Vodotesné betónové konštrukcie spodných stavieb budov, tzv. biele vane (BV), už dávno nie sú ničím neobvyklým. Čoraz častejšie sa v pozemnom staviteľstve využívajú. Nevyžadujú plošnú hydroizolačnú vrstvu. Vodotesnú funkciu na seba preberá samotná betónová konštrukcia. To sa spája s finančnými úsporami aj časovými úsporami. Zatiaľ to vyzerá na samé výhody. Betón je však kompozitný materiál s reologickými vlastnosťami a objemovými zmenami súvisiacimi s hydratáciou spojiva, zmenou vlhkosti ú množstva vody a s vývinom hydratačného tepla.
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. Prax však ukazuje, že napriek spracovanej a verejne dostupnej Smernici pre biele vane (SmeBV) sa učíme až na chybách.
Definícia a dôležité časti Smernice
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. Čím sa návrh a zhotovenie Bielych vaní riadi? Riadiacim dokumentom je SmeBV. SmeBV je dokument kompatibilný s európskymi normami (eurokódmi) na navrhovanie betónových konštrukcií a dopĺňa ich o špeciálne požiadavky súvisiace s navrhovaní, zhotovovaním a skúšaním vodonepriepustných betónových konštrukcií na Slovensku.
SmeBV vychádza z nasledujúcich predpokladov:
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. pomocou injektáže.
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. Presakujúcu vodu treba zachytávať a odvádzať.
Odporúča sa, aby investor, projektant a dodávateľ stavby vopred dohodli postup a pravidlá pre prípad potreby dodatočnej injektáže priesakov. 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. Na realizáciu navrhovaných opatrení sa vypracuje plán kvality, zodpovednosti a kontroly pri zhotovovaní stavby.
Návrh podľa SmeBV zohľadňuje predovšetkým špecifické požiadavky a aplikačné pravidlá pre používateľnosť a trvanlivosť vodonepriepustných betónových konštrukcií. Pri ich navrhovaní sa vychádza z návrhu konštrukcie na účinky priameho zaťaženia. Pri ďalšom postupe sa zohľadnia ostatné okolnosti ovplyvňujúce vodonepriepustnosť konštrukcie:
– zistenie podmienok pôsobenia podzemnej vody a vlhkosti a stanovenie triedy namáhania;
– zistenie požiadaviek využívateľnosti a stanovenie triedy využívania;
– voľba koncepcie z hľadiska možnosti vzniku, resp. šírky, deliacich trhlín a návrh konštrukcie na účinky nepriameho zaťaženia;
– špecifikovanie základných a doplňujúcich požiadaviek na betón;
– spresnenie požiadaviek na zhotovenie: postup prác, betónovacie úseky, škáry, zabudované prvky;
– návrh utesnenia škár a do datočného utesnenia priesakov.
Z tohto je zrejmá komplexnosť problematiky BV. Projektová dokumentácia stavby nemôže celú špecifikáciu, základné a doplnkové požiadavky a pod. 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. Prax ukazuje, že najväčšie problémy sú práve v pochopení alebo možno podceňovaní závažnosti problematiky a dôsledkov na realizačnú fázu.
Ďalej si stručne popíšeme dva príklady, kde práve nedôslednou projektovou prípravou stavby a na to nadväzujúcou technológiou realizácie došlo ku sporom medzi investorom a zhotoviteľom, čo prakticky vždy znamená okrem technických nepríjemností aj náklady a ekonomické straty.
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. Pri obhliadke sa kontrolovala i možnosť kondenzácie a odkvapávania vodnej pary, no s negatívnym výsledkom.
Investor rozporoval kvalitu BV. Od samotného začiatku však konštrukcia nebola riešená ako BV z dvoch elementárnych dôvodov:
1. nesprávna/nedostatočná špecifikácia,
2. nesprávne riešenie detailu hydroizolácie v mieste objektovej dilatačnej škáry.
