Vodopropustné materiály a dešťová voda: Řešení výzev nepropustných povrchů a role asfaltu ve stavebnictví

Trvalý rozmach nepropustných materiálů ve stavebnictví, jako je asfalt a beton, a zemědělská kultivace zabraňují dešťové vodě vsakování do půdy. To logicky ústí v pokles hladiny spodních vod. Pro zajímavost: v bilanci přirozeného ekosystému převažuje odpařování vody (72 %) nad odtokem a vsakováním, zatímco v případě městských aglomerací je tomu naopak, tedy odtok převažuje (54 %) nad odpařováním a vsakováním vody. Je tedy nutno zintenzivnit úsilí za účelem tvorby systémů hospodaření s vodou ve stavebnictví.

Vodopropustný beton jako klíčové řešení pro hospodaření s dešťovou vodou

Jedním z nástrojů pro řešení problémů s hospodařením s vodou je právě vodopropustný beton (v angličtině pervious concrete, zkratkou PC). Z důvodu jeho mnohých benefitů je široce využíván již od 80. let v různých variacích především v USA, Japonsku a severských zemích (Finsko).

Význam a aplikace vodopropustného betonu

PC byl dosavadně úspěšně aplikován hlavně na méně frekventovaných silnicích, parkovištích, chodnících, nádvořích, příjezdových komunikacích, golfových cestách, opěrných zdech, francouzských kanalizacích, dlažbě atd. Je nutné rozlišovat mezi vodopropustným betonem a betonem mezerovitým neboli drenážním, už vůbec nelze PC zaměňovat s válcovanými betony. Drenážní beton bývá využíván hlavně jako podkladová část konstrukce, vodopropustný beton má značně složitější provedení.

V České republice je výroba vodopropustného betonu zatím jen v prvopočátcích, probíhá primárně produkce podkladových vrstev. V našich zemích navíc chybí zkouška vodopropustnosti, která je základem porovnání kvality PC. V současnosti jsou k testování vodopropustnosti používány jen zkoušky ne zcela přesného charakteru: americká testovací metoda zkoumající rychlost vsakování vody do propustného betonu a zkušební metoda dle ČSN EN pro asfaltové směsi za horka.

Fyzikální charakteristiky a složení

Fyzikální charakteristiky vodopropustného betonu se velmi zřetelně liší od vlastností betonu konvenčního. V případě PC je samozřejmě stoprocentně žádoucí velmi vysoká propustnost vody a vzduchu. Pro prostup kapaliny vodopropustným betonem jsou tedy zcela zásadní hodnoty pórovitosti. Průduchy mezi zrny v betonu vznikají použitím úzké frakce zrn a vytvářejí souvislé dutiny. Efektivní mezerovitost pro uspokojivou vodopropustnost je 15 - 30 %. Mezery ve struktuře jsou průměrně 1 - 8 mm. S pórovitostí je úzce spojena i objemová hmotnost PC, která činí cca 70 % v porovnání s konvenčním betonem.

Čtěte také: Prevence poškození terasy vodou

Fundamentálně je v případě výroby PC využíváno stejných materiálů jako u konvenčního betonu, avšak s tou výjimkou, že jemný agregát je obvykle zcela vyloučen a třídění hrubého kameniva je velmi přesné za účelem lepších vytvrzovacích vlastností. V PC se pečlivě řízené množství vody a cementových materiálů používá k vytvoření pasty, která tvoří tlustý povlak okolo agregovaných částic. Použití dostatečného množství pasty k vázání hrubých částic spolu vytváří systém propojených dutin, které jsou vysoce prostupné. Jako doplňky jsou často používány cementové materiály jako oxid křemičitý, popílek, pucolán a vysokopecní struska, které zvyšují trvanlivost materiálu tím, že snižují praskání, ale i požadovanou propustnost. Stejně jako v případě tradičních betonových směsí lze i do směsi vodopropustného betonu využít jako pojivo portlandský cement a jiné směsné cementy. Vlastnosti výsledné směsi jsou méně vodoodpudivé než u běžné betonové směsi a pro dosažení požadovaných výsledků je nezbytná přísná kontrola dávkování všech složek. Výsledkem je směs, která vyžaduje různé eventuality při míchání, umisťování, zhutňování či vytvrzování.

