Biela vaňa v stavebníctve: Komplexné riešenie vodotesných podzemných konštrukcií

Vodotesné betónové konštrukcie spodných stavieb budov, tzv. biele vane (BV), už dávno nie sú ničím neobvyklým. Čoraz častejšie sa v pozemnom staviteľstve využívajú. Biela vaňa je železobetónový podzemný priestor obytných a priemyselných stavieb, kde má betón popri nosnej funkcii aj úlohu tesnenia proti podzemnej vode a zemnej vlhkosti. Táto technológia umožňuje zásadne redukovať náklady na výstavbu klasickým postupom. Nevyžadujú plošnú hydroizolačnú vrstvu, čo sa spája s finančnými aj časovými úsporami. Vodotesnú funkciu na seba preberá samotná betónová konštrukcia.

V minulosti boli tieto konštrukcie chránené povrchovými hydroizoláciami na báze bitúmenov alebo polymérov, tzv. „čierne vane”. V súčasnosti sa podzemné podlažia budov využívajú najmä na parkovanie a v týchto priestoroch treba zabrániť prenikaniu tlakovej podzemnej vody a vlhkosti cez steny a základovú dosku. Dlhoročné skúsenosti s používaním vodotesného betónu v kombinácii s konštruktívnymi opatreniami viedli ku koncepcii vodotesných stavieb, kde betón okrem nosnej funkcie svojou vodotesnosťou zabezpečuje aj izoláciu proti vode.

Princípy a požiadavky na návrh a zhotovenie bielej vane

Návrh a zhotovovanie bielych vaní nebolo do roku 1999 riešené žiadnymi predpismi. Riadiacim dokumentom je Smernica pre vodonepriepustné betónové konštrukcie - biele vane (SmeBV). Návrh BV je súčasťou projektu stavby a riešenie podrobností nie je možné ponechať na náhodu alebo improvizáciu na stavbe. Vyžaduje včasnú a koordinovanú spoluprácu investora, projektanta a zhotoviteľa. Návrh podľa SmeBV zohľadňuje predovšetkým špecifické požiadavky a aplikačné pravidlá pre používateľnosť a trvanlivosť vodonepriepustných betónových konštrukcií. Pri zhotovovaní konštrukcie podľa koncepcie BV sú kladené vysoké požiadavky na kvalitu a technologickú disciplínu.

Základné princípy návrhu a zhotovenia bielych vaní:

1. Betón požadovanej kvality a hrúbky: Je bez ohľadu na veľkosť hydrostatického tlaku vodonepriepustný. Hoci betón z fyzikálneho hľadiska nie je vodonepriepustný, stenami prechádza na vzdušnú stranu len veľmi malé množstvo vody.
2. Obmedzenie vzniku trhlín: Konštrukčnými, technologickým a výrobnými opatreniami možno obmedziť vznik trhlín - zabrániť vzniku deliacich trhlín a/alebo obmedziť ich šírku.
3. Kontrola rozvoja trhlín: Množstvom a rozmiestnením výstuže sa dá kontrolovať rozvoj trhlín tak, aby vznikol väčší počet trhlín s malou šírkou. Účinkom samoutesnenia trhlín sa natoľko obmedzí priesak vody, aby betón spĺňal požiadavky na vodonepriepustnú konštrukciu.
4. Dodatočné utesnenie: Ak cez trhliny alebo škáry presakuje voda, je možné tieto dodatočne utesniť, napr. injektážou.

Dôležitou podmienkou pri návrhu bielej vane sú požiadavky na vlhkosť podzemných priestorov, ktoré sa delia na dve triedy využitia:

• Trieda A: Nepripúšťa sa transport vlhkosti v kvapalnej forme, ktorý spôsobuje tvorbu vlhkých miest na betónovom povrchu.
• Trieda B: Je v obmedzenej miere prípustný dočasný začiatočný priesak vody, pričom sa môže uvažovať o samoutesnení betónu.

Projektová dokumentácia stavby nemôže celú špecifikáciu, základné a doplnkové požiadavky zhrnúť jedným výrazom „biela vaňa“. Bez určenia namáhania, využívania priestorov, určenie koncepcie vzniku a riadenia trhlín, špecifikovania požiadaviek na betón a zhotovovanie konštrukcie vrátane riešenia detailov a prípadného utesňovania priesakov sa nemôže hovoriť o bielej vani, teda o vodonepriepustnej betónovej konštrukcii.