Obidva dôvody boli, našťastie, komunikované už počas výstavby. 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. Navyše, použitie 360 kg cementu namiesto minimálneho množstva 320 kg/m3 požadovaného pre triedu betónu C 30/37 a stupne vplyvu prostredia XC4, XF3 a XA1, v spojitosti s geometriou prierezu dosky (hrúbka 650 mm) môžu spôsobiť výraznejší teplotný gradient medzi jadrovou časťou a povrchom dosky.
Azda 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. Týmto sa vraciame späť k významu projektového riešenia a to nielen BV, ale aj celkovej koncepcie a princípov zamedzenia akumulovania vody v blízkosti stavby.
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 samotné realizácie jedného dilatačného celku. Objektívne treba priznať, že podozrenie na potenciálne riziko oslabenia prierezu ŽB dosky bolo opodstatnené, avšak spôsob argumentácie a odvolávanie sa na špecifikáciu BV len označením „biela vaňa“ boli nemiestne a podnietili spracovanie tohto článku.
Poďme si povedať niečo k tomuto druhému prípadu. Bol nim jeden dilatačný celok dosky BV. Prenášanie zvislých zaťažení budovy zabezpečovali pätky na pilótach. Doska sa na tieto pätky napojila a 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 hrúb -ka 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. Dodatočne sa preto zisťovalo v laboratórnych podmienkach simulujúcich teplotu prostredia na stavbe v čase betonáže, v akom veku betón dosiahne práve tento limit.
Z pôvodnej argumentácie o obavách splnenia požiadaviek vodonepriepustnosti sa neskôr vykľuli obavy o statiku dosky v prípade zvýšenia hladiny podzemnej vody (na úroveň tisícročnej vody). Proces jednaní, dohadovaní a vecnej i scestnej argumentácie sa preto naťahoval a pristúpilo sa aj k ďalším – tentokrát deštruktívnym (odtrhovým) skúškam. Pomocou nich sa malo preukázať spojenie alebo naopak oddelenie dvoch vrstiev betónu a mali zároveň slúžiť aj pre návrh prípadnej sanácie. K nej však doposiaľ nedošlo. 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).
3. Byť pripravený merať nábeh penetračného odporu priamo na konštrukcii počas betonáže.
Bez pochopenia konceptu a závažnosti problematiky by nemalo zmysel pokračovať vo výklade a interpretácii jednotlivých technických a technologických požiadaviek a špecifík BV, ktoré Vám prinesieme v pokračovaní cyklu o BV.
Autoři: Ing. Peter Briatka, PhD., (*1982)
– absolvent Stavební fakulty STU. V současnosti působí jako technický ředitel ve společnosti COLAS Slovakia, a. s. Nadále se věnuje se technologii betonu, avšak i celkově silničnímu stavitelství.
Ing. Jana Briatková Olšová (*1989)
– absolventka Stavební fakulty STU. V současnosti působí jako inženýr-specialista ve společnosti GRANVIA, a. s., a také ve společnosti Bria Invenia, kde se věnuje řízení kvality.
Ing. Ivan Vavrík (*1996)
– absolvent Stavební fakulty STU v Bratislavě. Momentálně je doktorandem na katedře technologie staveb SvF STU, kde se věnuje převážně přípravě a technologii realizace betonových konstrukcí.
Literatúra:
1) BILČÍK, J. a kol. Smernica pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – biele vane. Bratislava: SKSI, 2012.
2) STN EN 206+A1 Betón. Špecifikácia, vlastnosti, výroba a zhoda.
3) STN EN 13670+NA Zhotovovanie betónových konštrukcií.
4) STN 73 1332 Stanovenie tuhnutia betónu.
5) BRIATKA, P. Cement – hydraulické spojivo, Stavebné materiály, 6, 2011, Jaga group, Bratislava, s. 36–40.
6) BRIATKA, P., ŠTEFÁNIK, L., MAKÝŠ, P. Mimostavenisková doprava čerstvého betónu a vplyv teploty prostredia, Beton TKS, 4, 2009, Praha, s. 30–35.
