Historie hydroizolací mostů

Příspěvek se zabývá hydroizolacemi mostů na území České republiky od minulosti po současnost. Zvláštní důraz je kladen na hydroizolace betonových mostů z asfaltových pásů. Ukazuje stručně vývoj a přináší přehled hydroizolací z hlediska materiálu a technologie na tomto typu mostu. Příspěvek rozšiřuje a aktualizuje příspěvek z roku 2014 [1].

HISTORIE ASFALTOVÝCH VOZOVEK NA MOSTECH POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ

Při výstavbě silnic bylo nutné překlenout terénní nerovnosti a k tomuto účelu posloužily mimo jiné i mosty. První mosty byly stavěné ze dřeva a později z kamene a oceli. Tyto mosty neobsahovaly žádnou hydroizolační vrstvu. Vlastní hydroizolace mostů je tak spojena teprve s železobetonovými mosty a nutnosti ochrany ocelové výztuže. Co vše předcházelo současným hydroizolacím na mostech je na následujících řádcích.

První písemně doložitelné informace o asfaltové úpravě na mostu jsou z roku 1802, kdy se ve Francii začala těžit asfaltická hornina. Tato hornina se používala na úpravu povrchu vozovky a mostů jako izolace. Mosty se v této době upravovaly stejnými materiály, z kterých se prováděla vozovka. Masivní konstrukce těchto mostů přenesly zatížení od penetračního makadamu až po asfaltový beton.

Významným zlomem nejen v mostním stavitelství je používání betonu. Stav mostního stavitelství do druhé světové války pěkně zachycuje profesor Bechyně ve svých skriptech [2], [3]. V případě mostovky se konstrukčně jednalo o železobetonové desky podpírané trámy, průvlaky a sloupy nebo klenbou. Ochrana mostovky byla vždy provedena izolací. Tato izolace byla vždy vyspádována (nejméně 1:20 napříč a 1:60 podél [3]) k vývodům, aby nedocházelo k „promáčení mostovky vodou prosáklou do vozovky“ [2]. Dále se uvádí, že: „izolace musí být trvale tažná a poddajná, aby malými pohyby konstrukce nepopraskala.“ [2]. Jako izolaci doporučuje olověný plech tl. 0,3 – 0,5 mm nebo měděný plech tl. 0,2 – 0,4 mm vložený mezi živičné izolace s vložkou z plsti (asfaltová anglická plsť). Tento typ izolace nazývá Siebelovou. Jednotlivé pruhy plsti se lepí asfaltovými nátěrem za horka s přesahem, případně se styky zvlášť přelepují dalšími pruhy. Jako další variantu izolace uvádí použití lepenek místo plstí s asfaltem. Příkladem je ruberoid, kde se jedná o surovou lepenku z vlněné plsti máčenou v impregnační lázni. Uvádí dále, že izolaci je možné provést nátěry bez vložek. Jedná se o asfaltové nátěry za horka nebo: „podobnými látkami pryžovými, např. PARATECTEM (za studena), přípravky CONCO (plastic a liquid), je radno alespoň hotové povlaky chrániti vrstvou tenké lepenky.“ [2]. Za modernější izolace považuje: „isolace autogenní (na např. TOISOL, ISODRITE), které se spojují (bez nátěru) spájecí lampou a stloukáním spojů (přesahování).“ [2]. Jako nevhodnou izolaci uvádí cementové omítky z důvodu, že „praskají, i když jsou vyztuženy drátěným pletivem.“ [2].

Příkladem realizací izolací z tohoto období je stavba mostu v Bechyni v roce 1928 (viz obr. 1). V tomto případě se jednalo o sdružený most, kde vedle sebe byla silniční a kolejová doprava (příčný řez viz obr. 2).

Zajímavé je řešení dilatací, které jsou opět řešeny pomocí měděných plechů a vlastní spáry se popřípadě vyplňovaly přírodním asfaltem. Pro zlepšení adheze asfaltu k betonu a asfaltovému nátěru bylo možné přidat azbestová vlákna. Příklad řešení těchto dilatací viz obr. 3. Ochranu izolace pak zajišťuje: „vrstva hubeného betonu nebo dlažba z cihel na plocho kladených.“ Tloušťka tohoto betonu byla 30 – 40 mm [3].

Nad touto ochranou pak následovala vozovka, která byla řešena jako dlážděná, (kamenem, betonem, dřevěnými špalíky) nebo se štětovala a štěrkovala (viz obr. 3).

