Principy použití krystalizačních hydroizolací

Krystalizační hydroizolace jsou dodávány na stavbu ve formě prášku, jehož dominantní složku tvoří jemně mletý portlandský cement. Dále obsahují menší množství jemného křemičitého písku a hlavně speciál­ní přísady, jejichž složení se mění podle konkrétního výrobce.

Funkční princip

Všechny krystalizační hydroizolace používají stejný funkční princip. Jeho základem je chemická reakce, díky které proběhne v pórovém systému betonu dodatečný krystalizační proces (katalytická reakce), jehož důsledkem je zaplnění prakticky všech kapilárně aktivních pórů betonu speciálními krystaly (obr. 1).

Tento proces probíhá vždy ve hmotě (nikoli pouze na povrchu), a to i v případě aplikace formou nátěru nebo vsypu. Nezbytnou podmínkou procesu dodatečné krystalizace je však přítomnost vody v kapilárních pórech betonu po určitou minimální dobu, která je potřebná, aby dodatečná krystalizace proběhla v dostatečném rozsahu. Proto je výhodné systém použít v takových návrhových podmínkách, kde je konstrukce neustále dotována vodou – čím více se snaží voda prosakovat, tím více se zaplňují póry krystaly. S výhodou se proto krystalizační hydroizolace používají pro sanaci starších betonových konstrukcí (ve formě nátěru), které vykazují neustálé známky plošného průsaku.

Základním produktem speciální chemické reakce vyvolané krystalizační látkou ve struktuře betonu je tedy dodatečně narostlý krystal vyplňující kapilární pór. Krystal po aplikaci krystalizační látky vyrůstá v kapilárních pórech obsahujících vodu, přičemž vodu spotřebuje během vlastní reakce (růstu). Tak zcela zaplní pór a znemožní v budoucnu transport vody pórovým systémem.

Způsoby použití

Silikátové hydroizolační materiály s krystalizačními účinky lze aplikovat na betonovou konstrukci několika způsoby. Konkrétní typ aplikace a tomu odpovídající druh krystalizačního materiálu se volí v závislosti na typu konstrukce. Dalším kritériem volby je rovněž finanční hledisko, neboť zejména u nových konstrukcí se dá výběrem vhodné formy aplikace výrazně ušetřit. Způsoby aplikace jsou u všech výrobků prakticky shodné (rozdíly jsou jen ve lhůtách, množství složek atd.). Všichni výrobci nabízejí v zásadě čtyři způsoby, které jsou uvedeny níže.

Aplikace formou nátěru či nástřiku

Nejrozšířenější je aplikace formou nátěru či nástřiku na povrch konstrukce. To je také prakticky jediný plošný způsob sanace starších betonových konstrukcí zatížených vlhkostí, který přímo spolupůsobí s původní konstrukcí. Krystalizační hydroizolace ve formě nátěru či nástřiku může být použita k sanaci prakticky jakkoli staré betonové konstrukce.

Postup při aplikaci krystalizačních materiálů na povrch starších betonových konstrukcí je poměrně jednoduchý. Nejprve je krystalizační materiál (ve formě prášku) rozmíchán ve stanoveném poměru s vodou. Čím vyšší množství nátěrů, tím je do směsi přidáváno více vody. Je-li požadován nižší stupeň ochrany (nepředpokládá se zatížení tlakovou vodou), obvykle postačí aplikovat pouze jeden nátěr. Jestliže se předpokládá zatížení tlakovou vodu (většina případů), aplikujeme nátěry dva, u lokálních sanací i více. Před nanesením směsi na konstrukci je však nutné její povrch zbavit nečistot a zajistit, aby byly póry v povrchové vrstvě otevřeny tak, aby do nich mohly po aplikaci krystalizační hmoty prorůstat nově vzniklé krystalické struktury. Toho se dosahuje obvykle zdrsněním povrchu ocelovým kartáčem či jiným abrazivním typem úpravy povrchu. Dále je důležité důkladné provlhčení celého povrchu, neboť utěsňující krystaly tvořené krystalickými hydroizolacemi mohou vzniknout pouze v pórech zcela zaplněných vodou. To je výhodou i při sanaci úplně zavlhlých betonových konstrukcí, kde není potřeba povrch vysušovat.

