Płyta z granulatu gumowego PE "Antracyt"

Gęstość pozorna jest stosunkiem masy do całkowitej objętości elementu, obejmującej wszystkie pory i pustki. Należy ją odróżnić od gęstości rzeczywistej, która odnosi się wyłącznie do samego materiału, bez pustych przestrzeni. Dla porównania gęstość wody w temperaturze 4 °C wynosi 1 000 kg/m³. Gęstość rzeczywista granulatu gumowego z recyklingu opon (ELT), złożonego głównie z SBR i kauczuku naturalnego, wynosi około 1 200 kg/m³, a granulatu EPDM około 1 600 kg/m³.

W przypadku elementu formowanego z granulatu gumowego ze spoiwem poliuretanowym gęstość pozorną oblicza się na podstawie masy oraz wymiarów zewnętrznych, czyli długości, szerokości i całkowitej wysokości. Do tej objętości wchodzą dwa rodzaje pustek. Pierwszy stanowią pory między ziarnami, które pozostają po sprasowaniu podczas produkcji. Ich udział zależy od ciśnienia prasowania, frakcji, kształtu ziaren i ilości spoiwa. Przykładowo w płycie sprasowanej w całym przekroju, o równej powierzchni spodniej i gęstości pozornej 800 kg/m³, przy gęstości rzeczywistej granulatu 1 200 kg/m³ pory stanowią w przybliżeniu jedną trzecią objętości. Jest to obliczenie uproszczone, bez uwzględnienia udziału spoiwa.

Drugi rodzaj pustek tworzą przestrzenie ukształtowane na spodzie elementu. Kanały drenażowe, wypustki, nóżki drenażowe lub stopy dystansowe pozostawiają pod warstwą użytkową otwarte przestrzenie. Wliczają się one do całkowitej wysokości, lecz nie zawierają materiału. Z tego powodu element o wysoko profilowanym spodzie może mieć niską gęstość pozorną, mimo że jego warstwa użytkowa jest silnie sprasowana. Gęstość pozorna opisuje cały element formowany, a nie sam materiał. W produktach WARCO wynosi ona od około 600 do 1 250 kg/m³.

Stopień zagęszczenia warstwy użytkowej kształtuje właściwości nawierzchni.

• Powierzchnia: im większa gęstość, tym bardziej zwarta i odporniejsza powierzchnia.

• Przepuszczalność wody: mniejsza gęstość oznacza więcej otwartych porów i z reguły większą przepuszczalność wody.

• Elastyczność: przy mniejszej gęstości nawierzchnia jest bardziej podatna i elastyczna, a przy większej twardsza i sztywniejsza.

• Masa: gęstość pozorna wraz z całkowitą wysokością określa masę jednego metra kwadratowego w stanie suchym. W stanie mokrym dochodzi masa wody znajdującej się w porach. Ma to znaczenie podczas transportu, układania oraz przy ocenie nośności balkonów, tarasów i dachów.

Skala obejmuje poziomy od 1 do 5. Każdy poziom odpowiada określonemu zakresowi gęstości, na przykład poziom 2 zakresowi od 780 do 840 kg/m³. W przypadku elementów formowanych o profilowanej powierzchni spodniej poziom w mniejszym stopniu opisuje warstwę użytkową niż w przypadku płyty o równej powierzchni spodniej.

Guma jest elastomerem. Pod obciążeniem odkształca się, a po jego ustaniu usieciowane łańcuchy cząsteczkowe w znacznym stopniu przywracają jej pierwotny kształt. W nawierzchniach z granulatu gumowego ze spoiwem poliuretanowym znaczenie ma także struktura. Między ziarnami gumy pozostają pory, a sprężyste spoiwo utrzymuje ziarna razem. Pod obciążeniem zamykają się przede wszystkim pory, równocześnie odkształcają się ziarna i spoiwo. Wraz ze wzrostem odkształcenia nawierzchnia zwykle staje się sztywniejsza, a jej opór rośnie. Elastyczność i tarcie wewnętrzne decydują o tym, jak nawierzchnia przyjmuje uderzenia, wibracje oraz hałas kroków.

Amortyzacja uderzeń: gdy ciało uderza w nawierzchnię, jego energia kinetyczna jest pochłaniana na drodze odkształcenia. Część energii zostaje sprężyście zgromadzona i oddawana jako odbicie, a część wskutek tarcia wewnętrznego przekształca się w ciepło. Im dłuższa droga hamowania, tym mniejsze są siły działające na ciało i podłoże. Przy niewielkich obciążeniach nawierzchnia odkształca się tylko nieznacznie, natomiast silne uderzenia wykorzystują jej zakres ugięcia w większym stopniu. Większa grubość nawierzchni wydłuża tę drogę. W przypadku płyt amortyzujących działanie to bada się jako krytyczną wysokość upadku zgodnie z PN-EN 1177.

