PergolyProvzdušněný a Vodotěsný Beton: Vlastnosti, Výroba a Hydroizolace
Beton je jedním z nejoblíbenějších stavebních materiálů, jehož vlastnosti jsou neustále zdokonalovány pomocí moderních přísad a příměsí. Tyto úpravy ovlivňují zpracovatelnost, voděodolnost a mrazuvzdornost hotového betonu. Parametry hotového betonu a prvků z betonu závisí na mnoha faktorech, jako je druh použitého cementu, druh a kvalita kameniva a poměr W/C (voda/cement).
Provzdušněný beton
Změny teplot v podzimním a zimním období mohou oslabit strukturu betonových prvků v důsledku opakovaného zamrzání a tání vody přítomné v jeho pórech. Změna objemu vody doprovázející tyto jevy způsobuje trhliny v betonových prvcích, které mohou vést k vážnému poškození. Nejúčinnějším způsobem, jak zlepšit odolnost betonu vůči opakovaným cyklům zmrazování a rozmrazování, je správná péče a zajištění správného provzdušnění.
Princip provzdušnění betonu
Správné provzdušnění betonu je založeno především na použití moderních chemických přísad. Jedná se o produkty přidávané v malých množstvích do betonových směsí. Hlavní skupinou přísad používaných při jejich výrobě jsou povrchově aktivní látky. Zavedením vhodných povrchově aktivních látek do betonové směsi dochází k tvorbě jemných a stabilních vzduchových bublin. Když čerstvá směs začne tuhnout, bublinky v ní mineralizují a stanou se její nedílnou součástí.
Uvnitř betonové konstrukce tak vznikne další prostor, uvnitř kterého se rozpíná mrznoucí voda. Tím se zabrání zvýšení vnitřního tlaku, který je zodpovědný za vznik trhlin při nízkých teplotách. Rovnoměrné rozložení pórů se vzduchem v celém objemu betonu zlepšuje jeho mrazuvzdornost. Přítomnost vzduchových bublin v betonové směsi také zlepšuje její zpracovatelnost. Bublinky fungují jako ložiska, která zvyšují plasticitu bez nutnosti měnit poměr W/C (voda/cement).
Přísady pro provzdušněný beton
Při výrobě provzdušňovacích přísad lze použít aniontové a amfoterní povrchově aktivní látky a také neiontové povrchově aktivní látky. Z aniontových přísad jsou nejdůležitější laurylsulfáty a laurylethersulfátové soli. Použití alkylbenzensulfonátových solí, např. sodné soli ve formě ABSNa, rovněž poskytne vysoký výkon při tvorbě jemných a stabilních vzduchových bublin. Zavedení ethoxylovaných alkoholů s dodatečnými smáčecími vlastnostmi do betonové směsi zase umožní stabilizaci vytvořených bublin.
Čtěte také: Podlahové topení a lamino: Co potřebujete vědět
Vliv provzdušnění na pevnost betonu při vysokých teplotách
Ačkoliv již bylo provedeno mnoho studií zabývajících se mechanickými vlastnostmi betonu vystaveného působení vysokých teplot, pouze několik z nich se věnovalo betonu provzdušněnému. Z běžně používaných stavební materiálů (beton, ocel, dřevo) se z hlediska požární odolnosti konstrukcí jeví jako nejvhodnější materiál beton. Přesto však při jeho vystavení vysokým teplotám dochází k vážným nevratným změnám, které výrazně narušují jeho vnitřní strukturu a mechanické vlastnosti. Jedním z nepříznivých následků působení vysokých teplot na betonové konstrukce je odštěpování betonu, ke kterému dochází zejména z důvodu vypařování vody v něm obsažené. Tato vypařená voda zvyšuje pórový tlak, který následně způsobuje odštěpování.
