Koncept a technologie vodotěsných spár v bílé vaně

V současné době se pro zajištění vodonepropustnosti spodní stavby stále více uplatňuje princip tzv. bílé vany. Jde o konstrukci, která není izolována vnějšími membránami, vodotěsnost zajišťuje vlastní železobetonová konstrukce.

Technologie bílé vany se rozšířila od 70. let minulého století a je stále více využívána zejména s ohledem na ekonomické a časové aspekty realizace.

Návrh konstrukce bílé vany musí splňovat kritéria, která jsou shrnuta například v Technických pravidlech 02 Bílé vany, vydaných ČBS. Řídit se lze také doporučeními zahraničních předpisů. Výchozím předpokladem je nízká propustnost vody železobetonovou konstrukcí, která může zajistit požadavky na třídu vnitřního prostředí z hlediska vlhkostního komfortu. Rozhodujícími parametry jsou tlak vnějšího vodního sloupce, tloušťka železobetonové konstrukce, omezení vzniku a rozsahu trhlin, intenzita výměny vzduchu v interiéru pro zajištění odvětrání vodní páry z povrchu konstrukce. Při dodržení těchto pravidel v návrhu a jejich zdárné realizaci je v ustáleném provozním režimu (po počátečním odchodu technologické vody) dosaženo požadovaného stavu bez nebo s omezeným výskytem vlhkosti na obvodových plochách interiéru.

Které faktory rozhodují o vodonepropustnosti vlastní železobetonové konstrukce? Použitý beton s limitovanou hloubkou průsaku vody musí vlivem použitého cementu vykazovat omezený vývin hydratačního tepla. Důležitá je také teplota směsi při její výrobě a teplota prostředí při ukládání. Předchází se tím nežádoucímu vzniku trhlin. Z hlediska prostorové konfigurace obvodové konstrukce je žádoucí, aby bílá vana v konstrukci desky byla výškově členěna co nejméně. Z konstrukčních důvodů musejí být plochy členěny do dilatačních celků a z důvodů technologických pak do pracovních betonářských kroků. Mezi těmito celky se tvoří spáry, které musejí být taktéž zatěsněny proti průsaku vody. Systém členění železobetonových ploch je důležitým know-how projektantů i realizátorů, opět s ohledem na vznik sekundárních napětí, vyvolávajících nežádoucí trhliny. Dalším prvkem, který je v systému bílé vany těsněn, jsou prostupy technologických vedení obvodovými konstrukcemi.

Těsnění pro dilatační a pracovní spáry ve formě vkládaných pásů
Z výše uvedeného požadavku na co nejjednodušší plošné členění bílé vany vyplývá, že systém dilatačních a pracovních spár je vhodné navrhnout jednoduše. Základním principem je uzavřenost a propojenost soustavy těchto spár (obr. 1). Pro těsnění dilatací se používají jiné systémy, než mohou být použity ve spárách pracovních. Obě těsnění však musejí být kompatibilní a účinně propojená.

Princip těsnění spár v železobetonových konstrukcích pomocí vkládaných těsnicích pásů spočívá ve vložení vhodně profilovaného prvku, který vytvoří bariéru pronikající vodě. Platí zásada, že obtočná délka průřezu těsnění musí být větší než přímá cesta vody kolmo stěnou (obr. 2). Proto jsou vhodné žebírkované těsnicí pásy, které mají obtočný profil delší než například těsnicí hladké plechy.

Obr. 2  Obtočná délka těsnicího pásu
–>–>
Dilatační spáry
Pro dilatační spáry jsou dnes většinou používány těsnicí pásy z polymerních materiálů jako PVC, TPO a NBR (Nitril Butadien Rubber), které se spojují termoplastickým svařováním.

Tyto materiály mají velké prodloužení při porušení a dlouhou životnost v konstrukci. Používají se již 70 let – a s výbornými výsledky. Další materiálovou bází jsou pásy elastomerové, z kaučukové sloučeniny vzniklé vulkanizací. Jejich větší průtažnost (daná dlouhými řetězcovými polymery s křížovou vazbou) je vykoupena nutností speciálního spojování vulkanizací.

Konkrétní typ pásů se volí podle polohy – možnosti osazení v průřezu konstrukce s ohledem na průběh armatury, kde dělíme pásy na vnější a vnitřní (obr. 3). Přitom vnější pásy lze použít pouze tam, kde těsníme proti průniku vnější vody. Dalšími kritérii pro návrh jsou výška vodního sloupce, tloušťka konstrukce, chemická zátěž kapalinami atakujícími spáru a předpokládané dilatační pohyby ve všech třech osách. Dodavatelé pásů poskytují návrhové tabulky, z nichž je podle uvedených kritérií možno zvolit vhodný typ pásu. Jako příklad volby těsnicího pásu vnitřního pro dilatační spáru s předpokládaným větším svislým posunem celků lze použít těsnicí pás z PVC typu M-25 (až 30 mm střih) nebo elastomerový těsnicí pás s větší schopností vratných deformací (obr. 4 a 5).