Poté se aplikuje krystalizační materiál (v jedné nebo dvou vrstvách) formou nátěru speciálním štětcem nebo nástřikem. Tloušťka nanesené vrstvy bývá obvykle v rozmezí 1 až 1,5 mm v závislosti na konkrétním výrobku. Po nanesení však začíná kritická fáze celého procesu aplikace. Aby mohla proběhnout utěsňující krystalizace v dostatečné míře, je nezbytné povrch s nátěrem důkladně ošetřovat po určitou dobu. Většina výrobců uvádí, že pro zdárný průběh utěsňující krystalizace postačuje ošetřování povrchu podle zásad ošetřování čerstvého betonu uvedených v [1], tj. povrch konstrukce by měl být minimálně 3krát denně vlhčen po dobu 2 dnů tak, aby povrch betonu byl stále vlhký. Tato fáze zrání je z technologického hlediska nejnáročnější a vyžaduje dokonalou kázeň na pracovišti. Pokud by totiž vlhčení (ošetřování) bylo zanedbáno, nebo dokonce opomenuto, mělo by to katastrofální vliv na vodotěsné vlastnosti sanované konstrukce. Bude-li ošetřování krystalizační úpravy řádně provedeno, lze již po několika dnech konstrukci vystavit tlaku vody či jiné kapaliny. Přesný časový údaj se u jednotlivých výrobků liší a pohybuje se v intervalu 5 až 21 dní.

Aplikace formou příměsi

Další možností aplikace krystalizačního materiálu je formou příměsi do čerstvé betonové směsi. Tento způsob je využitelný pouze pro nové betonové konstrukce a dochází při tom nejen k úspoře materiálu, ale především k lepším výsledným hydroizolačním vlastnostem betonové konstrukce. Za určitých podmínek lze po­užít krystalizační příměs i pro sanaci starších konstrukcí (nejen betonových) v případech, kdy sanaci provádíme natorkretováním vrstvy betonu s krystalizační příměsí na povrch konstrukce.

Nejprve se rozmíchá krystalizační příměs v záměsové vodě a poté se spolu s vodou smíchá s cementem a kamenivem. Dodržení tohoto technologického postupu je velice důležité, neboť je nutné, aby byla krystalizační příměs v betonu rovnoměrně rozptýlena. Po uložení směsi do bednění (nebo natorkretování) nastává – stejně jako u aplikace nátěrem – důležitá fáze procesu, a to ošetřování čerstvého betonu. Krystalizační příměsi do betonu jsou vytvořeny tak, aby proces dodatečné krystalizace, který ve struktuře betonu vyvolávají, nastal se zpožděním až ve chvíli, kdy je již vytvořena základní struktura cementového tmelu. Proto je i v tomto případě nezbytné ošetřovat beton předepsaným způsobem, neboť v opačném případě by cement spotřeboval během úvodní fáze hydratace téměř veškerou vodu obsaženou v betonu. Vzhledem k tomu, že ke krystalizaci dochází v celé hmotě betonu, jsou výsledné vodonepropustné vlastnosti ještě lepší než u povrchové aplikace formou nátěru či nástřiku.

Aplikace formou vsypu

Pro vodorovné betonové konstrukce, jako jsou betonové mazaniny, spádové betony aj., je výhodné aplikovat krystalizační hydroizolaci formou vsypu suchého prášku na ještě nezatvrdlý povrch čerstvého betonu. Materiály pro tento typ aplikace nabízejí pouze někteří výrobci. Jedná se v podstatě o mírně upravenou verzi materiálu určeného pro nátěrovou formu aplikace. Základní podmínkou použití je rovinnost konstrukce. To je dáno technologií aplikace, kdy nejprve pracovník posype povrch ještě čerstvé nezatvrdlé betonové konstrukce krystalizačním materiálem ve formě prášku a poté je tento prášek zapracován zařízením (většinou rotační hladičkou s kotoučem) do povrchové vrstvy betonu. Následuje fáze ošetřování betonu podle zásad popsaných u předešlých způsobů aplikace.