Výhody vodopropustného betonu

Ekologické přínosy

Použití vodopropustného betonu v první řadě zmírní odtok vody do kanalizace, přirozeně tak doplní hladiny spodních vod a tím eliminuje znečišťující látky jako jsou uhlovodíky z asfaltových dlažeb a těsnění, které mohou kontaminovat povodí řek a poškozovat ekosystém. Výzkumy dokazují, že 97 - 99 % olejů zavedených do propustných betonů je zachyceno a přirozeně biodegradováno. Vodopropustné betonové terény jsou také ceněny i za své druhotné vlastnosti jako je všeobecné zlepšování kvality vody, přispění k nárůstu okolní vegetace a celkové zkvalitnění sousedícího ekosystému.

Nedávná studie (United States Environmental Protection Agency - EPA) ukazuje, že porézní betonový povrch může výrazně snížit efekt městského tepelného ostrova, který vykazuje znatelně vyšší letní teploty než jeho okolí. Chladicí účinek je způsoben především absorpcí obrovského výparného tepla při odpařování vlhkosti pod porézním betonovým povrchem. Dále bylo prokázáno, že lze za pomocí PC zredukovat hluk způsobený pneumatikami motorového vozidla o 4 až 8 decibelů. Průzkum dokazuje, že redukce hluku je závislá na konkrétní charakteristice dané směsi a na tloušťce betonu a že ideální hodnoty jsou 80 mm silný beton s maximální velikostí agregátu 9,5 mm.

Ekonomické výhody

PC je prokazatelně ekonomičtější variantou zpevnění ploch. Redukuje totiž prvotní náklady stavby, eliminuje potřebu kanalizačních vazníků, redukuje náklady na instalaci podzemních potrubí a odtokových vpustí. Není nutná ani investice do pozemků za účelem výstavby retenčních rybníků či filtračních systémů. Majitelé nemovitostí mohou tak využít okolní půdu podstatně efektivněji a maximalizovat návratnost svých vkladů. Z hlediska sumárních nutných investic je tedy vodopropustný beton absolutním vítězem.

Bezpečnostní aspekty

Z pohledu řidiče automobilu na silnici je velmi přínosný také texturovaný finální povrch propustného betonu. Během jízdy ve složitějších povětrnostních podmínkách, například při dešti či sněhových přeháňkách, zlepšuje propustný beton bezpečnost jízdy. Déšť se totiž do betonu vstřebá, nezůstává na povrchu, čímž je vyloučeno sdružování vody a tím výrazně sníženo riziko tzv. aquaplaningu na mokré vozovce. Vodopropustné chodníky jsou přese všechny překážky (jako je nadstandardní pórovitost) schopny odolat tlaku přesahujícího 20,7 MPa, tedy jsou dostatečně silné k nosnosti například hasičského vozu.

Čtěte také: Návod na velkou venkovní vanu

Výzvy a údržba

Je ovšem logické a z výzkumů patrné, že se stoupající hladinou porozity klesá pevnost betonu, jeho pružnost za ohybu a tlaku (minimální potřebná pevnost v tlaku by měla činit 40 MPa), odolnost betonu vůči mrazu, otěru a oděru, a tedy celková trvanlivost betonu na pojížděných komunikacích. Kromě výše uvedené snížené pevnosti propustného betonu z důvodu nižšího obsahu malty a vysoké pórovitosti je třeba říci, že je PC pro své vysoké hodnoty porozity většinou prozatím méně trvanlivý než betony konvenční, které jsou standardně využívány na frekventovaných silnicích vyšších tříd. Je také známo, že otevřený porézní beton má nedostatečnou tuhost ve srovnání s tradičními betonovými poklady.

V oblastech s chladnějším klimatem jako jsou skandinávské země mohou být aplikace materiálu PC navíc značně problematické. Životnost pórovitého betonu je snížená v důsledku dlouhodobého poškozování pravidelným zmrazováním a rozmrazováním vody, která není schopna odtéct bočně z porézní povrchové vrstvy.

