Biele vane: Kľúč k vodotesným suterénnym priestorom a osadenie schodiska

Podzemné priestory budov sa v súčasnosti často navrhujú a zhotovujú ako vodonepriepustné betónové konštrukcie. 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.

Potreba zrýchlenia výstavby nových budov, ako aj ekonomické hľadisko so sebou prinášajú aj potrebu progresívnych technológií zakladania budov. V súčasnosti sa podzemné podlažia budov využívajú najmä na parkovanie. V týchto priestoroch treba zabrániť prenikaniu tlakovej podzemnej vody a vlhkosti cez steny a základovú dosku. Jedným z moderných spôsobov zakladania budov je použitie tzv. „bielej vane“. Tento spôsob zakladania je založený na skutočnosti, že betón je za určitých okolností vodonepriepustný. To sa spája s finančnými úsporami aj časovými úsporami.

V minulosti sa konštrukcie chránili povrchovými hydroizoláciami na báze asfaltov a PVC tzv. „čierne vane“. V minulosti boli tieto konštrukcie chránené povrchovými hydroizoláciami na báze bitúmenov alebo polymérov. Vodotesnosť betónu sa v minulosti požadovala predovšetkým pri vodohospodárskych stavbách, no v posledných rokoch sa rozšírila aj na konštrukcie, ktoré sú vystavené účinkom podzemnej vody. Ide napríklad o podzemné časti pozemných stavieb, podzemné garáže a tunely.

Princípy a koncepcie navrhovania bielych vaní

Návrh a zhotovovanie bielych vaní nebolo do roku 1999 riešené žiadnymi predpismi. V súčasnosti je už niekoľko noriem, ale najmä smerníc pre návrh a zhotovenie vodonepriepustných konštrukcií. Riadiacim dokumentom je Smernica pre vodonepriepustné betónové konštrukcie „biele vane“ (SmeBV). Návrh podľa SmeBV zohľadňuje predovšetkým špecifické požiadavky a aplikačné pravidlá pre používateľnosť a trvanlivosť vodonepriepustných betónových konštrukcií.

Biela vaňa pozostáva z dvoch základných častí - základovej dosky a steny, ktoré sú zhotovené na základe triedy využitia a triedy namáhania. Z tohto je zrejmá komplexnosť problematiky BV. 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.

Koncepcia vodotesných stavieb, kde betón okrem nosnej funkcie svojou vodotesnosťou zabezpečuje aj izoláciu proti vode, vychádza z dlhoročných skúseností. Práve splnenie zvýšených požiadaviek možno dosiahnuť len celkovou koncepciou konštruovania, navrhovania, technológie betónu a zhotovovania, čo vyžaduje dobrú spoluprácu investora, projektanta a zhotoviteľa. To sa týka najmä vodotesných betónových stavieb, kde betón má okrem nosnej aj izolačnú funkciu. V konštrukciách BV treba zabrániť vzniku deliacich trhlín (prechádzajúcich cez celý betónový prierez), obmedziť ich šírku alebo ich dodatočne utesniť. V závislosti od spôsobu (triedy) využívania podzemných priestorov sú povolené malé priesaky vody, prípadne zavlhnutie vnútorného povrchu. Odporúča sa, aby investor, projektant a dodávateľ stavby vopred dohodli postup a pravidlá pre prípad potreby dodatočnej injektáže priesakov.

Základné princípy Bielych vaní

1. Betón požadovanej kvality a hrúbky je bez ohľadu na veľkosť hydrostatického tlaku vodonepriepustný.
2. Konštrukčnými, technologickým a výrobnými opatreniami možno obmedziť vznik trhlín - zabrániť vzniku deliacich trhlín a/alebo obmedziť ich šírku.
3. 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. Ak cez trhliny alebo škáry presakuje voda, je možné tieto dodatočne utesniť, napr. tlakovou injektážou.

Navrhnutá výstuž musí spĺňať podmienky spoľahlivosti a minimálneho stupňa vystuženia. Usporiadanie výstuže musí vyhovovať konštrukčným zásadám a umožniť bezchybné uloženie a zhutnenie čerstvého betónu v súlade s STN EN 13670. Návrh výstuže je možné urobiť podľa rôznych normových predpisov. Na porovnanie možno pozorovať, že použitím DIN 1045-1 je možná úspora výstuže. Nakoľko biele vane vznikli v SRN a tam aj dosiahli najširšie uplatnenie, možno na základe teoretických prác a dlhoročných praktických skúseností predpokladať, že úspora výstuže je oprávnená a nezvyšuje sa riziko vzniku vodu prepúšťajúcich trhlín. 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.

