„Biela vaňa” s použitím kryštalizačnej prísady BETOCRETE-C

Technológia „bielej vane”, aj keď je jednou z najpopulárnejších metód hydroizolácie v Poľsku, sa často stretáva s negatívnou povesťou. Odkiaľ to pramení?

V Poľsku nemáme jednoznačne stanovenú definíciu tohto pojmu. Technológia bielej vane prišla do Poľska z Nemecka. Počas rokov nastal značný technologický pokrok v oblasti vlastností betónu. Avšak stále často používame zastarané usmernenia, ktoré boli vyvinuté pred rokmi. Na našom stavebnom trhu sa naďalej používajú metódy získavania bielej vane, ktoré sú individuálne vypracované firmami vykonávajúcimi stavebné práce. „Biela vaňa“ nie je normatívnym pojmom, ale technologickým konceptom dodávateľa systému bez povlakovej hydroizolácie (vrátane potrebného príslušenstva na utesnenie pracovných prestávok v konštrukcii).

Čo je poľská „Biela vaňa"?

„Biela vaňa“ je druh bezpovlakovej hydroizolácie. Je to železobetónová monolitická konštrukcia, na realizáciu ktorej sa v poľských stavbách používa „vodotesný“ betón triedy W8. Betón v tejto technológii by mal plniť konštrukčnú úlohu, ale zároveň slúžiť aj ako vrstva hydroizolácie. Ukazovateľ „W“ v tomto prípade neznamená, že betón je vodotesný, ale iba určuje stupeň jeho vodotesnosti. Pri skúmaní obyčajného betónu podľa normy PN-88_B-06250 sa používajú 6 kociek s hranou 15 cm. Norma stanovuje, že 2 z 6 kociek môžu úplne prepustiť vodu a podmienka pre betón W8 je stále splnená. Musíme si položiť otázku, či je takýto prístup k navrhovaniu konštrukcie typu „Biela vaňa“ správny?

Okrem toho sa proces vykonávania bielej vane delí na etapy liatia betónu, ktoré sa nazývajú „taktami“. Tieto taktiky sa používajú na vynútenie plánovaného prasknutia konštrukcie na určených miestach. Predpokladá sa tiež maximálna prípustná šírka prasklín v betóne (zvyčajne 0,2 mm pre hydrostatický tlak vody podľa Eurokódu 2).

Odkiaľ pochádza negatívna povesť poľskej „Bielej vane"?

Na neprospech tejto technológie stále pôsobí nedostatočné povedomie osôb zodpovedných za vypracovanie projektu v oblasti „Bielej vane“. Nie je to norma, ale často to vedie k opakovaniu starých riešení, čo môže v neskorších fázach vyústiť do komplikácií. Projektanti majú široké vedomosti v oblasti konštrukcie budov. Avšak pre nich je „Biela vaňa“ predovšetkým betón správnej triedy pevnosti. Z praktického hľadiska projektanti počítajú statiku objektu, pričom zohľadňujú bezpečnostný faktor. Ak je základ vystavený vode, zadajú betón „vodotesný“ W8 a na tomto väčšinou končí ich technologická predstava o „Bielej vani“.

Musíme si uvedomiť, že betón triedy W8 nie je vodotesný. Navyše norma P-NB-06265 odstraňuje prvok stupňa vodotesnosti. To znamená, že v nových projektoch by sa nemal uvádzať stupeň „W“, pretože normy už tento pojem nepredpokladajú. V zápise zostáva iba hĺbka penetrácie pod hydrostatickým tlakom. Rozdiel medzi týmito dvoma skúškami je značný. Špecifikátori a objednávateľ by mali určiť maximálnu hĺbku penetrácie vody, ktorá môže preniknúť do betónu, zvyčajne táto hodnota by mala byť nižšia ako stanovená hrúbka obalu výstuže.

Aktuálne je viditeľný trend výstavby na náročnejších terénoch a „zostupovania“ so stavbou stále nižšie. Stretávame sa s väčšími problémami spojenými so zemnými a vodnými podmienkami. Často sa stáva, že zostupujeme len na úroveň -1, ale aj na -2 a -3. V tomto prípade sa vystavujeme rôznym nebezpečným fyzikálno-chemickým faktorom. Chýbajúca zmienka o súlade stupňa vodotesnosti negatívne ovplyvňuje projekt. To vedie k opakovaniu tých istých chýb, čo spôsobuje degradáciu konštrukcie budovy (najmä keď ide o náročné vodné podmienky).

