Izolace zdiva jílovými vrstvami

Text je pokračováním série článků na téma dodatečná izolace staveb.

Použití jílů je široké, také v oblasti geotechniky, jako jsou izolace vodních děl, instalací atd. Předmětem tohoto článku jsou dodatečné izolace starších a historických staveb. Aplikace jílových izolací je velmi dobře přijímána z hlediska památkové péče, poněkud méně je oblíbena u prováděcích firem. Kvalitně provedený profesionální návrh je však vždy účinný. Návrh dodatečných izolací musí, především u starých budov, vycházet z příčin závad - z analýzy současného stavu. Na základě výsledků průzkumů, spojených s měřením vlhkosti a zejména kvalifikace druhu vody (vlhkosti), která způsobuje poruchy, lze zvolit vhodnou sanační kombinaci. V případech, kdy jsou konstrukce zavlhčovány pronikáním naakumulované vody v terénu v blízkém okolí a kdy původní izolace - pokud existovaly, nejsou funkční, lze navrhovat:
- novou skladbu plošných izolací;
- vzduchové dutiny pasivně propojené s atmosférou a odvodnění;
- modifikaci historických hydroizolací - jílovými vrstvami.

Obecně o jílech

Jíly jsou typickými přírodními surovinami, jejichž charakteristickou vlastností je, že se ve vodní suspenzi (s obsahem vody cca 20 % hm.) stávají snadno tvarovatelné, bez porušení celistvosti. Po vysušení si vzniklé jílové těleso zachová svůj tvar a zároveň získá, mimo mechanickou pevnost, i odolnost proti působení okolního prostředí, zejména proti vodě a vlhkosti. Jílové izolace mohou být prováděny současně se stavbou nebo dodatečně. Jejich hlavní výhody jsou ve stupni účinnosti - neutěsňují zdivo stoprocentně a zajišťují tak přiměřený vlhkostní stav. Vhodnost jejich použití je omezená právě touto vlastností a zejména nutnými stavebními úpravami, které aplikaci jílů provázejí. Po zhruba 25 letech zkušeností s návrhy a realizacemi jílových izolací lze konstatovat, že jejich úspěch je dán těmito podmínkami:
- jílové vrstvy jsou uloženy do oboustranně zavlhlého prostředí s jistotou, že toto prostředí bude zachováno po aplikaci (nebude tedy přerušen přísun vlhkosti, která způsobovala poruchy na stěnách);
- izolační vrstvy jsou provedeny jako kombinované, tj. suché a zvodnělé s tím, že se v čase navzájem ?zatahují?;
- zásadním detailem, který uzavírá skladbu jílových izolací, je horizontální ukončení - koruna.

Izolace jílem jsou navrhovány jako:
- ochrana zdiva boků staveb pod úrovní terénu při částečně nebo úplně zapuštěných suterénech v oblastech s vysokou hladinou spodní vody;
- izolace stropů a kleneb pod terénem, tj. sklepů částečně nebo úplně situovaných pod dvory, terénem nebo v hradbách se zatravněnými korunami;
- izolace patek ohradních pevnostních zdí.

Účinnost a charakteristika jílových surovin
Podmínkou plastičnosti jílových surovin je dostatečný obsah jílových minerálů, charakter jílových minerálů (zejména kaolinitu), vysoká disperzita částic zeminy a schopnost iontové výměny na povrchu částic. Tyto vlastnosti v souhrnu umožňují vázání vody na povrchu částic jílové suroviny. Nejvýznamnějšími jílovými materiály, které patří mezi tzv. vrstevnaté jednoduché minerály, jsou kaolinit, illit a montmorillonit. Nejvyšší obsah kaolinitu, který se vyskytuje v přírodní zemině, má kaolin.

Základním kritériem pro třídění jílových surovin jsou hmotnostní podíly frakcí s částicemi menšími než 2 mm. Zmíněnými frakcemi jsou jílovina, prachovina, pískovina a štěrkovina:
- jílovina má střední velikost částic d < 0,002 mm;
- prachovina obsahuje částice v rozsahu d = 0,002-0,05 mm;
- pískovina obsahuje částice v rozsahu d = 0,05-2,0 mm;
- štěrkovina obsahuje částice v rozsahu d = 2,0-80,0 mm (či 5,0-100 mm).

Podle ČSN 72 1330 Jílové suroviny - Základní technické požadavky jsou definovány také jemnozemě (obsahují více než 50 % částic d < 2 mm), které se dělí podle hmotnostního obsahu pouze do tří frakcí (jíloviny, prachoviny a pískoviny), ve sledované jemnozemi na jíly, hlíny, prachy a písky:
- jíly jsou definovány jako zeminy s obsahem 50-100 (% hm.) jíloviny, 0-50 (% hm.) prachoviny, 0-50 (% hm.) pískoviny;
- hlíny jsou zeminy s obsahem 20-50 (% hm.) jíloviny, 0-80 (% hm.) prachoviny a 0-80 (% hm.) pískoviny;
- prachy jsou zeminy s obsahem 0-20 (% hm.) jíloviny, 35-100 (% hm.) prachoviny a 35-45 (% hm.) pískoviny;
- písky jsou zeminy s obsahem 0-20 (% hm.) jíloviny, 35-60 (% hm.) prachoviny a 40-100 (% hm.) pískoviny.

