. Lité asfalty jsou v těchto souvrstvích navrhovány podle údajů tabulky 1.

Vzhledem k přípustné rozdílné toleranci diferencí výšek zhotovené CB mostovky a konstrukčních vrstev litých asfaltů (v některých případech může navíc při výsuvné betonáži nastat i o něco vyšší rozdíl, který již nejde sanovat broušením mostovky) je při zhotovení ochranné vrstvy z litého asfaltu nutné provádět vyrovnávky podle přípustných mezí [1] následovně:

• minimální tloušťka MA může být dvojnásobek horní meze zrnitosti použitého kameniva (např. pro MA 11 to je min. 22 mm)
• maximální tloušťka MA v jedné vrstvě: 50 mm
• při tloušťkách ochranné vrstvy z MA větších než 60 mm je nutno zvolit sendvičovou technologii, při které se střídají vrstvy MA v tloušťce 20 – 30 mm s posypem 8 – 12 kg/m² frakce kameniva 8/11.

Poznámka: přípustné tolerance tlouštěk se příliš neliší od zásad zavedených v Německu. Uvedeny jsou v předpisu ZTV – ING díl 7 [4]: Pro variantu hydroizolační vrstvy z asfaltových pásů platí pro vyrovnávky ochranné vrstvy z MA 11 také pravidlo o minimální tloušťce z 2násobku max. meze zrnitosti (min. 22 mm v 1 vrstvě pokládky). Připouští se však vyrovnávky 15 – 40 mm, přičemž rozdílový stav (tloušťka 15 – 21 mm) lze provést navařením asfaltového pásu (druh „Edelstahlkaschierter“).

Maximální přípustná tloušťka ochranné vrstvy je 65 mm (od 50 mm provádět ve 2 vrstvách).

Z výše uvedené analýzy vyplývá, že lité asfalty musí v případech proměnných či minimálních tlouštěk vykazovat vyhovující konzistenci zaručující po pokládce celistvost povrchu a těsnost spojů.

Z těchto důvodů je významné používání vhodných přísad do asfaltových směsí litých asfaltů, které vykazují při rozprostírání vhodný účinek na míru zpracovatelnosti případně i další zlepšení vlastností stavební směsi.

PŘÍSADY DO LITÝCH ASFALTŮ

Používání přísad pro zlepšení zpracovatelnosti bylo v tehdejším Československu zahájeno v roce 1986. Jednalo se o použití montánního vosku Romonta N, jehož dávkování bylo v rozmezí 1 – 3 % hm. výsledného směsného pojiva s použitými druhy asfaltů.

Romonta N – výrobek firmy Romonta (SRN), montánní vosk s bodem tání 75 – 80 °C, granulát do 1,5 mm, hustota 1,02 g/cm³ při 20 °C. Vzhledem k přírodnímu původu přísady je obsah účinné složky (směs esterů vyšších mastných kyselin) cca 84 % hm., přičemž zbytek složení tvoří pryskyřice a asfaltické sloučeniny. Od roku 2000 byl k tomuto účelu používán také amidový vosk Licomont BS 100.

Licomont BS 100 – výrobek firmy Clariant (SRN), směs amidových derivátů vyšších mastných kyselin s bodem tání cca 141 °C, granulát do 3 mm, hustota 1,0 g/cm³ při 20 °C, termický rozklad je za hranicí 300 °C.

Dávkování této přísady bylo podle druhů litého asfaltu většinou také ve výše uvedeném rozmezí. Dávkování 4 % hm. z výsledného směsného pojiva bylo použito v posledních letech při opravách mostů ve Vídni realizované firmou Porr za technické spolupráce s TU Wien – prof. Blaab.

Vlastnosti směsných pojiv a litých asfaltů s přísadami

V následujících tabulkách 2 a 3 jsou vlastnosti směsných pojiv a směsí litého asfaltu s uvedenými přísadami. Údaje převzaty z příspěvku pro konferenci Asfaltové vozovky 2003 [5].

Ve výrobní praxi bylo podle některých zkušeností používána kombinace obou uvedených přísad ve hmotnostním poměru 1 : 1. Takto bylo využito o něco lepšího účinku na zpracovatelnost montánním voskem a jistějšího zaručení požadovaných hodnot fyzikálně-mechanických vlastností (viz přehled účinků – tabulka 3) amidovým voskem.

Zjištěné body měknutí jsou hodnotou používanou pro vyhodnocení jeho přípustného zvýšení v pojivu položené vrstvy (max. o 10 °C podle požadavku TKP kap.8:2008 MD) [6].