Betón a jeho vlastnosti pre biele vane

Základom funkcie bielej vane je nielen správne navrhnutý betón, ale aj správne navrhnutá konštrukcia a v neposlednom rade technologicky správne prevedenie konštrukcie. Vodotesnosť betónu v rozhodujúcej miere závisí od veľkosti „otvorených“ pórov v cementovom kameni a ich objemového podielu v cementovom kompozite.

Voľba betónu a zložiek

• Pevnostná trieda: Pevnostná trieda betónu by podľa rôznych smerníc a zahraničnej literatúry nemala byť vyššia ako C 25/30, nakoľko úmerne s nárastom pevnosti betónu sa zvyšuje aj plocha výstuže potrebnej na kontrolu šírok trhlín. Betóny PERMACRETE sa štandardne vyrábajú v pevnostných triedach C25/30 až C40/50.
• Cement: Na výrobu vodotesného betónu možno použiť všetky cementy podľa EN 197-1. Vhodné sú pomaly vytvrdzujúce cementy triedy pevnosti 32,5 a najmä cementy s nízkym hydratačným teplom.
• Kamenivo: Čiara zrnitosti kameniva má byť plynulá a má sa nachádzať medzi čiarami A a B podľa DIN 1045-2. Pri bežných hrúbkach prvkov sa odporúča maximálne zrno kameniva Dmax = 32 mm. Pre tenšie alebo husto vystužené prvky sa odporúča Dmax = 16 mm.
• Prísady: Plastifikačné prísady zlepšujú spracovateľnosť čerstvého betónu, umožňujú znížiť obsah zmesovej vody, čo prispieva k výraznému zvýšeniu vodotesnosti betónu. Pri použití superplastifikátorov možno dosiahnuť vodotesnosť betónu aj bez ďalších opatrení alebo úprav v zložení betónu. Vodotesnosť betónu možno podstatne zvýšiť použitím puzolánových prímesí (napr. popolček, mletá vysokopecná troska). Betóny PERMACRETE sú navrhované v tekutšej konzistencii S4 až SF1, čo zaistí dobré prebetónovanie konštrukcie a správnu fixáciu tesniacich prvkov vo škárach.
• Kryštalizačné prísady: Použitie betónu, ktorý obsahuje prísadu sekundárnej kryštalizácie (napr. BETOCRETE-C, XYPEX) zabezpečuje zvýšenú odolnosť betónu proti prieniku kvapalín a zároveň samohojenie menších kaverien a trhlín (do šírky 0,4 mm).

Túbka a spracovateľnosť

Dle TP ČBS 02 (rakúska OVVB směrnice) by mala hrúbka betonovej konštrukcie činit min. 300 mm. Pre zvýšenie pevnosti v ťahu za ohybu možno použiť typ PERMACRETE D s obsahom rozptýlenej výstuže v podobe oceľových drátkov. Táto rozptýlená výstuž dokáže v niektorých prípadoch zcela nahradiť bežnú betonársku výstuž. Vďaka rozptýlenej výstuži dochádza k výraznému zmenšeniu šírky trhliny (až o 50 %) a obmedzeniu prietoku vody skrz trhlinu (až o 95 %).

Kontrola trhlín a vystuženie

Prakticky všetky neriadené objemové zmeny vlastnosti bielej vane zhoršujú - vedú ku vzniku drobných alebo rozsiahlych defektov/trhlín alebo skrátka netesností. V konštrukciách BV treba zabrániť vzniku deliacich trhlín (prechádzajúcich cez celý betónový prierez), obmedziť ich šírku alebo ich dodatočne utesniť. Množstvom a rozmiestnením výstuže sa dá kontrolovať rozvoj trhlín tak, aby vznikol väčší počet trhlín s malou šírkou.

Konštrukciu je nutné z hľadiska vzniku trhlín vystužiť, a to s ohledem na vynútená namáhania (hydratačné teplo, smrštenie) aj na vonkajšie zaťaženie (vlastná tíha, úžitkové zaťaženie). Výztuž sa navrhuje na maximálně prípustnú šírku trhliny. Dôležité je najmä na počiatku špecifikovať maximálnu prípustnú trhlinu a na túto šírku potom vystuženie navrhnúť. Šírka trhliny je predpísaná podľa využitia konštrukcie a podľa zaťaženia vodou. Poľské normy umožňujú projektovanie konštrukcie na trhlinu 0,3 mm, avšak betónová zmes v systéme Schomburg spĺňa normy Eurokódu, ktorý hovorí, že navrhovaná trhlina by mala byť maximálne 0,2 mm. Trhlina 0,3 mm automaticky nasaje vodu do konštrukcie, zatiaľ čo trhlina 0,2 mm ju blokuje. Rozdiel medzi trhlinou 0,2 mm a 0,3 mm je približne 40 % viac výstuže.

