Bílé vany vs. povlakové hydroizolace – věčná rivalita

Úvod

Problematika ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti je důležitou součástí návrhu každého stavebního díla. Zvýšená vlhkost stavebních konstrukcí způsobuje v první řadě ztrátu jejich projektovaných fyzikálně-mechanických vlastností (snížení pevnosti v tlaku, zvýšení tepelné vodivosti) a zároveň obvykle významně snižuje životnost konstrukce (odpadávání povrchových vrstev, degradace pojiva, krystalizace solí v pórech). Dalším problémem může být i hygienické riziko (růst plísní a následné uvolňování spor do vnitřního prostředí) a estetický diskomfort (vlhkostní mapy na stěnách). Eliminaci výše zmíněných rizik je možné u novostaveb dosáhnout pouze kvalitním návrhem a provedením spojité hydroizolační obálky spodní stavby. Ochrana spodní stavby proti vodě a vlhkosti je velmi široká problematika, zahrnující nejen vlastní hydroizolační obálku, ale i návrh dalších opatření (tzv. nepřímé hydroizolační principy), mezi které lze zařadit např. odvodnění přilehlého horninového prostředí pomocí drenáží, úpravu okolních ploch objektu (spádování, difuzně otevřený povrch) a další. Základem každého návrhu ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti je hydrogeologický průzkum, ze kterého je nutné získat zejména informace o předpokládaném hydrofyzikálním namáhání v místě stavby (analýza zdrojů vlhkosti ve vztahu k charakteru horninového prostředí s přihlédnutím k vazbám na okolní zástavbu).

Vzhledem k tomu, že dodatečná sanace poruch hydroizolační obálky spodní stavby je ve většině případů obtížně proveditelnou a nákladnou záležitostí, je třeba věnovat správnému návrhu a provedení hydroizolací vždy mimořádnou pozornost. Již mnoho desetiletí je u nás hydroizolační obálka spodní stavby v převážné většině případů realizována pomocí povlakových hydroizolací (asfaltové pásy, plastové fólie). Jedná se o tradiční způsob ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti, který je dobře vžitý a léty osvědčený. Zároveň informovanost odborné veřejnosti v oblasti povlakových hydroizolací je obvykle na vysoké úrovni (proto se také jejich popisem tento článek nezabývá). Každý, kdo však přišel na stavbě do kontaktu s povlakovými hydroizolacemi, dobře ví, že jejich spolehlivost v sobě skrývá celou řadu rizikových faktorů. V nitru objektivně smýšlejícího odborníka tak začínají vyvstávat pochybnosti, zda jsou povlakové hydroizolace opravdu tím jediným univerzálním řešením pro každou stavbu. Alternativa k povlakovým hydroizolacím je obecně známá: tzv. bílá základová vana. Potíž je ale v tom, že i bílé vany mají své specifické problémy a z nich vyplývající rizikové faktory...

Bílé základové vany

Bílá vana je odborný název používaný pro základovou vanu z monolitického železobetonu, u které jako ochrana proti pronikání vody a vlhkosti z podloží slouží pouze vlastní hmota betonové konstrukce. Návrh vodonepropustné železobetonové konstrukce se provádí podle norem [1], [2], [3] (případně i [4]), které uvádí celou řadu požadavků. Z pohledu požadavku na vodonepropustnost je výchozím podkladem norma [1], resp. její změna Z3 z roku 2008, která po čtyřech letech „bezvládí“ (roku 2004 totiž byla prakticky bez náhrady zrušena norma [5]) stanovila přesné požadavky na vodonepropustnost betonové konstrukce v závislosti na tzv. stupni vlivu prostředí, ve kterém se konstrukce nachází. V tabulce NA.F.1 změny Z3 je tak možné dohledat maximální povolené hodnoty průsaku v betonu, měřeného metodikou podle normy [2]. Během zkoušky podle [2] je zkušební těleso (betonová krychle o hraně 150 mm) po dobu 72 hodin zatíženo vodním tlakem o velikosti 0,5 MPa (to odpovídá 50 m vodního sloupce). Po uplynutí předepsané doby je těleso vyjmuto ze zkušebního zařízení (tzv. vodotlačné stolice) a bez prodlení rozlomeno v hydraulickém lisu kolmo na směr působení vodního tlaku. Na lomové rovině je potom odečtena maximální hodnota průsaku. Zde je nutno poznamenat, že některými odborníky je zkouška podle [2] považována za nevhodnou, což odůvodňují skutečností, že u bílých van je typické zatížení mnohem menší hodnotou vodního tlaku působící po mnohem delší dobu. Tito odborníci považují za vhodnější metodiku stanovení koeficientu filtrace, který lépe vystihuje hydrofyzikální zatížení, kterému je bílá vana vystavena. Z pohledu platné legislativy [1] je však zatím relevantní pouze zkouška podle [2] (tabulka NA.F.1 ani tabulka NA.17 v normě [1] neuvádí požadavky na koeficient filtrace), proto se problematikou koeficientu filtrace nebude tento článek dále zabývat.

