Ochrana spodní stavby proti vodě a vlhkosti využitím principu bílé vany

Nežádoucí dlouhodobé působení vody a vlhkosti na stavební konstrukce a materiály způsobuje jejich rozsáhlé a nevratné změny, zejména v oblasti fyzikálních vlastností (pevnosti, pružnosti, soudržnosti, vodivosti tepelné, elektrické i akustické) a chemického složení (vznik a transport vodou rozpustných solí do struktury materiálu, sekundárně způsobujících vznik degradačních krystalizačních sil v pórech). Vlhké nebo mokré materiály (konstrukce) jsou předpokladem pro vznik a vývoj nežádoucích živých organizmů - plísní.
Působení vody/vlhkosti mění materiálové parametry, se kterými pracoval projektant při návrhu stavby. Tyto změny zhoršují nejen technické - návrhové parametry, ale především uživatelské vlastnosti objektu - objektivně i subjektivně pak klesá jeho hodnota. Uvedené změny jsou dynamické a jejich vliv časem vzrůstá - soustavně snižují životnost a uživatelnost stavby. Proto je nutné co nejdokonaleji chránit stavbu proti negativnímu působení vody a souběžně hledat a navrhovat co nejspolehlivější a nejtrvalejší ochranná opatření.
Klasickým preventivním řešením je izolování konstrukce proti vodě/vlhkosti celistvou povlakovou hydroizolací, obvykle asfaltovými pásy/plastovými fóliemi nebo nástřiky či stěrkami, které působí předložením izolační vrstvy proti směru pronikající vody. Systémy řešení a pokládky povlakové hydroizolace však mají řadu kritických míst, náchylných k netěsnostem nebo poškození a následnému průsaku vody. Pokládka vyžaduje poměrně striktní aplikační podmínky (konstrukční úpravy, tepelné a vlhkostní parametry) a dodržování technologických pravidel, která předpokládají produkci mnoha systémových výrobků (příprava podkladu, zesilování, ochrana atp.). Mimo limitované spolehlivosti je tedy povlaková hydroizolace poměrně pracná a nákladná.

Trendy v izolacích spodní stavby
Ne zcela vyhovující spolehlivost, pracnost a komplikovanost povlakových izolací vyžadující technologické přestávky vedly v sedmdesátých letech 20. století k vývoji technologicky, časově a nákladově jednodušších alternativních postupů ochrany spodní stavby proti vodě, které vyústily v systémový návrh využívající obecně nízkou propustnost železobetonu pro vodu. Těsnost monolitické konstrukce byla zlepšena a doplněna těsněním kritických konstrukčních detailů, především spár a prostupů. Výsledkem je soubor konstrukčních a realizačních zásad pro vodotěsné úpravy železobetonových konstrukcí s dlouhodobou odolností proti pronikání vody/vlhkosti, známý pod souhrnným názvem ?bílá vana?.
Soudobé podmínky funkčního návrhu bílé vany jsou obsaženy v Technických pravidlech 02 vydaných ČBS (II. vydání 2007).

