VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ
Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc. a kolektiv
STAVEBNÍ LÁTKY MODUL BI01-M05
POLYMERY A ŽIVICE
STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku zodpovídá autor. ©
Ing. Jan Koukal, CSc.
Stavební látky
OBSAH 1
2
ÚVOD .........................................................................................................7 1.1
Cíle ......................................................................................................7
1.2
Požadované znalosti ............................................................................7
1.3
Doba potřebná ke studiu......................................................................7
1.4
Klíčová slova.......................................................................................7
MAKROMOLEKLÁRNÍ LÁTKY .............................................................8 2.1
Příprava ...............................................................................................8
2.2
Vlastnosti vysokomolekulárních látek ................................................9
2.3
Zpracování vysokomolekulárních látek ..............................................9
2.4
Přehled běžných polymerů ................................................................10
2.4.1
Termoplasty...............................................................................10
2.4.2
Reaktoplasty ..............................................................................12
2.5
Identifikace polymerů .......................................................................13
2.6
Kontrolní otázky................................................................................14
2.7
Korespondenční úkol........................................................................14
2.8
Autotest .............................................................................................14
2.9
Klíč ....................................................................................................14
2.10
Závěr..................................................................................................16
2.10.1 3
Shrnutí .......................................................................................16
ŽIVICE A ŽIVIČNÉ IZOLACE..............................................................17 3.1
Asfalty ...............................................................................................17
3.1.1
Strukturní vlastnosti asfaltů.......................................................18
3.1.2
Druhy asfaltů .............................................................................18
3.1.3
Vlastnosti asfaltů .......................................................................20
3.2
Dehtové živice...................................................................................20
3.2.1
Druhy dehtů...............................................................................20
3.2.2
Vlastnosti dehtů.........................................................................21
3.2.3
Rozdíly mezi asfalty a dehty .....................................................21
3.3
Živičné směsi.....................................................................................21
3.3.1
Obalované kamenivo.................................................................21
3.3.2
Asfaltový beton .........................................................................21
3.3.3
Litý asfalt...................................................................................22
3.4
Živičné izolace ..................................................................................22
- 5 (31) -
Stavební látky
3.4.1
Živičné nátěry ........................................................................... 22
3.4.2
Živičné izolační pásy ................................................................ 23
3.4.3
Výztužné vložky izolačních pásů ............................................. 23
3.4.4
Kontrolní otázky ....................................................................... 23
3.5
Korespondenční úkol:....................................................................... 23
3.6
Autotest............................................................................................. 24
3.7
Závěr ................................................................................................. 24
3.7.1 3.8 4
Shrnutí: ..................................................................................... 24
Studijní prameny............................................................................... 24
Izolační hmoty .......................................................................................... 25 4.1
Izolace proti vodě a vlhkosti............................................................. 25
4.1.1 4.2
Izolace z polymerů a pryží....................................................... 25
Tepelně izolační hmoty .................................................................... 26
4.2.1
Rozdělení tepelně izolačních hmot........................................... 26
4.2.2
Vláknité tepelně izolační hmoty ............................................... 27
4.2.3
Tvarované tepelně izolační hmoty............................................ 27
4.2.4
Sypké tepelně izolační materiály.............................................. 27
4.3
Izolační hmoty proti hluku a otřesům............................................... 28
4.4
Izolační hmoty pro speciální účely................................................... 28
4.4.1
Kontrolní otázky ....................................................................... 28
4.5
Korespondenční úkol:....................................................................... 28
4.6
Autotest............................................................................................. 28
4.7
Závěr ................................................................................................. 29
4.7.1
Shrnutí: ..................................................................................... 29
4.8
Klíč ................................................................................................... 29
4.9
Studijní prameny............................................................................... 31
- 6 (31) -
Stavební látky
1 ÚVOD 1.1
Cíle
Předkládaná učební pomůcka je určena studentům prezenčního a kombinovaného studia v prvních ročnících pobytu na stavební fakultě. Získané znalosti se stanou nezbytnými vstupy při studiu odborných předmětů všech směrů ve vyšších ročnících. Nezbytným doplňkem těchto textů jsou kontrolní otázky, korespondenční úkol, autotest s klíčem ke kontrolním otázkám a korespondenčnímu úkolu, doporučená studijní literatura a seznam norem. V této části studijního textu se seznámíte se polymery a živicemi.
1.2
Požadované znalosti
Pro porozumění studijního textu jsou nezbytné znalosti středoškolské fyziky a a základní laický přehled o problematice. Základní údaje jsou v úvodu studijního textu zopakovány a vysvětleny.
1.3
Doba potřebná ke studiu
Doba studia závisí na znalostech čtenáře, obecně se dá říci, že na studium tohoto studijního textu 6 až 8 hod. studia.
1.4
Klíčová slova
Makromolekulární látky, termoplasty, reaktoplasty, živice, asfalty, živičné směsi, živičné izolace, izolační hmoty,
- 7 (31) -
2 MAKROMOLEKLÁRNÍ LÁTKY Vysokomolekulární umělé látky, nazývané také umělé hmoty, plastické látky, polymery, pryskyřice a p. nacházejí stále větší použití jak v průmyslu, tak i v domácnostech namísto dříve tradičně používaných kovů, skla,porcelánu, kůže, keramiky atd. Tyto látky nejsou však nějakými náhražkami přírodních materiálů, jak byly někdy uváděny (v Německu Ersatzstoffe), ale jsou to dnes látky s novými, dříve neznámými vlastnostmi, které mají v řadě případů lepší výsledky, než při upotřebení klasických materiálů. Historie přípravy a výroby plastických hmot je stará více jak sto let. R.l868 byl vyroben celuloid, kolem roku l880 galalith z kaseinu a v r. l908 fenolformaldehydové pryskyřice. Největší rozvoj nastal až ve 20. a 30. letech tohoto století a to především v Německu. Vysokomolekulární umělé látky můžeme charakterizovat jako organické látky s vysokou molekulovou hmotností a poměrně nízkým bodem měknutí. Tyto útvary byly nazvány narozdíl od běžných molekul makromolekulami. Makromolekula je útvar skládající se ze značného počtu atomů vzájemně vázaných chemickými vazbami, kdy relativní molekulová hmotnost těchto útvarů se pohybuje mezi 20 000 až 100 000 a může být i mnohem vyšší. Řadíme sem hmoty polosyntetické, což jsou přirozené hmoty zušlechtěné chemickými pochody (celulóza, bílkoviny ap.) a syntetické, připravené z jednoduchých nízkomolekulárních organických sloučenin.
2.1
Příprava
Podle způsobu výroby rozdělujeme vysokomolekulární látky na hmoty vyrobené polymerizací (též polymerací), polyadicí, či polykondenzací. Polymerizace je reakce, při níž vznikají spojením (řetězením) jednotlivých molekul téže látky sloučeniny makromolekulární, aniž by při tomto pochodu vznikaly vedlejší nízkomolekulární produkty. Výchozí sloučeniny nazýváme monomery, konečné produkty pak polymery. Chceme-li měnit vlastnosti určitého polymeru, nebo spojit výhodné vlastnosti dvou polymerů, užíváme tzv. kopolymerace.
Polyadice je reakce, při níž se vzájemně spojují molekuly monomeru, neobsahující dvojné vazby uhlíku bez odštěpení vody nebo jiných jednoduchých molekul.
- 8 (31) -
Stavební látky
Polykondenzace je chemická reakce, spojující dvě i více molekul jednoduchých látek v makromolekuly,přičemž se uvolňují jako vedlejší produkty nízkomolekulární látky (voda, amoniak, sirovodík ap.).
2.2
Vlastnosti vysokomolekulárních látek
Fyzikální i chemické vlastnosti vysokomolekulárních látek jsou závislé na jejich struktuře a na délce a vzájemném vztahu řetězců makromolekul. Při technickém použití těchto látek nám záleží na jejich mechanických vlastnostech (pevnost v tahu, ohybu, rázu, odolnost proti otěru ap.), na vlastnostech tepelných, elektrických, chemických ap. Rozpouštění vysokomolekulárních látek se liší od rozpouštění látek nízkomolekulárních, poněvadž je zprvu nutné, aby látka nabobtnala vniknutím rozpouštědla mezi řetězce makromolekul. Elektrické vlastnosti. Většina vysokomolekulárních látek je vysloveným nevodičem a používá se jich proto jako výborných izolátorů. Chemické vlastnosti vysokomolekulárních látek záleží především na jejich struktuře a na charakteru příměsí v hotovém výrobku. Odolnost proti působení kyselin, zásad a dalších chemikálií je rozdílná. Vhodnou obměnou struktury a použitím patřičného plnidla lze dosáhnout vynikajících odolností proti vlivu většiny chemikálií. Např. jako antikorozní konstrukční materiály se běžně používají hmoty, založené na fenolových pryskyřicích s asbestem jako plnivem, polyvinylchlorid, polytetrafluorethylén a další.
