Bitumen je černý, viskózní až tuhý materiál získaný jako zbytek při destilaci ropy. Tvoří jej převážně uhlovodíky a jeho hlavní využití je ve stavebnictví a dopravním stavitelství, zejména jako pojivo v asfaltových směsích.
Dále se používá při hydroizolacích střech, základů a stavebních konstrukcí nebo jako těsnicí hmota proti vlhkosti. Bitumen je velmi oblíbený izolační materiál, který má využití při stavbě střech, základů a dalších konstrukcí. Jeho výhodou je odolnost vůči vodě a dlouhá výdrž - životnost bitumenových desek se pohybuje v rozmezí 25 až 50 let. Proto se bitumen hojně používá jako bitumenová krytina, bitumenový šindel nebo ve formě bitumenových pásů. I přes své skvělé vlastnosti však potřebuje údržbu.
Co je bitumen a kde se používá?
Bitumen - neboli živice - je silně viskózní černá organická kapalina, nejčastěji se vyskytující ve formě asfaltu či dehtu. Materiál je známý pro své voděodolné a izolační vlastnosti, proto je ideální pro použití ve stavebnictví. Bitumen nejčastěji najdete ve formě bitumenových pásů a desek, střešních bitumenových tmelů, bitumenových střešních šindelů a dokonce i ve formě bitumenových nátěrů.
Předchůdcem dnešních ropných asfaltů byl přírodní asfalt, který se těžil na několika místech světa. Naší zemi nejbližší je Albánie a okolí Mrtvého moře. Ze vzdálenějších lokalit lze jmenovat např. ostrov Trinidad v Karibském moři. Dle míst, kde se přírodní asfalt těžil, vznikly také názvy této izolační hmoty. Název „bitumen“ (bitumenum) má původ v hebrejštině (okolí Mrtvého moře), název „asfalt“ (asfaltos) má původ v řečtině dle místa těžby v Albánii, která byla součástí starověkého Řecka. V České republice se má správně používat slovo asfalt. Byť se používá i slovo bitumen, tak tento název nemá oporu v žádné normě. V Evropě se používá v některých jazycích slovo odvozené od řeckého asfaltos, v jiných jazycích od hebrejského bitumenum. Např. ale v Německu se výraz bitumen používá pro asfalty použité pro asfaltové pásy (mají nižší podíl plniv), slovo asfalt pak pro asfalty silniční s vyšším množstvím plniv.
Jakýmsi pokračovatelem přírodních asfaltů jsou kamenouhelné dehty a smola, jejichž výroba se datuje od roku 1680. Od roku 1828 se pak hydroizolační vrstvy vylepšují tím, že se již nepoužívá pouhý nátěr dehtem, ale do nátěrů se vkládá lepenka. Vzniká tak jakýsi první předchůdce izolačního pásu (v té době dehtového), avšak vytvářeného nikoliv ve výrobě, ale přímo na stavbě. Od začátku 20. století se pak datuje náhrada dehtů ropnými oxidovanými asfalty. Hydroizolační vrstva se v té době (až cca do 40. let) vytvářela vrstvením impregnovaných lepenek a dehtových či asfaltových nátěrů. Těžké natavitelné asfaltové pásy v podobě, v jaké je známe dnes, se objevily na přelomu 40. a 50. let. V té době se již pro účely hydroizolací střech omezovalo použití dehtů a výrazně se zvyšoval podíl oxidovaných asfaltů. V České republice bylo používání dehtů pro hydroizolační materiály střech definitivně ukončeno v roce 1969 a od té doby se používají pouze ropné asfalty.
Čtěte také: Použití bitumenových střešních krytin
Klasifikace bitumenu
Bitumen a jeho specifikace: Bitumen lze rozdělit do několika hlavních tříd. Toto rozdělení a možné specifikace byly přijaty tak, aby vyhovovaly potřebám spotřebního průmyslu. Všechny jsou založeny na sérii fyzických testů. Jejich účelem je stanovit bezpečnost, rozpustnost, fyzikální vlastnosti a trvanlivost živičných výrobků. Fyzikální vlastnosti určují nezbytnou jakostní charakteristiku pro dodržení klimatických podmínek a zátěžových činností, kterým bude asfalt vystaven.