Obr. 3  Vnitřní a vnější těsnicí pásy

Pracovní spáry
Od dilatačních spár se liší zejména nulovým pohybem, který je dán průběhem armování touto spárou. Nejčastější jsou spáry mezi deskou a stěnou, které jsou technologicky vynuceny armováním stěn, dále svislé pracovní spáry ve stěnách, ale i pracovní spáry okolo zahloubených šachet, případně okolo zhlaví tahových pilot. Těsnicí pásy použité v pracovních spárách nemají dilatační zónu a s ohledem na průběh armatury a směr průniku kapalin se opět dělí na vnější a vnitřní (obr. 6). Zde ještě jednou uvádím nutnost propojení těsnicích pásů dilatací i pracovních spár do propojeného těsnicího systému. Vyplývá to z toho, že zvolený systém těsnění (vnější/vnitřní) by měl být zachován na celé konstrukci. Vnější těsnění spáry mezi deskou a stěnou se velmi obtížně propojuje s vnitřním těsnicím pásem v dilataci, takové spojení je lokálně nefunkční. Rovněž je důležitá materiálová kompatibilita v případě použití rozdílných systémů pro dilataci a pracovní spáru. Není například možné spojovat dilatační pásy z PVC s elastomerovými pásy nebo s plechy s povrchovou úpravou z bitumenu. Takováto nesystémová spojení nemusejí vykazovat vodotěsnost zaručenou výrobcem. K dispozici jsou například elastomerové dilatační pásy s chlopněmi z nalisovaného plechu, které lze systémově napojit na plechové těsnění pracovní spáry. Vnější pásy z PVC nebo FPO se používají pro tvorbu sekcí u fóliových izolací obdobné chemické báze, například tunelů. Fólie je v tomto případě navařena na lícovou stranu pásu. Touto metodou lze rovněž realizovat přechod z fóliové izolace na bílou vanu.

Obr. 4  Svařování pásu Sika O 32 z PVC	Obr. 6  Přírubový těsnicí pás Tricosal
Obr. 5  Křížení vnitřních pásů Forte 24	Obr. 8  Povrchový těsnicí pás Sika FA

Přípojné pracovní nebo dilatační spáry
Vyskytují se v případě, kdy ke stávajícímu objektu nebo dříve realizované etapě připojujeme nově prováděnou část bílé vany s požadavkem celistvé vodonepropustnosti (například rozšíření půdorysu podzemních podlaží). V případě požadavku na zatěsnění takovéto spáry s dilatačním pohybem dodávají někteří výrobci speciální typy pásů, jejichž jedna strana se mechanicky připevňuje ke stávající konstrukci jakožto příruba a druhá polovina – za dilatační zónou – je pak zapuštěna do nově betonované části, a to jako vnější nebo vnitřní (obr. 6).

Zvláštní typy těsnicích pásů
Do této kategorie je možné zařadit například pásy povrchové, které uzavírají lícovou stranu spáry. Zpravidla nejsou navrhovány jako primární těsnění, neodolávají tlakové spodní vodě a brání pouze vnikání povrchové vody do prostoru dilatace. Z případů použití můžeme uvést například těsnění lícové strany definitivního ostění tunelu nebo těsnění líce opěrných stěn (variantně k možnosti zatmelení) (obr. 8). Dalšími pásy pro zvláštní použití jsou pásy pro těsnění řízených smršťovacích spár. Jsou obvykle tvořeny běžným těsnicím pásem pro pracovní spáru, k němuž je kolmo připevněn prvek, zajišťující oslabení průřezu betonové stěny v tomto místě. Účinky vynucených napětí se pak v betonu projeví trhlinou v tomto, z hlediska vodonepropustnosti zatěsněném místě. Jiným typem je kruhový profil Crack Inducer, zvaný též sluníčko, který opět oslabí průřez stěny a jeho žebírka vzniklou trhlinu zatěsní. Důležité je opět vodotěsné napojení těchto profilů na přilehlé těsnění pracovní spáry.