Vyhodnocení: z porovnání zjištěných výsledků je patrné, že přísada BS 100 vykazuje nižší číslo tvrdosti a jeho přírůstek. Největší zlepšení je v tomto případě zjištěno u pojiv typu PMBe. Zkoušky bez použití přísad nebyly prováděny, protože ověřované směsi MA nejsou bez nich vyhovujícím způsobem zpracovatelné.

Vliv přísad na chování litého asfaltu při nízkých teplotách

Na litých asfaltech uvedeného druhu MA 16 I, III, IV s asfaltem PMBEVA25 a oběma ověřovanými přísadami byla zjišťována odolnost vůči smršťovacím trhlinám (hranoly 45 × 45 × 200 mm při řízeném poklesu teploty ze základních +10 °C rychlostí 8 °C/h. Základními výsledky jsou teplota a pevnost při přetržení uvedené v tabulce 4.

Vyhodnocení: vazko-pružné chování v závislosti na teplotě je u těchto zkoušených směsi velmi podobné. Pro amidový vosk bylo dosaženo obdobných vlastností jako při později zavedené variantě této zkoušky TSRST podle ČSN EN 12697-43 uváděných např. ve zkouškách hutněné vrstvy se základním pojivem 50/70 a obsahu této přísady v celkovém směsném pojivu 3 % hm. [7]. Ekvivalentní obsah přísady BS 100 je výše v tabulce 4 uvedená varianta složení směsného pojiva litého asfaltu 7 % + 0,2 %. Litý asfalt nebyl křehčí než uvedená hutněná asfaltová směs ACL 16 + s výsledky 5,46 MPa a –17,7 °C.

Teploty litých asfaltů

V izolačním systému je třeba zajistit dobré spojení všech vrstev. Pro spojení ochranné a izolační vrstvy z asfaltových pásů jsou předepsány hodnoty přilnavosti v tahu při +23 °C (min. 0,4 N/mm²) v ČSN 73 6242 [1]. Uvedená hodnota požadavku je převzata i pro polymerní izolace uváděné v ČR v předpisech MD: TP 164 [8] a TP 178 [9]. Zkoušky se provádí podle ČSN EN 13596 [10]. V ČR je (podobně jako v Německu) předepsána minimální teplota litých asfaltů při pokládce 200 °C. To je důležité respektovat také při zhotovení ochranné vrstvy na izolační vrstvy. Ověřovacími zkouškami v rámci grantu TAČR – CESTI [11] byla zjištěna vyhovující přilnavost v rozmezí teplot 200 – 240 °C. Pokud by v budoucnu byly používány lité asfalty o nižší teplotě bylo by nutné pro jejich aplikaci v izolačním systému provést i při ní předepsané zkoušky přilnavosti.

Odolnost proti trvalým deformacím

Zjištěny byly rozdíly naměřených výsledků podle CSN EN 16659 a ČSN EN 14770. Dále jsou uvedeny výsledky s asfaltem 20/30 a směsným pojivem o složení 97 % hm. 20/30 + 30 hm. Licomont BS 100. K vyhodnocení byly použity požadavky výzkumného amerického programu SHRP.

PŘÍSADA WAWAX^® ULTRA

V roce 2019 byl firmou ECT, s. r. o. zahájen od firmy rub Berlin dovoz nové přísady ke zlepšení vlastností (zejména zpracovatelnosti) litých asfaltů. Vzhledem ke zdravotní a celkové hospodářské situaci Evropy se věnoval výrobce v roce 2020 změnám ve výrobních a logistických (expedičních) zařízeních. Další dodávky byly realizovány v letošním roce 2021.

Přísada je ve shodě s výše uvedenými poznatky o vhodné druhovosti uvedených přísad. Jedná se zejména o využití chemické skladby (směs esterových a amidových vosků).

Popis výrobku

WAWAX^® ULTRA je směs esterových a amidových vosků dodávaná ve formě moučky nebo granulí. Obsahuje min. 85 % hm. derivátů mastných kyselin, z čehož je min. 40 % hm. esterového a 30 % hm. amidového vosku. Obsah polymerních látek je max. 5 % hm.

Dávkování a aplikace

Doporučené dávkování je v závislosti na druhu asfaltu a způsobu aplikace 1,5 – 5 % hm.

Vlastnosti

• Forma dodávky: Moučka Granule
• Velikost (průměr) částic: Moučka: < 0,5 mm, Granule: < 5,0 mm
• Bod tání (min. 85 % hm. výrobku – obsažené vosky): < 140 °C
• Bod vzplanutí: 290 °C (uzavřený kelímek), 310 °C (otevřený kelímek)
• Sypná hmotnost: Moučka: >320 kg/m^3, Granule: >480 kg/m³
• Číslo kyselosti: > 15 mg KOH/g
• Esterové číslo: > 85 mg KOH/g
• Volné mastné kyseliny: Max. 5,0 % hm.
• Obsah popela (při 650 °C): Max. 3,0 % hm.