2.3
Zpracování vysokomolekulárních látek
Výrobky z vysokomolekulárních látek nebývají tvořeny jen samotnými těmito látkami, ale zpravidla jsou to směsi pojiv, plniv a přísad. Tyto složky mají za účel jednak nahrazovat jistou část makromolekulární látky ve výrobku, jednak vhodným způsobem upravovat jeho vlastnosti, např. zvyšovat stabilitu při zpracování, usnadnit tvárnění, propůjčit větší ohebnost, zamezovat stárnutí a pod. Materiály, vzniklé spojením vysokomolekulárních látek jako pojiva (matrice) a plniv (částice, vlákna) označujeme jako kompozitní materiály. Z technologického hlediska jejich zpracovatelnosti dělíme vysokomolekulární látky na dvě velké skupiny a to na reaktoplasty a na termoplasty. Reaktoplasty (termosety, duroplasty), jsou hustě zesíťované polymery nebo polykondenzáty, které jsou zpravidla netavitelné a nerozpustné. Lze je proto tvarovat jen jednou. Reaktoplasty se převážně zpracovávají lisováním ve formách za použití tlaku a zvýšené teploty. Surová hmota v prášku nebo v tabletách se vkládá do formy, vytápěné parou nebo elektricky. Hmota teplem měkne, účinkem tlaku vyplňuje prostor formy a dostává její tvar. Důsledkem probíhajících chemických změn
- 9 (31) -
ve hmotě tato přechází v tuhý netavitelný výrobek, je vytvrzována. Podle tlaku rozeznáváme lisování nízkotlaké a vysokotlaké. Další způsob je lisovstřik. Některé výrobky se zhotovují odléváním. Hmota se v tekutém stavu plní do formy, kde ztuhne. Vytvrzování se děje buď teplem, nebo i za studena použitím tužidel (katalyzátorů). Tak se zpracovávají pryskyřice fenolformaldehydové,akrylové, epoxidové atd. Termoplasty jsou hmoty teplem tvárné, t.j. teplem měknou a po ochlazení tuhnou. Při opětovném zahřátí znovu měknou, takže se dají i několikrát posobě tvářet. Tyto hmoty lze úspěšně recyklovat, proto jsou z hlediska ekologického stále populárnější. Termoplasty se zpracovávají vstřikováním, při kterém je hmota předem roztavena v tavicí komoře a pod tlakem vstřikována do chladné formy. Určité druhy se vyrábějí vytlačováním do volného prostoru (trubky, tyče a pod.). Další způsob je válcování (kalandrování) mezi válci kalandru, odkud se snímá ve formě fólií. Tvarování termoplastů lze docílit i tažením či foukáním. Polymerní látky pěnové (PVC, PU a pod.) se vyrábějí z tekutého monomeru s přidáním napěňující látky většinou litím na plochu (desky), nebo do forem. Obrábět lze vysokomolekulární látky podobně jako lehké kovy. Je možné je stříhat, opracovat soustružením, frézováním, hoblováním, vrtáním, pilováním a broušením. Ohýbání těchto látek je častý úkon při zhotovování konstrukčních prvků, např. z trubek a tyčí (vodoinstalační práce). Spojování výrobků lze dosáhnout buď lepením pomocí rozpouštědel, monomerů, či pomocí tvrditelných pryskyřic, nebo svařováním pomocí horkého inertního plynu, dotykovým teplem elektrickými páječkami nebo vysokofrekvenčními svářečkami. Mechanicky lze hmoty spojovat pomocí šroubů a nýtů z plastických hmot nebo z měkkých kovů. Povrchová úprava je důležitým činitelem, podmiňujícím jejich použití. Barvení lze provádět buď vpravováním barviva do hmoty během výroby, nebo jen barvením na povrchu. Při lakování se nanáší na povrch hmoty tenká vrstva laku, který po vysušení nebo vypálení vytváří lesklý film. Potiskováním (hlubotisk, ofset a pod.) se dají upravovat hmoty, určené na záclonoviny, ubrusy, podlahové krytiny atd. Některé druhy plastických hmot je nutno pro určité speciální úkoly pokovovat (např. pro elektrotechnické a optické účely). Pokovovat lze hmoty galvanicky, chemicky (redukcí kovů z roztoků jejich solí) a vakuovým napařováním kovů.
2.4
Přehled běžných polymerů
2.4.1
Termoplasty
Polyvinylchlorid (PVC)
- 10 (31) -
Stavební látky
Je jedním z nejdůležitějších a nejrozšířenějších výrobků. Nahrazuje kovy, má velký význam v kožedělném a v nábytkářském průmyslu a ve stavebnictví. PVC vzniká polymerizací vinylchloridů. Zpracovává se buď bez přísady změkčovadel na tvrdé produkty (Novodur), nebo s příměsí změkčovadel (ftaláty, citráty, oleáty, ricinoleáty a jiné) na elastickou hmotu (Novoplast). Neměkčený PVC je dodáván ve formě desek, tyčí, trubek pro odpady a přívody studené vody. Dále se z něj vyrábějí nádoby, okapní žlaby, okna, dveře, krytiny. Rozpuštěním PVC v rozpouštědle vznikají nátěrové hmoty a lepidla. Měkčený PVC se vyrábí ve formě fólií, hadic, profilovaného materiálu, podlahových krytin, tapet, izolačních materiálů pro el. vodiče a past. Lehčený PVC se zpěňuje na tepelně a zvukově izolační desky o objem. hmotnosti 30-150 kg.m3. Je nahnědlý, samozhášivý, odolný proti vodě a lepitelný. Výrobky z PVC se používají nejen ve stavebnictví, ale ve všech odvětvích průmyslu. Obchodní názvy Novodur, Novoplast, Igelit, Vinydur, Vinyflex, Saran, Astralon. Polyvinylacetát (PVAC) se připravuje polymerací vinylacetátu. Je to průhledná pryskyřice, měknoucí při vyšších teplotách (70-80oC). Je rozpustná ve většině organických rozpouštědel. Používá se k přípravě laků, lepidel a nátěrových hmot. V disperzní formě (latex) je znamenitou přísadou do polymercementových betonů a malt. Latexy PVAC ve formě lepidel a nátěrových hmot, ředitelné vodou, stoupají v oblibě pro snadnou aplikaci i pro ekologická hlediska. Obchodní názvy: Slovilax, Duvilax, Dispercoll, Umacol P. Polyetylén (PE) se připravuje polymerací etylénu, získaného z acetylenu nebo ze zemního oleje. Polyetylén je houževnatá pružná hmota, na omak voskově mastná. Jeho vlastnosti záleží nejen na struktuře, ale i na molekulové hmotnosti, která je ovlivněna i způsobem výroby. Výrobek získaný nízkotlakou polymerací má vysokou molekulovou hmotnost, vyšší pevnost v tahu, tvrdost i bod měknutí než polyetylén, připravený vysokotlakou polymerací. Jeho tepelná odolnost se pohybuje kolem 60oC. Za normální teploty je odolný vůči působení většiny kyselin a zásad. Je nerozpustný v organických rozpouštědlech a naprosto odolný vůči vodě. Je dodáván ve formě fólií, desek, trubek a profilovaného materiálu. Dobře se mechanicky opracovává a hygienicky je nezávadný. Je vhodný pro vodovodní rozvody. Spojuje se svařováním. Obchodní názvy: Polythen, Lupolen, Hostalen. Polypropylen (PP) má podobné použití jako PE. Podle podmínek polymerizace a druhu katalyzátoru vzniká více či méně stereoregulární krystalický polymer. Existují i amorfní PP (měkký elastomer, použitelný jako přísada pro modifikaci asfaltů). Krystalický PP má větší pevnost a odolnost proti vyšším teplotám, než PE a používá se pro rozvod studené i horké vody. Spojuje se svařováním. Fluorované polymery (PTFE) hlavním představitelem je polytetrafluoretylen (PTFE) známý pod názvem teflon. Je nejodolnější vůči chemickým činidlům. Používá se na těsnění, ventily, ložiska a zařízení pro chemický průmysl. Je vysoce odolný vůči teplotě. Není svařitelný a běžnými technologiemi není lepitelný. - 11 (31) -