Bitumen je klasifikován podle standardních zkušebních metod. Tyto testy dávají vzniknout dvěma běžně používaným termínům popisujícím metody měření:
Třídy bitumenu podle hloubky penetrace
Bitumen je klasifikován podle hloubky, do které může standardní jehla proniknout za specifických testovacích podmínek. Tento test ukazuje jeho tvrdost, protože čím menší je penetrace, tím je bitumen tvrdší. Specifikace tohoto typu jakosti obvykle udávají rozsah průniku, například 50/70. Pomocí jiných testů je bitumen také klasifikován podle bodu měknutí, rozpustnosti, bodu vzplanutí atd.
Třídy bitumenu podle úrovně viskozity
Bitumenové materiály jsou také klasifikovány podle jejich viskozity při standardní teplotě (typicky 60°C). Specifikace pro bitumen tříděný podle viskozity obvykle udává nominální viskozitu označenou písmenem „V“ (např. V1500).
Třídy bitumenu podle oxidace
Provzdušnění bitumenu při vysoké teplotě může být použito ke změně jeho fyzikálních vlastností pro určité aplikace. Úroveň oxidace se může lišit od velmi malé, často označované jako "vzduch-korekce" nebo "polofoukání", které mírně mění konečné kvality, až po "plné" vyfukování, při kterém se vlastnosti bitumenu jeví velmi odlišné ve srovnání na bitumen, klasifikovaný podle hloubky penetrace. Názvosloví a klasifikace oxidovaných asfaltových výrobků je založena na teplotě, při které asfalt dosahuje určité „měkkosti“.
Čtěte také: Předpisy a materiály pro výměnu autoskel a protihlukovou izolaci
Bitumenové pojivové materiály
Asfalt se používá jako surovina při výrobě směsí (preparátorů) se zlepšenými aplikačními vlastnostmi a také k optimalizaci jejich fyzikálních vlastností. V takových výrobcích je často hlavní složkou bitumen, ale mohou také obsahovat velké množství jiných materiálů. Tyto produkty se často označují jako "živičná pojiva" a jsou chemicky klasifikovány jako bitumenové přípravky.
- Příprava bitumenu: V bitumenových přípravcích se viskozita pojiva snižuje přidáním různého rozpouštědla, obvykle odvozeného od ropy. Používaná rozpouštědla jsou tradičně minerální terpentýn a petrolej. Živičné přípravky se většinou používají pro nástřik a míchání materiálů.
- Zředěný bitumen: Zředěný bitumen je bitumenový přípravek s viskozitou sníženou přidáním relativně stálých olejů. Typický zředěný bitumen obsahuje plynový olej a rostlinné oleje.
- Modifikovaný bitumen: Modifikované živičné hmoty jsou výrobky, jejichž kvalitativní vlastnosti jako pružnost, soudržnost a pevnost spoje byly upraveny pomocí jedné nebo více chemických látek. Těmito látkami mohou být polymery, drcená pryž, síra, kyselina polyfosforečná atd. Modifikované bitumeny se široce používají při výrobě střešní lepenky a při výrobě podlah.
- Bitumenové emulze: Asfaltové emulze jsou produkty, ve kterých jsou malé kapky (disperzní fáze) bitumenu nebo asfaltových pojiv vstřikovány do vodného prostředí (kontinuální fáze). Bitumenové částice mohou být kladně nabité (kationty), záporně (anionty) nebo nenabité, podle toho, jaký emulgátor se přidá. Pojivem může být modifikovaný bitumen nebo jiný typ bitumenu. Emulze se nejčastěji používají na povrchy vozovek, studené směsi nebo cementové tmely.
- Asfalt: Asfalt je směs živičných látek s minerálním kamenivem (kamenem), pískem a plnivem, obsahující obvykle 4-5 % bitumenu. Asfalt se používá především v silničním stavitelství, jehož vlastnosti závisí na druhu, velikosti a množství kameniva použitého ve směsi.