Kaoliny jsou považovány za zvláštní skupinu jemnozemí, které podle svého granulometrického složení zaujímají pásmo na hranici mezi jíly a hlínami. Zpravidla se uvádí, že obsahují 45-65 (% hm.) jíloviny, 0-55 (% hm.) prachoviny, 0-55 (% hm.) pískoviny. Široce využitelné jílové suroviny je tedy možné v zásadě rozdělit na kaoliny, jíly a hlíny. Jíly a hlíny je dále možné třídit podle soudržnosti v ložisku na jíly, jílovce, jílovité břidlice a slínovce. Jílové izolace mají charakter na stavbě provedených vrstev (souvrství) anebo aplikace připravených prefabrikátů. Vždy se však jedná o izolace plošné, avšak s velmi rozdílnou tloušťkou. U klasických ochran, například sklepního zdiva, se jedná o vrstvu 300-450 mm, u ploch vodorovných 100-200 mm a u prefabrikátů tloušťky podstatně menší. Plošné jílové izolace jsou určeny nejen pro izolace staveb a zemních těles, ale také pro údržbové a sanační účely. Modifikací tradičních jílových izolací jsou izolace bentonitové, avšak z uživatelského hlediska je možno mluvit o izolaci obdobné. Na rozdíl od tradičně aplikovaných jílů bývá bentonit uzavřen mezi fixovací vrstvy. Základní ověřenou skladbou horizontální izolace může být kombinace kašovitých jílových vrstev, suchých bentonitových vrstev a vrstev tříděných a netříděných štěrkopísků s pískovým uzavřením.

Klasické jílové vrstvy

Příklady řešení jílových izolací - obecně.

• Ochrana boků zdiva pod úrovní volné vody. Ta je řešena vkládáním jílových vrstev do ztraceného bednění s jedním nebo dvěma úskoky, které odpovídají tvaru zdiva. Takto provedená izolace je velmi účinná, jednoduchá a z hlediska nákladů i velmi příznivá. Je ji možno aplikovat i v méně kritické podobě k bokům zdiva přiléhajícím k terénu. Detailem, který bývá složitější, je ukončení této izolace v úrovni terénu. Úprava je řešitelná i ve velmi amatérských podmínkách a nároky na přesnost provedení jsou malé. Základní zůstává technologie vlastní hmoty - jílu. Jílové izolace tohoto typu jsou nejúčinnější, jsou-li stále zavlhlé. Proto by neměly být používány v oblastech, kde tento předpoklad není zaručen. Nehodí se také jako doplnění izolací jiných. Z hlediska návaznosti na jiné materiály (asfaltové povlaky, utěsňovací povlaky a opatření) nejsou příliš vhodné. Naopak jsou vhodné v místech nebezpečí jistých pohybů nebo posunů zeminy a stavby - jsou-li zavlhlé, zůstávají relativně pružné.

• Izolace kleneb prostorů pod terénem. Tyto způsoby zábrany vnikání vlhkosti jsou v poslední době velmi populární a jsou účinné. Jedná se o:
- Izolace kleneb ?zavěšenou? skladbou, která se nedotýká rubu klenby. Zde je potřeba kalkulovat se zámrznou hloubkou. Naznačená úprava je možná při vyšších mocnostech zeminy a vhodná při neochotě nebo nemožnosti stavebníka provádět zásadní zemní práce. Skladba jílových vrstev může být stejná. Důležitým prvkem této skladby je provedení horní terénní úpravy. Půda, která je ozeleněna, by neměla umožňovat vnikání vody. Proto by osivo mělo být takového druhu, který vytváří vhodné drny. Skladbu osiva určuje odborník ještě s přihlédnutím k možnostem budoucí údržby a ke stupni oslunění. V žádném případě by však na těchto plochách neměly být vysazovány velké keře a stromy.
- Návrh jílových vrstev umístěných přímo na rub kleneb. Zde je možné využít i mělké utěsňovací vrstvy formou vodotěsných omítek na rozhraní jílů a klenby. Tento tvar izolací, který sleduje tvar kleneb, je třeba v patkách v každém případě odvodnit. Úprava je náročná na zemní práce, zajišťuje však možnost lokálních vysprávek klenby, ruší nebezpečí zámrzných hloubek a jeví se jako vhodnější.
Samostatným důležitým detailem v těchto příkladech je vyřešení atiky, včetně odvodnění ztracených úžlabí. Odvodnění se provádí zásadně nad jílovými izolacemi, avšak v detailu jejich ukončení jimi musí prostupovat. Drenážové řady jsou tedy ukládány vždy do hrubé štěrkové vrstvy, která již není příčně spádována. Vhodným detailem ukončení je prostup stěnou atiky a vytvoření jakýchsi chrličů. Autor si ověřil, že zanedbání právě tohoto detailu je důvodem možných pozdějších závad celého systému.

