Vodonepropustné konstrukce a vodotěsný beton

Předmětem tohoto článku jsou betonové vodonepropustné konstrukce, jejichž vodotěsnost je dosažena bez použití povlakových (bariérových) hydroizolací. Hlavním představitelem tohoto druhu konstrukcí je tzv. „bílá vana“.

Co je bílá vana?

Bílá vana je betonová konstrukce, která kromě nosné funkce plní i funkci těsnící proti prostupu vody. V tomto smyslu bílá vana není zvláštním druhem stavby. Nosná konstrukce, která má vytvořit bílou vanu, musí z hlediska spolehlivosti splňovat požadavky kladené na únosnost, použitelnost a trvanlivost jako každá jiná konstrukce. Jenom jaksi navíc je třeba pro bílou vanu dořešit některé specifické detaily nosné konstrukce ve vztahu k vodotěsnosti. Konstrukce z vodostavebního betonu mohou čelit podzemní vodě a zemní vlhkosti. Konstrukce bílých van nejčastěji čelí prostředí s podzemní vodou a zemní vlhkostí.

Technická vodotěsnost betonu

Beton ve fyzikálním smyslu není vodotěsný. Způsobují to různé diskontinuity, které vznikají nedokonalým zpracováním čerstvého betonu, odpařením přebytečné záměsové vody a v souvislosti s krystalizačními procesy. Ačkoliv tedy samotný beton nemůže být vodotěsný, může být prakticky vodonepropustný.

Technická vodotěsnost betonu se měří hloubkou průsaku vody do hmoty betonu kapilárním transportem. Jako vodostavební je označován takový beton, jehož maximální hloubka průsaku je menší než 50 mm, u některých speciálních typů betonu jen 20 mm. Tato viditelná hloubka průniku vody v kapalné fázi činí podle předního německého odborníka na bílé vany G. Lohmeyera i v případě trvale působící vody na správně zvolený a kvalitně zpracovaný beton nejvýše 70 mm. V návaznosti na tuto hloubku průniku vody kapilárním transportem probíhá dál do vnitřního prostoru bílé vany již jen transport vody v plynném skupenství, tj. difuzí vodní páry.

Minimální tloušťka stěn bílé vany se v praxi odvozuje z technické vodotěsnosti betonu. Vychází přitom ze zmíněné hloubky kapilárního transportu vody v kapalné fázi do hloubky nejvýše 70 mm. Od vzdušného líce bílé vany naopak probíhá směrem do vnějšího prostředí vysýchání betonu, které dosáhne obvykle až do hloubky 80 mm. Aby vodní pára na vnitřním povrchu konstrukce nekondenzovala, je nutné ji od tohoto povrchu odvádět. Při běžném větrání je transportní kapacita vzduchu ve vnitřním prostoru bílé vany podstatně větší než přísun vody difuzí.

Čtěte také: Pohledový beton a bednění

Pro vodonepropustné konstrukce jsou největším rizikem trhliny. Trhliny vznikají od napětí vzniklého od smrštění betonu, kterému beton nedokáže vzdorovat ať už svojí pevností v tahu, nebo vyztužením. Omezení maximálních teplot v jádře betonové konstrukce umožňuje snížení teplotních gradientů v konstrukci (rozdílů teplot mezi jádrem a povrchem konstrukce) a tím omezení rizika vzniku trhlin v konstrukci.

Návrh a provedení bílé vany

Vodostavební beton je navrhován zejména pro konstrukce, které jsou dlouhodobě jednostranně vystaveny vodnímu tlaku. Receptury vodostavebních betonů jsou upraveny s ohledem na snížení rizika vzniku trhlin, které nepříznivě ovlivňují vodotěsnost konstrukce. Kromě použití vodostavebního betonu musíme především posoudit vyztužení navržené konstrukce, abychom eliminovali vznik trhlin v této konstrukci a minimalizovali jejich šířku.

Pro vodonepropustné konstrukce je třeba volit betony s minimální pevností B25 podle ČSN 73 2400 nebo C 20/25 podle ČSN EN 206-1. Podle mých zkušeností je plně vyhovující beton se stupněm vodotěsnosti V8 podle již neplatné ČSN 73 1209 nebo s vodotěsností charakterizovanou hloubkou průsaku 60-80 mm podle metodiky ČSN EN 12 390-8. Naprostá většina betonů výše uvedené pevnostní třídy současně vyhoví i požadavkům míře vodotěsnosti. Cena těchto konstrukčních betonů s definovanou pevností ale bez dalších požadavků je ve srovnání s betony stejných pevností a s požadavkem na vodotěsnost pro bílou vanu přibližně stejná. Vzhledem k vývoji vodotěsnosti betonu v čase doporučuji ji hodnotit po 90 dnech a to zejména u betonů z cementu CEM II.