Možným a často používaným způsobem snížení pórového tlaku, a tedy i rizika odštěpování betonu vystaveného působení vysokých teplot, je přidání polypropylenových vláken do čerstvého betonu, což však přináší určité nevýhody, např. snížení zpracovatelnosti, resp. zvýšení náročnosti ukládání a zhutňování betonu. Z rešerše současného stavu problematiky provzdušněného betonu vystaveného působení vysokých teplot je zřejmé, že většina relevantních studií byla zaměřena buď na reziduální vlastnosti betonu po vystavení vysokým teplotám, nebo na vlastnosti vysokopevnostního betonu. Pro stanovení vlivu provzdušnění betonu na jeho tlakovou pevnost při působení vysokých teplot byly provedeny experimenty na 15 vzorcích z neprovzdušněného betonu a 15 vzorcích z betonu provzdušněného.
Pro dosažení co nejrovnoměrnějšího ohřátí vzorků byly použity válcové vzorky o průměru 100 mm a výšce 200 mm. Před samotnými tlakovými zkouškami bylo nutné provést zahřátí vzorků na požadovanou teplotu a docílit rovnoměrného ohřátí. Rychlost nárůstu teploty byla vždy stejná, a to 600 °C/h. Pro dosažení požadované teploty v celém vzorku byla cílová teplota udržována po dobu 3 h. Ihned po zahřátí vzorku byla vždy provedena tlaková zkouška s cílem stanovit tlakovou pevnost betonu při dané teplotě. Z dat získaných pomocí zkoušek je zřejmé, že vysoké teploty nad 400 °C ovlivňují neprovzdušněný i provzdušněný beton přibližně stejně, avšak teploty do 400 °C mají vliv výrazně odlišný. Pevnost neprovzdušněného betonu nejprve roste s rostoucí teplotou a až při teplotě okolo 200 °C začíná klesat, zatímco pevnost provzdušněného betonu s rostoucí teplotou klesá již od začátku.
Toto rozdílné chování je způsobeno dvěma procesy probíhajícími v betonu - hydratací dříve nezhydratovaných zrn cementu a vypařováním vody -, k nimž dochází při teplotách do 300 °C. Dodatečná hydratace dříve nezhydratovaných zrn, která způsobuje nárůst pevnosti, je více dominantní v betonech s nízkou pórovitostí. Naopak vypařování vody, které způsobuje snížení pevnosti, je dominantnější a rychlejší v betonech, jejichž pórovitost je velká. V případě provzdušněného betonu, který má vyšší pórovitost, tedy dochází k výraznému a rychlému vypařování vody a pouze v malé míře k dodatečné hydrataci zrn, což má za následek rychlé snižování pevnosti s rostoucí teplotou. Při teplotách od 400 do 800 °C však dochází k dalším degradačním procesům ve struktuře betonu.
Na základě předběžného zhodnocení prezentovaných dat lze usuzovat, že provzdušnění betonu snižuje tlakovou pevnost betonu běžné pevnosti při vystavení vysokým teplotám po delší dobu (cca 3 h). Po dlouhém vystavení vysokým teplotám je již téměř veškerá pára z betonu uvolněna, a proto zvýšená pórovitost provzdušněného betonu, která by za jiných podmínek snižovala vysoký pórový tlak, nepřináší žádný pozitivní efekt. Zvýšená pórovitost tedy působí pouze negativně - snižuje tlakovou pevnost betonu.
Čtěte také: Prevence proti škůdcům dřevotřísky
Vodotěsný beton
Jako vodostavební je označován takový beton, jehož maximální hloubka průsaku je menší než 50 mm, u některých speciálních typů betonu jen 20 mm. Konstrukce z vodostavebního betonu mohou čelit podzemní vodě a zemní vlhkosti. Vodostavební betony se proto využívají pro realizaci tzv. bílých van. 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.
Zhotovení vodotěsného betonu
Zhotovit vodotěsný beton takzvaně v domácích podmínkách je velmi problematické. Důvodem je přesné dávkování jednotlivých komponentů včetně přísad do betonu i technologický postup při zpracování, ukládání a ošetřování betonové směsi. Na našem trhu jsou dostupné materiály, které umožňují vyrobit kompaktnější a pro vodu méně propustnou betonovou směs. Pro tyto účely se používají těsnicí přísady nebo superplastifikátory a hyperplastifikátory. Zjednodušeně lze říci, že při stejné konzistenci betonové směsi omezují množství záměsové vody, zvyšují pevnost betonu a často umožňují snížit i dávkování cementu.