Oproti bežným konštrukciám sa vystuženie nenavrhuje iba na vonkajšie zaťaženie, ale hlavne aj na vynútené namáhania od teploty pri hydratácii betónu a od objemových zmien betónu. Pri výpočte potrebnej plochy výstuže do bielej vane podľa normy DIN 1045-1 vychádzajú značne menšie plochy ako pri použití normy STN EN 1992-1-1, ktorej návrh je teda nehospodárny.

Škáry a prestupy: Kritické miesta bielej vane

Škáry vznikajúce pri zhotovovaní bielych vaní sú najkritickejším miestom konštrukcie. V rámci výstavby vznikajú v konštrukcii škáry (pracovné, dilatačné a riadené), ktoré musia byť rovnako vodonepriepustné. Škáry sú najcitlivejším miestom bielej vane a preto aj najviac priesakov vzniká práve v mieste škár. Správna voľba tesniaceho systému jednotlivých škár je základom pre návrh vodotesnej škáry.

Typy škár

• Pracovné škáry: Vznikajú v mieste prerušenia betonáže, na styku pracovných záberov. Výstuž rovnobežná s pracovnou škárou sa v mieste škáry zhustí, aby sa pri betonáži ďalšieho pracovného záberu zabezpečil prenos vynútených namáhaní.
• Dilatačné škáry: Sú najkritickejším miestom konštrukcie, preto pokiaľ je to možné, treba sa im v rámci bielych vaní vyhnúť. Ich úlohou je vyrovnávať pohyby dvoch alebo viacerých priľahlých konštrukcií, čím sa eliminujú účinky nerovnomerného sadania stavby.
• Nepravé škáry (riadené trhliny): Slúžia na oslabenie prierezu betónovej konštrukcie na stanovených miestach, čím sa dosiahne vznik riadenej trhliny. Používajú sa najmä v stenách pre zníženie vynútených napätí od objemových zmien.

Systémy tesnenia škár

Funkcia bielej vane vyžaduje okrem vodotesného betónu aj zabudovanie špeciálneho tesnenia do pracovných a dilatačných škár. Je dôležité, aby uvedený systém tesnenia škár bol kompaktný a uzavretý.

U všetkých naznačených technologických opatrení je nedílnou a najpodstatnejšou súčasťou realizácie pečlivost inštalácie týchto prvkov do armované železobetónovej konštrukcie a udržení týchto prvkov v optimální poloze i při betonáži, kdy dochází v důsledku pohybu betonové směsi často k jejich deformaci.

Prechody potrubí a prestupy

Pri prestupoch potrubí cez konštrukciu musia byť tieto vedené kolmo na stenu alebo základovú dosku. Potrubia sa najčastejšie vedú v chráničkách, ktoré musia byť opatrené tesniacim systémom.

Realizácia a ošetrovanie betónovej konštrukcie

Predpokladom realizácie kvalitnej vodonepriepustnej konštrukcie je úzka spolupráca všetkých zúčastnených strán na realizácii projektu - teda zadávateľa, projektanta, výrobcu betónu a vykonávacej firmy. Pred betonážami ponúka spoločnosť Českomoravský beton zdarma konzultáciu s technologom.

Príprava a betonáž

• Podkladné betóny: Realizácia podkladných betónov je nutná ako ochrana základovej spáry pred poveternostnými vplyvmi a zamezenie znečistenia betónu a výstuže zeminou. Používa sa betón pevnostnej triedy C12/15 alebo nižší.
• Separačná vrstva: U základových dosiek veľkých rozmerov sa odporúča prevedenie separačnej vrstvy medzi podkladný betón a základovú dosku.
• Ukladanie čerstvého betónu: Má prebiehať plynulo. Pri doprave a ukladaní čerstvého betónu treba dávať pozor, aby sa nerozmiešal. Výška ukladanej vrstvy by nemala prekročiť 500 mm pri ponorných a 300 mm pri príložných vibrátoroch. Pri betonáži stien je nutné zabrániť padaniu betónu z veľkej výšky, čím rastie riziko rozdelenia betónu a tvorba hniezd.
• Hutnenie: Betón PERMACRETE sa hutní bežnými prostriedkami (vibrátory). Intenzitu hutnenia je nutné prispôsobiť objednanej a dodanej konzistencii.