Vodonepropustnost vlastního betonu bílé vany ale nebývá obvykle tím, co ve výsledku rozhoduje o nepropustnosti bílé vany jako celku. Pro spolehlivou funkci bílé vany je zásadní zejména řešení pracovních spár v betonu a utěsnění prostupujících vedení TZB. Tato místa jsou nejčastějším zdrojem poruch a kvalita jejich provedení je proto naprosto klíčová. Dalším problémovým místem mohou být i dilatační spáry, avšak jejich „nebezpečnost“ z hlediska možných poruch je mnohem nižší než u spár pracovních, neboť dilatační spáry jsou vždy považovány za kritická místa a jejich řešení je obvykle věnována náležitá pozornost. Naopak pracovní spáry jsou oproti tomu na první pohled méně viditelným problémem, který je v praxi často podceňován. Nejčastějším zdrojem poruch bývá pracovní spára mezi základovou deskou a suterénní stěnou (obr. 1, 2). V tomto místě je třeba vždy navrhnout nějaké „těsnící opatření“, které eliminuje průnik vody trhlinou, která zde téměř vždy (dříve či později) vznikne.

Obr. 1 – Zatékání nekvalitně provedenou pracovní spárou mezi základovou deskou a suterénní stěnou

Obr. 2 – Zatékání a koroze výztuže v místě nekvalitně provedené pracovní spáry mezi základovou deskou a podzemní stěnou

Nejčastěji je vodonepropustnost pracovních spár zajištěna plastovými profilovanými těsnícími pásky z PVC-P, které se vkládají do bednění ještě před vlastní betonáží (v německé literatuře jsou nazývány jako „QM systémy“). Nejspolehlivějším řešením je pásek vložený do doprostřed pracovní spáry, tzn. přibližně do středu budoucí suterénní stěny. Pásky vkládané na povrch bednění, které jsou po dokončení viditelné na povrchu vany, vykazují nižší spolehlivost. Před betonáží je vždy třeba pásek očistit a navlhčit. Německá literatura [9] navíc doporučuje v místě spáry mezi základovou deskou a suterénní stěnou provést tzv. kotevní nálitek, který má být vybetonován společně se základovou deskou a na jehož vrcholu je těsnící pásek umístěn. V naší praxi však toto opatření obvykle nebývá realizováno (přílišná technologická náročnost). Další možností utěsnění pracovních spár jsou např. injektáží hadice (ukládané do bednění před betonáží), bentonitové těsnící pásky (často se kombinují s injektážními hadicemi nebo s těsnícími pásky) nebo krystalizační „tmely“.

Krátce o krystalizačních materiálech

Začátkem 90. let, kdy se na našem trhu začaly objevovat nové stavební materiály a technologie dovezené ze Západních zemí, došlo k významnému kvalitativnímu posunu také v oblasti vodonepropustných betonů. Ve stavební výrobě se začaly uplatňovat jednosložkové krystalizační materiály na bázi portlandského cementu (na Západě používané už od 60. let), které otevřely nové možnosti provádění bílých základových van, a to zejména v oblasti sanací jejich poruch. Často uváděný pojem „krystalizační hydroizolační systémy“ v sobě obecně zahrnuje několik odlišných technologických postupů, kterými lze v konečném důsledku dosáhnout vytvoření vodonepropustné betonové konstrukce. Nejčastěji jsou krystalizační materiály aplikovány ve formě plošného nástřiku nebo nátěru (obr. 3). Dalším způsobem aplikace je tzv. krystalizační ucpávka, která se používá pro sanaci (obr. 4) lokálních poruch bílých van (trhliny, pracovní spáry, kaverny).