Důležité aspekty při výrobě vodotěsného betonu:
- použití betonové směsi pro vodonepropustný beton (přísady do betonu pro zpomalování, redukci smrštění, blokátory pórů, superplastifikátory atd.)
- zajištění homogenní tloušťky betonu, nejméně 30 cm, ve všech částech bílé vany
- výpočet odpovídajícího množství ocelových výztuží zkušeným statikem
- zajištění správného ukládání betonu (zabránění nestejnoměrnému namáhání, únikům, špatnému hutnění nebo segregaci betonu)
- betonáž dilatačních celků v jednom kroku
- řízení vzniku trhlin: max. 0,2 mm
Použití přísady SikaControl® E-150
SikaControl® E-150 je plastifikující polymerní disperze odolná zmýdelnění, určená pro:
- betonové konstrukce, které chrání životní prostředí před kapalinami znečišťujícími vodu dle pokynů DAfStb, např. nádrže, záchytné vany
- betony s vysokou odolností proti korozi
Doporučené dávkování: 10 - 15 % váhy cementu. Množství SikaControl® E-150 je kompletně započítáno do množství záměsové vody. Přidejte SikaControl® E-150 při výrobě betonu se záměsovou vodou nebo po jejím přidání. Pro homogenní smíchání s čerstvým betonem doporučujeme po přidání příměsi mokré míchání po dobu 45 vteřin. SikaControl® E-150 může být rozpuštěn ve vodě (max. poměr 1:2) pro zlepšení podmínek pro stříkání. Spotřeba 150 - 250 g/m², v závislosti na hrubosti podkladu. Po vyrovnání povrchu aplikujte SikaControl® E-150 stříkáním rovnoměrně a s úplným pokrytím.
Čtěte také: Topení dřevem a koroze kovů
Detaily a ochrana
Pozornost je třeba věnovat dilatačním i pracovním spárám, které vznikají například ve styku základové desky a obvodových stěn konstrukce. V tomto kritickém místě vzniká pracovní spára, která bez dodatečných opatření nezaručuje vodonepropustný spoj. Pro utěsnění uvedeného detailu se nejčastěji používá hydrofilní expandující profil na bázi bentonitu nebo akrylových polymerů. Profil se fixuje na povrch betonové desky před betonáží svislých konstrukcí. Krátkodobé působení vody nemá na materiál významný vliv; při dlouhodobějším zatížení vodou nebo vlhkostí však profil zvětší svůj objem a vytěsní tak mezeru v pracovní spáře, čímž zabrání pronikání vody. Podle konkrétní situace se pak spára vyplní pružným tmelem nebo překlene pružným pásem, který tvoří součást hydroizolační membrány uvnitř stavební konstrukce.
Železobetonová konstrukce, která je trvale zatížena vodou, by měla být chráněná z venkovní i vnitřní strany. Před zahájením dalších prací je nutné ověřit, že podklad je dostatečně vyzrálý, pevný, bez přítomnosti trhlin a že na povrchu neulpívají zbytky odbedňovacích olejů, nátěrů, nečistot, mastnot, prachu, koroze, malt a dalších nesoudržných částic, které by mohly negativním způsobem ovlivnit přídržnost nanášených vrstev k podkladu. Případné trhliny v betonu musejí být vhodným materiálem utěsněny. Je-li třeba dodatečně vyrovnat podklad, je nutné použít materiály, které jsou pro tyto účely určeny. Jsou to buď speciální sanační betonové malty, nebo kvalitní cementové malty pro vyrovnání betonových ploch.
Hydroizolační stěrky
Vlastní hydroizolace se často provádí dvousložkovou stěrkou na bázi cementu. Před aplikací hydroizolační stěrky je důležité podklad dostatečně navlhčit. Zpomalí se tím proces vysychání a vyzrávání a současně se zabrání odebírání vody z podkladu, kterou cement potřebuje pro svou hydrataci.
V praxi se při ochraně povrchů proti vodě hydroizolačními stěrkami na bázi cementu uplatňují dva druhy hydroizolačních stěrek:
- „tvrdé“ cementové stěrky používané nejčastěji pro hydroizolace vodojemů, záchytných nádrží, kanalizačních systémů, čistíren odpadních vod a podobně
- pružné stěrky s vysokým obsahem syntetických pryskyřic a polymerů používané nejčastěji jako součást hydroizolačních systémů bazénů v kombinaci s povrchovou úpravou barevnými nátěry pro plochy, které nejsou zatíženy větším provozem anebo které nejsou vystaveny agresivním chemickým vlivům prostředí.