Nelze také nezmínit potenciální problémy s případným ucpáním propustného betonu. Na povrchu PC se může shromažďovat vegetační hmota, což může vést až k jeho ucpání. Tento problém je však jednoduše řešitelný zametením či vysátím. Vodopropustný beton vyžaduje údržbu. Jedná se o příležitostné zametení, tlakové čištění či vysátí vozovky za účelem obnovení propustnosti materiálu.

PC je na staveniště dodáván běžnými sklápěči a umístěn do standardních forem. Vzhledem k faktu, že propustný beton je hustší než tradiční beton, používá se k jeho vyrovnání mechanické vibrování. Vodopropustný beton má nízký obsah vody, je tedy zvláště důležitý další krok - vytvrzování. Aby byla umožněna plná hydratace cementu, povrch se zalije vodou a zakryje plastovou folií. Není však už potřeba - na rozdíl od realizace pokládky tradičního betonu - zpracovávat vodopropustný beton například pomocí hladítek. Tyto dokončovací operace by totiž příliš utěsnily povrch betonu a tak nežádoucím způsobem snížily průnik vody.

Již před započetím samotného projektování a dále při stavbě dopravních ploch je nutno dbát na použití vodopropustných i mrazuvzdorných materiálů nejen pro kryt, ale také pro podklad konstrukce. Pomocí vhodných hydrogeologických průzkumů je potřeba zjistit vodopropustnost půdy a nejvyšší stav podzemní vody v podloží (v souvislosti s nutností udržení dostatečné vzdálenosti od podzemních vod). Dešťová voda je ve vzduchu a při stékání z povrchu silnic více či méně znečišťována škodlivinami, proto musí být taktéž zaručena ochrana podzemní vody a blízké zástavby.

Čtěte také: 3metrové prkno: technika skoků

Co se pevnosti povrchu vodopropustného betonu týče, vědci také ukazují různorodé možnosti posílení této vlastnosti, a to například přidáním odpadního kompozitního materiálu z uhlíkových vláken. Výzkumníci z oddělení stavebního environmentálního inženýrství na Washingtonské Státní Univerzitě přidali uhlíkový šrot společnosti Boeing do betonové směsi. Přidaný materiál výrazně zvýšil jak trvanlivost, tak pevnost propustného betonu.

ZAPA Drop a Topmix Permeable - Praktické aplikace

Leč zmínit je nutné společnost ZAPA beton, která za svůj drenážní beton ZAPA Drop (až 95% propustnost i při intenzivních srážkách, cena cca 2.000 Kč za m3) získala v minulém roce čestné uznání veletrhu FOR ARCH. Pokládka betonu Zapa Drop byla úspěšně realizována na mnohých místech České i Slovenské republiky, a to především v místech nové zástavby, kde by jinak z důvodu vysokých požadavků na zachování vsakovacích poměrů bylo nutné budování retenčních nádrží. Projekty slovenských parků Gaštanica a Jama v Bratislavě byly dokonce z důvodu výrazných environmentálních pozitiv financovány z norských fondů. V parku Gaštanica v Bratislavě byl realizován ZAPA vodopropustný beton. Voda tedy neodtéká z parku pryč, ale zůstává v místě. Umístěné vsakovací jámy pak postupně uvolňují vodu do půdy či ke kořenům stromů. Pro chodníky v parku Jama v Bratislavě byl zvolen drenážní beton ZAPA drop, který propouští dešťovou vodu. Povrch ZAPA DROPu nebylo nutné spádovat a nevytváří se na něm louže.

Britská společnost Tarmac přichází s novinkou Topmix Permeable, což je beton, který částečně absorbuje a ve zbytku propouští vodu, která se nachází na jeho povrchu. Dokáže ji odvést 4 tisíce litrů během jediné minuty. Povrch je vyroben z velkých částeček asfaltu, které mezi sebou mají prostor a právě jím voda odtéká do sutě pod povrchem. Část se jí tu zadrží, zbytek je odveden drenáží do jakéhokoli systému schopném vodu odvést dále - kanalizace nebo klidně jen stoky nedaleko silnice. Na povrchu cesty se tedy nedrží voda, netvoří se kaluže, potůčky ani nic na tenhle způsob. I při ohromné průtrži mračen zůstane tenhle povrch jen vlhký, nebude na něm stát voda. Koncept betonu propouštějícího vodu není nový, používá se už dlouho jako podkladová vrstva pro běžný asfaltový nebo betonový povrch silnice. Firma Tarmac ho ale upravila tak, že může fungovat i jako povrch, můžou po něm chodit lidé a jezdit automobily. V současnosti je Topmix Permeable nainstalován na dvou místech v Británii, kde probíhají zkoušky.