Obr. 3 – Plošná aplikace krystalizačního nástřiku na suterénní stěnu (z interiéru)

Obr. 4 – Sanace pracovní spáry pomocí krystalizační ucpávky

Z hlediska navrhování bílých van je ale nejdůležitější možnost aplikace ve formě krystalizační příměsi do betonové směsi. Díky přítomnosti krystalizační příměsi dochází v betonu k tzv. sekundární krystalizaci, která má za následek vznik vodonepropustné struktury. Nutnou podmínkou sekundární krystalizace je však dostatek vody v pórovém systému betonu během úvodní fáze hydratace. Beton s krystalizační příměsí je tak velmi citlivý na důkladně provedené ošetřování konstrukce (viz dále). Jednotlivé metody aplikace a funkční principy působení krystalizačních materiálů jsou podrobněji popsány v [10].

Výhody bílých van

V následujícím textu jsou uvedeny vlastnosti, kterými bílé vany převyšují hydroizolační obálku z povlakových hydroizolací. Za základní výhodu bílých van je z technického hlediska možné považovat zejména možnost velmi snadné a zároveň finančně málo nákladné sanace poruch (zatékání, trhliny). Zároveň je každá porucha snadno lokalizovatelná (viditelná), což celou sanační akci značně zjednodušuje. Největší výhodou je však možnost provedení sanačního zásahu z interiéru (např. pomocí krystalizační ucpávky), což významně snižuje celkové náklady na opravu. Naproti tomu sanace poruchy povlakového hydroizolačního systému, situovaného na vnější straně nosných konstrukcí spodní stavby je obvykle spojena s nutností provádění výkopu. To neplatí pouze v případě, kdy je povlak vybaven tzv. aktivním kontrolním systémem, ten ovšem navyšuje pořizovací cenu a proto není většinou instalován. Pokud není hydroizolační povlak při provádění rozdělen do sektorů, je lokalizace poruchy velmi obtížná. Výsledkem jsou potom vysoké finančními náklady na opravu, často převyšující i pořizovací cenu za provedení hydroizolačního povlaku.

Další významnou výhodou bílých van je prakticky nulové riziko mechanického poškození (z hlediska ztráty hydroizolační funkce) během následných stavebních prací. U povlakových hydroizolací je v tomto směru zcela klíčová technologická kázeň nejen pracovníků, kteří provádí další vrstvy izolačního systému (ochranné vrstvy, tepelně-izolační vrstvy), ale i pracovníků všech ostatních profesí, kteří se na stavbě v dané chvíli pohybují. Příčinou poškození hydroizolačního povlaku tak může být např. pohyb osob po povlaku, pokládání nářadí a stavebního materiálu na povlak, nešetrné zasypávání stavební jámy, poškození povlaku stativem geodetických přístrojů atd.

Z hlediska technologické kázně je další podstatnou výhodou bílých van absence spojů mezi izolačními pásy, které jsou obvykle místem poruch hydroizolačního povlaku. Naproti tomu ale zase bílé vany obsahují pracovní spáry (viz níže). Problematika utěsnění prostupů potrubí TZB je potom společným slabým místem pro obě technologie, takže jí nelze přičítat pouze povlakovým hydroizolacím. Velkou výhodou bílých van je ovšem bezproblémová chemická snášenlivost s ostatními stavebními materiály.

Samostatnou kapitolou je potom porovnání obou technologií z ekonomického hlediska. Zde si autor článku netroufá pouštět se do přímého srovnání ceny za 1 m², neboť celková cena za provedení hydroizolační obálky spodní stavby může být případ od případu velmi rozdílná. Nelze tedy stanovit univerzální závěr, zda jsou nižší pořizovací náklady při provedení bílé vany nebo při použití povlakových hydroizolací. V každém případě je ale provedení bílé vany vždy technologicky rychlejší a jednodušší než provádění povlakových hydroizolací, kde je kromě vlastního povlaku nutné vždy instalovat ještě další ochranné a separační vrstvy, případně kontrolní systémy apod.