Tradiční železobetonové trámové mosty byly limitovány rozpětím a přestávaly vyhovovat vzrůstajícím požadavkům na těžkou dopravu a konkurovat ocelovým mostům. Po druhé světové válce se tak začínají objevovat první mosty z předpjatého betonu. Štíhlost, výroba prefabrikátů, úspora materiálů a rychlá montáž byly přednosti těchto konstrukcí. Je zajímavé, že např. profesor Bechyně měl k předpjatým mostům zdrženlivý postoj a považoval předpjaté konstrukce pouze za jednu ze zajímavých technik [5].

S nástupem železobetonových mostů bylo nutné změnit i asfaltovou vozovku. Nově se začala používat lehká a pružná vozovka. Bohužel tyto první předpjaté mosty měly nedostatečnou ochranu proti vodě [5]. Mosty byly pouze s asfaltovou úpravou bez izolace. Názory, že voda a roztoky solí budou odvedeny přímo z povrchu mostu, byly chybné. Trhlinami ve vozovce se tyto roztoky dostávaly k mostovce a docházelo k degradaci železobetonové konstrukce.

Díky těmto zkušenostem se po roce 1960 začaly provádět první mosty s asfaltovou vozovkou a hydroizolací. Tyto hydroizolace byly tvořeny asfaltovými lepenkami, které se kladly ve 2 – 3 vrstvách na betonovou mostovku a navzájem slepily horkým asfaltem. Proti mechanickému poškození se hydroizolace chránila 50 – 80 mm silnou železobetonovou betonovou deskou, která tvořila podklad asfaltové vozovce. Železobetonová deska nedokázala dostatečné přenášet dynamické zatížení, což mělo za následek její poruchu. Porušená deska pak začala poškozovat hydroizolaci. Na konci 60. let se tak nahrazuje ochranná železobetonová deska vrstvou z litého asfaltu nebo asfaltového betonu. Na vozovkách s ochrannou vrstvou z litého asfaltu se však v některých případech začaly, převážně v horkých letních měsících, vytvářet puchýře. Puchýře byly způsobeny vlhkostí unikající z vyzrávajícího betonu mostovky. Bylo přijato řešení umístit odvětrávací (expanzní) vrstvu pod hydroizolaci. Odvětrávací vrstva byla tvořena pásy ze skleněné rohože, skleněné tkaniny nebo perforovaného pásu ze skelné rohože. U perforovaného pásu došlo k lepšímu spojení s podkladní vrstvou – mostovkou. Napojení expanzní vrstvy na vnější prostředí však způsobovalo, že docházelo k vniknutí vody do této vrstvy a podmáčení hydroizolace. Jako řešení byly používány rourky, které byly instalovány v nejnižších místech, a odváděly případnou vodu z mostovky. Možné problémy s expanzní vrstvou vyřešil další systém a to izolace z natavitelných asfaltových pásů. První asfaltové pásy byly z oxidovaného asfaltu s nosnou vložkou ze skelné tkaniny. Jednalo se o pásy SKLOBIT A a později SKLOBIT E. Ani tyto pásy však nebyly schopny zajistit spolehlivou ochranu hydroizolace a to především na mostech dálničního typu. Právě pro mosty dálničního typu byly vyvinuty první dva typy stěrkových mostních izolací – technologie MAI (Mastix asfaltový izolační) a technologie VUISIL-D (modifikovaná hmota na bázi dehtu). V 80. lech, kdy byly první zkušenosti se zahraničními materiály díky rekonstrukci vozovky a hydroizolace na Nuselském mostě, docházelo u nás k vývoji materiálů, jak stěrkových, tak asfaltových pásů modifikovaných termoplastickými polymery. Limitujícím faktorem však byl nedostatek modifikátoru, který se musel dovážet ze zahraničí. Jako slepou cestou se naopak ukázaly asfalty modifikované epoxidovými pryskyřicemi. Ještě ve změně ON 736242 [6] z roku 1985 byla v hydroizolačním a vozovkovém souvrství uvedena expanzní vrstva. V letech 1985-87 byly v praxi prověřeny modifikované asfaltové pásy IZOTEKT T4 a IZOTEKt AL-T4. Tyto pásy byly podrobně testovány na VUT FAST Brno. V těchto letech je možné ukončit hledání vhodné izolace. Jako optimální se stává izolace z asfaltových pásů a asfaltový mastix.