Požiadavky na vodotesný betón

Vodotesnosť betónu v rozhodujúcej miere závisí od veľkosti „otvorených“ pórov v cementovom kameni a ich objemového podielu v cementovom kompozite. Otvorené póry sú v zásade identické s kapilárnymi pórmi. Aj keď betón z fyzikálneho hľadiska nie je vodonepriepustný, stenami prechádza na vzdušnú stranu len veľmi malé množstvo vody - v závislosti od rôznych parametrov denne rádovo 1 g/m2. Na vzdušnej strane zostáva betónový povrch suchý, pretože transportná kapacita vzduchu je pri bežnom vetraní o jeden rád vyššia. Ako vodotesný sa označuje betón, ktorý odoláva tlakovej vode tak, že na jeho vzdušnej strane nevzniknú viditeľné priesaky.

Významnou podmienkou pri návrhu bielej vane sú požiadavky na vlhkosť podzemných priestorov. Dajú sa rozdeliť na dve triedy využitia:

• v triede A sa nepripúšťa transport vlhkosti v kvapalnej forme, ktorý spôsobuje tvorbu vlhkých miest na betónovom povrchu,
• v triede B je to v obmedzenej miere prípustné.

Povrchy bez kondenzovanej vody si vyžadujú dodatočné opatrenia na úpravu vnútornej klímy (vykurovanie, odvetrávanie).

Výber materiálov pre vodotesný betón

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. 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.

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 max. zrno kameniva Dmax = 32 mm. Pre tenšie alebo husto vystužené prvky sa odporúča Dmax = 16 mm. Obsah jemných častíc nemá prekročiť hodnoty uvedené v tabuľke.

Prísady do betónu môžu uľahčiť dosiahnutie vodotesnosti, ale nedokážu odstrániť chyby pri návrhu zloženia alebo spracovaní betónu. 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.

Realizácia a ošetrovanie betónových konštrukcií

Pri zhotovovaní konštrukcie podľa koncepcie BV sú kladené vysoké požiadavky na kvalitu a technologickú disciplínu. 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. Ukladanie čerstvého betónu do debnenia má prebiehať plynulo. Pri doprave a ukladaní čerstvého betónu treba dávať pozor, aby sa nerozmiešal. Výška ukladanej vrstvy závisí od účinnosti zhutňovacieho prostriedku a od pevnosti debnenia. Tá by nemala prekročiť 500 mm pri ponorných a 300 mm pri príložných vibrátoroch. Veľmi dôležité je opätovné zhutnenie (dohutňovanie).

Mladý betón treba ošetrovaním chrániť pred nadmerným vysúšaním, extrémnymi teplotami a prudkými zmenami teploty. Pri nedostatočnom ošetrovaní betónu nastáva jeho predčasné zmrašťovanie, a ak sa táto deformácia nemôže voľne realizovať, vznikajú v mladom betóne ťahové napätia, čo môže spôsobiť trhliny. Podobne pri nedostatočnej ochrane pred nerovnomerným oteplením, ale najmä ochladením môžu pri bránenej deformácii vzniknúť trhlinky, ktoré nemusia byť voľným okom viditeľné. Oslabujú betónový prierez a pri interakcii s ďalšími účinkami vytvárajú základ na vznik širších trhlín. Pri vodotesných konštrukciách je preto potrebné podniknúť opatrenia na zmiernenie účinkov nadmerného vývinu hydratačného tepla.

Plochy s nanesenou opravnou stierkou treba chrániť pred nepriaznivými klimatickými podmienkami, najmä pred rýchlym vysušením vetrom, vysokými alebo nízkymi teplotami, pred pôsobením dažďa, mrazu, alebo priameho slnečného žiarenia. Na miešanie farieb, stavebných lepidiel, malty, sadry, pást, vláčnych materiálov atď. je možné použiť kompaktné a praktické miešadlo s možnosťou použitia miešadiel až do priemeru 220 mm.