Dilatační spáry je nutné překlenout pružným pogumovaným pásem nebo PVC pásem. Ty se k podkladu běžně lepí přímo hydroizolační stěrkou, pokud ale předpokládáme větší pohyb, doporučuje se pásy k podkladu lepit epoxidovým tmelem. Pečlivou pozornost je třeba věnovat všem detailům, jako jsou prostupy bazénovým tělesem (přívody, protiproudy, odvodnění nebo osvětlení). Ty lze řešit s použitím speciálních manžet z téhož materiálu, utěsněním pružným bobtnajícím tmelem na bázi bentonitu nebo lépe kombinací obou materiálů.
Ochrana povrchu konstrukce, která je trvale zatížena vodou, může být provedena hydroizolační stěrkou, kterou lze případně barevně upravit speciálním elastickým nátěrem na bázi akrylových pryskyřic. Doporučuje se kombinovat osvědčené materiálové systémy, které zaručují dokonalou kompatibilitu obou materiálů a díky tomu i dlouhodobou životnost stavebního díla. Kvalitní nátěr ještě více zvyšuje hydroizolační vlastnosti souvrství a současně chrání povrch proti nepříznivým vlivům prostředí.
Systém hydroizolačních stěrek je ekonomicky přijatelnější alternativou ochrany konstrukcí v trvalém kontaktu s vodou. Vhodný je pro nenáročný provoz rodinných bazénů na zahradě, zahradní a městské fontány nebo vodojemy (pro ty je požadován hygienický atest na styk s pitnou vodou). Výhodou je možnost jednoduché, i lokální opravy nebo celkové obnovy nátěru.
Keramické obklady a spárovací hmoty
Často je jako finální vrstva v bazénech, ale někdy i v menších vodojemech, navržen keramický obklad. Výběru obkladu je třeba věnovat dostatečnou pozornost. S lepením keramiky lze pokračovat až po dostatečném vyzrání hydroizolační stěrky. Vyvarujeme se tím nebezpečí zabudování vlhkosti do souvrství, ale i rizika mechanického poškození nevyzrálé stěrky při manipulaci s materiálem a pěším provozem obkladačů. Vytvořením hydroizolační vrstvy získáme nenasákavý a pružný podklad, který vyžaduje použití kvalitních lepidel. Doporučuje se používat ověřený systém jednoho výrobce stavební chemie.
Nejčastěji se používají rychle tvrdnoucí cementová lepidla C2F/S1 nebo lepidla s prodlouženou zpracovatelností a vyšší deformační schopností C2FTE/S2 (ve shodě s EN 12004 a EN 12002). V dnešní době se všude setkáváme pouze s bazény, které mají chemicky upravovanou vodu. Z toho důvodu nelze v žádném případě doporučit spárovací hmoty na bázi cementu. Bazénová voda, z důvodu usnadnění údržby, často až příliš agresivní, způsobuje trvalé poškozování cementové spáry a jistou perspektivu budoucí opravy, často ve velmi krátké době po uvedení bazénu do provozu.
Proto je třeba v těchto případech používat zásadně epoxidové spárovací hmoty. Epoxidové spárovací hmoty jsou absolutně nenasákavé a vyznačují se vysokou mechanickou odolností, přídržností k podkladu, výbornou odolností proti chemickým vlivům agresivního prostředí i proti oděru a také trvalou barevnou stálostí. Kromě toho se velmi snadno čistí a usnadňují tak údržbu obložených ploch. Jsou odolné nejen proti působení bazénové vody ale i proti chemickým látkám, které se používají při čištění bazénů. Jsou vhodné i pro zatížení mořskou nebo termální vodou. Účinně také odolávají vyšší mechanické zátěži při čištění bazénů (např. strojní čištění ochozů, čištění tlakovou vodou apod.). Kvalitní epoxidové spárovací hmoty mají hygienický atest na styk s pitnou vodou.