V průběhu let 1987 – 88 byl s úspěchem ověřován i první modifikovaný asfaltový pás vyrobený v ČSSR a to ELASTOBIT ST. S otevřením hranic docházelo k rychlým rozšířením nových materiálů, především modifikovaných asfaltových pásů. Jsou schvalovány izolační systémy z pásů z Francie, Itálie, Německa a Rakouska. Nové materiály a technologie si vyžadovali změnu současné oborové normy a vytvoření ČSN 73 62 42 [7]. Vedle asfaltového mastixu a asfaltových pásů se v nově zpracované normě objevily i polymerní izolace. Zkušenosti s jejich aplikacemi byly přebírány ze zahraničí. V roce 1997 byl schválen první izolační systém tuzemského výrobce DEHTOCHEMA BITUMAT, a. s. s modifikovaným asfaltovým pásem BITUMELIT PR 5. Po roce 2000 se spektrum hydroizolací rozšiřuje o další izolace a to polyuretanové a polymetakrylátové. V tomto roce jsou také přijaty nové evropské zkušební harmonizované normy pro izolace betonových mostovek z asfaltových pásů. Vyvrcholením je vydání předmětové harmonizované normy ČSN EN 14695:2010 [8]. Reakcí na vydání této normy je revize ČSN 73 62 42 [9] v roce 2010.

IZOLACE ASFALTOVÝCH VOZOVEK NA MOSTECH

Základní požadavky kladené na izolace je možné shrnout do několika bodů:

• vodotěsnost,
• životnost srovnatelná s životností mostovky (odolnost vůči agresivní vodě a roztokům solí),
• odolnost proti statickému a dynamickému zatížení,
• odolnost proti teplotním změnám,
• schopnost přenosu brzdných sil (radiální a tangenciální síly) do konstrukce,
• dostatečná tažnost pro přenesení trhlinek v podkladu.

Základní skladba vozovky na mostě viz obr. 5.

Základní typy hydroizolací jsou asfaltové izolační pásy, polyuretany, polymetylmetakryláty a asfaltový mastix. Tyto typy izolací jsou popsány v Technických a kvalitativních podmínkách staveb pozemních komunikací. Kapitola 21 izolace proti vodě [8].

Asfaltové izolační pásy. Jedna z nejstarších izolací. V současné době se pro izolaci používají asfaltové pásy modifikované polymery. Jedná se především o modifikaci elastomerického charakteru, kde se používá kopolymeru SBS (styrén-budadién-styrén), nebo elastomerického charakteru obecně označovaného jako modifikace APP (akaktický polypropylen). První APP vznikal jako vedlejší produkt při výrobě IPP (izotaktický polypropylen). Po jeho zavedení jako modifikátoru asfaltových pásů nastává jeho nedostatek a tak se začínají používat další polymery ze skupiny polyolefínů. Pouze v některé literatuře jsou souběžně s modifikací APP uváděny další možné modifikace polymery ze skupiny polyolefínů. Jedná se především o PE, PP, EVA, APAO. Kombinaci vlastností obou typů pak přináší modifikace ALPA. Izolace na mostě z asfaltových pásů (viz obr. 6 a 7).

Asfaltové pásy se aplikují jako jednopásové s hrubozrnným posypem o min. tl. 4,5 mm nebo tl. min. 4,0 mm s jemnozrnným posypem. V případě dvoupásové aplikace je u hrubozrnného posypu min. tloušťka pásu 4,0 mm a u pásu s jemnozrnným posypem 3,5 mm. Proti ostatním izolacím je menší náročnost na strojní vybavení a technologii aplikace. Jejich aplikace je časově náročnější. Požadavky na provádění a kontrolu jsou obsaženy především v [9].

Polyuretany. Jedná se moderní izolační materiál, který si své místo jako izolace teprve získává. Požadavky na provádění a kontrolu jsou obsaženy nejen v [9], ale především v Technických podmínkách 164 [11].

Polyuretany se aplikují stříkáním (běžnější způsob) nebo nátěrem. Aplikace nátěrem se používá v místech, kde není možné použít nástřik a pro případ oprav po provedení kontrolních odtrhových zkoušek. Izolační vrstva musí mít minimální tloušťku 2,0 mm. Tato technologie je náročná izolace z hlediska strojního vybavení pro přípravu směsi a dodržení klimatických podmínek při aplikaci. Předností je vytvoření bezespáré vrstvy a řešení členitých detailů.