Polystyren (PS) se připravuje polymerací styrenu (vinylbenzenu). Je to tvrdá, pevná hmota, bez zápachu, chemicky odolná proti působení vody, kyselin i zásad. Technické vlastnosti polystyrenu závisejí na způsobu polymerace. Používá se k výrobě pěnových hmot, profilového materiálu, fólií, nátěrových hmot, kaučuku aj. Syntetický butadienový kaučuk (SBK) polymerací butadienu za přítomnosti vhodných katalyzátorů vzniká polybutadien jako základ syntetického kaučuku. Polymery butadienu jsou kaučukové hmoty, které lze vulkanizovat obdobně jako přírodní kaučuk ve směsi s plnidly, stabilizátory a jinými přísadami. Používají se k výrobě pneumatik a dalších gumových výrobků. Polyakrylové pryskyřice (PAP) monomery těchto plastických hmot jsou různé organické kyseliny, např. kyselina akrylová. Z polyakrylových pryskyřic se vyrábějí nepromokavé tkaniny, organické nerozbitné sklo s vynikající propustností světla (Plexisklo, Umaplex, Dentakryl, Plexigum). Plexisklo - polymetylmetakrylát (PMMA) je tvarovatelný již při teplotě 100 - 110oC, dobře lepitelný a chemicky odolný. Trpí (stárne) UV zářením. V disperzní formě je výborným lepidlem (SOKRAT), pojivem pro vodou ředitelné nátěrové hmoty a přísadou do polymercementových malt a betonů. 2.4.2
Reaktoplasty
Fenolformaldehydové pryskyřice (PF) nazývané též fenolplasty se vyrábějí polykondenzací fenolů (fenol, kresol, xylen, resorcin, pyrogalol) s aldehydy (formaldehyd). Kvalita závisí na struktuře látky i na způsobu reakce, neboť záleží na tom, zda se uskuteční v kyselém nebo zásaditém prostředí, čili na přebytku fenolu nebo formaldehydu. Získáme pak buď novolaky, nebo bakelity. Novolaky se používají k výrobě laků, především izolačních.Z bakelitu se vyrábějí desky, trubky, tvarované předměty, dále je používán jako izolační materiál v elektrotechnice. Používá se také k výrobě tvrzených vrstvených hmot s textilem, dřevem, papírem (Texgumoid, Pertinax, Umakart). Močovinoformaldehydové pryskyřice (UF) (aminoplasty) se připravují polykondenzací močoviny s formaldehydem. Jsou bez chuti, bez zápachu, hygienicky nezávadné. Používají se k výrobě lisovacích hmot, tvrzených papírů, pro nádobí a nádoby na uchovávání potravin.¨ Polyamidy (PA) jsou termoplastické vysokomolekulární látky velmi širokého upotřebení. Výchozími produkty jsou diaminy a dikarbonové kyseliny nebo aminokyseliny. Vlastnosti polyamidů závisí na struktuře a na způsobu přípravy. Mají velmi dobré mechanické vlastnosti. Používají se jako laky, fólie v obalové technice, vlákna pro výrobu tkanin, kordů pro pneumatiky, hnacích řemenů, transportních pásů, ve strojírenství k výrobě ložisek, ozubených kol a pod. Obchodní názvy: Silon, Kapron, Nylon, Perlon, Aloamid, Durethan. - 12 (31) -
Stavební látky
Polyuretan (PU) má obdobné vlastnosti jako PA. Často se používá v lehčené formě měkké (Molitan), polotuhé či tvrdé s objemovou hmotností 24 - 400 kg.m3. V lakařském průmyslu jsou využívány k výrobě laků, odolných proti vodě, solím a olejům (nábytkářství). Ve stavebnictví jsou polyuretany používány jako matrice pro výrobu polymerbetonů a polymermalt. Silikony (SI) se připravují polykondenzací hydrolyzovaných alkylhalogensilanů. Základem je schopnost křemíku řetězit se jednoduchými vazbami prostřednictvím jiného prvku (kyslík, síra a jiné). Silikony jsou podle molekulové hmotnosti kapalné, kaučukovité i velmi tvrdé. Jejich předností je vysoká tepelná stálost a odolnost proti působení vody a zředěných kyselin. Kapalné silikony se používají k mazání ložisek a jako oleje do difúzních pump. Silikonové tuky se používají k mazání ložisek silně tepelně namáhaných (do 200oC). Silikonové kaučuky snášejí vysoké teploty až do 180oC a používají se všude tam, kde se přírodní kaučuk rychle opotřebovává a v potravinářském průmyslu. Polyesterové pryskyřice (PUP) Základem výroby je polyesterifikace - reakce polykarbonových kyselin s vícemocnými alkoholy. Podle druhu výchozích látek a způsobu výroby získáme produkty různé molekulové hmotnosti a různých vlastností. Jejich nejvýznamnější použití je ve formě skelných laminátů. Jsou odolné proti působení většiny chemikálií, dobře propouštějí světlo a krátkodobě snášejí i vysoké teploty. Při uspořádání skleněných vláken ve směru tahu se vyrovnají pevností i oceli (vláknové kompozity). Jsou výborným konstrukčním materiálem pro nejrůznější účely. Ve stavebnictví jsou používány především jako prvotřídně kvalitní laky, odolné proti chemickým vlivům, dále pak jsou používány jako matrice pro výrobu polymerbetonů a polymermalt vysokých pevností. Epoxidové pryskyřice (EP) se připravují nejčastěji kondenzací epichlorhydrinu a hydroxisloučenin (polyalkoholů nebo vícefunkčních fenolů). Vyznačují se neobyčejnou adhezí ke kovům i jiným materiálům, vysokou mechanickou pevností a chemickou i tepelnou odolností. Jejich používání stále vzrůstá, přičemž jako lepidla jsou dnes již zcela nenahraditelná. Používají se rovněž jako ochranné antikorozní nátěry, zalévací pryskyřice v elektrotechnickém průmyslu, ve stavebnictví pak především jako matrice k výrobě polymerbetonů, vhodných pro rekonstrukční práce na betonových objektech.
2.5
Identifikace polymerů
Pro většinu technologických postupů potřebujeme zjistit, se kterým polymerem pracujeme. Identifikace neznámého polymeru bývá obtížná, přesto ji považujeme za nutnou, např. při lepení polymerů. Víme, že některé z polymerů nelze lepit vůbec (Teflon, polyetylen, polypropylen) a jsme nuceni je spojovat svařováním. Teflon nelze dokonce ani svařit. Na druhé straně mnohé polymery se velmi lehce slepují roztokem stejného polymeru v rozpouštědle (polystyren, - 13 (31) -
akryláty a pod.). Za nejsnadnější identifikační metodu pro zjištění druhu polymeru je považována zkouška v plameni. Po vložení zkoumaného vzorku polymeru do plamene sledujeme jeho chování, t.j. hořlavost, barvu plamene, barvu a zápach dýmu a další průvodní jevy.
2.6
Kontrolní otázky 1) Příprava polymerů 2) Chování polymerů za tepla 3) PVC ve stavebnictví 4) PE + PP ve stavebnictví 5) EP ve stavebnictví 6) Identifikace polymerů
2.7
Korespondenční úkol
Popište podrobně technologii zpracování makromolekulárních látek a jejich vlastnosti.
2.8
Autotest
Zpracování odpovědí na kontrolní otázky Správné odpovědi v „klíči“.