Ošetrovanie a odbedňovanie

Povrch hotových vodonepriepustných konštrukcií je nutné, ako u bežného betónu, začať ošetrovať neprodleně po uložení betónu s ohledem na snížení rizika vzniku trhlin. Mladý betón treba ošetrovaním chrániť pred nadmerným vysúšaním, extrémnymi teplotami a prudkými zmenami teploty. Minimálna dĺžka ošetrovania sa stanoví v závislosti na klimatických podmienkach, použitém betóne, tvare a veľkosti betónového prvku, najmenej však 7 dní. V zimnom období je nutná ochrana pred mrazom. Odporúčaná doba odbednenia konštrukcií bielych vaní je podľa TP ČBS 02 minimálne 36 hodín. Pri kratších odbedňovacích lehotách je nutné započať maximálne do 1 hodiny po odbednení s účinným ošetrovaním.

Výzvy a inovatívne riešenia

Technológia „bielej vane”, aj keď je jednou z najpopulárnejších metód hydroizolácie, sa často stretáva s negatívnou povesťou kvôli nedostatočnému povedomiu, zastaraným usmerneniam a chybám pri realizácii. Napríklad, označenie betónu triedy W8 neznamená, že betón je vodotesný, ale iba určuje stupeň jeho vodotesnosti, pričom norma pripúšťa pri skúškach značný priesak.

Samoliečiace betóny

Schomburg sa postavil na odpor voči potrebám svojich klientov a vyvinul prísadu, ktorá lieči trhliny, ktoré sa môžu objaviť v betóne. BETOCRETE-C SYSTEM je špeciálna prísada, ktorá úplne utesňuje mikroštruktúru betónu. Samotná prísada pôsobí po celú dobu života budovy. Ak sa počas používania objektu objavia trhliny, prísada BETOCRETE-C ich uzavrie. Na uzavretie trhliny 0,1 mm je potrebných približne 7 dní. Produkt pôsobí nielen na začiatku pri výstavbe konštrukcie, ale aj počas celého obdobia, napríklad na škodách spôsobených ťažbou alebo trhlinami spôsobenými vibráciami objektu. Podobne systém XYPEX zabezpečuje zvýšenú odolnosť betónu samohojenia v mieste menších kaverien, trhlín (do šírky 0,4 mm) a ďalších imperfekcií.

Ochrana proti radónu a ďalšie aplikácie

Ďalším prínosom, ktorý je potrebné zmieniť, je obmedzenie prieniku plynov skrz konštrukcie. Aktuálnym je hlavne prestup radónu, ktorému je potrebné podľa ČSN 73 0601 brániť v prieniku konštrukciami. Skúšky vykonávané na materiály XYPEX však ukazujú, že je to trochu krátkozraké rozhodnutie, a to hlavne v miestach, kde plní doska aj hydroizolačnú funkciu. Železobetónové konštrukcie spodnej stavby majú hrúbku minimálne 250 mm. Z toho vyplýva, že ako protiradónová izolácia je v konštrukcii použitá 5 × väčšia hrúbka, než by teoreticky bola potrebná.

Hydroizolácie na báze MS polymérov majú vlastnosti, ktorými sa vyznačujú všetky materiály z tejto skupiny. Tými najdôležitejšími sú samozrejme jednoduchá aplikácia a vysoká pružnosť, ktorá umožňuje hydroizoláciám preklenovať trhliny. Izoláciu je možné použiť aj pre utesnenie lokálnych porúch, alebo novo vykonávaných prestupov, tak aj ako celoplošne vykonávané membrány fungujúce ako hydroizolácia spodnej stavby. V mnohých aplikáciách sa tento materiál osvedčil v kombinácii s bežnými polymercementovými stierkami, ktoré nahradil v miestach, kde je vyžadovaná väčšia pružnosť.

PROOFEX ENGAGE je špeciálny, vodotesný systém membrány tvorený článkovitým pletivom spojeným s membránou zo zmesi polyetylénu a polypropylénu, ktorý umožňuje čerstvému ukladanému betónu sa s membránou vzájomne prepojiť, čím sa vytvára tuhý mechanický spoj. Táto membrána súčasne chráni betón proti agresívnym pôdnym soliam, chemikáliám a uhľovodíkom.

tags: #co #je #to #biela #vana #v