Modifioitujen bitumikatteiden pitkäaikaiskestävyys: Kirjallisuusselvitys

Jouko Rantamäki

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Modifioitujen bitumikermien pitkäaikaiskestävyyttä tarkasteltiin materiaalivalintojen, työtapojen ja erilaisten vanhentamis- ja kenttäkokeiden valossa. Bitumien modifioinnilla parannetaan bitumin muodonmuutosominaisuuksia kylmissä tai kuumissa olosuhteissa. Suomessa suurin merkitys on bitumikermien säilymisellä elastisena tai plastisena kylmissä olosuhteissa. Se vähentää katon lämpötilavaihteluiden aiheuttamien alustan liikkeiden katteeseen kohdistamia jännityksiä, joista aiheutui aikaisemmin usein katteen repeämiä. Kattaminen voidaan myös suorittaa alhaisemmissa lämpötiloissa ilman kermien murtumisvaaraa. Modifioitujen bitumikatteiden määrä Euroopassa on kasvanut viime vuosina voimakkaasti. Modifioituja tuotteita on laajemmin tuotannossa kahta tyyppiä: ataktisella polypropeenilla (APP) modifioitu ja styreenibutadieenistyreeniblokkikopolymeerillä (SBS) modifioitu. APP on plastomeeri eli muodonmuutokset eivät palaudu, ja SBS on elastomeeri eli muodonmuutokset palautuvat pääosin. APP-kermien laatu vaihtelee sekä eri tuottajien että samankin tuottajan eri tuote-erien välillä. Laadun vaihtelu näkyy testeissä venymien ja kylmätaivutuslämpötilan vaihteluna. Laatuvaihtelun eräs tekijä on APP:n laatu, koska se on polypropeenituotannon sivutuote. SBS on kehitetty bitumin lisäaineeksi ja sen laatuvaihtelu on vähäisempää. Kermeissä on SBS:n määrän yleensä yli 12 % bitumin määrästä, jotta se muodostaisi yhtenäisen verkon tuotteen sisällä. Kirjallisuuslähteiden mukaan APP:tä tulee vastaavasti yleensä olla yli 20 %, jotta tuotteet olisivat parempia kuin normaalit puhalletuilla bitumeilla valmistetut tuotteet. Kermien pitkäaikaiskestävyys saattaa kuitenkin heiketä APP:n määrää lisättäessä. SBS-kermit säilyttävät tavallisimmin taipuisuutensa lämpötiloihin -15...-40 °C asti, kun APP-kermeillä vastaava lämpötila on -5...-20 °C. Katoilta otettujen näytteiden perusteella SBS-katteen venyvyys oli huonelämpötilassa yli 30 %, kun se APP-kermeillä oli noin 10 %. Venymiin vaikuttaa huomattavasti myös tukikerrosten laatu ja sijainti kermissä. Kylmissä olosuhteissa SBS-tuotteiden ominaisuudet heikentyvät hitaammin. Suomessa SBS-modifioituja bitumikatteita on tehty noin 15 vuoden ajan, kun taas APP-modifioituja on tehty vain vajaat kymmenen vuotta. Ulkomailla vanhimmat SBS-katteet ovat yli 20 vuotta vanhoja ja ovat edelleen hyvässä kunnossa. Vanhimmat APP-katteet ovat noin 20 vuotta vanhoja. Vertailevia vanhoja testikattoja ei ole, mutta Euroopan muissa maissa on esitetty arvioita, että liuskesirotteelliset modifioidut kaksinkertaiset bitumikatteet kestäisivät noin 30 vuotta ja singelillä suojatut noin 40 vuotta. APP-katteissa tavallinen hiekka- tai muovikerrossuoja antaa katteelle arviolta noin 20 - 25 vuoden kestoiän. Puhalletuista bitumeista tehtyjen vastaavien kattojen ikä on keskimäärin noin 20 liuskesirotteella ja 25 vuotta singelillä suojattuna. Kattojen kenttätarkastuksissa on todettu, että APP-katteissa saumojen pitävyys on jonkinasteinen ongelma, koska ne pääosin tehdään yksikerroskatteina. SBS-katteissa