Těsnění hydrofilní pro pracovní spáry a prostupy
Pro pracovní spáry vodonepropustných konstrukcí se s oblibou používají různé materiálové báze těsnicích pásek, které při styku s vodou bobtnají, zvětšují svůj objem a působícím tlakem utěsňují průchod vody spárou. Materiálem bývá bentonit, akrylová, polyuretanová či jiná hydrofilní hmota. Profil pásek je od 20 × 5 do 30 × 25 mm. Pro těsnění detailů a kontaktní přilepení profilů na podklad lze využít i bobtnající tmel, vytlačovaný z kartuší. Překrytí betonem by mělo činit minimálně 8 cm u pásek bentonitových, které vyvíjí menší tlak. U pásek chloroprenových pak 10 cm u armovaného betonu, respektive 15 cm u nearmovaného. Jsou známy případy, kdy tlak bobtnající pásky doslova odstřelil nedostatečné krytí betonu. Páska musí být dokonale zabetonována v původním profilu, těsnění musí opět procházet spojitě a být kontaktně napojeno na další těsnicí prvky, například dilatační pásy.

Materiál těsnicího profilu je opatřen filmem, který brání okamžité reakci při styku se záměsovou vodou v betonu. Následně je ochranný film rozpuštěn zásaditostí cemen­tového pojiva v betonu nebo vodou, hydro­filní materiál začíná přijímat vodu přicházející spárou, a proto bobtná. Průchod vody spárou je tak těsněn se zpožděním v řádu hodin až dnů. Bentonitové těsnění dokáže vyplnit póry do větší vzdálenosti od montá­že pásky, paradoxně však může být vyplavo­váno ze spáry ven, čímž ztrácí svoji funkci.

Z uvedeného vyplývají některá další omezení pro použití bobtnavých pásek, z nichž nejčastější je riziko předčasného bobtnání při zatopení desky intenzivními přeháňkami v době bednění a armování stěn. Při předvídaném cyklickém kolísání hladiny prosakující vody jsou tato těsnění vystavována opětovnému vysýchání, a tím smršťování objemu. Schopnost opakované­ho funkčního bobtnání je dána mimo jiné chemismem působících kapalin. V dlouhodobém horizontu se může funkční vlastnost vytrácet. V takových případech je bezpečnější navrhnout těsnicí pásy, které fungují nezávisle na těchto vnějších vlivech.

Průchody vynechanými prostupy, kterými je následně protažena chránička a otvor dobetonován, lze chápat opět jako běžnou pracovní spáru. Styčná plocha dobetonování by měla být opatřena těsnicí páskou nebo profilem z bobtnavého tmelu. Vlastní průchodky nebo přímo trubní vedení mohou být opatřeny manžetami plnícími funkci mechanické bariéry ve stylu těsnicího pásu nebo plechu (zvětšení obtočné vzdálenosti) nebo opět opatřeny bobtnavým těsněním. Vlastní dobetonování je vhodné provádět zálivkovou polymercementovou směsí s eliminovaným smrštěním.

Technologie provedení těsnicího systému
Ve fázi projekční je důležitá komplexní představa autora o těsnicím systému. Z praxe známe případy, kdy navržený těsnicí pás nebylo možné osadit, protože podél dilatace probíhaly kotevní ohyby armatury, které byly v prostorové kolizi s pásem. Rovněž dělení na pracovní úseky u výškově členěných partií spodní stavby si vynucuje technologicky větší množství těsněných spár, než bylo původně plánováno. V této fázi doporučuji konzultaci s technickým servisem dodavatele pásů nebo s oddělením přípravy zhotovitele.
Při realizaci je nutná fixace těsnicích prvků do jejich finální polohy a zabránění změ­ny polohy pásu betonovou směsí. Rovněž je nutno dbát na dokonalé zalití těsnicích prvků betonem. Při odbedňování mladého betonu konstrukce s vnějšími těsnicími pásy je třeba eliminovat riziko vytržení pásů z betonu. Tato doporučení by měla být předmětem technologického postupu a kontroly. Při dodržení všech zásad montá­že těsnění a betonáže je výsledná vodonepropustnost bílé vany dosažitelným cílem.

Závěr
Trendem v současném stavebnictví je specializace některých subdodavatelů na provádění těsnění spár v bílé vaně. Je třeba uvést, že počátek zaručitelné vodonepropustnosti konstrukce tkví již v procesu projektového řešení. Zde je nutný otevřený dialog zúčastněných (investor, projektant, zhotovitel, technolog betonárny, dodavatel těsnění) nad zadáním a jeho optimalizace. Součástí procesu výstavby bílé vany je pak i dozorování technologie. V případě plně kontrolovaného provedení jsou případné poruchy odstranitelné například formou injektáží. To je ale již téma na jiný článek.

Tento příspěvek zazněl na seminářích Moderní trendy v betonu – Vodotěsné betony pořádaných společností Českomoravský beton, a. s.

TEXT: Ing. Zdeněk Roska
FOTO: archiv Sika CZ

Autor pracuje jako manažer klíčových projektů a specialista na sanace železobetonových konstrukcí a Waterproofing ve společnosti Sika CZ, s. r. o.