Riziká spojené s vykonaním „Bielej vane”

Konštrukcia „Bielej vane” je taká tesná, aký je jej najslabší prvok. Problém nastáva už pri vypracovaní projektu. Keďže okrem realizačného projektu treba pripraviť aj samostatný projekt „Bielej vane”, máloktorí projektanti sa rozhodnú vykonať túto úlohu. Navyše sa často stáva, že firma vykonávajúca výstavbu sa bojí použiť hotové riešenie „Bielej vane” a pripraví si vlastný projekt. Ak na tomto etape dôjde k chybe a konštrukcia praskne, izolácia nebude tesná, ani keď použijeme kvalitný betón.

Bohužiaľ v prípade „Bielej vane” existuje mnoho možností, ako urobiť chybu. Obzvlášť veľké riziko vzniká pri liatí betónovej zmesi a jej následnej starostlivosti. V tomto prípade veľmi záleží na poveternostných podmienkach, na ktoré nemáme vplyv, a na pracovníkoch, ktorí môžu považovať starostlivosť o betón za zbytočnú. Aj dobre navrhnutá konštrukcia môže byť nesprávne vykonaná, napríklad firma vykonávajúca prácu môže nesprávne vystužiť alebo nesprávne interpretovať projekt.

Hlavným problémom „Bielej vane” v Poľsku je potreba udržať vysoký technologický režim, pretože aj najmenšie odchýlky od usmernení môžu viesť k netesnostiam konštrukcie.

Avšak pre túto technológiu hovorí aj fakt, že ak sa v „Bielej vani” vyskytne chyba, je ľahké ju lokalizovať. Keď sa v rohu objaví voda, vieme s veľkou pravdepodobnosťou, že problém vznikol práve tam, na rozdiel od povlakov, kde lokalizácia úniku nie je vždy zrejmá. Voda sa dostane medzi povlak a betón, začne sa krútiť a hľadať najslabšie miesto v konštrukcii, kde následne unikne, takže je ťažké nájsť netesnosť, pretože sa môže nachádzať aj na druhej strane budovy.

Rodinný dom v Švajčiarsku s použitím betónu s krystalizačnou prísadou BETOCRETE CP 360 WP. Doska spolu s fasádou.

Technológia „Bielej vane” na bežnom základe:

Firma Schomburg ponúka svoj osvedčený celosvetový systém bezpovlakovej hydroizolácie typu „Biela vaňa” s použitím krystalizačnej prísady BETOCRETE-C. Prísada podporuje proces samoliečenia trhlín spôsobených smršťovaním v betóne.

Vykonanie „Bielej vane” v systéme BETOCRETE-C je pohodlné, pretože máme vypracovaný kompletný súbor noriem, ktoré umožňujú projektovanie.

Zvonkovú stranu základu vykonávame z vodotesného betónu v systéme BETOCRETE-C s pripojeniami na technologické prestávky na styku doska-stena, stena-stena, doska-doska.

Akú výhodu dáva riešenie v systéme BETOCRETE-C? Poľské normy umožňujú projektovanie konštrukcie na trhlinu 0,3 mm. Betónová zmes v systéme Schomburg však spĺňa normy Eurokódu*, ktorý hovorí, že navrhovaná trhlina by mala byť maximálne 0,2 mm. To je zásadný rozdiel z hľadiska vodotesnosti. Trhlina 0,3 mm automaticky nasaje vodu do konštrukcie, zatiaľ čo trhlina 0,2 mm ju blokuje. To má veľký dopad na trvanlivosť a tesnosť konštrukcie, pretože ak sa voda dostane do priehradky, slúži ako nosič síranov, CO2 a chloridov, ktoré sa dostanú do oceľovej výstuže. Zníženie pH v dôsledku prítomnosti vody vedie k depasivácii výstuže a rýchlej korózii, ako aj k degradácii a odlupovaniu betónových štruktúr.