2.9
Klíč
1) Polymerizace je reakce, při níž vznikají spojením (řetězením) jednotlivých molekul téže látky sloučeniny makromolekulární, aniž by při tomto pochodu vznikaly vedlejší nízkomolekulární produkty. Výchozí sloučeniny nazýváme monomery, konečné produkty pak polymery. Chceme-li měnit vlastnosti určitého polymeru, nebo spojit výhodné vlastnosti dvou polymerů, užíváme tzv. kopolymerace. Polyadice je reakce, při níž se vzájemně spojují mole¬kuly monomeru, neobsahující dvojné vazby uhlíku bez odštěpení vody nebo jiných jednoduchých molekul. Polykondenzace je chemická reakce, spojující dvě i více molekul jednoduchých látek v makromolekuly,přičemž se uvolňují jako vedlejší produkty nízkomolekulární látky (voda, amoniak, sirovodík ap.).
- 14 (31) -
Stavební látky
2) Z technologického hlediska jejich zpracovatelnosti dělíme vysokomolekulární látky na dvě velké skupiny a to na reaktoplasty a na termoplasty. Reaktoplasty (termosety, duroplasty), jsou hustě zesíťované polymery nebo polykondenzáty, které jsou zpravidla netavitelné a nerozpustné. Lze je proto tvarovat jen jednou. Termoplasty jsou hmoty teplem tvárné, t.j. teplem měknou a po ochlazení tuhnou. Při opětovném zahřátí znovu měknou, takže se dají i několikrát po sobě tvářet. Tyto hmoty lze úspěšně recyklovat, proto jsou z hlediska ekologického stále populárnější. 3) Polyvinylchlorid (PVC) Je jedním z nejdůležitějších a nejrozšířenějších výrobků. Nahrazuje kovy, má velký význam v kožedělném a v nábytkářském průmyslu a ve stavebnictví. PVC vzniká polymerizací vinylchloridů. Zpracovává se buď bez přísady změkčovadel na tvrdé produkty (Novodur), nebo s příměsí změkčovadel (ftaláty, citráty, oleáty, ricinoleáty a jiné) na elastickou hmotu (Novoplast). Neměkčený PVC je dodáván ve formě desek, tyčí, trubek pro odpady a přívody studené vody. Dále se z něj vyrábějí nádoby, okapní žlaby, okna, dveře, krytiny. Rozpuštěním PVC v rozpouštědle vznikají nátěrové hmoty a lepidla. Měkčený PVC se vyrábí ve formě fólií, hadic, profilovaného materiálu, podlahových krytin, tapet, izolačních materiálů pro el. vodiče a past. Lehčený PVC se zpěňuje na tepelně a zvukově izolační desky o objem. hmotnosti 30-150 kg.m3. Je nahnědlý, samozhášivý, odolný proti vodě a lepitelný. Výrobky z PVC se používají nejen ve stavebnictví, ale ve všech odvětvích průmyslu. Obchodní názvy Novodur, Novoplast, Igelit, Vinydur, Vinyflex, Saran, Astralon. 4) Polyetylén (PE) se připravuje polymerací etylénu, získaného z acetylenu nebo ze zemního oleje. Polyetylén je houževnatá pružná hmota, na omak voskově mastná. Jeho vlastnosti záleží nejen na struktuře, ale i na molekulové hmotnosti, která je ovlivněna i způsobem výroby. Výrobek získaný nízkotlakou polymerací má vysokou molekulovou hmotnost, vyšší pevnost v tahu, tvrdost i bod měknutí než polyetylén, připravený vysokotlakou polymerací. Jeho tepelná odolnost se pohybuje kolem 60oC. Za normální teploty je odolný vůči působení většiny kyselin a zásad. Je nerozpustný v organických rozpouštědlech a naprosto odolný vůči vodě. Je dodáván ve formě fólií, desek, trubek a profilovaného materiálu. Dobře se mechanicky opracovává a hygienicky je nezávadný. Je vhodný pro vodovodní rozvody. Spojuje se svařováním. Obchodní názvy: Polythen, Lupolen, Hostalen. Polypropylen (PP)má podobné použití jako PE. Podle podmínek polymerizace a druhu katalyzátoru vzniká více či méně stereoregulární krystalický polymer. Existují i amorfní PP (měkký elastomer, použitelný jako přísada pro modifikaci asfaltů). Krystalický PP má větší pevnost a
- 15 (31) -
odolnost proti vyšším teplotám, než PE a používá se pro rozvod studené i horké vody. Spojuje se svařováním. 5) Epoxidové pryskyřice se připravují nejčastěji kondenzací epichlorhydrinu a hydroxisloučenin (polyalkoholů nebo vícefunkčních fenolů). Vyznačují se neobyčejnou adhezí ke kovům i jiným materiálům, vysokou mechanickou pevností a chemickou i tepelnou odolností. Jejich používání stále vzrůstá, přičemž jako lepidla jsou dnes již zcela nenahraditelná. Používají se rovněž jako ochranné antikorozní nátěry, zalévací pryskyřice v elektrotechnickém průmyslu, ve stavebnictví pak především jako matrice k výrobě polymerbetonů, vhodných pro rekonstrukční práce na betonových objektech. 6) Pro většinu technologických postupů potřebujeme zjistit, se kterým polymerem pracujeme. Identifikace neznámého polymeru bývá obtížná, přesto ji považujeme za nutnou, např. při lepení polymerů. Víme, že některé z polymerů nelze lepit vůbec (Teflon, polyetylen, polypropylen) a jsme nuceni je spojovat svařováním. Teflon nelze dokonce ani svařit. Na druhé straně mnohé polymery se velmi lehce slepují roztokem stejného polymeru v rozpouštědle (polystyren, akryláty a pod.). Za nejsnadnější identifikační metodu pro zjištění druhu polymeru je považována zkouška v plameni. Po vložení zkoumaného vzorku polymeru do plamene sledujeme jeho chování, t.j. hořlavost, barvu plamene, barvu a zápach dýmu a další průvodní jevy.
2.10 Závěr Polymerní materiály jsou zde popisovány jako materiály mladší, i když první z nich vznikly již v 19. století . Jejich význam výrazně stoupl až v 2. polovině 20. století, kdy chemici začali objevovat polymerní materiály nenahraditelné materiály klasickými (Teflon, Kevlar) 2.10.1
Shrnutí
Kapitola polymery přináší informace o názvosloví a stručné historii využívání různých druhů polymerních materiálů. Je zda zmíněna technologie přípravy, dále jejich vlastnosti z hlediska odolnosti vůči vnějším škodlivým vlivům. Následuje informace o jejich zpracování a poté přehled nejběžnějších polymerů, navíc informace o způsobech jejich identifikace.
- 16 (31) -
Stavební látky
3
ŽIVICE A ŽIVIČNÉ IZOLACE
Živice se dělí na kapalné, viskózní a tuhé a jsou to: •
přírodní živice čili přírodní asfalty,
•
ropné živice čili ropné asfalty,
•
pyrogenetické živice čili dehty.
Specifické vlastnosti živic jsou: •
vlivem teploty přecházejí z tuhého stavu do stavu plastického až kapalného a naopak. Tento jev je u různých asfaltových výrobků odlišný,
•
jsou nerozpustné ve vodě a vodu nepropouštějí. Jsou rozpustné v organických rozpouštědlech. Lze je emulgovat ve vodě za přítomnosti jistých emulgátorů a při použití speciálních technologií,
•
mají dobré adhezní vlastnosti, přilnou k ostatním stavebním látkám jako je kámen, beton, cihly, dřevo apod.,
•
jejich chemická odolnost je značná,
•
lze je kombinovat s příbuznými látkami, např. polymery a tím lze optimalizovat jejich vlastnosti,
•
záporným jevem je, že živice degradují vlivem stárnutí, oxidace, ultrafialového záření a jiných fyzikálně chemických vlivů.
•
Zmíněné klady živic umožňují, aby byly používány jak při budování stavebních konstrukcí, tak i při jejich ochraně, tj. izolacích proti vodě.