Návrh bílé vany může ovlivnit charakter vnějšího prostředí, a proto je nutné vliv některých faktorů zkontrolovat. Jedná se zejména o agresivitu vnějšího zvodnělého prostředí na beton a o vliv radonu a bludných proudů na konstrukci.

Trhliny v betonu a jejich prevence

Významný vliv na funkci bílé vany mají trhliny v betonové konstrukci, které nepříznivě ovlivňují její vodotěsnost. Pokud v konstrukci vznikne trhlina, která prostupuje celým průřezem konstrukce, je voda transportována v kapalné formě až k druhému povrchu betonu. Prosakování vody trhlinou je závislé na šířce trhliny a hydraulickém spádu vody.

Čtěte také: Jídelní stůl MDF beton: Co zvážit?

Velikost trhlin především ovlivňuje stupeň vyztužení, systém vyztužení konstrukce, způsob provádění a způsob ošetřování betonové konstrukce po uložení betonu. Na nebedněném povrchu tuhnoucího betonu mohou vznikat velmi krátce po zpracování čerstvého betonu trhliny od plastického smršťování, plastického sedání, sklonu povrchu a od jeho vyhlazování. Původem vzniku tyto trhliny na sobě nezávisí, ale výrazně se navzájem ovlivňují. Jejich existence potom následně ovlivňuje vznik a polohu trhlin ve ztvrdlém betonu. Rozvoj těchto trhlin je ovlivněn složením čerstvého betonu, technologií výroby čerstvého betonu, jeho ukládáním, zpracováním a ošetřováním.

Ve ztvrdlém betonu mohou vznikat trhliny vlivem objemových změn v betonu. Objemové změny jsou vyvolány především smršťováním a dotvarováním betonu a vlivem teploty. Jejich rozvoj se dá na základě početních řešení dosti úspěšně předvídat a jejich vznik a šířku eliminovat stupněm a systémem vyztužení, správnou volbou dilatačních celků, vhodným postupem výstavby, provedením kluzné vrstvy pod konstrukcí a tím umožnění reologického posunu konstrukce.

Při návrhu konstrukce bílé vany je velice důležité vyztužení konstrukce s ohledem na maximální šířku trhlin v konstrukci. Při návrhu konstrukce bílé vany je velice důležité posoudit vyztužení konstrukce prostřednictvím tzv. výpočtové šířky trhlin. To znamená zkontrolovat na výskyt statisticky limitované maximální šířky trhlin v hotové konstrukci. A zde záleží na přístupu a znalosti projektanta. Bude-li konstrukci posuzovat podle ČSN 73 1201 nebo DIN 1045, které neberou v úvahu požadavky na kvalitu vnitřního prostředí a posuzují ji jako hydrotechnickou stavbu, dojde k výpočtové šířce trhlin blížící se hodnotě 0,15 až 0,10 mm. Naproti tomu Rakouská směrnice pro bílé vany se způsobem využívání vnitřních prostor uvažuje a při návrhu bílé vany stejné konstrukce je podle této směrnice šířka trhlin omezena většinou hodnotou 0,20 až 0,25 mm. Přitom podle propočtů přechod od šířky trhlin 0,20 mm na šířku 0,10 mm představuje při stejném charakteru vyztužení zvýšení spotřeby armovací oceli o 30 až 40 %.

Těsnění spár

Těsnění pracovních spár je v koncepci bílé vany integrální součástí betonáží a nepředstavuje zvláštní technologie, které vyžadují předávání staveniště jako např. při instalaci fóliových hydroizolací, natavovacích živičných pásů nebo hydroizolačních stěrek. Základem těsnosti pracovní spáry je její čistota. Plocha pracovní spáry by měla být před betonáží dalšího pracovního postupu zbavena vyplaveného a usazeného cementového mléka a zdrsněna.

Podle způsobu, jakým tyto prvky vodotěsnost zajišťují, můžeme udělat jejich základní rozdělení na pasivní a aktivní:

Čtěte také: Beton Brož: Alternativa k pravému dřevu

• Pasivní prvky: Mezi pasivní prvky patří například plechy a PVC pásy. Tyto prvky se do pracovní spáry zabudovávají již před prováděním prvního pracovního záběru. V pracovní spáře vytvářejí pasivní bariéru, která zabrání průniku vody dál do konstrukce. Podmínkou je dokonalé přibetonování konstrukce v okolí tohoto těsnícího prvku.
• Aktivní prvky: Bentonitové profily a expanzní profily z hydrofilních polymerů se řadí mezi prvky aktivní. Do pracovní spáry jsou instalovány před betonáží navazující konstrukce. Při styku s vodou se rozpínají a aktivně pracovní spáru dotěsňují.

Dilatace pro bílou vanu se nijak neliší od běžně používaných dilatací železobetonových konstrukcí. Do dilatačních spár nejvíce používáme pásy z měkčeného PVC s podélnou komůrkou, která umožňuje pohyb v této spáře.