Nevýhodou je vyšší cena než u tradičního asfaltu a také riziko poškození v případě zamrznutí vody v útrobách vozovky. Naopak výhodou je, že část vody, která se uchová uvnitř takovéto vozovky, se v horkých měsících bude odpařovat a tak pomůže ochladit městské ulice. Topmix Permeable není použitelná na silnicích, kudy jezdí velmi těžká auta či tam je extrémně hustý provoz, protože stále není odolná jako obyčejný asfalt či beton. Je tak použitelná zejména na méně frekventovaných okreskách, v ulicích měst či parkovištích.

Barevné asfalty: Nejen estetika, ale i snížení absorpce tepla

Změny klimatu přinesly v posledních dekádách několik negativních jevů spojených s nárůstem průměrné roční teploty. Jedním z nich je nadměrné zahřívání center měst a hustě obydlených částí.

Funkce a benefity barevných asfaltů

Jednou z možností jak snížit akumulaci tepla slunečního záření, je použití světlých barev na povrchu městské zástavby, které sluneční paprsky dobře odráží. Pro tento účel lze využít tzv. barevných asfaltů, které poskytují možnost využití široké palety barev, včetně světlých odstínů. Použitím barevných asfaltů dochází ke snížení absorpce tepla na povrchu městských silnic, chodníků a parkovišť. Maximální teplota asfaltu se může při extrémně vysokých teplotách vyšplhat až nad 60 °C, použití barevného asfaltu tuto teplotu výrazně snižuje.

Barevné asfalty přinášejí kromě snížení tepelné zátěže měst a estetického vzhledu také další benefity. Mezi jednu z dalších důležitých výhod barevných asfaltů patří přínos k bezpečnosti v dopravě. Výrazná barva asfaltu zklidňuje dopravu a zvyšuje viditelnost kritických míst, jako jsou křižovatky, přechody pro chodce, křížení cyklostezek se silnicí, kruhové objezdy apod. Barevný asfalt se také hojně využívá ke zvýraznění jízdních pruhů vyhrazených pro cyklisty a autobusy. Použití světlých odstínů pomáhá nejen ke snížení absorpce tepla na povrchu, ale také v tunelech, kde dochází k lepšímu odrazu světla a tím k výrazně lepší viditelnosti.

Složení a výroba

Barevná asfaltová směs použitá pro pokládku obsahuje tři základní komponenty: 1. bezbarvé asfaltové pojivo, 2. barevný pigment, 3. kamenivo. Bezbarvé asfaltové pojivo je synteticky vyrobený materiál, který lze obarvit širokou škálou běžně dostupných pigmentů. Mezi nejběžněji používané pigmenty pro barvení asfaltu se používají oxidy kovů, jako jsou oxid železitý pro odstíny červené barvy, oxid chromitý pro odstíny zelené a oxid titaničitý pro odstíny žluté. Obsah pigmentu se pohybuje v množství 1 - 3 % (vztažených na výslednou asfaltovou směs) v závislosti na požadovaném odstínu. Mísení asfaltové směsi a následná pokládka podléhá přísné technologické disciplíně, aby nedošlo ke znehodnocení barevného asfaltu zbytky klasického černého asfaltu.