Polymetylmetakrylát. Požadavky na provádění a kontrolu jsou obsaženy nejen v [9], ale především v Technických podmínkách 178 [12]. Pro tento materiál platí podobné podmínky a požadavky jako pro polyuretany.

Asfaltový mastix. Jedná se o vrstvu z asfaltové směsi, která musí být v souladu s [9], a ČSN EN 12970 [13].

Náročná izolace z hlediska strojního vybavení pro přípravu směsi, kontrolu kvality, dodržení konstantní složení směsi a požadavků na aplikaci. Vlastní aplikace je rychlá.

ZÁVĚR

V současné době se nacházíme v období, kdy dochází k dynamickému rozvoji nových technologií a materiálů a bohužel občas kvalita pokulhává. Tradiční materiály a technologie ale mají stále své pevné místo při provádění izolací asfaltových vozovek na mostech.

LITERATURA, ODKAZY:
[1] PLACHÝ, J. Hydroizolace asfaltových vozovek na betonových mostech od historie po současnost. Silnice a železnice. [cit. 11-03-2019]. Dostupné z: http://www.silnice-zeleznice.cz/clanek/hydroizolace-asfaltovych-vozovek-na-betonovychmostech-od-historie-po-soucasnost/
[2] BECHYNĚ, S. Stavitelství mostů kamenných a betonových. Díl první, část jedna. Úvod. Základní části mostních staveb. Hlavní rozměry a povšechná úprava mostů zděných. Spolek posluchačů inženýrství při českém vysokém učení technickém v Praze. Spis č. 194. Praha 1929.
[3] BECHYNĚ, S. Stavitelství mostů kamenných a betonových. Díl první, část dva. Zakládání mostních staveb. Doplňky a zvláštní úpravy na mostních stavbách. Včlenění most. Vodovodní a průplavní mosty. Závěr obecné části. Spolek posluchačů inženýrství při českém vysokém učení technickém v Praze. Spis č. 198. Praha 1932.
[4] Městské muzeum Bechyně. Stálá výstava Železobetonový most. 2017-05-27.
[5] VÍTEK, J. Historie předpjatého betonu. Česká komora stavebních inženýrů. Praha 2016. ISBN 978-80-87438-84-8.
[6] ON736242. Navrhování vozovek na silničních a dálničních mostech. Praha: ČNI, 1980.
[7] ČSN 736242. Navrhování a provádění vozovek na mostech pozemních komunikací. Praha: ČNI, 1995. Třídící znak 736242.
[8] ČSN EN 14695:2010. Hydroizolační pásy a fólie – Asfaltové pásy pro hydroizolaci betonových mostovek a ostatních pojížděných betonových ploch – Definice a charakteristiky. Praha: Ústav pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví. 2010-05-01. Třídící znak 727605.
[9] ČSN 736242:2010. Navrhování a provádění vozovek na mostech pozemních komunikací. Praha: Ústav pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví. 2010-04-01. Třídící znak 736242.
[10] Technické a kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací. Kapitola 21 izolace proti vodě. Praha: Ministerstvo dopravy. 2010-01-01. [cit. 05-09-2014]. Dostupné z: http://www.pjpk.cz/TKP_21.pdf 
[11] Technické podmínky 164:2014. Izolační systémy mostů pozemních komunikací-polyuretany. Praha: Ministerstvo dopravy. 2013-12-01. [cit. 05-09-2014]. Dostupné z: http://www.pjpk.cz/TP%20164.pdf 
[12] Technické podmínky 178:2014. Izolační systémy mostů pozemních komunikací-polymetylmetakryláty. Praha: Ministerstvo dopravy. 2013-12-01. [cit. 05-09-2014]. Dostupné z: http://www.pjpk.cz/TP%20178.pdf 
[13] ČSN 12970:2008. Litý asfalt a asfaltový mastix pro vodotěsné úpravy – Definice, požadavky a zkušební metody. Praha: Český normalizační institut. 2008-03-01. Třídící znak 736151.
[14] PLACHÝ, J. PETRÁNEK, V.: Hydroizolace betonových mostovek v České republice z pohledu tradice a dneška. Hydroizolace a vozovky na mostech 21. konference, CERM, s.r.o., Brno 2010, ISBN 978-80-7204-710-9
[15] Vlastní odborné posudky z let 2004–2019