Bílou vanou nazýváme základovou konstrukci objektu, jejíž vodonepropustnou funkci zajišťuje samotný beton, z něhož je tato kontrukce vybudována. Je přitom nutné věnovat zvýšenou pozornost nejen návrhu konstrukce a technologii betonu, ale hlavně vlastnímu provádění stavby a ošetřování betonu. V rámci konstrukce vznikají pracovní spáry, dilatační spáry, řízené spáry a prostupy, které je potřeba řešit těsnicími prvky (nejčastěji jde o těsnicí plechy, PVC pásy, bentonitové pásky). Velká část poruch bílých van je způsobena vznikem vodopropustných průběžných trhlin v ploše konstrukce a netěsností v provedených pracovních a dalších spárách.
Pro prevenci těchto poruch je velice důležité, aby byla správně provedena montáž těsnicích prvků a také ukládka a ošetřování betonové směsi. Tento příspěvek nabízí základní strukturovaný seznam příčin možných poruch vodonepropustných konstrukcí a vychází z našich více než desetiletách zkušeností.
Návrh konstrukce
Statika a hydrogeologie
▪ Vhodnost pro danou agresivitu vody – pokud se konstrukce nachází v podmínkách, kde voda obsahuje více než 40 mg/l co2 a zároveň je její ph menší než 5,5, nesmí se konstrukce bílé vany vůbec navrhovat. Voda je natolik kyselá, že zabraňuje samotěsnicí funkci betonu.
▪ Pokles podpor – Toto je problematika nedostatečně kvalitního podloží. pokud by v průběhu výstavby a užívání docházelo k poklesům jednotlivých částí konstrukce, které by způsobovaly trhliny v konstrukcích spodní stavby, potom je potřeba uvažovat s dodatečným zatěsněním těchto spár následnou injektáží.
▪ Velikost a tvar betonářského záběru základové desky, rohy základové desky a kvalita podloží – V místě půdorysných rohů základové desky je potřeba navrhovat výztuž kolmou na radiální trhlinky (obr. 1). Velikosti jednotlivých betonářských záběrů základové desky je potřeba navrhnout tak, aby nevznikaly zbytečně velké vodorovné tahové síly v konstrukci od hydratace. Výsledky výpočtu průběžných trhlin jsou dominantně ovlivněny součinitelem tření mezi základovou deskou a podložím, velikostí záběru a tvarem. Nedoporučuje se betonovat v jednom záběru základovou desku s různými půdorysnými výstupky. dále se nedoporučuje vytvářet v základové desce prohlubně např. na zesílení pod sloupy. Zvyšuje se tím součinitel tření a vznikají tak průběžné trhlinky.
▪ Velikost betonářského záběru stěn – Stěny jsou na rozdíl od základové desky konstrukce dominantně namáhané tlakem, což eliminuje vodorovné průběžné trhlinky. Naopak je potřeba větší pozornost věnovat návrhu průběžných trhlinek ve svislém směru. k tomu se používají řízené spáry, do kterých se osazují např. těsnicí prvky pentaflex® oBS. Běžně se pro stěnu výšky 3 m a tloušťky 300 mm betonuje v jednom záběru 15 m a řízené spáry se navrhují po 5 m.
Technologie
▪ Postup betonáže – pro stanovení postupu betonáže stěn i základové desky je důležitá koordinace mezi statikem a realizační firmou. Správná volba postupu betonáže (např. šachovnice nebo linie) základové desky může urychlit výstavbu nebo velmi redukovat potřebné vyztužení základové desky zohledňující volné a vázané smrštění. u základové desky je možné první záběry betonovat větší. u stěn není limita ve velikosti záběru, pokud se používají řízené spáry.