Konstrukční zásady návrhu lze shrnout do následujících pravidel

• Správná volba založení a tvaru spodní stavby, která omezuje riziko vzniku trhlin jako následku nerovnoměrného sedání stavby - trhliny bývají příčinou průsaků. Ideálním tvarem spodní stavby je ?vana? s rovnoměrným rozložením napětí v základové spáře.
• Stanovení třídy požadavků pro vnitřní prostředí spolu s volbou vhodné konstrukční třídy shrnuje nároky na vodonepropustnost podle parametrů vnějšího namáhání obalových konstrukcí, druhu a účelu stavby. Projektant (investor) musí předem stanovit jednu z pěti tříd požadavků na vnitřní prostředí (A_S-A₄), v závislosti na třídách tlaku podzemní vody (W₀-W₄) pak určí také jednu ze tří konstrukčních tříd Kon_S - Kon₂ (viz tabulky 1-3, graf 1) a třídu těsnicího pásu (viz tabulka 4).
• Omezení vzniku a rozsahu trhlin vhodným vyztužením se pro návrh řídí grafy závislosti velikosti profilů a počtu prutů na velikosti prvku, zatížení a povolené šířce trhlin. Zásadou je vyztužení u obou povrchů sítěmi nebo rohožemi potlačujícími vznik trhlin v raném stádiu i během užívání stavby (teplotními změnami, účinky sedání, omezením dilatace aj.), konstrukci je možné i předepnout.
• Dostatečná tloušťka průnikem vody ohrožených konstrukcí je reakcí na hloubku průsaku vody betonovou konstrukcí (viz obr. 1). V konstrukční třídě Kon2 je minimální tloušťka konstrukce 300 mm, při stoupajícím tlaku vody se zvyšuje na 350 až 600 mm.
• Použití vhodného betonu (s limitovaným průsakem vody) ve třídách pevnosti C20/25 až C25/30 nesmí mít vyšší než stanovenou hloubku průsaku a beton nesmí být náchylný k vývoji nadměrného hydratačního tepla, vhodné jsou portlandské cementy. Je nutné kontrolovat teplotu směsi při ukládání (optim. 10-15 °C), betony musí být chráněny před nízkými teplotami a náhlým vysušením - lhůta pro odbednění je min. 36 hodin a s klesajícími teplotami se prodlužuje. Po odbednění je vhodné překrytí konstrukce a další ošetřování ploch.
• Lokální těsnění kritických profilů - především dilatační a pracovní spáry a prostupy. Je vhodné, aby mimo konstrukční úpravy, tvaru a doplnění těsnicími prvky (princip-labyrint, zakotvení, přitlačení nebo zaplnění kritického profilu) byly vybaveny možností dalšího dotěsnění (2° těsnění).
  Pro těsnění spár se převážně užívají spárové pásy s principem labyrintu (pro dilatace umožňují pohyb ve spáře, pro pracovní spáry nikoliv), viz obr. 2.
  Prostupy se těsní tlakovými průchodkami (viz obr. 3) využívajícími principu přírubového spoje a přitlačení/zakotvení. Tlakové průchodky je možné doplnit expanzními - bobtnavými nebo injektážními prvky. Těsnicí prvky se dimenzují podle tlaku podzemní vody působící na konstrukci (viz tabulku 3).
  Těsnění kritických míst by mělo umožňovat i dotěsnění, zpravidla kombinací dvou typů - těsnicí pás doplněný injektážními hadicemi nebo expanzním prvkem.
  Expanzní - bobtnavé prvky (na bázi bentonitu nebo hydrofilního polymeru) by měly být chráněny před předčasnou reakcí na vodu a vlhkost a současně by měly být fixovány k podkladu tak, aby voda pod nimi nemohla podtékat.
  Těsnicí tlakové injektáže se provádějí přes pakry vhodnými těsnicími materiály, zpravidla pryskyřicemi na bázi polyuretanů (pro pružné spoje) nebo gely (pro dilatace) podle pokynů výrobce stanovenými postupy a injektážními tlaky.
• Dostatečná výměna vzduchu za obvodovou konstrukcí, která je v kontaktu s mokrým vnějším prostředím, je nutná pro odvětrání vodní páry procházející monolitickou konstrukcí. Poměrně velké molekuly vody (3,1x10^-9 m) pronikají železobetonovou konstrukcí zhruba do hloubky 60 mm a dále pokračují ve formě vodní páry, jejíž molekuly jsou výrazně menší a tlakový gradient mezi vnějším a vnitřním prostředím stavby je dostatečný (viz obr. 1). Pokud není zajištěna dostatečná výměna vnitřního vzduchu, dochází ke kondenzaci na ochlazovaném vnitřním povrchu železobetonové konstrukce a jejímu rosení. Nadměrná vlhkost povrchových vrstev znehodnocuje vnitřní prostředí a umožňuje vznik plísní. Velikost výměny vzduchu ve vztahu k požadavkové třídě vnitřního prostředí musí být prokázána výpočtem a zajištěna během užívání stavby.
  Při dodržení pravidel v návrhu i realizaci lze předpokládat, že případné průsaky budou lokalizovány do dilatačních a pracovních spár konstrukce, případně do prostupů.
  Proto je nezbytné tvarové úpravě spár a jejich těsnění věnovat potřebnou pozornost. Souvislost mezi namáháním konstrukce tlakem vody, požadavkovou a konstrukční třídou a třídou těsnicího pásu zobrazuje už graf 1.

Článek vznikl za podpory výzkumného záměru MSM 6840770006 Management udržitelného rozvoje životního cyklu staveb, stavebních podniků a území.

Použitá literatura:
[1] Technická pravidla 02 - Bílá vana; Vydáno ČBS, II. vydání, 2007.
[2] Firemní podklady
[3] Archiv autorů

¤ Graf 1. Souvislosti mezi třídou požadavků, tlakem vody, konstrukční třídou a třídou těsnicích pásů

¤ Obr. 1. Hloubka průsaku vody do železobetonove konstrukce

¤ Tab. 1. Požadavkove třidy: 2) bile vany podle směrnice 3) souvisle podzemni stěny

¤ Tab 2. Konstrukčni třidy

¤ Tab. 3. Třidy tlaku vody. Ke stanoveni třidy tlaku se uvažuje tlak na urovni spodni hrany posuzovane časti. Za horni uroveň se bere hladina navrhoveho stavu vody. U vysokych stěn je možne třidy tlaku odstupňovat.

¤ Tab. 4. Třida těsněni spar. *) NBR - Butadien-akrylonitrilovy kaučuk (nitrile-butadine rubber) se vyrabi radikalovou kopolymeraci butadienu s 18-49% (obv. 28-33%) akrylonitrilu. **) sparove těsnici plechy potažene butylkaučukem (šiřka min. 150 mm x tloušťka min. 1,8 mm) jsou připustne pouze pro tlak. třidu vody W0 při min. šiřce spojeni 30 mm.

¤ Obr. 2. Spárové a dilatační pásy

¤ Obr. 3. Tlakové průchodky