3.1
Asfalty
Asfalty jsou jedním z nejstarších stavebních materiálů. Objekty z kultury staroegyptské a staroindické, nalezené v povodí Nilu a Indu dokazují, že asfalt byl používán ve stavebnictví již tři tisíce let před Kristem. Je však známo, že v římské antice nebyly asfalty používány, patrně pro nedostatek vhodných zdrojů. I nadále nebyly asfalty dlouho používány. Teprve roku 1843 byly znovu objeveny jako příhodné materiály pro stavebnictví (Německo). Roku 1859 začaly být vyráběny a používány první ropné asfalty (Pensylvánie). Asfalty dělíme dle jejich původu na přírodní a ropné. Přírodní asfalty dělíme dále na: •
asfalty s minerálními příměsmi (Trinidad, Selenica, Irák)
•
bez minerálních příměsí (Bermudy)
•
asfaltické vápence a dolomity
•
asfaltické pískovce a písky
•
asfaltity (gilsonit a grahamit) vhodné pro lakařský průmysl
•
asfaltické břidly - 17 (31) -
Ropné asfalty jsou získávány frakční destilací (krakováním) ropy. Vlastnosti ropných asfaltů bývají rozdílné podle druhu ropy, z níž jsou vyrobeny. 3.1.1
Strukturní vlastnosti asfaltů
Chování asfaltů při mechanickém namáhání a při změnách teploty je pro nás limitujícím faktorem při jejich výběru pro využití ve stavební praxi. Tyto vlastnosti nazýváme vlastnostmi strukturními a dělíme je do tří skupin: •
koloidní vlastnosti,
•
reologické vlastnosti,
•
teplotní citlivost.
3.1.2
Druhy asfaltů
Ve stavebnictví se používají většinou asfalty ropné. Pro různé účely jsou patřičně technologicky upravovány. Podle teploty zpracování rozdělujeme asfalty na: •
zpracovatelné za tepla,
•
zpracovatelné za studena.
Podle použití dělíme asfalty na: •
užívané ve stavebnictví, tj. silniční a izolační,
•
užívané v jiných odvětvích, tj. v lakařském průmyslu, pro výrobu pojiv a tmelů, izolační zálivky kabelových hlav apod.
3.1.2.1 Asfaltové výrobky zpracovatelné za tepla Tyto výrobky je nutno před použitím roztavit za teploty 150 - 200 0C. Podle technologie přípravy je dělíme na asfalty primární polotuhé a asfalty foukané čili oxidované. Primární polotuhé ropné asfalty se získávají destilací ropy a používají se především v silničním hospodářství. Třídí se podle technologických vlastností. Při 20 0C jsou to polotuhé až tuhé smoly, jež jsou dodávány v plechových sudech. Pokud jsou dodávány v cisternách, plní a vyprazdňují se za tepla. Oxidované čili foukané asfalty jsou připravovány oxidací měkkých primárních asfaltů (destilačních zbytků). Oxidace se provádí foukáním směsi vzduchu a vodní páry do roztaveného asfaltu při teplotě nad 300 0C. Tím se zvyšuje bod měknutí, asfalt se stává pružnějším, je méně citlivý na změny teploty, zvyšuje se bod lámavosti, zvětšuje se rozmezí plasticity, jež se rozšiřuje do oblasti vyšších teplot. Tažnost asfaltu klesá.
- 18 (31) -
Stavební látky
Křehké oxidované asfalty jsou méně elastické i plastické i plastické a používají se především pro výrobu barev a laků, rovněž jako pojivo pro výrobu tepelně izolačních látek. Polofoukané asfalty (neúplná oxidace) jsou vhodné pro silniční stavitelství. Vlastnosti těchto asfaltů leží uprostřed mezi vlastnostmi asfaltů destilovaných a foukaných. 3.1.2.2 Asfaltové výrobky zpracovatelné za studena Asfaltové výrobky zpracovatelné za studena lze aplikovat při normální teplotě, jejich použití je pohodlnější a především podstatně bezpečnější než při používání tavicích kotlů, nebo dokonce při improvizovaném tavení asfaltů přímo v plechových přepravních sudech. Práce je tak produktivnější, bezpečnější a podstatně méně obtížná. Při ohřevu navíc zhusta dochází k překročení technologicky doporučených teplot a tím k závažnému zhoršení jakosti aplikovaného asfaltového výrobku. Podle způsobu ztekucení asfaltů za studena dělíme výrobky na: •
asfalty ředěné organickými rozpouštědly (laky a tmely) ,
•
asfalty ředitelné vodou (emulze a suspenze).
Asfaltové laky ředěné organickými rozpouštědly jsou určeny pro •
silniční práce, tzv. silniční ředěné asfalty,
•
stavebně izolační práce.
Stavebně izolační ředěné asfaltové výrobky jsou asfaltové laky, jež po odpaření rozpouštědla vytvářejí na povrchu stavebních látek homogenní dobře adhezní vrstvu. Jsou to asfaltové laky penetrační, dále penetrační speciální, normální a tvrdé. Asfaltový lak s přídavkem hliníkového prášku má po zaschnutí stříbřitý povrch a odráží 80 % dopadajících slunečních paprsků (Reflexol, Aluma). Pro nanášení silnějších vrstev izolace respektive modelování tvaru jsou k dispozici asfaltové tmely s plnivy (Lutex). Asfaltové emulze jsou koloidní roztoky vody a asfaltu. Vyrábějí se tak, že smísíme horký tekutý asfalt s vodou za přídavku emulgátorů (mýdla, pryskyřice, jíly apod. kolem 1 %). Emulgátory snižují povrchové napětí a umožňují rozptýlení asfaltu v malých kuličkách ve vodě. Tak vzniká emulze, jež je do jisté míry časově stabilní. Emulze obyčejně obsahují 60 - 70 % asfaltu. Jsou nehořlavé, odpadá tedy riziko požáru. Práce je hygienická, pracovníci nejsou obtěžováni zápachem. Po dobu od aplikace až po začátek provozu konstrukce, což je minimálně 48 hodin, nesmí provozní teplota poklesnout pod 10 0C. Při skladování vodou ředitelných asfaltových nátěrových hmot je nutno kontrolovat dobu skladovatelnosti (8 týdnů), neboť při dlouhém skladování může asfalt přes vliv emulgátorů sedimentovat a kuličky asfaltu mohou aglomerovat, což je nevratný děj. Dalším nebezpečím při skladování je nízká teplota. Ochlazení skladované emulze pod doporučenou teplotu (kritický je bod mrazu) byť na krátkou dobu znamená naprosté znehodnocení emulze (suspenze) a vylou- 19 (31) -
čení jeho použití byť na práce podřadného charakteru. Pro skladování jsou naprosto nevhodné nádoby z hliníku nebo pozinkovaného plechu. Před použitím je nutno emulzi homogenizovat promícháním. 3.1.3
Vlastnosti asfaltů
Bod varu asfaltů je nad 5000C. Bod vzplanutí je nad 200 0C a bod samovznícení nad 400 0C. Vlastnosti asfaltů jsou odlišné podle způsobu zpracování, podle úpravy i podle suroviny, z níž jsou vyrobeny. Asfalty odolávají vodě a většině kyselin, zásad a solí. Nepodléhají bobtnání a odolávají mrazu. Dobře se zpracovávají a mají dobrou adhezi k jiným stavebním látkám. Asfalty jsou dobře rozpustné ve většině organických rozpouštědel. Nevýhodou asfaltů je, že podléhají stárnutí, čímž tvrdnou a křehnou.. Asfalty jsou tmavé až černé. Jejich hustota je malá (980 - 1100 kgm-3) a s tvrdostí asfaltu roste. Některé vlastnosti asfaltů lze upravovat pomocí přísad. Jde především o zlepšení přilnavosti, ke zvýšení bodu měknutí, ke zmenšení sklonu k zápalnosti apod. Asfalt je velmi nereaktivní, takže přísady působí jen na fyzikální bázi. Tyto přísady jsou většinou polymery. Jsou buď ve stavu nepravých roztoků (latexy) ředitelných vodou, nebo jsou to aktivní chemické přísady polymerů typu reaktoplastů či elastomerů, někdy i plastomerů. Příkladem užití latexu jako přísady je emulze asfalto-latexová EAL.