Vodostavební beton PERMACRETE®

Vodostavební beton PERMACRETE® je speciálně navržený pro výstavbu všech druhů vodonepropustných konstrukcí, zejména pak pro konstrukce spodních staveb pozemních budov známých pod pojmem „bílá vana“. Splňuje nejenom přísné požadavky na průsak vody hmotou, ale svým složením pomáhá také omezit množství a šířku trhlin v konstrukci od objemových změn. Toho je docíleno především použitím cementu s nízkým vývinem hydratačního tepla (označení LH), což má pozitivní vliv na průběh teplot po průřezu konstrukce a autogenní smrštění betonu.

Betony PERMACRETE® jsou navrženy pro konstrukce s požadavkem na snížený vývoj hydratačního tepla. PERMACRETE® má omezené jak autogenní smrštění, tak smrštění z vysychání.

Standardní typy vodostavebních betonů PERMACRETE® pokrývají pevnostní třídy C25/30 až C40/50. Průběh nárůstu pevností je dle ČSN EN 206+A2:2021 pomalý. Pro dobré probetonování konstrukce a správnou fixaci těsnících prvků ve spárách je vhodné použít beton tekutější konzistence. PERMACRETE® se standardně vyrábí v konzistenci S4 se zvednutou horní mezí (sednutí Abramsova kužele 160-230 mm). Dobré zpracovatelnosti je dosaženo použitím moderních superplastifikátorů, nikoliv použitím vody. Ředění betonu na staveništi vodou je přísně zakázáno, neboť dojde ke zhoršení všech parametrů betonu, mezi nimiž je i schopnost zadržet vodu.

Beton Permatite se vyznačuje vysokou odolností vůči průsaku a působení tlakové vody. Betony Permatite jsou specifické redukovaným vývojem hydratačního tepla a smršťovacích procesů, jsou tedy ideální také pro masivní konstrukce. Betony Permatite vyrábíme v pevnostních třídách C25/30 až C35/45. Betonová směs Permatite je dodávána v konzistenci S4 dle ČSN EN 12350-2. Použitý pojivový systém a složení směsi je navrženo pro redukovaný vývoj hydratačního tepla betonu, tak aby byly splněny požadavky pro maximální teplotu konstrukce (dle TP ČBS 04). Beton má minimalizované autogenní smrštění a smrštění při vysychání zhotovené konstrukce. Eliminací vzniku mikrotrhlin, jež jsou přirozeným projevem standardních betonů, dosahují betony Permatite nejen vyšší vodonepropustnosti, ale také vyšší odolnosti a houževnatosti. Minimální smrštění konstrukce je podstatné také pro zajištění vodotěsnosti spojů a napojení. Dosažená úroveň smrštění betonů Permatite nepřesahuje 0,5 mm/m (teplota prostředí 20°C, RH=65%, do stáří 1 roku). Permatite je součístí portfolia udržitelnějších produktů Vertua.

Porovnání produktů PERMACRETE® a Permatite

Spolehlivost a ekonomické aspekty

Četnost výskytu poruch vodotěsnosti správně navržené bílé vany je všeobecně nízká. Relativně nejčetnější poruchy jsou netěsnosti pracovních spár a trhliny v železobetonových deskách a stěnách. Oproti konstrukcím s povlakovou izolací jsou místa poruch velmi dobře lokalizovatelná.

Bílé vany představují technicky správné a ekonomicky výhodné řešení spodních staveb. Pro zajištění jejich spolehlivosti je důležitý správný návrh, který je zároveň podmínkou jejich uplatnění na trhu stavebních prací. Beton použitý pro bílou vanu nevyžaduje speciální těsnicí přísady. Jeho cena se obvykle pohybuje v úrovni běžných konstrukčních betonů příslušné třídy. Nově zavedená ČSN EN 206-1 navíc umožňuje použít beton v převážné míře bez dodatečné ochrany.

U správně navržené bílé vany je celkový přísun vlhkosti z vnějšího prostředí do vnitřního prostoru bílé vany tak malý, že pro její odvedení vyhoví i velmi nízká výměna vzduchu, která je zpravidla hluboko pod provozním hygienickým minimem. Počáteční potíže s vlhkostí, hlavně u nátěrů podlah, jsou způsobeny přebytečnou záměsovou vodou. Projevují se stejně u bílé vany jako u každé jiné betonové konstrukce.

tags: #vodotěsný #beton

Oblíbené příspěvky:

• Montáž chromové lišty na kufr Zafira B
• Ekologické aspekty sádrových materiálů
• Vlastnosti betonové dlažby Nardo
• Jak se zbavit červotoče v laminátové podlaze
• Jak vybrat a aplikovat lepidla na dřevo