*Norma Eurokódu (t.j. “Eurokód 2 - Projektovanie betónových konštrukcií - Časť 3: Sily a nádrže na kvapaliny”, str. 10) obmedzuje navrhovanú trhlinu pre konštruktéra na 0,2 mm.

Prečo trhlina 0,2 mm?

Eurokódy aj samotná norma 206 kladú veľký dôraz na trvanlivosť. Orientačný vek používania z hľadiska trvanlivosti objektu (podľa Eurokódu) je 50 rokov bez zásahu človeka v prípade obytných budov. Pri inžinierskych konštrukciách, ako sú mosty, je minimálny projektovaný vek 100 rokov.

BETOCRETE-C SYSTEM je špeciálna prísada, ktorá úplne utesňuje mikroštruktúru betónu. Bola vytvorená na splnenie požiadaviek projektovaného obdobia. Systém značky Schomburg predlžuje trvanlivosť objektu o 75 %, čím umožňuje splniť požiadavky Eurokódu.

Ako vypočítať správnu šírku trhliny?

Vypočítame tzv. parameter Wkl, teda gradient výšky stĺpca vody v pomere k šírke priehradky. Napríklad, ak máme 4 metre stĺpca vody a 0,3 metra hrúbky priehradky, rozdelíme:

4:0,3 = 13,3

Na základe tabuľky zverejnenej v Eurokóde sme schopní skontrolovať, aká šírka trhliny bude vhodná. V uvedenom prípade je to 0,15 mm, aby sa voda nedostala do konštrukcie. Musíme pridať výstuž, aby sme urobili menšiu trhlinu. Ak by bol stĺpec vody väčší, znovu pridáme výstuž a trhlina bude 0,1 mm. Rozdiel medzi trhlinou 0,2 mm a 0,3 mm je približne 40 % viac výstuže. To je veľmi dôležitý aspekt ekonomického projektovania konštrukcie.

Treba si uvedomiť, že máme dva rôzne druhy výstuže: statickú a proti-smršťovaciu. Projektant pri počítaní proti-smršťovacej výstuže na danú trhlinu musí zohľadniť aj všeobecnú výstuž. V tomto prípade je nevyhnutný skúsený projektant, ktorý prakticky vie, ako správne vystužiť prvok, aby ho neprerobil.

Schomburg sa postavil na odpor voči potrebám svojich klientov a vyvinul prísadu, ktorá lieči trhliny, ktoré sa môžu objaviť v betóne. Treba pamätať, že budova sa vždy zaryje, aj keď trhliny nie sú viditeľné (trhliny veľkosti 0,1 mm a 0,2 mm sú tak malé, že musíme povrch budovy zvlhčiť vodou, aby sme ich videli). Avšak cez trhlinu 0,3 môže byť voda vytlačená pod tlakom až 3 metre dovnútra (pri hydrostatickom tlaku).

Aký je hlavný problém?

Tu prichádzame k paradoxu. Ak pridávame výstuž, musíme zmenšiť veľkosť zrna napríklad na 8 mm. V momente, keď znížime maximálnu veľkosť zrna, musíme pridať viac malty, aby sme ho obalili. Pri zvýšenej množstve malty sa objaví väčší smršt, takže na vyváženie musíme pridať výstuž, čo môže opäť priniesť potrebu zníženia maximálnej frakcie zrna. Opäť máme viac malty a pridáme viac výstuže, aby sme to vyvážili. Celý proces sa opakuje. Preto by projektant mal urobiť to, čo je lepšie pre konštrukciu, t.j. vykonať príslušnú optimalizáciu. Tým, že napríklad zväčší hrúbku priehradky, aby sa výstuž nebola pridávaná do nekonečna. V prípade „Bielej vane” má tento aspekt veľký význam.

Betón s prísadou BETOCRETE-C (maximálna hĺbka penetrácie – 8 mm).