Evropské normy pro bitumen
Pro většinu typů asfaltových pojiv existují harmonizované evropské normy. Platné specifikace pro bitumenové materiály v Evropě jsou:
- EN12591 - Specifikace pro asfaltové asfalty
- EN13924 - Specifikace pro asfalty na tvrdou dlažbu
- EN14023 - Rámec specifikace pro polymerem modifikované bitumeny
- EN13808 - Specifikace pro kationtové bitumenové emulze
- EN13304 - Rámec pro specifikaci oxidovaných bitumenů
- EN13305 - Rámec pro specifikaci tvrdých průmyslových bitumenů
- EN15322 - Rámec pro specifikaci řezaných a tavených bitumenových pojiv
Výroba asfaltových pásů a jejich vlastnosti
Asfalty se vyrábí fyzikální rafinací ropy, jejíž základní operací je dvoufázová destilace. První fáze je tzv. atmosférická destilace, druhá pak vakuová destilace. Jejím výsledkem je vakuový zbytek, jehož obsahem je mj. surový ropný asfalt neboli asfalt primární. Primární asfalt se následně upravuje oxidací - vzniká asfalt oxidovaný. Druhá možnost úpravy je tzv. extrakce vakuového zbytku - vzniká asfalt extrahovaný. Přimíchají-li se do směsi extrahovaného asfaltu a polofoukaného asfaltu (primární asfalt upravený pouze krátkou oxidací) modifikátory, vzniká asfalt modifikovaný.
Důležité vlastnosti asfaltů
Mezi nejdůležitější sledované vlastnosti asfaltů patří body lámavosti a měknutí.
- Bod lámavosti: Je stav, kdy asfalt přestává být termoplastický a při ohybu vznikají trhlinky - asfalt se láme. Bod lámavosti asfaltu se nezkouší na asfaltové hmotě, nýbrž na již hotovém asfaltovém pásu jeho ohýbáním na trnu o průměru 30 mm. Výsledkem je teplota ve °C, při které se na vnějším povrchu ohýbaného asfaltového pásu objeví trhlinky. Oficiálně udávané hodnoty vyjadřují teplotu, při které ještě ke vzniku trhlin nedochází. Tento údaj se nazývá ohebnost asfaltového pásu na trnu za studena.
- Bod měknutí: Je stav, kdy asfalt měkne a začíná „téct“. Bod měknutí se zkouší na vlastní asfaltové hmotě zkouškou známou pod názvem „KK“ (kulička, kroužek). Asfaltová hmota, která vyplňuje prostor kroužku (kroužek se podobá prstýnku o výšce 4,4 mm a průměru 23 mm), se postupně zahřívá ve vodní lázni. Na této asfaltové hmotě volně leží kovová kulička o průměru 9,53 mm a hmotnosti 3,5 g. Zahříváním asfalt měkne a kulička ho svou hmotností protlačuje kroužkem dolů. Protlačení o 25 mm pak udává bod měknutí asfaltové hmoty ve °C. Tento údaj se nazývá bod měknutí krycí asfaltové vrstvy KK.
Pro praktické použití se pak uvádí ještě hodnota „stálost za tepla“ (někdy také nazývaná „stékavost“), která udává teplotní stabilitu asfaltového pásu na svislé ploše po dobu 2 hodin. Hodnoty „stálosti za tepla“ jsou obvykle o 15-20 °C nižší než hodnoty bodu měknutí.
Čtěte také: Jak využít oboustrannou bitumenovou pásku
Typy modifikace asfaltů
Modifikacemi asfaltové hmoty se také dosahuje mnohem příznivějších hodnot ohebností za studena a bodů měknutí asfaltové krycí vrstvy KK.
- Modifikace APP (ataktický nebo také amorfní polypropylén): Vznikla začátkem 60. let. K výrobě se nejprve používal modifikátor, který vznikal jako nestandardní surovina při výrobě izotaktického polypropylenu. V současnosti se už nepoužívají nestandardní suroviny, ale polypropylény, speciálně vyráběné do asfaltových pásů. Později se směsi APP rozšířily ještě o další typy polyolefínů, např. o polyalfaolefíny. Procento tohoto modifikantu se v asfaltech pohybuje mezi 17-35 %. Z chemického hlediska tvoří APP s extrahovaným a polofoukaným asfaltem směs.