Kromatis® - Technologie Total Česká republika

Synteticky vyrobené bezbarvé asfaltové pojivo firmy Total Česká republika má stejné kvalitativní parametry jako běžné černé asfalty. Modifikací polymerem a aditivací získává bezbarvý asfalt lepší reologické vlastnosti než silniční asfalt, výborné adhezní vlastnosti mezi pojivem a kamenivem, vynikající mechanickou odolnost proti vzniku deformací a trhlin a dlouhou životnost. Další výhodou bezbarvého asfaltového pojiva Kromatis® je aplikace výsledné asfaltové směsi při snížené teplotě pokládky až 150 °C, což snižuje náklady na pokládku a má pozitivní vliv na pracovní podmínky obsluhy. Bezbarvé asfaltové pojivo Kromatis® se dodává ve standardních gradacích 35/50, 50/70, 70/100 a 160/220, stejně jako běžná silniční pojiva a dá se také použít pro výrobu asfaltových emulzí. Samotné bezbarvé asfaltové pojivo má světle okrovou, medovitou barvu. Bezbarvý syntetický asfalt Kromatis® je dodáván do obaloven, kde je obarvován přidáním vybraného pigmentu a zároveň je v mísícím zařízení obalovny, tzv. míchačce, smíchán s kamenivem. Kromatis® je dodáván pro velké objemy v automobilových cisternách, do 190 kg v sudech a do 0,5 kg v plastových pytlících, které jsou rozpustné spolu s pojivem a jsou tak bezodpadové. Technologie výroby a pokládka barevného asfaltu Kromatis® od firmy Total Česká republika je již dlouhou dobu zvládnutý proces, který může velkou měrou přispět ke snížení tepelné zátěže městských center a obytných částí a tím i výrazně zvýšit kvalitu života nás všech.

Sběr dešťové vody: Vliv střešních krytin včetně asfaltu na kvalitu vody

Sběr dešťové vody na vlastním pozemku je mezi majiteli nemovitostí už poměrně běžnou praxí - finanční a ekologické výhody je vedou k instalacím podzemních i nadzemních nádrží, do kterých akumulují dešťovou vodu přímo ze střešních ploch. Odborníci a ekologové často vyzývají ke sběru dešťové vody a jejímu „skladování“ pro pozdější využití, málo kdy ale zdůrazňují, že není možné jen tak pořídit nádrž a začít sbírat vodu bez obav. Před sběrem srážkové vody je totiž nutné splnit a ověřit určitá kritéria, díky kterým bude následné využívání dešťové vody bezpečné.

U novostaveb se na pozdější využití dešťovky dbá již při plánování výstavby a střešní materiál je vybírán tak, aby kvalitu vody nijak neohrožoval. Naopak u stávajících domů se po rozhodnutí hospodařit s dešťovkou všichni věnují výběru nádrže, málokoho však napadne podívat se na střešní krytinu a na to, zda se pro sběr vody vůbec hodí.

Vhodné střešní krytiny pro sběr dešťové vody

Mezi vhodné typy střešních krytin pro sběr dešťové vody patří ty, které neobsahují žádné toxické látky a nemají žádnou povrchovou úpravu, která by vodu jakýmkoli způsobem kontaminovala.

• Keramické tašky: Relativně hladký povrch, jehož hlavní výhodou je snazší odtok vody a minimální riziko její kontaminace, je jednou z předních vlastností keramických tašek. Při jejich výrobě se nepoužívají žádné škodlivé látky, které by mohly později ovlivňovat kvalitu dešťové vody.
• Betonové krytiny: Betonové krytiny bez pigmentů či povrchových úprav nabízejí sběru srážkové vody poměrně dobré podmínky. Vysoká pevnost a odolnost vůči poškození dělá z těchto krytin v posledních letech oblíbený materiál pro zastřešení domů a staveb.
• Plechové krytiny: Plechové krytiny s povrchovou úpravou jsou pro sběr dešťové vody označovány jako jedny z nejlepších. Absence uvolňujících se škodlivých látek a téměř dokonalá hladkost umožňují pohodlný sběr vody bez strachů o zachování její kvality.
• Šindelové střechy: Materiály pro výrobu šindelových střech mohou být různé - bitumenové, dřevěné, betonové nebo kupříkladu kovové. Pokud jsou šindele ze zdravotně nezávadných materiálů či jsou ošetřeny proti únikům nežádoucích látek, splňují podmínky pro sběr srážkové vody. Důležitá je však pravidelná kontrola jejich stavu. Vynechání potřebných oprav může způsobit ztrátu kvality dešťové vody.
• PVC krytiny: Střešní krytiny z umělého PVC materiálu nejsou absorpční a mají perfektně hladký povrch, což jsou pro bezproblémový sběr dešťové vody ze střechy klíčové vlastnosti. PVC krytiny jsou lehké, relativně levné, snadno udržovatelné a lze je zakoupit v různých barvách a tvarech.