esiintyy korkeissa lämpötiloissa liukumaa saumoissa. Kattoja APP-tuotteilla korjattaessa tulee kermit kiinnittää alustaan mekaanisesti, koska APP-tuotteilla voi esiintyä yhteensopivuusongelmia muiden bitumituotteiden kanssa. SBS-tuotteilla vastaavaa ongelmaa ei yleensä ole. Katteiden ulkoisina rasitustekijöinä ovat UV-säteily, korkea lämpötila, yleensä lämpötilan vaihtelut, sade, jää, alustan liikkeet ja mekaaniset iskut. Säteilyä ja korkeita lämpötiloja vastaan bitumi tulee suojata. Parhaan suojan antaa singelikerros, seuraavaksi paras on liuskesirote ja heikoin on hiekka tai muovisuoja. Jään muodostuminen katolle on selvästi vähäisempää, jos katon kaltevuus on suurempi kuin 1:18. Alustan liikkeiden vaikutusta voidaan yhtenäisessä rakenteessa vähentää lisäämällä katteen paksuutta, pehmentämällä käytettyjä bitumeja, lisäämällä tukikerroksia, vähentämällä alustan liikkeitä ja kiinnittämällä kate vain osittain alustaan. Mikäli katteet tulevaisuudessa ohenevat, mekaanisten iskujen merkitys katteen kestävyydelle voi kasvaa nykyisestä. Useampikerroksinen kate ei ole niin altis työvirheille kuin yksikerroskate. Yksikerroskatteissa tulisi saumojen virheettömyys pystyä tarkastamaan työmaaolosuhteissa. Lyhytaikaisista vanhentamiskokokeista tavanomaisin on vanhentaminen kohotetussa lämpötilassa. Tulokset ovat osittain ristiriitaisia eri tutkimusten välillä, mutta samalla kermityypillä ainakin jonkin ominaisuuden muutoksen ennakoimisessa ja eri tuotteiden vertailussa samalla tavoin tehtynä se puolustaa paikkaansa. Samallakin standardilla eri laboratoriossa tehty koe voi tuottaa poikkeavia tuloksia pienistä koeolosuhteiden eroista johtuen. Tulosten muuttaminen käytäntöön katteiden iäksi on huomattavan epävarmaa. Parhaiten käytännön pitkäaikaiskokeet ja vanhentamiskokeiden tulokset yhtyvät taivutettaessa tuotteita kylmässä ja testattaessa termonalyyttisin menetelmin. Modifioitujen bitumien ja polyesteritukikerroksen käyttö kermeissä on selvästi vähentänyt katteissa esiintyviä vaurioita. Pinnan rakkuloitumista ei enää juuri esiinny ja halkeamat ovat käyneet harvinaisiksi. Yksikerroskatteiden lisääntynyt käyttö heikentää todettua edullista kehitystä saumojen vuotojen vuoksi. Puhallettujen bitumituotteiden korvaaminen modifioiduilla bitumituotteilla on taloudellisesti perusteltua hieman kalliimmasta investointikustannuksesta huolimatta kaikilla loivilla katoilla. Erityisen suositeltavaa niiden käyttö on katoilla, joilla edellinen kate joudutaan korvaamaan uudella toistuvien katteen repeytymien vuoksi.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages49
ISBN (Print)951-38-4828-0
Publication statusPublished - 1995
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number1673
ISSN1235-0605

Keywords

  • roofing
  • felts
  • bituminous coatings
  • modification
  • durability
  • service life
  • temperature
  • joints (junctions)
  • deformation
  • strength
  • aging tests (materials)
  • reviews
  • fatigue (materials)
  • tests
  • mechanical properties

Cite this

Rantamäki, J. (1995). Modifioitujen bitumikatteiden pitkäaikaiskestävyys: Kirjallisuusselvitys. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1673