- Modifikace SBS (styrénbutadien-styrén): Vznikla na přelomu 60.-70. let a znamená modifikaci syntetickým termoplastickým kaučukem. Jedná se o chemický řetězec (poly)styrénu a (poly)butadienu v lineární, hvězdicové nebo křížové podobě. Procento tohoto modifikantu v asfaltech se pohybuje mezi 8-22 %.
V současné době však existují i další různé kombinace modifikací. Např. některé asfaltové pásy mají horní krycí vrstvu z asfaltu modifikovaného SBS a dolní krycí vrstvu z asfaltu modifikovaného APP. Další variantou kombinace různých typů modifikací je modifikace směsí APP s SBS (tzv. směsné polymery). Výrobci si od této kombinace slibují spojení kladných vlastností obou těchto nejznámějších modifikací. S modifikacemi ze směsných polymerů jsou zatím poměrně dobré zkušenosti. Ve vývoji jsou další modifikace, které by se mohly objevit během několika let.
Nosné vložky asfaltových pásů
Kvalita a trvanlivost asfaltového pásu je dána kromě druhu použitého asfaltu, množství a typu plniva i typem nosné vložky. Ta plní v asfaltovém pásu celou řadu funkcí. Ovlivňuje jeho prostorovou stabilitu při výrobě i vlastním pokládání, difuzní propustnost, pevnost a průtažnost, způsob natavování, možnost mechanického kotvení, protipožární vlastnosti, případně odolnost proti prorůstání kořenů. Jedna z důležitých vlastností nosných vložek, která ovlivňuje jejich uplatnění v asfaltových pásech a rozhoduje o použitelnosti těchto asfaltových pásů, je nasákavost. Podle nasákavosti se vložky dělí na nasákavé a nenasákavé.
Příkladem nasákavé (a časem i hnijící) nosné vložky je strojní hadrová lepenka. Jedním z asfaltových pásů, které tuto vložku obsahují, je např. IPA. Asfaltové pásy s nasákavými vložkami pro hydroizolační vrstvu střech ani mostů zásadně nepoužíváme. Jejich využití je v jiných oblastech stavebního průmyslu. Do hydroizolačního souvrství lze aplikovat pouze pásy s nenasákavými a nehnijícími nosnými vložkami. Mezi základní typy nosných vložek patří tkaniny ze skelných vláken, skelná rouna a polyesterové rohože. Ojediněle se vyskytly i polyesterové tkaniny. Nejdůležitějšími vlastnostmi nosných vložek jsou jejich pevnost a průtažnost.
Orientační (přibližné) údaje o pevnostech a průtažnostech jednotlivých základních typů nosných vložek jsou uvedeny v následující tabulce:
| Typ nosné vložky | Pevnost (N/50 mm) | Průtažnost (%) |
|---|---|---|
| Skelná tkanina | 1000 - 2000 | 2 - 5 |
| Skelné rouno | 200 - 500 | 2 - 5 |
| Polyesterová rohož | 600 - 1200 | 30 - 60 |
| Polyesterová tkanina | 1500 - 3000 | 20 - 40 |
- Kombinovaná nosná vložka: Vznikne použitím dvou vložek, které jsou v asfaltovém pásu uloženy nezávisle na sobě. Jedna z vložek, tzv. hlavní, je uložena klasicky, tedy přibližně uprostřed tloušťky asfaltového pásu a je vyrobena z polyesterového rouna. Druhá, vyrobená obvykle z jemnější skelné mřížky, případně ze skelného rouna vyztuženého skelnou mřížkou nebo silnějšími skelnými vlákny v podélném směru, je uložena těsně pod horním povrchem asfaltového pásu.
- Spřažené vložky: Se v současné době jeví jako funkčně nejlepší. Spřažená vložka vzniká spojením (spřažením) dvou, tří, případně i čtyř jednotlivých vložek v jednu, a to pomocí adhezivních prostředků (lepidel) tepelně nebo mechanicky tlakem. Spřažené nosné vložky spojují výhody jednotlivých použitých vložek.