Porovnanie betónu W8 a systému BETOCRETE-C:

Betón "vodotesný" W8 nie je úplne vodotesný, ale je testovaný z hľadiska stupňa vodotesnosti. 6 kociek (15 cm x 15 cm) podrobíme pôsobeniu vody pod tlakom 0,2 MPa a každý deň zvyšujeme tlak o 0,2 MPa, až dosiahneme stupňa W8. Dve z týchto šiestich kociek môžu úplne prepustiť vodu, a stále sa považuje, že požiadavky sú splnené. Prakticky to znamená, že voda môže preniknúť až do hĺbky 14 cm a stále považujeme test za pozitívny. Preto nemôžeme tvrdiť, že W8 betón je vodotesný. Nespĺňa požiadavky Eurokódu na trvanlivosť betónu, pretože výstuž v kontakte s vodou koroduje. Najškodlivejší pre výstuž je kolísavý hladina vody, napríklad v pobrežných oblastiach, kde môžu byť škody obrovské. Bohužiaľ sa často stretávame so situáciou, keď projekt a geologické prieskumy sa robia počas sucha, čo vedie k opusteniu zabezpečenia konštrukcie pred škodlivými účinkami vody. Problém nastáva, keď príde silný dážď alebo v jari stúpnu hladiny podzemnej vody, a náhle máme vodu v pivniciach. Preto systém BETOCRETE-C sa nezakladá na stupni vodotesnosti, ale na hĺbke penetrácie.

Aký mechanizmus chemický tu pôsobí?

Základom je hydroxid vápenatý, ktorý je najslabší prvok v betóne, pretože sa ľahko vymyje. Následne difunduje von a reaguje s CO2, čím vzniká uhličitan vápenatý v podobe bielych výkvetov na priehradke. Po čase výkvety zmiznú, ale treba si uvedomiť, že ak niečo berieme z tejto mikroštruktúry von, vznikajú v betóne malé prázdnoty, ktoré sú neviditeľné voľným okom. Štruktúra takéhoto betónu pripomína pórovitý kameň (betón W8). Keď betón absorbuje vodu, vedie to k jeho korózii.

Reakcia prebieha nasledovne: prítomný hydroxid vápenatý v betóne, prísada BETOCRETE-C a vlhkosť zo zeme a CO2 z atmosféry reagujú spolu. Tým vznikajú nerozpustné kryštály, ktoré zostávajú trvalo prítomné v konštrukcii. Samotná prísada pôsobí po celú dobu života budovy. Ak sa počas používania objektu objavia trhliny, prísada BETOCRETE-C ich uzavrie. Produkt pôsobí nielen na začiatku pri výstavbe konštrukcie, ale aj počas celého obdobia, napríklad na škodách spôsobených ťažbou alebo trhlinami spôsobenými vibráciami objektu. Aj keď sa budova zaťaží a objaví sa trhlina, prísada je schopná ju trvalo uzavrieť.

Predpokladá sa, že na uzavretie trhliny 0,1 mm potrebujeme 7 dní. To znamená, že na uzavretie trhliny 0,3 mm bude potrebné 21 dní, aby sa konštrukcia uzdravila s použitím uzdravujúcej prísady. Trhlina je uzavretá pomocou rastúcich, nerozpustných vo vode kryštálov.

Prečo v betóne vznikajú kapiláry?

Predpokladá sa, že na jeden meter kubický betónu použijeme približne 165 litrov vody, pričom na reakciu všetkých zŕn cementu potrebujeme iba asi 75 litrov vody. Celá nadbytočná voda, ktorú pridávame, je len na to, aby sme mohli betón začleniť do konštrukcie. Keby sme pridali iba 75 litrov vody, ťažko by sa taký betón spracoval, pretože by nebol plastický. Všetka nepotrebná voda vyparí z betónu a zanechá za sebou kapilárne systémy. Práve cez tieto kapiláry sa voda neskôr dostane späť dovnútra. Preto Schomburg vyvinul prísadu, ktorá krystalizuje v kapilárach, uzatvára štruktúru a zvyšuje pevnosť tejto konštrukcie (pretože cez kapiláry dochádza k prelamovaniu konštrukcie).

Proces samohojenia trhlín spôsobených zmrašťovaním pomocou BETOCRETE 360 WP.

Článok napísaný na základe školenia vedeného expertom SCHOMBURG, mgr. inž. Dawidom Pakłosom (Key Account Manager "White Box").