Škáry a trhliny v bielych vaniach

Všeobecne sa v betónových konštrukciách vytvárajú pracovné a dilatačné škáry, v niektorých prípadoch sa namiesto dilatačných zhotovujú nepravé škáry. Pri vodotesných betónových konštrukciách treba v okolí škár zabezpečiť rovnakú vodotesnosť ako v ostatných častiach. Na utesnenie pracovných škár sa do nich vkladajú expanzné profily (bentonitové alebo z hydrofilných polymérov), tenkostenné plechy alebo injektážne hadičky. Iný spôsob utesnenia poskytuje sekundárna kryštalizácia betónu v okolí škáry. Zhotovenie dilatačnej škáry musí byť vodotesné. Túto funkciu v dilatačných škárach zabezpečujú zvárané tesniace pásy z polymérnych materiálov.

Medzi rozhodujúce príčiny vzniku a zväčšovania šírky trhlín patria teplotné zmeny a dlhodobo prebiehajúce zmrašťovanie betónu. Vodotesnosť betónu je ohrozená predovšetkým trhlinami prechádzajúcimi cez celý prierez. Šírky deliacich trhlín musia byť také, aby boli vytvorené podmienky na samoutesnenie trhlín.

Opravy a sanácia netesností v bielych vaniach

Na podzemné časti budov pôsobí z vonkajšej strany tlaková voda alebo zemná vlhkosť. Príčinou plošných priesakov je nedostatočná vodotesnosť betónu. Z hľadiska veľkosti plochy priesakov sa rozlišujú plošné priesaky alebo miestne výrony, najčastejšie líniové. Plošné priesaky spôsobené nedostatočnou vodotesnosťou betónu možno obmedziť použitím špeciálnych materiálov, ktoré ho utesňujú.

Pri oprave trhlín je dôležité predovšetkým poznanie, či ide o pasívne, alebo aktívne trhliny. Ako aktívne označujeme trhliny, ktorých šírka sa v čase mení. Pri úzkej pasívnej trhline a malom množstve presakujúcej vody možno očakávať samoutesnenie trhliny. V opačnom prípade sa na utesnenie trhliny najčastejšie používa tlaková injektáž. Na injektovanie sa používajú najmä materiály na báze epoxidových a polyuretánových živíc. Ak je povolený dočasný začiatočný priesak vody, môže sa uvažovať o samoutesnení betónu. Na to je však potrebné, aby pasívne trhliny v závislosti od hydraulického spádu (výška vody/hrúbka steny) neprekročili prípustnú šírku.

Postup opravy betónových plôch

1. Odstránenie poškodených častí: Pred začatím opravy betónových plôch je potrebné odstrániť zvetrané alebo voľné časti betónu (aj okolo obnaženej výstuže). Tie sa odstránia osekaním, pieskovaním, prípadne inou mechanickou metódou.
2. Príprava podkladu: Pripravený podklad musí byť nosný, vyzretý, suchý, čistý a zbavený prachu alebo iných voľných častíc.
3. Navlhčenie plochy: Opravované plochy sa pred samotnou aplikáciou opravnej stierky navlhčia tak, aby nevznikali kaluže vody.
4. Adhézny mostík: Po navlhčení sa na plochu natrie pomocou tvrdého štetca alebo metly adhézna vrstva (kontaktný mostík) použitím opravnej stierky zmiešanej s vodou. Adhézny mostík (z opravnej stierky a vody) treba naniesť aj na obnaženú oceľovú výstuž zbavenú korózie a ošetrenú antikoróznou povrchovou úpravou (náterom).
5. Príprava opravnej stierky: Do pripravenej nádoby sa naleje 4,5 litra čistej vody, do ktorej sa vysype celý obsah vreca (25 kg). Zámesová voda musí zodpovedať požiadavkám EN 1008. Zmes sa dôkladne premieša nízkootáčkovým miešadlom (max. 500 ot./min.) približne 3 minúty, až kým nevznikne homogénna plastická konzistencia bez hrudiek.
6. Aplikácia opravnej stierky: Pripravená namiešaná opravná stierka sa nenesie oceľovým hladidlom na pripravenú plochu ošetrenú nestuhnutým kontaktným mostíkom metódou „živý do živého“. Opravnú stierku treba silou vtlačiť do opravovaného miesta, aby sa dôkladne spojila s podkladom.
7. Vytvrdnutie a ochrana: Pri nanášaní viacerých vrstiev sa spodná vrstva nechá dôkladne vytvrdnúť a následne sa zdrsní. Postup nanesenia stierky sa opakuje. Opravná stierka sa nesmie nanášať na plochy vystavené priamemu slnečnému žiareniu a ani na plochy prehriate od slnka.