Dilatační spoje a všechny pohyblivé spáry musejí být důkladně utěsněny. Pro jejich utěsnění je vhodný pružný silikonový tmel. U silikonových tmelů i spárovacích hmot je nezbytným předpokladem správné realizace suchý, čistý a bezprašný podklad.
Vodopropustný beton (drenážní beton)
Rozlehlé plochy zpevněných, nepropustných povrchů znemožňují aktivní vsakování vody, což vede nejen k vysychání krajiny, ale i k častému hromadění stojaté vody ve špatně odvodněných lokalitách. Vodopropustné betony Pervia (pervious concrete) jsou jednou z několika možností hospodaření s dešťovou vodou v oblasti zpevněných ploch. Nespornou výhodou použití monolitické betonové konstrukce je snadnější příprava podkladních vrstev a vysoký výkon celého systému. Vodopropustný beton PERVIA použitý jako podkladní drenážní vrstva zároveň otevírá nové možnosti provádění sportovních a atletických ploch, dětských hřišť nebo zatravněných ploch s vysokou stabilitou.
Vodopropustný beton je druh betonu, jehož vnitřní struktura obsahuje navzájem propojené mezery, umožňující protékání vody skrz vytvořenou konstrukci. Takový beton vzniká při určitém poměru složení kameniva a cementové pasty - pojiva. Vodopropustný nebo také drenážní beton dosahuje obdobných pevností jako běžný beton. Drenážní vlastnosti vodopropustných betonů jsou úspěšně využívány v Evropě již od 18. století.
Výhody vodopropustného betonu
- Snížení znečištění vody: Na povrchu parkovišť a komunikací se usazují znečišťující látky z vozidel a jiných zdrojů ve formě uhlovodíků a těžkých kovů, jež jsou výrazným zdrojem znečištění vody. Systém vodopropustných ploch tyto znečišťující látky zachycuje, filtruje a čistí přirozeným procesem mikrobiální konverze uhlovodíků.
- Zmírnění tepelných ostrovů: Teplotně jímavé povrchy ve městech mohou zvyšovat teplotu okolí až o 5 °C a fungují jako tepelné baterie, jež udržují v noci teplotu vyšší až o 10 °C oproti normálu. Vodopropustný beton absorbuje méně tepla než běžné hutné povrchy. Pórovitá struktura propouští chladnější teplotu zeminy zespodu a spolu s odpařováním vlhkosti je ochlazován povrch i okolí.
- Podpora vegetace: Běžné vozovky nepropustí ke kořenům stromů vodu ani vzduch a je potřeba vytvářet propustné zóny poblíž stromů. Vodopropustný beton je praktické řešení pro pokládku tvrdých povrchů, protože umožňuje dešťovým srážkám a vzduchu propustnost skrz vozovku ke kořenům.
- Snížení nákladů na odvod dešťových vod: Vodopropustné plochy mají nezanedbatelný vliv na snížení nákladů za odvod dešťových vod - stočné, zejména u rozlehlých ploch komunikací podnikatelských subjektů. Z ekonomického hlediska jsou drenážní plochy úsporné také kvůli menší potřebě budování kanalizační sítě a nemalou roli hrají také náklady na údržbu komunikačních ploch v zimě.
- Rychlejší tání ledu a sněhu: Pórovitá struktura vykazuje na povrchu vozovky rychlejší tání ledu a sněhu ve srovnání s nedrenážními povrchy. Voda z tajícího sněhu je ihned odváděna plochou vozovky, nenamrzá na povrchu a nedochází tak ke vzniku ledových ploch, které je potřeba solit.
Realizace a údržba vodopropustného betonu
Správně zhotovená vozovka z drenážního betonu může dobře fungovat po celou dobu své životnosti - a to i bez čištění, jelikož i při více než 90% ucpání je drenážní schopnost stále dostačující. Vozovka však bude fungovat lépe, pokud se průběžně odstraní písek, listí a další nečistoty, které jsou postupem času obtížněji odstranitelné. Obecně jsou obavy z použití vodopropustných betonů v podmínkách opakovaného mrazů a tání. V případě, že je vozovka provedena správně a podkladní vrstvy jsou v odpovídající tloušťce, nevzniká žádný problém. Potřeba rozmrazovací chemie a posypových inertních materiálů je tak výrazně menší.