3.2
Dehtové živice
Dehty jsou viskózní tmavohnědé až černé materiály, získané při tepelné destilaci organických přírodních látek, jako je uhlí, dřevo, či rašelina. Tyto látky jsou zplynovány bez přístupu vzduchu, jinak by došlo k hoření. Dehet, vzniklý při destilaci do 900 0C, nazýváme nízkoteplotní (primární), zatímco dehty vzniklé nad touto teplotou jsou dehty vysokoteplotní. V silničních stavbách používáme jen černouhelný dehet. Ve větší míře se používá pro práce izolační. Po destilaci zůstávají zbytky, tzv. smoly. Jsou to černé polotuhé materiály různé tvrdosti. Na teplotě destilace je závislá tvrdost smol a podle toho je dělíme na smoly měkké, střední a tvrdé. Smoly lze stejně jako asfalty oxidovat „foukáním“ a modifikovat přísadami pro získání lepších vlastností ke stavebnímu využití. 3.2.1
Druhy dehtů Dehty se podle účelu rozdělují na:
•
dehty pro silniční stavitelství,
•
dehty pro izolace,
- 20 (31) -
Stavební látky
• 3.2.2
dehty pro výrobu lepenek. Vlastnosti dehtů
Dehet má vlastnosti podobné jako asfalt, při zahřívání je však tekutější a rychle tuhne při styku s kamenivem, k němuž dobře přilne. Rozsah plastického stavu je u dehtů malý (26 až 32 0 C, zvláštní smoly až 700 C). Nátěry z dehtu jsou pro vodu nepropustné. Dehty odolávají chemikáliím, vodě, plynům a jsou biologicky odolné např. proti bakteriím a kořínkům rostlin). Teplota vzplanutí je nižší než u asfaltů, stejně jako ony podléhají stárnutí především vlivem UV záření. Hustota dehtů je 1200 až 1600 kgm-3. Dehty se dopravují stejně jako asfalty v plechových sudech a cisternách s ohřívacím zařízením. Tvrdší smoly se dodávají v blocích či kusech. 3.2.3
Rozdíly mezi asfalty a dehty
Zahřátý dehet výrazně a nepříjemně páchne pyridinem, což je jedna z nejspolehlivějších indikací, odlišujících ho od asfaltů. Benzen rozpouští asfalt výrazně, dehet však jen z části. Naopak kyselina sírová dehet částečně rozpouští, asfalt nikoliv. Při požadavku zjištění podílu dehtu ve směsích asfaltodehtových je nutno provádět náročnější laboratorní analýzy.
3.3
Živičné směsi
3.3.1
Obalované kamenivo
Kamenivo obalované asfaltem slouží k vytvoření podkladních, popř. ložných vrstev silničních vozovek. Označujeme je písmeny OK .Obalované kamenivo je vyráběno z asfaltu, kameniva a jemné kamenné moučky jako mikroplniva, jež se nazývá filer. K obalování kameniva se používají silniční ropné asfalty nebo asfalty polofoukané. Jako filer nejlépe vyhovuje jemně mletý vápenec, použitelný je i kamenný nebo struskový prach. Filer má mít nejméně 60 % propadu sítem 0,09 mm. V obalovnách je kamenivo ohříváno na teplotu, jež má být asi o 10 0C nižší, než souběžně ohřívaný asfalt. Při ohřevu v rotačních zařízeních je kamenivo dokonale vysušováno, aby byla zajištěna dobrá adheze asfaltu na jeho povrchu. 3.3.2
Asfaltový beton
Asfaltový beton je směs kameniva a kamenné moučky, spojená silničním ropným asfaltem. Používá se k vytvoření krytů vozovek, silničních ploch apod. Na rozdíl od obalovaného kameniva, kde byla křivka zrnitosti přerušovaná a mezerovitost značná, u asfaltového betonu je granulometrie kameniva uzpůsobena pro minimální mezerovitost. Asfaltový beton je po zhutnění uzavřený a vodotěsný. - 21 (31) -
Asfaltový beton je značen zkratkou AB. Pro výrobu protismykového asfaltového betonu obrusných vrstev se použije hutné drcené hrubé kamenivo frakce 8 až 16 se zvýšenými požadavky podle intenzity dopravního zatížení. Kamenná moučka má stejně jako u obalovaného kameniva předepsanou jakost a jemnost mletí, na sítě 0,09 propad minimálně 60 %. Její vlhkost musí být nižší než 1 %. Bývá to opět jemně mletý vápenec. Stejně tak i asfalty pro výrobu asfaltového betonu jsou stejné, jako byly doporučeny při výrobě obalovaného kameniva. Velikost největšího zrna kameniva nesmí překročit polovinu tloušťky asfaltového betonu po zhutnění. Procenta frakcí kameniva jsou určena normovými tabulkami. 3.3.3
Litý asfalt
Litý asfalt je živičný kryt, vyrobený ze směsi polotuhého asfaltu a hutného kameniva, roztavené a promísené ve strojním zařízení. Horká tekutá směs je nanášena na vhodný podklad a po zchladnutí tvoří nepropustnou vrstvu. Používá se na bezprašné kryty vozovek, chodníků, na mostech, v parcích apod.
3.4
Živičné izolace
V dřívějším textu již bylo zmíněno, že živice jsou pro vodu nepropustné. Tato její vlastnost je s výhodou využita při stavebně izolačních pracích. Pro tyto práce jsou používány buď živice neplněné - nátěry či laky, nebo živice plněné. Plněné dále dělíme na živice filerizované a živičné tmely. Mimo tyto nátěrové hmoty jsou vyráběny a používány také živičné izolační pásy. 3.4.1
Živičné nátěry
Živičné nátěry jsou nanášeny na svislé, šikmé či vodorovné plochy z materiálů zdicích, betonových, kovových či dřevěných. Nanášejí se štětci, kartáči nebo stříkacími zařízeními. Pokud je nutno provádět technologii nátěru v několika vrstvách, pak je nutno vždy nechat předchozí vrstvu dokonale zaschnout a pak teprve nanášet vrstvu následující. Při práci s nimi je nutno dodržovati předpisy bezpečnosti práce. Především u laků rozpouštědlových je nezbytné si uvědomovat nebezpečí požáru jakož i nezdravých vlivů vdechování výparů ředidel v uzavřených prostorech. Nátěry se provádí oxidovanými izolačními asfalty, resp. asfaltovými laky. Asfaltové laky jsou asfalty, rozpuštěné v organických rozpouštědlech. Po odpaření rozpouštědel se lak zahušťuje, až posléze pevně ulpí na podkladu. Na zavlhlé konstrukce, jejichž vysušení by pro nás bylo velmi obtížné a zdrželo by případný průběh rekonstrukce lze použít s výhodou stavebně izolační
- 22 (31) -
Stavební látky
emulze, jež jsou ředitelné do jisté míry vodou. Dodávají se pod názvem EAL 15 a EAL 20 (emulze asfaltolatexová). 3.4.2
Živičné izolační pásy
Izolační pásy se skládají z nosné vložky impregnované asfaltem či jinou živicí, a u některých typů jsou navíc opatřené krycími živičnými materiály. Tyto pásy lze většinou svinovat do svitků, ve kterých jsou skladovány a přepravovány. 3.4.3
Výztužné vložky izolačních pásů
Jako vložky slouží různé materiály, které ovlivňují jakost izolačních pásů jak z hledisek mechanických, tak izolačních. Jejich materiál má vliv i na životnost izolací z těchto pásů budovaných. Značíme je písmeny a nazýváme je podle následujícího přehledu, v němž jsou uvedeny i názvy pásů vyráběných na těchto vložkách:
3.4.4
•
J - vložka jutová (Jubit),
•
L - vložka lepenková (IPA),
•
P - vložka papírová (Kreganit),
•
SR - skleněná rohož (PRAP, Bitagit),
•
ST - skleněná tkanina (Sklobit),
•
Ppe - papír s polyetylenem „triplex“ (Pebit),
•
N - netkaná textilie (Arabit, Aralebit, Esterbit),
•
AlF - hliníková folie (Foalbit, Alfobit),
•
Cu - měděná folie (Cufolbit).
Kontrolní otázky
1) Druhy a vlastnosti živic 2) Druhy a užití asfaltů 3) Živičné směsi 4) Živičné izolace
3.5
Korespondenční úkol:
Popiš asfaltové výrobky zpracovatelné a) za tepla b) za studena
- 23 (31) -
3.6
Autotest
Zpracování odpovědí na kontrolní otázky Správné odpovědi v „klíči“.