Príklady problémových realizácií bielych vaní

Prakticky všetky neriadené objemové zmeny vlastnosti bielej vane zhoršujú - vedú ku vzniku drobných alebo rozsiahlych defektov/trhlín alebo skrátka netesností. Biele vane si preto zaslúžia náležitú pozornosť, začínajúc v projektovej príprave a končiac pri realizácii.

Príklad 1: Športový komplex

Prvým z príkladov je BV športového komplexu. V miestnostiach technológie prevádzky sa identifikovali tri základné typy priesakov. Jeden typ priesaku sa zistil v trhline steny BV. S určitosťou nebolo možné určiť, či sa jedná o trhlinu zmrašťovaciu alebo kontrakčnú v dôsledku teplotnej kontrakcie steny. Druhý typ priesaku sa identifikoval v kútoch, t.j. v pracovnej škáre dosky a steny. Tretím typom boli lokálne priesaky základovou doskou. Ich výskyt sa nepodarilo prisúdiť geometrii dosky, vystuženiu, spracovaniu betónu, konkrétnej dodávke betónu (konkrétny domiešavač). Pri obhliadke sa nezistili v miestach priesakov trhliny ani iné zrejmé porušenia betónu. Investor rozporoval kvalitu BV.

Od samotného začiatku však konštrukcia nebola riešená ako BV z dvoch elementárnych dôvodov: nesprávna/nedostatočná špecifikácia a nedostatočná realizácia. Betón BV bol v statickom výpočte navrhnutý/uvažovaný pevnostnou triedou C 30/37. Podľa dodacích listov bol na stavbu dodaný betón s označením C 30/37 - XC4, XF3, XA1 (SK) - Cl 0,2 - Dmax16 - S3; max. priesak 50 mm. Na stavbu sa použil betón s CEM I 42,5 R (v dávke 360 kg), čo je pomerne neštandardné, avšak dá sa to vysvetliť potrebou rýchleho nábehu pevnosti kvôli zimnej betonáži pri teplote prostredia cca -10 °C (v rozpore s požiadavkami na podmienky okolitého prostredia). Použitie CEM I 42,5 R namiesto cementu s pomalšou kinetikou hydratácie porušuje princíp redukcie dávky C3A v cemente a zvyšuje tak rýchlosť hydratácie, zintenzívňuje vývin tepla.

Najzávažnejšie zistenia však súviseli s hydrogeologickým prieskumom, geologickou skladbou lokality, prúdením podzemných vôd a celkovým konceptom spätných zásypov a odvodnenia okolia stavby. V dostupnej výkresovej dokumentácii sa nezistil žiaden podpovrchový systém odvodnenia/odklonenia toku podzemnej vody južným až juhozápadným smerom v štrkovitej vrstve. BV sa tak stala bariérou v toku, v čoho dôsledku sa akumulovala i v štrkovej vrstve pod základovou škárou. Vytvorila tak tlakovú vodu pôsobiacu na základovú dosku tlakom rovnajúcim sa tiaži vodného stĺpca s výškou cca 2-4 m.

Príklad 2: Polyfunkčný komplex

Druhým príkladom je BV rekonštruovaného a adaptovaného polyfunkčného komplexu budovaného v tesnej blízkosti významnej slovenskej rieky. V tomto prípade sa nezistili netesnosti/priesaky BV, ale investorom sa spochybnila samotná realizácia jedného dilatačného celku, konkrétne dosky BV. Doska mala plniť kombinovanú funkciu - vodotesnú a zároveň pojazdnú pre osobné automobily parkujúce v podzemnom podlaží. Vrchný povrch bol predpísaný ako spádovaný do odparovacích žliabkov a hladený. Preto mala doska premenlivú hrúbku (priemerná hrúbka 31 cm).

Pred realizáciou sa prijala, ako sa neskôr ukázalo, nešťastná dohoda, že betonáž bude prebiehať v dvoch vrstvách s hrúbkami cca. 21 a 10 cm. Pri realizácii však došlo k oneskoreniu nástupu druhej čaty a druhého čerpadla betónu. Na niektorých miestach dosky tak vznikla prestávka medzi betonážou prvej a druhej vrstvy cca 10-11 hodín. Ak sa vychádza z požiadaviek STN EN 13670 na betonáž masívnych konštrukcií (lebo len tam sa upravuje čas dokedy sa môžu dve vrstvy betónu považovať za homogénne a spojité), potom sa mal na čerstvom betóne merať penetračný odpor. Limitom je hodnota 3,5 MPa. Inými slovami, vrchná vrstva betónu sa musí uložiť a zhutniť (spojiť so spodnou vrstvou) dovtedy, pokiaľ spodná vrstva nedosiahne hodnotu penetračného odporu 3,5 MPa. Napriek tomu, že technicky pripúšťame nie ideálnu realizáciu dilatačného celku, poučenie z celej konštrukcie je jasné:

1. Dôsledne pripomienkovať projektovú dokumentáciu BV tak, aby spĺňala všetky náležitosti podľa SmeBV.
2. Dbať na organizáciu prác a nezvyšovať riziko nespojitosti (pokiaľ to nie je nevyhnutné).