Typy asfaltových pásů podle tloušťky
Asfaltových pásů je v současné době velké množství. Liší se tloušťkou, druhem použitého asfaltu, typem nosné vložky a povrchovými úpravami. Každý takovýto pás má jiné vlastnosti a je určen pro jiné použití.
- Asfaltové pásy typu „A“: Jsou speciální papírové lepenky, impregnované primárním asfaltem. Existují ale i tenká polyesterová či skelná rouna, rovněž pouze impregnovaná. Tyto asfaltové pásy typu „A“ tedy nemají žádnou krycí asfaltovou vrstvu. Jejich tloušťka nepřevyšuje 1 mm a pro hydroizolační vrstvu střech i mostů jsou zcela nevhodné, a proto se zásadně nepoužívají.
- Asfaltové pásy typu „R“: Mají tloušťku krycích asfaltových vrstev do 1 mm, přičemž jejich celková tloušťka nepřesahuje 2,5 mm. Ani tyto pásy pro vytvoření hydroizolační vrstvy plochých střech většinou nepoužíváme. Někteří výrobci však speciální typy asfaltových pásů typu „R“ používají do dvouvrstvého hydroizolačního systému jako spodní vrstvu. Pro izolace mostů se ani tyto typy zásadně nepoužívají.
- Asfaltové pásy typu „S“: Mají tloušťku asfaltových krycích vrstev nad 1 mm, přičemž jejich celková tloušťka se pohybuje obvykle od 3,7 mm do 5,0 mm, výjimečně i nad tuto hranici. Hydroizolační vrstva z asfaltových pásů typu „S“ je tvořena jedním až dvěma pásy dle typu, a to v souladu s informativní přílohou „C“, uvedenou v ČSN P 73 0606 - Hydroizolace staveb - Povlakové hydroizolace - Základní ustanovení, případně dle údajů výrobce. Je-li počet asfaltových pásů vyšší než jeden, hovoříme o hydroizolačním souvrství.
Tabulka 1: Rozmezí teplot ohebnosti a měknutí pro různé druhy asfaltů
| Druh asfaltu | Ohebnost za studena na trnu (°C) | Bod měknutí krycí asfaltové vrstvy KK (°C) |
|---|---|---|
| Oxidovaný asfalt | 0 až -5 | 85 až 100 |
| Modifikovaný APP asfalt | -15 až -25 | 140 až 160 |
| Modifikovaný SBS asfalt | -25 až -35 | 100 až 120 |
Z uvedené tabulky je patrno, že asfaltové pásy z oxidovaných asfaltů mají ohebnost za studena kolem bodu mrazu a bod měknutí asfaltové krycí vrstvy KK také není příliš vysoký. Navíc stárnutím oxidovaného asfaltu, kdy z něj migrují olejové podíly, dochází k jeho křehnutí, tedy ještě k dalšímu zvyšování bodu ohebnosti za studena nad hodnotu 0 °C. Naopak současné typy modifikací dále zlepšují užitné vlastnosti asfaltových pásů, zejména jejich trvanlivost, pružnost a zpracovatelnost.
Hydroizolace bitumenu
Proč je potřeba bitumen izolovat?
I když je bitumen sám o sobě odolný proti vodě, stále je potřeba ho po čase zkontrolovat a poškozené části renovovat. UV záření, mechanická poškození i dlouhodobá vlhkost se totiž chtě nechtě na materiálu časem podepíšou. Navíc může po nějaké době vznikat tzv. bitumenová koroze. K té dochází hlavně na střechách, kde se ze střešních bitumenových pásu po čase uvolňuje kyselina, kvůli které korodují plechové části.
K ochraně plechových částí i k renovaci bitumenové střechy jsou tak ideální nátěry na bázi tekuté gumy, zejména pak tekutá guma Kanada. Ta vytváří bezespárovou a pružnou vrstvu, která zajistí dodatečnou ochranu a tím výrazně prodlouží životnost bitumenových povrchů.
Postup aplikace tekuté gumy na bitumenové povrchy
- Příprava povrchu: Než začnete s aplikací tekuté gumy, je důležité zajistit, že je povrch čistý, suchý a zbavený mastnoty nebo starých nátěrů. Pokud budete nátěr aplikovat na starou bitumenovou izolaci, doporučujeme povrch opravdu důkladně odmastit.