Způsob zpracování

Wawax může být předmíchán s použitým asfaltem a pak přidán do míchacího zařízení. Výrobce doporučuje přidání prostřednictvím oddělených vážících zařízení pro asfalt a sypkou přísadu v technologické lince obalovny.

Míchací časy podle praxe s obdobnými vosky.

Účinek v litém asfaltu

Snížení viskozity asfaltového pojiva a dle dosažené zpracovatelnosti možnost snižování teploty litého asfaltu k dolní mezi 200 °C (ČSN 73 6122).

Zlepšení pevnostních charakteristik (čísel tvrdosti a jejich přírůstků) vyrobeného litého asfaltu.

Příklady aplikací ve SR a ČR

Slovenská republika – tunely Žilina (délka 687 m), Ovčiarsko (délka 2 367 m).

Obslužné chodníky s použitím litého asfaltu MA 4 pro nemotoristické komunikace v tloušťce 40 mm, provedení srpen – říjen 2019.

Dávkování přísady Wawax bylo odzkoušeno v odstupňovaném množství / tuna MA: 2,5 kg – 2 kg – 1,25 kg. Při dávkování obsahu asfaltu CA 20/30 v množství 7,7 kg/tuna MA se jednalo o obsahy přísady ve směsném pojivu (% hm.): 3,1 – 2,5 – 1,6.

Při vyhovující zpracovatelnosti bylo dosaženo požadovaných fyzikálně-mechanických vlastností pro nemotoristické komunikace (číslo tvrdosti na krychlích trnem 5 cm2 při 40 °C) podle předpisu KLAZ včetně dalších požadavků stejné zkoušky při 22 °C.

Teploty pokládaného litého asfaltu byly podle měření při odběru vzorků v rozmezí 206 – 234 °C.

Česká republika – tramvajové těleso, ul. Táborská Praha 10 s použitím litého asfaltu MA 11 I v tloušťce 40 mm s asfaltem PMB 10/40-65 a přísadou Wawax v dávkovaném množství 7,6 % hm. (přísada je v množství 3 % hm. z celkového směsného pojiva).

Provedení: květen 2021.

Při vyhovující zpracovatelnosti bylo dosaženo fyzikálně-mechanických vlastností pro projektovaný druh litého asfaltu MA 11 I (číslo tvrdosti trnem 5 cm² a jeho přírůstek při 40 °C na krychlích) podle požadavků národního aplikačního dokumentu ČSN 73 6122.

Teploty pokládaného litého asfaltu byly podle měření při vypouštění z přepravníků v rozmezí 230 – 240 °C.

Ing. Eva Králová
Ing. Lubomír Žalman
ECT s. r. o. Praha

POUŽITÁ LITERATURA:
[1] ČSN 73 6242 – Navrhování a provádění vozovek na mostech pozemních komunikací
[2] ČSN 73 6122 – Stavba vozovek – Vrstvy z litého asfaltu – Provádění a kontrola shody
[3] ČSN 73 6114 – Vozovky pozemních komunikací – Základní ustanovení pro navrhování
[4] ZTV-ING Zusaetzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien fuer Ingenieurbauten, Teil 7 Brueckenbelaega
[5] ŽALMAN, L. – Modifikace a přísady litých asfaltů , Konference Asfaltové vozovky 2003 (AV 03) SILMOS Brno 2003, str. 404 – 408
[6] TKP kap. 8 – Litý asfalt – Ministerstvo dopravy ČR 2008
[7] ŠTĚPANOVSKÝ V. – Chování asfaltových směsí za nízkých teplot, Bakal. práce, VUT v Brně, FAST-ÚPK 2013, ved. práce HÝZL P., 56 s.
[8] TP 164 – Izolační systémy mostů pozemních komunikací – polyuretany – Ministerstvo dopravy ČR 2013
[9] TP 178 – Izolační systémy mostů pozemních komunikací – polymetylmetakryláty – Ministerstvo dopravy ČR 2013
[10] ČSN EN 13596 – Hydroizolační pásy a folie – Hydroizolace betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Stanovení přilnavosti v tahu
[11] Centrum pro efektivní a udržitelnou dopravní infrastrukturu (CESTI), projekt TE 011020168, část WP1-1.1.2 Specifikace a požadavky nových technických řešení pro nízkoteplotní lité asfalty – Sborníky technických listů v letech 2013 – 2014