▪ Termín betonáže a teplota betonové směsi a okolí – Velmi podstatnou roli v kvalitě vodonepropustné konstrukce hraje teplota betonové směsi ve vztahu k teplotě okolí a navazujících konstrukcí. pokud bych měl stanovit nějaké hrubé limity, tak bych zakázal betonovat pod 5 °C a nad 28 °C vnějšího okolí. Teplota betonové směsi by se pak měla pohybovat mezi 7 a 25 °C. Vodonepropustnou konstrukci je samozřejmě možné realizovat i mimo zmíněné limity, ale její kvalita se s každým °C dramaticky zhoršuje a náklady na speciální opatření (v zimě topení a zakrývání, v létě chlazení a kropení) konstrukci prodražují. Někdy je prostě lepší týden počkat, než extrémní teplotní výkyvy skončí. V teplých dnech můžeme využít příznivých podmínek pro betonáž časně ráno nebo v noci.
▪ Návrh betonové směsi – Zde uvedu pouze výčet nejvhodnějších technických parametrů, jak se nám osvědčily v praxi:
– konzistence S4 Z (F3-F4);
– V/c menší než 0,55 – čím menší, tím lepší;
– Maximální množství volné vody 165 l/m3;
– druh cementu cEM III/B 32,5 N-Lh;
– Množství cementu do 320 kg/m3;
– pomalý nárůst pevnosti – deklarace 90denní beton;
Těsnicí systémy
▪ Vhodnost pro tlakovou vodu, zemní vlhkost, kolísání hladiny – Některé těsnicí prvky jsou vyráběny jen na zemní vlhkost. každý výrobce ve svých podkladech musí redukovat hodnotu tlaku vody na konstrukci součinitelem bezpečnosti 2,5. To konkrétně znamená, že pokud je např. systém Pentaflex® zkoušen na 5 bar, je při návrhu možné jej použít jen na 2 bar Z 20 m vodního sloupce. V současné době jsou velmi populární těsnicí plechy s povrstvením, které mají garantovanou funkčnost při zabetonování jen 30 mm. To je z pohledu návrhu a provádění obrovská úspora oproti pVc pásům nebo těsnicím plechům bez povrstvení, které musí být zabetonovány vždy na 50 % své výšky (min. 120 mm). použití těsnicích pásků na bázi bitumenů je nevhodné, pokud hladina spodní vody kolísá a těsnění nejsou trvale pod vodou. potom dochází v dlouhodobém horizontu k postupnému vyplavování bentonitu ze spáry.
▪ Ucelenost systému – Z hlediska jednoduchosti montáže těsnicích prvků a celkové garance se strany dodavatele těsnění je nezbytné, aby systémy řešily jak pracovní, řízené a dilatační spáry, tak prostupy pro technologie a spínání bednění. Je nežádoucí kombinovat různé těsnicí systémy, protože v místech napojení dochází k poruchám.
▪ ETA, pojistný systém, životnost – Na těsnicí plechy s povrstvením existuje ETA 15/0003 a EAD 320002-00-0605. Tyto evropské dokumenty a předpisy kromě vodonepropustnosti a hygienické nezávadnosti, garantují i životnost a funkčnost po dobu 50 let.
Velmi často se při návrhu těsnicích systému používá i pojistný systém, který se aktivuje jen v okamžiku, kdy dojde k poškození primárního těsnicího systému. V běžné praxi bývá primárním systémem těsnicí plech s povrstvením a pojistným systémem injektážní hadičky nebo bentonitové pásky.
Detaily
Běžnou praxí je, že návrh detailů je ponechán pouze na zhotoviteli, a tato skutečnost je častou příčinou netěsnosti konstrukce. pro zajištění proveditelnosti je včasná spolupráce zhotovitele na návrhu detailu nutná. Nezbytná je vzájemná spolupráce a křížová kontrola mezi montážníky těsnicích prvků, tesaři, železáři a betonáři, pod vedením znalého technika stavby s ohledem na nutnost dodržení předepsané technologie. To je nejspolehlivější cesta k těsné a funkční konstrukci. Často se stává, že nedostatečná technická erudice a laxní přístup odpovědných pracovníků řízení stavby, včetně neochoty převzít zodpovědnost, vede ke zbytečným problémům v následujících detailech:
▪ Napojení desky a stěn v rohu – V místě vnějšího rohu základové desky, kde se setkávají dvě stěny, vždy dochází ke kolizi výztuže a těsnicích prvků. V prvé řadě jsou zde rozdílné výšky krytí výztuže z důvodu dvou směrů vyztužení základové desky. hlavním problémem je lemovací výztuž stěn, která brání osazení těsnicích prvků v patě stěn. Jedná se běžně o jeden výztužný prut. Jednoduchým řešením je v tomto místě výztuž rozhrnout.