- Kontrola podkladu: Před aplikací tekuté gumy se také podívejte na stav bitumenu. Pokud jsou na povrchu praskliny, mezery nebo poškození, můžete je opravit pomocí bitumenového tmelu, který vyplní poškozená místa a zajistí dokonalý podklad. Případně můžete pro opravy použít tekutou gumu a geotextilii.
- Posílení s geotextilií: Pro různé opravy i pro zvýšení odolnosti a pevnosti izolace lze také použít geotextilii mezi jednotlivými vrstvami tekuté gumy. To je užitečné zejména na místech, kde dochází k pohybu konstrukce nebo kde je nutná větší mechanická odolnost.
- Aplikace tekuté gumy: Tekutá guma se nanáší štětcem, válečkem nebo stříkací pistolí v několika vrstvách. Každá vrstva by měla být rovnoměrná a měla by mít dostatek času na zaschnutí. U větších povrchů je lepší aplikovat minimálně dvě vrstvy, aby byla zajištěna maximální ochrana proti vodě a povětrnostním vlivům.
- Kontrola po zaschnutí: Po úplném zaschnutí tekuté gumy doporučujeme provést kontrolu. Zkontrolujte, zda je povrch zcela pokrytý, bez prasklin nebo nedostatků. V případě potřeby lze jednotlivá místa opravit další vrstvou tekuté gumy.
Výhody hydroizolace bitumenu pomocí tekuté gumy
- Bezespárová ochrana: Na rozdíl od tradičních pásových izolací (např. bitumenových pásů) vytváří tekutá guma souvislou vrstvu bez spojů, což zvyšuje vodotěsnost.
- Vysoká přilnavost: Tekutá guma se skvěle váže na bitumenové povrchy, ať už jde o bitumenovou střechu nebo bitumenové desky.
- Odolnost vůči UV záření: Bitumenové povrchy jsou citlivé na UV záření, které může způsobit jejich degradaci. Tekutá guma poskytuje ochrannou vrstvu, která chrání bitumen před poškozením sluncem.
- Flexibilita: Tekutá guma je pružná a přizpůsobí se pohybům konstrukce, což je důležité u bitumenových střešních šindelů nebo u střech vystavených teplotním výkyvům.
Prodlužte životnost bitumenových povrchů
Hydroizolace bitumenových povrchů pomocí tekuté gumy je jednoduchá, účinná a dlouhodobě spolehlivá metoda. Díky své pružnosti, voděodolnosti a schopnosti odolávat UV záření představuje ideální řešení pro ochranu bitumenových krytin i bitumenových nátěrů. Nezapomeňte na kvalitní přípravu povrchu a aplikaci několika vrstev, abyste zajistili opravdu dlouhou životnost vaší izolace.
Likvidace bitumenových odpadů
Při běžném použití je bitumen relativně stabilní a ve studeném stavu není rozpustný ve vodě. Rizika mohou vznikat zejména při zahřívání bitumenu, kdy se mohou uvolňovat těkavé organické látky zatěžující ovzduší a zdraví osob. Likvidace bitumenu vyžaduje zvýšenou pozornost a oddělené shromažďování:
- Bitumenové odpady musí být sbírány odděleně od ostatních stavebních odpadů.
- Nesmí se míchat s dehtovými materiály, které mohou obsahovat nebezpečné látky (např. polycyklické aromatické uhlovodíky - PAU).
- Pro shromažďování používejte pevné, nepropustné a mechanicky odolné obaly (např. kontejnery, vaky).
- Bitumen nelze odkládat do komunálního odpadu ani běžného stavebního odpadu. Musí být předán oprávněnému zařízení nebo odpadové společnosti.
- Studený, tuhý bitumen obvykle není klasifikován jako nebezpečný odpad. Horký (roztavený) bitumen spadá do třídy nebezpečnosti ADR 9 - různé nebezpečné látky a předměty a je označován UN 3257.
tags: #jak #delit #bitumen #klasifikace