Nevhodné střešní krytiny a rizika

Do tohoto typu střech se řadí krytiny, které dešťovou vodu obohatí o další nevhodné látky a živiny, které mohou mít následně negativní vliv na její kvalitu a skladování. Dále dochází k častějšímu zanášení filtrů a nádrží - s tím je spojena i častější údržba.

• Zelené střechy: Střechy s rostlinným porostem neboli zelené střechy mají velmi vysokou absorpci vody, navíc mohou obsahovat organické látky z rostlin a substrátu (například pesticidy a herbicidy), které se posléze uvolňují do vody, včetně jemných mechanických částic. Dalším problémem jsou nečistoty typu prach, pyl nebo listí, které se ve střeše mohou dlouhodobě usazovat a tím zhoršovat kvalitu vody, případně zanášet či ucpávat vodovodní cesty.
• Dřevěné střechy: Dřevěné střechy jsou náchylné k hnilobě a houbovým infekcím, což může vést k růstu bakterií a mikroorganismů v dešťové vodě. Stejně jako zelené střechy mají poměrně vysokou absorpci vody.
• Ploché střechy: Na plochých střechách dochází oproti střechám s klesajícím sklonem ke stagnaci vody, která je náchylnější ke znečištění a tvorbě bakterií či jiných mikroorganismů.
• Staré asfaltové střešní krytiny: Jsou na střechách dosud k vidění. Bohužel však obsahují dehet a ten toxické polyaromatické uhlovodíky, které připravují dešťovou vodu o její nezávadnost. Mimo to je povrch střechy velmi hrubý, tím přispívá ke hromadění vody v trhlinách a dalších nerovnostech, kde pak dochází ke kontaminaci dešťové vody.
• Azbestocementové krytiny: Tento typ krytin obsahuje vlákna azbestu, který je životu nebezpečný a je považován za silně karcinogenní látku. Nejznámějším a hojně využívaným byl v minulosti eternit a velkoformátové vlnité šablony. Azbestová vlákna se uvolňují při běžném zvětrávání nebo při mechanickém kontaktu a znečišťují dešťovou vodu ihned po jejím dopadu na střechu.

Ze střech, které ze sebe uvolňují nebezpečné látky či dávají prostor pro bujení nežádoucích patogenů, není vhodné dešťovou vodu sbírat. Při upotřebení kontaminované vody na zálivku zahrady se jedlé rostliny a plody stávají zdraví nebezpečné. Při využití v domě na splachování toalet zase způsobuje znečištěná voda nepříjemný zápach a může zapříčinit i neprůchodnost vodovodu. Záleží na materiálu krytiny a jejím povrchu. Pokud je hladký, bez povrchové úpravy a neobsahuje škodlivé chemikálie, je pravděpodobně vhodný. Mezi nevhodné patří zejména azbestocementové krytiny (například starý eternit) a asfaltové pásy s dehtem. Tyto materiály uvolňují látky nebezpečné pro zdraví i životní prostředí.

Možnosti úpravy střech pro sběr vody

Přesto, že některé materiály střešních krytin nejsou považovány pro sběr dešťové vody za zcela vhodné, vždy existuje způsob, jakým lze střechu upravit a tuto možnost zajistit. Možností je několik - například zachytávání vody jen z části střechy, výměna krytiny, nebo kombinace pokročilé filtrace a dezinfekce. Ano, za splnění určitých podmínek - střecha musí být z nezávadného materiálu, voda se musí filtrovat a při využití v domě (například na splachování nebo praní) i hygienicky zabezpečit, například pomocí UV lampy.

Kromě vhodného střešního materiálu je nutné mít správně vyřešený odtok vody do střešních vpustí. Nejenže se tím ochrání voda před případným znečištěním, ale zároveň se eliminuje tlak, který je na střechu vyvíjen z množství usazené vody.

Přehled vhodnosti střešních krytin pro sběr dešťové vody

tags: #absorpce #vody #asfaltu

Oblíbené příspěvky:

• moderní zateplovací systémy
• Nájezdy na zámkovou dlažbu do garáže
• Průvodce světem PVC a CPVC
• Dřevěná podlaha na balkon
• Přečtěte si více o izolaci primárního potrubí