Osadenie železobetónového schodiska v suteréne z bielej vane

Pri osadzovaní schodiska do suterénu z bielej vane je kľúčové zabezpečiť nielen stabilitu konštrukcie, ale aj zachovanie vodotesnosti celej vane. Je dôležité, aby podklad pre schodisko bol pevný, suchý a zbavený prachu. Ak je nevyhnutné pri opravných prácach použiť debnenie alebo vytvoriť spád namiesto samorozlievacích vyrovnávacích hmôt, je vhodné použiť podlahové stierky.

Pre najspodnejší schod budete potrebovať mrazuvzdorný oporný základ, ktorý zabráni zosunutiu schodiska. V prípade potreby vyhotovte oporný základ aj pre najvrchnejší schod. Do zavlhnutého betónu základu zaklepte najspodnejší blokový schod s pačokovaným lepidlom na kameň, napr. Baumit FlexSteinkleber Weiss S1**. Prázdny priestor za blokovým schodom vyplňte drenážnym betónom a na najspodnejší blokový schod uložte s prekrytím nasledujúci blokový schod s pačokovaným lepidlom. Postup opakujte, kým nedosiahnete posledný schod.

Postup osadenia schodiska:

1. Očistenie schodov: Jednotlivé schodiskové stupne sa dôkladne pozametajú a odstránia sa prípadné zvyšky starých náterov, mastnoty alebo iných separačných vrstiev.
2. Zistenie výškových rozdielov: Pomocou oceľovej laty sa zistí hrúbka výškových rozdielov, ktoré treba opravnou stierkou vyrovnať.
3. Navlhčenie schodiska: Z dôvodu viazania prachu a zlepšenia priľnavosti opravnej stierky na podklad sa schody dôkladne navlhčia vodou pomocou širokej štetky.
4. Adhézny mostík: Po zmiešaní obsahu vreca (25 kg) so 4,5 l vody sa adhézny mostík nanesie celoplošne na sanované schodisko pomocou maliarskej štetky.
5. Spracovanie opravnej stierky: Do pripravenej nádoby sa nalejú 2 l vody, do ktorej sa vysype celý obsah vreca (25 kg). Zmes sa dôkladne premieša miešadlom približne 3 min. Potom sa prileje 1 l vody a zmes sa mieša, až kým nevznikne homogénna plastická konzistencia bez hrudiek. Nechá sa približne 5 min.
6. Finálna úprava: Pri finálne zabetónovanom surovom schode natrite na zadnú stranu najspodnejšieho čela vhodné lepidlo, napr. Baumit FlexSteinkleber Weiss S1** a zafixujte ho na surovom schode. Voľný priestor medzi surovým schodom a čelom vyplňte drenážnou maltou. V nasledujúcom kroku vylejte na surový schod vrstvu malty hrubú cca 3 - 6 cm (v závislosti od miery finálnej úpravy) z mrazuvzdornej drenážnej malty s obsahom trasu, napr. Baumit Pflaster Drainmörtel plus GK 4** alebo GK 8**. Na dosiahnutie príslušnej súdržnosti dbajte na vytvorenie spoja vhodného na prenos síl pomocou celoplošného natretia vhodného lepidla hrebeňom na dolnú stranu platní, pričom nesmie dôjsť k narušeniu drenážneho účinku maltového lôžka, použite napr. Baumit FlexSteinkleber Weiss S1**. Vyrovnajte platňu poklepaním pomocou nefarbiaceho plastového kladiva. Postup opakujte, kým nedosiahnete posledný schod. Platňa (vhodná terasová platňa so vzhľadom pohľadového betónu na boku, napr. LIV29, LIV, Dots29, Dots, Versus, Versus Plus, Niva29 atď.). Vrchná konštrukcia sa vyhotoví ako pri dláždení.

tags: #osadenie #zelezobetonoveho #schodiska #v #suterene #z