• Ochrana podzemního zdiva pod úrovní podlah - terénu nebo chodníků, a to vždy v oblasti založení. Jedná se tedy o izolace stěn nepodsklepených objektů nebo nosných středních stěn v suterénech. Tato izolace má zabránit pronikání vody do oblasti základů a je omezena několika základními podmínkami:
- může být proveden odkop z hlediska statiky objektu, neboť vytvoření jílových vrstev žádným způsobem nepřenáší statické zatížení;
- podíl z boků pronikající vody do zdiva je skutečně oproti vodě do zdiva vzlínající dominantní, a nedojde tedy k rychlejšímu vzlínání vody z podzákladí po uzavření boků;
- je možno provádět odkopy z hlediska situace stavby a je možno uzavřít korunu jílové vrstvy vhodným detailem (tj. skladba chodníků, povrchů dvorů, stavebních opatření nejbližšího okolí budovy v terénu, podlah v místnostech atd.);
- v případech skutečně velkého zavodnění je vhodné kombinovat toto řešení s aplikací drenáží s využitím pracovního výkopu pro jílové izolace.

• Plošné bentonitové hydroizolace
Modifikací jílových izolací jsou prefabrikované ?polotovary? - jílové rohože. Jejich jednoznačnou předností je výrobcem zaručená kvalita (tj. prakticky nezávislá na kvalifikaci realizační firmy). Další výhodou těchto prvků je jejich jednoduchá a snadná aplikace. Dobře se také realizují stavební detaily.
Tvarově, a tím i účelově jsou bentonitové prefabrikáty vyráběny jako:
- bentonitové pásy různých tlouštěk určené k těsnění pracovních spár;
- těsnicí injektážní hadice jednoduché nebo kombinované;
- těsnicí plechy jako sendvič s bentonitem;
- dilatační pásy s integrovanými injektážními kanály;
- prvky pro plánované spáry;
- detaily pro těsnění prostupů, světlíků apod.;
- injektážní směsi pro utěsnění trhlin, spár mezi stavebními dílci;
- sendviče fóliové a kombinované s geotextilií.

Letohrádek Kinských - izolace podzemních prostor

Příkladem pro použití klasických i novodobých jílových izolací může být Letohrádek Kinských v Praze. Empírová - klasicistní budova je situovaná na malé umělé plošině pod prudkým svahem Petřínského vrchu. Nepodsklepená budova má další prostory v podzemí pod terasou. Jedná se o prostory bývalé lednice, zahradních a jiných skladů. Po rekonstrukci jsou některé prostory využívány jako hygienická zařízení. Do hlubokých kleneb zatékala voda, původní izolace nebyly již funkční a bylo je třeba nahradit jinými. Volbu nejvhodnější technologie zásadně ovlivnili zástupci památkové péče, kteří se připojili k rehabilitaci - obnově původních izolací adekvátními materiály - jíly.
Autor projektu ve svém původním návrhu, který byl realizován, navrhl využití původní těsnicí technologie, tj. ukládání jílových vrstev na očištěný rub kleneb. Rubová stropní ?krajina? vytváří velmi zajímavý pohled na ruby odhalených kleneb, je velmi rozmanitá s různými výškami a úžlabími v patkách kleneb. Odvod vody z této relativně složité situace je řešen drenážním systémem, který je podle možností zaústěn do kanalizace. Po pěti letech od provedení těchto izolací bylo třeba v severozápadní části doplnit izolace a projektant již zvolil moderní novodobou technologii pomocí rohoží.

• Technologie
Po odkopání valu, včetně rozebrání všech současných a minulých izolací a pevných vrstev (tj. v celé šířce od obrubníku k obrubníku a dále do šířky za rub svislých zdí) byla:
- očištěna betonová stěrka, částečně vyhlazena a praskliny byly vyplněny cementovou maltou;
- na tuto stěrku byla aplikována další vrstva z ?jalového? betonu, která vytvořila potřebné spády;
- dále bylo aplikováno navržené souvrství s příslušným odvodněním.

Jako konečná úprava byla provedena skladba podle projektové dokumentace, vč. zatravnění.

• Skladba izolačního souvrství
Na očištěný povrch bylo provedeno:
- položení bentonitové rohože CEMtobent DS o tl. 8 mm; tato rohož byla ukládána s přesahem 100 mm, bez lepení;
- druhá izolace rohoží CEMtobent CS-+, která obsahuje fólie jako ochranu proti event. prorůstání;
- obě izolace byly ochráněny geotextilií - 500 g m^-2.

• Detail koutů izolačního souvrství
Výše navržená skladba byla aplikována také na svislé části, tj. na atikovou stěnu (podle návrhu stavebního projektu). Potřebný fabion v koutě má poloměr 100 mm a byl pokryt bentonitovou pastou s přesahem 200 mm.