▪ Napojení pracovní spár základové desky -Běžně se místo pracovní spáry v základové desce navrhuje v okolí nulových momentů, to znamená zhruba ve čtvrtině až třetině rozpětí. Zásadně nevhodné je umísťovat pracovní spáry v místě zesílení základové desky, kde se mění výšky těsněné spáry, nebo v místě, kde není výztuž vedena jen při horním a spodním povrchu desky (oblast zesílení základové desky atp.).
▪ Základ pro jeřáb (nárůst pevnosti) – pokud je z dispozičních důvodu základ jeřábu umístěn do prostoru základové desky, jsou dvě základní možnosti řešení. první variantou je umístění pod spodní úroveň základové desky. Technicky jde o správné řešení, ale bývá dražší. V tomto případě se na základ nepohlíží jako na vodonepropustnou konstrukci a je možno základ pro jeřáby vybetonovat z betonu, kterému rychle nabíhá krychelná pevnost (obvyklý požadavek stavby kvůli rychlosti výstavby). druhou variantou je, že základ pro jeřáb bude součástí vodonepropustné konstrukce a horní povrch základu pro jeřáb bude na stejné výškové úrovní jako horní povrh základové desky. V tomto případě se doporučuje pečlivě navrhnou průběžné trhlinky a pod základ jeřábu osadit pojistný systém (bentonitovou rohož, FBF fólii atp.).
▪ Dojezdy výtahů a čerpací jímky – V případě, že je použito zesílení pod sloupy, doporučuje se nahradit je smykovými lištami. prohlubně (např. dojezdy výtahů) je nutno z vnější strany zaizolovat polystyrenem o tloušťce 50 mm. Stejná izolace se použije i v zesílení desky na šikminách. Všechny hrany odskoků je vhodné navrhnout pokud možno se sklonem 45 °.
▪ Tlakové a tahové piloty – pokud je ze statického hlediska zapotřebí tlakových pilot, nesmí hlava piloty vyčnívat nad podkladní beton a má mít stejnou povrchovou úpravu jako podkladní beton. Tahové piloty svojí provázaností výztuže mezi pilotou a základovou deskou zajišťují, aby se základová deska při vztlaku vody nenadzvedla. Tím se vytváří velmi tuhé spojení a je potřeba při návrhu počítat se speciálním těsněním, zvýšením vyztužení základové desky a zmenšením pracovního záběru základové desky.
▪ Krytí betonu – V místě těsnicích prvků je nezbytné, aby bylo krytí betonu navrženo na 30 mm. S ohledem na nepřesnosti na stavbě je lepší krytí 40 mm.
Provádění
Beton
▪ Nevhodná betonová směs (teplota, konzistence, …) – pokud na stavbu přijede autodomíchávač, který nesplňuje požadovanou minimální konzistenci S4 nebo teplota směsi přesahuje 28 °c, není prakticky možné betonovou směs kvalitně uložit do konstrukce. Speciálně v patě stěny je pro zajištění bezchybného uložení betonu nutné vždy použít napojovací směs.
Přesnost ukládky výztuže a těsnicího systému
▪ Velké krytí – pokud dojde k nepřesnému osazení betonářské výztuže mimo projektovanou polohu a krytí se tím pádem zvýší například z 50 na 70 mm, účinnost výztuže v betonovém průřezu se dramaticky sníží, např. o 40 %.