Krystalizační rychlotuhnoucí tmely

Krystalizační hydroizolační materiál může být použit také jako jednosložkový rychlotuhnoucí tmel, kterým se snadno a rychle zabrání lokálním průsakům trhlinami v betonové konstrukci (nové i staré). Tento tmel vznikne buď pouze smícháním krystalizační hydroizolace, určené pro nátěrovou aplikaci ve formě prášku s vodou s nižším vodním součinitelem než při přípravě směsi pro nátěr či nástřik, nebo se připravuje ze speciálního prášku. Tmel je nutno aplikovat maximálně několik minut po vytvoření. Vždy se používá v kombinaci s nátěrovou krystalizační hydroizolací. Postup sanace průniku vody trhlinou: Nejprve se vyseká v místě trhliny žlábek, jehož povrch se natře krystali­začním nátěrem. Pak je aplikován rychlotuh­noucí tmel, kterým se žlábek vyplní. Když tmel zatuhne, celé místo se s dostatečnými přesahy natře opět krystalizačním nátěrem.

Ověření kvality

Silikátové hydroizolační materiály s krystalizačními účinky byly již testovány a certifikovány mnoha laboratořemi ve světě i u nás. Prakticky všechny provedené testy potvrdily základní funkčnost systému, tedy že dodatečný krystalizační proces, který tyto materiály vyvolávají ve struktuře betonu, vytvoří vodonepropustnou betonovou konstrukci. Testy byly zaměřeny především na odolnost vzorku betonové konstrukce s aplikovanou krystalizační hydroizolací pro­ti tlakové vodě. V České republice byly pro většinu krystalizačních hydroizolací provedeny testy zaměřené na zjištění základní vodonepropustnosti systému při tlakové zkoušce. Dále byla u několika výrobků testována odolnost krystalizační úpravy betonu proti různým chemikáliím např. kyselině chlorovodíkové, toluenu, brzdové kapalině aj. (Kloknerův ústav ČVUT, Praha).

Rizikové faktory použití – trhliny, spáry

Příčiny vzniku trhlin

Vodotěsný beton s krystalizačním materiálem je silikátová stavební konstrukce, která se nechová pružně (na rozdíl od některých povlakových hydroizolací) a je náchylná k tvorbě trhlin. Trhliny jsou kritickým místem všech vodotěsných betonů a mohou ohrozit hydroizolační funkci celé konstrukce.

Častou příčinou vzniku trhlin ve vodotěsných betonech může být nesprávné technologické provedení pracovní spáry. V tomto místě nemusí dojít k ideálnímu spojení betonu, v důsledku čehož se může vytvořit trhlina. Vznik trhlin lze omezit dodržením správné technologie (po 6 až 18 hodinách od vybetonování první části spáru očistit od cementového kalu a uvolněných zrn a před provedením další vrstvy beton provlhčit a zároveň dodržet určitý časový odstup mezi betonováním sousední části kon­strukce). Větší těsnosti spár lze dosáhnout díky speciálním prvkům uvedeným v [2].

Sanace trhlin

Trhliny v betonové konstrukci spodní stavby mohou vznikat nejen vlivem technologie, ale také v průběhu životního cyklu stavby z příčin, které nelze předem předvídat, jako jsou např. nerovnoměrné sedání stavby, dynamické rázy v okolí stavby aj. K sanaci všech trhlin v betonu s krystalizačním materiálem (ale i pro ostatní vodotěsné betony) lze použít jednosložkový rychlotuhnoucí krystalizační tmel. Nevýhodou systému je neschopnost přizpůsobit se dalším pohybům ve spáře, neboť tmel na silikátové bázi je po zatvrdnutí nepružný. Většina výrobců krystalizačních hydroizolací doporučuje kritické detaily základové vany a dalších konstrukcí spodní stavby preventivně jistit krystalizačním tmelem.

Článek byl vytvořen za podpory výzkumného záměru č. 1 MSM 6840770001 – Spolehlivost, optimaliza­ce a trvanlivost stavebních materiálů a konstrukcí.

Ing. Jiří Pazderka
Foto: z použité literatury [3]

Literatura
[1]     ČSN EN 206-1 Beton – Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda
[2]    Witzany J., Jiránek M., Zlesák J., Zigler R.: Konstrukce pozemních staveb 2, ČVUT 2006
[3]     Firemní podklady: Nekap, s. r. o., CPM, spol. s. r. o., a Xypex Chemical Corporation

Autor je interním doktorandem Katedry konstrukcí pozemních staveb Fakulty stavební ČVUT. Profesně se zaměřuje na problematiku ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti se specializací na krystalizační hydroizolace. Věnuje se také vědeckovýzkumné, pedagogické a publikační činnosti. Je absolventem Fakulty stavební ČVUT, obor pozemní stavby a konstrukce.