3.7
Závěr
Kapitola dělí živice dle různých hledisek a uvádí jejich význam ve stavebním průmyslu jak v pracech izolačních , tak v silničním hospodářství. 3.7.1
Shrnutí:
Historie živic, přerušená na 2000 let, znovu navazující v 19. století , kdy se již opět využívají asfalty těžené i ropné. Dělení živic dle zdrojů a jejich modifikování pro různé účely (oxidace, přísady). Asfaltové výrobky pro využití za tepla i za studena a vlastnosti živic. Živičné směsi v silničním stavitelství. Živičné izolace nátěrové i formulované jako živičné pásy.
3.8
Studijní prameny
[1]
Adámek, Novotný, Koukal: Stavební materiály, CERM s.r.o. 1997
[2]
Adámek a kolektiv: Vlastnosti a zkoušení stavebních materiálů, CERM s.r.o. 1995
- 24 (31) -
Stavební látky
4 Izolační hmoty Izolační hmoty mají chránit stavební dílo před nepříznivými účinky vody nebo vlhkosti, chladu, eventuálně ztrátám tepla, proti rušivým účinkům hluku a otřesů, které by mohly nepříznivě ovlivňovat stav konstrukce i prostředí, eventuálně před požárem. Význam provádění izolací stále stoupá, a to s ohledem na nové úsporné a lehčí konstrukce a s ohledem na zlepšování životního prostředí. Dobře prováděné izolace mají dalekosáhlý národohospodářský význam, protože prodlužují životnost stavebního díla, zabraňují ztrátám tepelné energie, chrání konstrukci před korozí a zmenšují náklady na opravy. Dobře provedené izolace mohou vytvořit příjemné pracovní i obytné prostředí a chránit zdraví obyvatel. •
Izolace můžeme rozdělit podle funkce na:
•
izolační hmoty proti vodě a vlhkosti,
•
tepelně izolační hmoty,
•
izolační hmoty proti hluku a otřesům,
•
izolační hmoty proti chemickým vlivům,
•
izolační hmoty průmyslové, ochraňující technologická zařízení proti tepelným ztrátám,
•
izolační hmoty speciální .
4.1
Izolace proti vodě a vlhkosti
Zmíněné látky, též zvané hydroizolační, mají snížit nepříznivý účinek vody a vlhkosti na stavební objekt, zabránit rozpadání konstrukce, eventuálně vzniku koroze. Izolace proti podzemní vodě a vlhkosti, proti povrchové vodě i proti agresivní vodě můžeme rozdělit na živičné, makromolekulární látky, silikony, eventuálně jíly a výjimečně kovy. Izolace živičné, používané proti vlivům vody a vlhkosti, byly popsány v kapitole "Živice“ . 4.1.1
Izolace z polymerů a pryží
Přehled výrobků: •
folie z měkčeného polyvinylchloridu - PVC - vyrábí se ze směsi PVC, změkčovadel, stabilizátorů a plniv.
•
folie izolační z měkčeného PVC - Isofol BB je zdvojená hydroizolační folie z měkčeného PVC čili novoplastu . Spojuje se lepením nebo svařováním pomocí vysokofrekvenčního el. proudu.
•
folie hydroizolační z měkčeného PVC Novoplast 801 - dvouvrstvé až čtyřvrstvé folie; Materiál je nevhodný do prostředí s přímým vlivem
- 25 (31) -
atmosféry, hlavně pak ultrafialového záření. Rovněž nemá přijít do styku s asfalty a dehty. •
folie z houževnatého polystyrenu používá se na izolace potrubí proti vlhkosti a ve spotřebním průmyslu na obalovou techniku.
•
folie vyztužená polyetylenová PE-1 neodolává přímému slunečnímu záření. Spojuje se svářením nebo sešitím.
•
folie hydroizolační pryžová bez posypu Optifol C, Optifol E se vyrábí ze syntetického kaučuku a přísad, odolné atmosferickým vlivům, vodě, působení ozonu, ultrafialovému záření, agresivním vodám, korozním účinkům zeminy ap let. Spojují se lepením bodově nebo plnoplošně.
•
folie hydroizolační pryžová 7795 se vyrábí na bázi chlóroprenového kaučuku; pro izolace stavebních konstrukcí a objektů proti vodě; tloušťka 2 mm, barva černá, lze kombinovat s asfaltovými vrstvami. Spojuje se lepením.
•
ostatní materiály - dobrým a osvědčeným materiálem k zamezení průsaku vody je vrstva jílu. Používá se k utěsnění jímek, ochrany studní atd. Zpravidla se udává jako vhodná tloušťka min. 300 mm.
4.2
Tepelně izolační hmoty
Tepelně izolačními úpravami se snažíme zabránit nadměrným ztrátám tepla anebo obráceně chráníme stavební dílo (nebo jeho část) před nežádoucími účinky působení tepla (v letním období aj.). Tepelně izolační hmoty jsou charakterizovány nízkým součinitelem tepelné vodivosti λ, který je v určité souvislosti s objemovou hmotností materiálu. Nejnižší součinitel tepelné vodivosti má suchý vzduch, který při 0 OC má hodnotu 0,025 W. m-1 K-1. Z toho je zřejmé, že látky, které mají hodně uzavřených pórů, mají nízkou tepelnou vodivost. Voda má podstatně vyšší součinitel tepelné vodivosti 0,5 W. m-1 K-1. Vlhkostí se tedy zvyšuje součinitel tepelné vodivosti látek a ty pak hůře tepelně izolují. 4.2.1
Rozdělení tepelně izolačních hmot
Podle použití se rozdělují tyto hmoty na stavební a průmyslové. Stavební se používají na všechny druhy staveb. Průmyslové se používají na izolace průmyslových zařízení a podle použití se dělí na teplárenské, chladírenské a mrazírenské. Podle funkce se dělí na tepelně izolační hmoty konstrukční a vlastní tepelně izolační hmoty, které mají pouze izolační funkci. Podle struktury se rozdělují tepelně izolační hmoty na vláknité, tvarované a sypké hmoty. Vláknité hmoty jsou minerální (z vysokopecní strusky, čediče atd.), skleněná, anorganická vlákna a dále vláknité hmoty organického původu. Strukturálně jsou upravena jako vlny, matrace a rohože.
- 26 (31) -
Stavební látky
Tvarované hmoty jsou výrobky z křemeliny, pórobetonu, pěnobetonu, z korku, výrobky pěnové z plastů a skla, tvarované výrobky z vláken, výrobky foliové ap. Výrobky sypké slouží převážně pro vytváření sypaných vrstev (např. škvára, expandovaný perlit aj.). V současné době v našem stavebnictví se ve značné míře používají tepelně izolační vláknité hmoty. Z tvarovaných vedle pórobetonových prvků je to zejména pěnový polystyren. 4.2.2
Vláknité tepelně izolační hmoty
Minerální a skleněné vláknité tepelně izolační hmoty jsou podrobně popsány v rámci této publikace v kapitole Sklo. Výrobky z vláken organického původu Sem řadíme různé druhy materiálů jako např. pazdeří, jutu, konopí ap. 4.2.3
Tvarované tepelně izolační hmoty
Ve stavebnictví se používá mnoho různých tvarovaných tepelně izolačních hmot v podobě desek, tvárnic, panelů, tvarovek ap. např. z lehkých betonů ,vláknitých materiálů, pěnové výrobky atd. Některé z významnějších deskových izolačních materiálů uvádíme níže. •
výrobky z dřevního odpadu jsou to dřevovláknité desky měkké
•
desky z pazdeří pojené asfaltolatexovou emulzí EMPA
•
výrobky z lehkých betonů zejména desky plynobetonové a plynosilikátové, eventuálně pěnosilikátové
•
výrobky z polymerů jsou to zejména pěnový polystyrén, lehčený polyvinylchlorid, porofén, mofoterm, vuzoterm a lehčený polyuretan.
•
korkové desky vyrobené lisováním korku spojovaného pryskyřicí.
•
desky z asfaltovaného papíru WELLIT jsou izolační desky, vyráběné z impregnované lepenky, skládající se z několika vrstev, střídavě z lepenky vlnité a rovné
•
pěnové sklo je ztuhlá skleněná pěna s pravidelnými uzavřenými póry v prefabrikovaných kusech.
•
křemelinové izolační tvárnice
•
stropní vložky a střešní tvárnice se používají jako tepelná izolace stropů a střech.