Tłumienie wibracji: guma jest tworzywem lepkosprężystym, łączącym zachowanie sprężyste z lepkim. Przy obciążeniach zmiennych, takich jak odkładane ciężary, pracujące urządzenia lub maszyny, odkształcenie następuje z opóźnieniem względem działającej siły. Wykonana przy tym praca jest tracona jako ciepło wskutek tarcia wewnętrznego. Nawierzchnia działa jednocześnie jak sprężyna i tłumik. Powyżej częstotliwości własnej układu złożonego z masy i nawierzchni oddziela źródło drgań od podłoża, osłabiając przekazywane wibracje i wstrząsy. Zakres tego działania zależy od częstotliwości wymuszenia, masy będącej w ruchu oraz sztywności dynamicznej nawierzchni.

Izolacja hałasu kroków: hałas kroków jest dźwiękiem materiałowym. Podczas chodzenia, skakania lub odkładania przedmiotów do podłoża wprowadzany jest impuls, który rozchodzi się w stropach i ścianach, a w innych pomieszczeniach staje się słyszalny jako dźwięk. Elastyczna nawierzchnia tworzy na tej drodze podatną warstwę. Szczytowa wartość siły rozkłada się w czasie i dzięki temu maleje, a część energii już w nawierzchni przekształca się w ciepło. To, ile dźwięku materiałowego przedostaje się do konstrukcji budynku, zależy od sztywności dynamicznej i grubości nawierzchni oraz od podłoża.

Na poziom tłumienia elementu z granulatu gumowego wpływają gęstość i udział porów w płycie, frakcja oraz kształt ziaren granulatu, udział spoiwa poliuretanowego i grubość. Z reguły płyta o większej gęstości i drobniejszej frakcji odkształca się mniej oraz słabiej tłumi, natomiast płyta o strukturze o otwartych porach, grubszej frakcji lub większej grubości tłumi silniej. Skala od poziomu 1, oznaczającego odczuwalne tłumienie, do poziomu 5, oznaczającego bardzo duże tłumienie, opiera się na pomiarach porównawczych produktów WARCO. Przydatność produktu do określonego zastosowania najlepiej ocenić na miejscu na podstawie próbnej płyty.

Odporność na ścieranie określa, w jakim stopniu nawierzchnia przeciwstawia się ubytkowi powstającemu wskutek tarcia i ścierania, na przykład przez podeszwy obuwia, koła oraz piasek i zabrudzenia przemieszczane po powierzchni pod obciążeniem. Guma zużywa się inaczej niż materiał twardy. Jej powierzchnia sprężyście się odkształca, jest miejscowo rozciągana i ścinana przez przesuwający się element, a następnie odzyskuje kształt. Powtarzalne naprężenia z czasem powodują zmęczenie gumy, powstawanie drobnych pęknięć i odrywanie niewielkich cząstek z powierzchni. W nawierzchniach z granulatu gumowego ze spoiwem poliuretanowym znaczenie ma również połączenie ziaren. Spoiwo musi utrzymywać każde ziarno tak, aby podczas tarcia z powierzchni nie były wyrywane całe ziarna. Odporność na ścieranie jest zatem cechą całego układu, na który składają się guma, wielkość i kształt ziaren, udział oraz utwardzenie spoiwa, przyczepność między ziarnem a spoiwem i stopień zagęszczenia, a nie wyłącznie samej gumy.

Badanie według BS 7188 wykonuje się przy użyciu urządzenia Taber Abraser. Dwa znormalizowane koła ścierne poruszają się po próbce z ustaloną siłą docisku i prędkością obrotową przez określoną liczbę obrotów. Próbkę waży się przed i po każdym etapie badania, a miarą ścierania jest ubytek masy. Na podstawie etapów badania określonych w normie oblicza się wskaźnik ścieralności oraz współczynnik ścieralności. Pozwala to ocenić nie tylko ubytek w pierwszym etapie, lecz także to, czy wraz z dalszym obciążaniem ścieranie maleje, pozostaje na podobnym poziomie czy wzrasta.

Skala obejmuje poziomy od 1 do 5. Poziom 1 oznacza spełnienie wymagań BS 7188. Poziomy od 2 do 4 określają odpowiednio dobrą, wysoką i bardzo wysoką odporność na ścieranie. Poziom 5 jest najwyższym poziomem skali. Klasyfikację oparto na badaniach reprezentatywnych wyrobów, których wyniki poddano interpolacji. W użytkowaniu wysoki poziom oznacza, że powierzchnia przez długi czas zachowuje strukturę ziarnistą i wygląd przy ruchu pieszym, ruchu kół oraz wnoszeniu piasku.