▪ Malé krytí – Tato chyba rovnou předurčuje nedostatečné zabetonování těsnicích plechů.
▪ Osazení těsnicího systému – Montáž těsnicích prvků je jedním z velice důležitých kroků při realizaci vodonepropustné konstrukce. při montáži je velice důležité dodržet montážní návod výrobce prvků, resp. dodavatele těchto prvků. V pracovních spárách se jedná hlavně o dodržení hloubky zabetonování a dodržení přesahů při napojování. u montáže za nízkých teplot (pod +5 °c) je nutné těsnicí plechy v místě spoje nahřát.
Ukládka betonu
▪ Nízké teploty pod 5 °c – při záporných teplotách se nedoporučuje betonovat vůbec, protože správný cement vyvíjí pomalu hydratační teplo a pokud beton není dostatečně ošetřen proti mrazu, nemusí dojít k nastartování hydratace.
▪ Vysoké teploty – dlouhodobé vysoké teploty vnějšího prostředí nad 32 °c jsou provázány i s produkcí betonu vyšších teplot. V případě extrému je lepší betonáže odložit. pro minimalizaci negativních dopadů pomůže zastínění připraveného bednění a výztuže, betonáž v ranních hodinách a dostatečné zvlhčení navazujících konstrukcí.
▪ Špatné zhutnění (kaverny, prorýsování rastru výztuže na povrchu základové desky) – při ukládce betonové směsi je nutné dbát zejména na dostatečné provibrování v místech pracovních spár. k chybám dochází zejména proto, že provádějící má obavu, že mu skrz odstávku odteče cementové mléko nebo že odstávka není dostatečně kvalitně rozepřena. Z toho důvodu se doporučuje používat „hřebenovou“ distanční lištu do pracovní spáry aS-cV. Minimalizuje se protékání betonové směsi mezi podkladním betonem a spodní výztuží. pro zajištění tuhosti bednicího systému se používají prvky vyztužené trigonem.
Ošetřování betonu
Dostatek vlhkosti na povrchu betonu a dramatické teplotní skoky – pro minimalizaci poruch vodonepropustných konstrukcí vzniklých vlivem nesprávného nebo nedostatečného ošetřování čerstvé betonové směsi platí následující doporučení (lze je používat odděleně nebo postupně):
– rozdíl v teplotě podkladu a betonové směsi musí být co nejmenší;
– lonstrukci je vhodné ponechat v bednění po dobu minimálně 60 hodin;
– je vhodné zakrytí povrchu betonu parotěsnými plachtami, které jsou zabezpečeny na hranách a spojích proti odkrytí, a to po dobu 3 dnů;
– je žádoucí namočení povrchu a jeho ochrana proti vysychání;
– je žádoucí udržovat povrch betonu viditelně vlhký vhodnou vodou.
Podcenění ošetřování betonu po odbednění má za následek často intenzivní popraskání stěn. Na jižní straně staveb se mohou trhliny objevit i v rastru 80 cm. Naopak při záporných teplotách, kdy není konstrukce zakryta před mrazem a odbedňuje se dříve, vznikají smršťovací trhliny v neplánovaném rozsahu. Stejná vada vzniká při nepoužití uzavíracího nástřiku a příliš rychlém odpařování vody z konstrukce.
Závěr
Správný návrh a realizace vodonepropustné betonové konstrukce je velice komplexní proces. Tohoto výsledku lze dosáhnout jen intenzivní součinností všech účastníků výstavby. důležité je především stanovit technické kompetence jednotlivých účastníků a požadavky na vzájemnou koordinaci jejich činností a tyto průběžně dokumentovat.
MICHAL VOPLAKAL
Foto: archiv autora
Ing. Michal Voplakal, Ph. D., MBA, (*1975)
– absolvoval Fakultu stavební ČVUT. Je jednatelem firmy Jordahl & Pfeifer Stavební technika, s. r. o. Je členem výboru České betonářské společnosti.