4.2.4
Sypké tepelně izolační materiály
Mezi sypké tepelně izolační materiály řadíme např.: elektrárenské popílky, škváru, křemelinu, expandovaný perlit (vzniká termickým expandováním perlitického sopečného skla) aj. Používají se buď v podobě sypaných vrstev anebo
- 27 (31) -
k výrobě desek, tvárnic a panelů, v kombinaci s pojivem (cement, vápno, pro pórobetony aj., nebo asfalt na výrobu např. bitumenperlitu atd.).
4.3
Izolační hmoty proti hluku a otřesům
Stavební dílo, v němž bydlí a pracují lidé, musí být provedeno tak, aby omezovalo vnikání silnějšího zvuku a hluku, který obtěžuje uživatele, škodí jejich zdraví a snižuje jejich pracovní výkonnost. Také části staveb musí být od sebe odděleny tak, aby šíření zvuku bylo omezeno na maximální možnou míru. Konstrukční materiály, z nichž je stavba provedena, mají schopnost pohlcovat nebo odrážet část zvukových vln. Záleží to na použitých hmotách a jejich tloušťce. Pokud tlumení není dostatečné, musíme navrhnout a přidávat zvláštní izolační látky, ve kterých se zvuk šíří pomalu a s velkými ztrátami. Důležitá je tedy neprůzvučnost stavební konstrukce. Neprůzvučnost je buď vzduchová, kdy se zvuk šíří vzduchem a neprůzvučnost kročejová proti hlukům chůze, úderů a pádů těles na podlahu.
4.4
Izolační hmoty pro speciální účely
Na izolace proti účinkům záření se používají těžké betony, barytové betony a malty, případně desky z olova. Na izolace proti vlivům chemických látek se používají obklady z kyselinovzdorné kameniny provedené do asfaltových nebo kyselinovzdorných tmelů, fólie a desky z plastů nebo kaučuků, olověné plechy, sklolamináty, plastbetony aj. Na protipožární ochranu se používají výrobky z nehořlavých anorganických hmot s dobrou tepelnou izolací 4.4.1
Kontrolní otázky
5) Dělení izolačních hmot podle funkce 6) Izolační hmoty proti hluku a otřesům
4.5
Korespondenční úkol:
Popište typy tmelů dle jejich plasticity a význam správného řešení těsnění dilatační spáry.
4.6
Autotest
Zpracování odpovědí na kontrolní otázky Správné odpovědi v „klíči“.
- 28 (31) -
Stavební látky
4.7
Závěr
Tato kapitola popisuje přehled izolačních materiálů jiných, než živičných, jež byly již výše popsány. 4.7.1
Shrnutí:
Po přehledu nejběžnějších izolací z polymerů, pryží a jílových ucpávek (proti vodě) jsou zde uvedeny tepelně izolační hmoty různých typů, dále izolační hmoty proti hluku a otřesům. V závěru jsou citovány hmoty speciální, chránící proti záření, chemickým vlivům či protipožární.
4.8
Klíč
1) Živice se dělí na kapalné, viskózní a tuhé a jsou to: •
přírodní živice čili přírodní asfalty,
•
ropné živice čili ropné asfalty,
•
pyrogenetické živice čili dehty.
Specifické vlastnosti živic jsou: •
vlivem teploty přecházejí z tuhého stavu do stavu plastického až kapalného a naopak. Tento jev je u různých asfaltových výrobků odlišný,
•
jsou nerozpustné ve vodě a vodu nepropouštějí. Jsou rozpustné v organických rozpouštědlech. Lze je emulgovat ve vodě za přítomnosti jistých emulgátorů a při použití speciálních technologií,
•
mají dobré adhezní vlastnosti, přilnou k ostatním stavebním látkám jako je kámen, beton, cihly, dřevo apod.,
•
jejich chemická odolnost je značná,
•
lze je kombinovat s příbuznými látkami, např. polymery a tím lze optimalizovat jejich vlastnosti,
•
záporným jevem je, že živice degradují vlivem stárnutí, oxidace, ultrafialového záření a jiných fyzikálně chemických vlivů.
Zmíněné klady živic umožňují, aby byly používány jak při budování stavebních konstrukcí, tak i při jejich ochraně, tj. izolacích proti vodě. 2) Ve stavebnictví se používají většinou asfalty ropné. Pro různé účely jsou patřičně technologicky upravovány. Podle teploty zpracování rozdělujeme asfalty na: •
zpracovatelné za tepla, - 29 (31) -
•
zpracovatelné za studena.
Podle použití dělíme asfalty na: •
užívané ve stavebnictví, tj. silniční a izolační,
•
užívané v jiných odvětvích, tj. v lakařském průmyslu, pro výrobu pojiv a tmelů, izolační zálivky kabelových hlav apod.
3) Obalované kamenivo Kamenivo obalované asfaltem slouží k vytvoření podkladních, popř. ložných vrstev silničních vozovek. Označujeme je písmeny OK .Obalované kamenivo je vyráběno z asfaltu, kameniva a jemné kamenné moučky jako mikroplniva, jež se nazývá filer. Asfaltový beton je směs kameniva a kamenné moučky, spojená silničním ropným asfaltem. Používá se k vytvoření krytů vozovek, silničních ploch apod. Na rozdíl od obalovaného kameniva, kde byla křivka zrnitosti přerušovaná a mezerovitost značná, u asfaltového betonu je granulometrie kameniva uzpůsobena pro minimální mezerovitost. Asfaltový beton je po zhutnění uzavřený a vodotěsný. Asfaltový beton je značen zkratkou AB. Litý asfalt je živičný kryt, vyrobený ze směsi polotuhého asfaltu a hutného kameniva, roztavené a promísené ve strojním zařízení. Horká tekutá směs je nanášena na vhodný podklad a po zchladnutí tvoří nepropustnou vrstvu. Používá se na bezprašné kryty vozovek, chodníků, na mostech, v parcích apod. 4) Živičné nátěry jsou nanášeny na svislé, šikmé či vodorovné plochy z materiálů zdicích, betonových, kovových či dřevěných. Nanášejí se štětci, kartáči nebo stříkacími zařízeními. Pokud je nutno provádět technologii nátěru v několika vrstvách, pak je nutno vždy nechat předchozí vrstvu dokonale zaschnout a pak teprve nanášet vrstvu následující. Při práci s nimi je nutno dodržovati předpisy bezpečnosti práce. Především u laků rozpouštědlových je nezbytné si uvědomovat nebezpečí požáru jakož i nezdravých vlivů vdechování výparů ředidel v uzavřených prostorech. Izolační pásy se skládají z nosné vložky impregnované asfaltem či jinou živicí, a u některých typů jsou navíc opatřené krycími živičnými materiály. Tyto pásy lze většinou svinovat do svitků, ve kterých jsou skladovány a přepravovány. 5) Izolace můžeme rozdělit podle funkce na: •
izolační hmoty proti vodě a vlhkosti,
•
tepelně izolační hmoty,
•
izolační hmoty proti hluku a otřesům,
- 30 (31) -
Stavební látky
•
izolační hmoty proti chemickým vlivům,
•
izolační hmoty průmyslové, ochraňující technologická zařízení proti tepelným ztrátám,
•
izolační hmoty speciální .
6) Stavební dílo, v němž bydlí a pracují lidé, musí být provedeno tak, aby omezovalo vnikání silnějšího zvuku a hluku, který obtěžuje uživatele, škodí jejich zdraví a snižuje jejich pracovní výkonnost. Také části staveb musí být od sebe odděleny tak, aby šíření zvuku bylo omezeno na maximální možnou míru. Konstrukční materiály, z nichž je stavba provedena, mají schopnost pohlcovat nebo odrážet část zvukových vln. Záleží to na použitých hmotách a jejich tloušťce. Pokud tlumení není dostatečné, musíme navrhnout a přidávat zvláštní izolační látky, ve kterých se zvuk šíří pomalu a s velkými ztrátami. Důležitá je tedy neprůzvučnost stavební konstrukce. Neprůzvučnost je buď vzduchová, kdy se zvuk šíří vzduchem a neprůzvučnost kročejová proti hlukům chůze, úderů a pádů těles na podlahu.
4.9
Studijní prameny
[3]
Adámek, Novotný, Koukal: Stavební materiály, CERM s.r.o. 1997
[4]
Adámek a kolektiv: Vlastnosti a zkoušení stavebních materiálů, CERM s.r.o. 1995
- 31 (31) -