Przepuszczalność wody określa ilość wody, która wnika w porowatą nawierzchnię i przesącza się przez jej strukturę. W nawierzchniach z granulatu gumowego ze spoiwem poliuretanowym woda nie przepływa przez samą gumę, ponieważ jest ona nieprzepuszczalna dla wody. Przemieszcza się natomiast przez otwarte, połączone ze sobą pory między ziarnami granulatu, zgodnie z działaniem grawitacji. Decydujący jest udział otwartych porów, ich wielkość oraz ciągłość połączeń. Grubsza frakcja i mniejsze ciśnienie prasowania tworzą większe kanały. Drobna frakcja oraz większe ciśnienie zawężają pory, aż do uzyskania płyty praktycznie nieprzepuszczalnej dla wody.

Pomiar według PN-EN 12616 określa prędkość przesiąkania wodą, czyli ilość wody przenikającej przez nawierzchnię w ciągu godziny w ustalonych warunkach badania. Wynik podaje się w mm/h. Wartość 1 mm/h odpowiada 1 litrowi wody na metr kwadratowy w ciągu godziny. Nawet intensywny deszcz dostarcza w tym samym czasie jedynie część ilości wody, którą może przepuścić nawierzchnia o wysokim poziomie na skali.

Skala obejmuje poziomy od 1 do 5. Poziom 1 oznacza prędkość przesiąkania wodą około 0 mm/h, a więc nawierzchnię praktycznie nieprzepuszczalną dla wody. Poziom 5 oznacza około 1 000 mm/h, czyli w przybliżeniu 1 000 litrów na metr kwadratowy w ciągu godziny. Klasyfikację oparto na badaniach reprezentatywnych płyt, a wyniki odniesiono do danego produktu metodą interpolacji.

Płyta jest tylko jednym elementem całego układu. Przy poziomach od 3 do 5 woda opadowa może przesączać się przez nawierzchnię z płyt, pod warunkiem że podsypka i podbudowa również mogą ją przyjąć oraz odprowadzić. Na nieprzepuszczalnym podłożu woda gromadzi się pod płytami. Powierzchnia powinna wtedy mieć spadek, który umożliwia spływ wody do odwodnienia, na przykład do kanalika drenażowego lub odpływu. Nawierzchnie o poziomach 1 i 2 są przeznaczone wyłącznie do wnętrz oraz powierzchni zadaszonych.

Z czasem przepuszczalność wody może się zmniejszać wskutek zatykania porów. Powodem może być nanoszony piasek, liście i drobny pył, a w przypadku mat stajennych także niewystarczające czyszczenie. Mycie wodą pomaga utrzymać pory drożne.

Ciepło jest przenoszone trzema drogami: przez przewodzenie w materiale, przez konwekcję w powietrzu lub wodzie oraz przez promieniowanie. W przypadku nawierzchni decydujące znaczenie ma przede wszystkim przewodzenie, opisywane współczynnikiem przewodności cieplnej. Jego jednostką jest W/(m·K). Określa on ilość ciepła przepływającą w ciągu sekundy przez powierzchnię jednego metra kwadratowego warstwy o grubości jednego metra, przy różnicy temperatur jednego kelwina po obu jej stronach. Im niższa wartość współczynnika, tym słabiej dana warstwa przewodzi ciepło i tym lepiej ogranicza jego straty.

Lita guma ma przewodność cieplną około 0,13 do 0,18 W/(m·K). Nieruchome powietrze, którego wartość wynosi około 0,026 W/(m·K), przewodzi ciepło znacznie słabiej. Płyty z granulatu gumowego ze spoiwem poliuretanowym zawierają pory z uwięzionym powietrzem, dlatego przewodzą mniej ciepła niż lita guma. Zwykle im mniejsza gęstość i większy udział porów, tym niższa przewodność cieplna. Wilgoć obecna w porach może jednak ponownie podwyższać tę wartość. W produktach WARCO, zależnie od gęstości i struktury, wynosi ona około 0,07 do 0,14 W/(m·K).

O całkowitej izolacji termicznej decyduje nie tylko przewodność cieplna, lecz także grubość płyty. Opór cieplny jest ilorazem grubości i przewodności cieplnej, dlatego płyta dwukrotnie grubsza zapewnia dwukrotnie większy opór cieplny. Profilowana spodnia powierzchnia z kanałami drenażowymi albo wypustkami może dodatkowo utrzymywać pod płytą warstwę powietrza. Może ona dalej ograniczać przepływ ciepła do podłoża, o ile powietrze pozostaje nieruchome i suche. W punktach podparcia oraz w kanałach, przez które przepływa powietrze, ten efekt jest mniejszy.

Skala obejmuje poziomy od 1 do 5. Poziom 1 odpowiada przewodności cieplnej około 0,14 W/(m·K), a poziom 5 wartości około 0,07 W/(m·K). Wartości wynikają z pomiarów reprezentatywnych próbek i zostały interpolowane dla danego produktu. Dla porównania, materiały izolacyjne, takie jak polistyren ekstrudowany (XPS) lub wełna mineralna, osiągają przewodność cieplną około 0,03 W/(m·K).