Rozmrazovací prostředky obsahující chlorid sodný nebo chlorid vápenatý mohou být běžně používány. Inertní posypy je vhodné volit se zrnem větším než 2,5 mm. U vozovek z vodopropustného betonu existují tři základní typy spár: dilatační spáry, oddělovací spáry a pracovní spáry. Spáry v drenážním betonu je ideální provádět prořezáním. Příčné smršťovací spáry se vytváří 35% až 40% oslabením průřezu vrstvy betonu, podélné spáry pak řezem do hloubky 40 až 45 % tloušťky desky.
Při návrhu je nutné posoudit vsakovací vlastnosti podloží a stanovit objem přítoku. V případě výskytu jílovitých zemin je nutné zajistit dostatečnou kapacitu pro uložení vody v podkladní štěrkové vrstvě a popř. doplnit drenáže, jež vodu odvádí do retenčních nádrží apod. Drenážní beton může být v určitých případech umístěn také přímo na zhutněnou půdu. Ve většině případů je beton ukládán na štěrkový podklad. Tloušťka podkladních vrstev by měla být navržena tak, aby zajistila dostatečnou úložnou kapacitu vody při dešti. Doporučená minimální tloušťka štěrkového podsypu je 150 mm. Tloušťku je vhodné také navýšit např. v oblastech, kde v zimě dochází k delšímu období mrazu.
Co se týká hutnění, platí čím větší zhutnění, tím nižší propustnost. U většiny realizací s relativně nízkým provozem by mělo být zhutnění štěrkového podkladu minimalizováno, aby se zajistil přiměřený průsak. Největší hutnění by naopak mělo probíhat na podloží. Vodopropustný beton lze zpracovávat v klimatických podmínkách jako u běžného betonu. Optimální podmínky jsou při teplotě +5 °C až +25 °C. Před pokládkou drenážního betonu je důležité navlhčit podklad, který pak betonu dodává vlhkost. V chladném počasí je tento beton citlivější na nárůst pevnosti, protože jeho porézní struktura zabraňuje vytvářet a udržovat hydratační teplo.
Největším rozdílem mezi zpracováním vodopropustného a běžného betonu je načasování a odhad rychlosti realizace. Je totiž důležité, aby prováděné úseky byly chráněny či ošetřovány před odparem vody pro zachování čerstvosti cementové pasty a do dvaceti minut byl povrch opatřen krycí PE fólií. V závislosti na velikosti a tvaru plochy může být urovnání směsi prováděno různými způsoby. Čerstvá směs vodopropustného betonu je stlačitelná. Pro získání požadovaných vlastností vozovky je nutné provést příslušnou míru zhutnění. Typ betonové směsi je navrhován pro konkrétní způsob hutnění. Nejslabší části náchylné ke drolení jsou okraje položeného drenážního betonu, proto je vhodné tato místa hutnit intenzivněji. Hutnění může být prováděno mechanickými i ručními válci.
Stejně jako klasický beton, také vodopropustný beton vykazuje smrštění při tvrdnutí a vysychání. Smrštění spodní strany konstrukce je vždy omezeno hrubostí podkladu - a beton má tendenci praskat. Proto jsou vytvářeny spáry sloužící k určení polohy těchto trhlin. Je důležité, aby cementová pasta mohla důkladně hydratovat a dosáhnout požadované pevnosti. Je proto velmi důležité zajistit dostatečnou vlhkost v konstrukci nepřetržitě po dobu nejméně sedmi dnů. Nejběžnější způsob ošetřování je celý povrch vozovky pokryt plastovou PE fólií. Tím se uchovává vlhkost a zamezí předčasné vysychání cementové pasty v drenážním betonu. Fólii je nutné umístit na povrch do 20 min. Údržba vodopropustných vozovek je odlišná od nepropustných vozovek. Cílem je udržet propustnost na úrovni navržených vlastností během celé životnosti vozovky. Pro odstranění hluboko usazených nečistot může být použita tlaková voda nebo oplach s vysokým vodním průtokem.
tags: #provzdušněný #beton #vodotěsnost