Nevýhody bílých van

Nevýhodou bílé vany je nevhodnost použití této technologie v podmínkách zakládání pod úrovní hladiny podzemní vody. Při návrhu bílé vany jako hydroizolace proti tlakové vodě je totiž podle [6] nutné konstrukci bílé vany doplnit ještě minimálně jedním dalším hydroizolačním povlakem (z fólie F-PVC-P tl. 1,5 mm) s pasivním kontrolním systémem, nebo lépe zdvojeným hydroizolačním povlakem s aktivním systémem kontroly. Z uvedeného je zřejmé, že kombinace obou technologií není ekonomicky efektivní. Proto je do podmínek trvale působící tlakové vody vhodné navrhovat pouze povlakové hydroizolace, přesněji povlak ze dvou vrstev se zabudovaným aktivním kontrolním a sanačním systémem. Z čistě technického hlediska je však kombinovaný hydroizolační systém (bílá vana + povlaková hydroizolace) zajímavým řešením, neboť bílá vana zde může sloužit jako „pojistka“ v případě poruchy hydroizolačního povlaku.

Jak již bylo uvedeno výše, slabým místem každé bílé vany jsou pracovní spáry v betonu. Kvalita jejich návrhu a zejména provedení je klíčová pro celkovou vodonepropustnost bílé vany. Pracovní spáry u bílých van je možné s nadsázkou chápat jako jakýsi ekvivalent spojů mezi pásy u povlakových hydroizolací. Při jejich vzájemném srovnání lze zjistit, že při teoretickém uvažování stejného objektu se dvěma alternativními způsoby ochrany proti zemní vlhkosti bude v ploše obalové konstrukce spodní stavby mnohem méně běžných metrů pracovních spár oproti množství běžných metrů spojů mezi hydroizolačními pásy. Z tohoto pohledu povlakové hydroizolace poněkud „prohrávají“, avšak i tak je nutné pracovní spáry započítat mezi nevýhody bílých van. Způsoby zajištění vodonepropustnosti pracovních spár byly uvedeny výše.

Dalším rizikovým faktorem bílých van je nebezpečí vzniku trhlin vlivem deformace konstrukce, způsobené např. nerovnoměrným sedáním stavby. Tento argument je často používán zastánci povlakových hydroizolací, avšak ve skutečnosti je to jen polovina pravdy. Není pochyb o tom, že trhliny vzniklé deformací konstrukce jsou vždy vážným problémem bílých van, avšak stejně tak jsou i problémem povlakových hydroizolací. Hydroizolační pásy jsou téměř vždy kotvené (natavené, nalepené) k podkladní konstrukci a v případě vytvoření trhliny v podkladu tak dochází zákonitě k jejich přetržení (v závislosti na elasticitě konkrétního izolačního pásů). Pravdou ale zůstává, že díky své elasticitě jsou některé izolační pásy schopné (na rozdíl od bílé vany) do určité míry drobné deformace konstrukce kopírovat.

Nevýhodou bílých van (stejně jako povlakových hydroizolací) je také vysoká závislost na kvalitě provedení. Technologická kázeň při provádění je klíčová pro výsledný hydroizolační efekt. Mezi rizikové faktory patří nedodržení předepsaného způsobu ošetřování betonu (to platí především pro beton s krystalizační příměsí). Pokud nejsou při provádění konstrukce bílé vany dodrženy podmínky pro ošetřování betonu předepsané v [1], může dojít ke vzniku trhlin v konstrukci a u betonů s krystalizační příměsí navíc k selhání chemického procesu sekundární krystalizace, který je základním předpokladem pro projektovanou vodonepropustnost betonu. Tato skutečnost byla potvrzena i laboratorním experimentem provedeným autorem článku na základě metodiky normy [2] (popsané výše). Výsledky experimentálního měření prokázaly klíčovou roli ošetřování betonu pro výslednou vodonepropustnost betonu s krystalizační příměsí (obr. 5, 6, 7, 8).

Obr. 5 – Tlaková zkouška podle [2], osazení zkušebních těles ve vodotlačné stolici

Obr. 6 – Rozlomení zkušebního tělesa kolmo na směr působení vodního tlaku

Obr. 7 – Průsak tlakové vody [2] ve zkušebním tělese z betonu s krystalizační příměsí, ošetřovaného standardním způsobem (hloubka průsaku 15 mm)

Obr. 8 – Průsak tlakové vody [2] ve zkušebním tělese z betonu s krystalizační příměsí, bez ošetřování (únik vody přes stěny tělesa během zatěžování)

Naproti tomu při provádění klasického „vodostavebního betonu“ (beton s nízkou hodnotou vodního součinitele s přidáním plastifikátorů) zase dochází často v důsledku obtížnější zpracovatelnosti betonové směsi k nedostatečnému zhutnění betonu po uložení do bednění. Výsledkem jsou potom kaverny v betonu (vzduchové kapsy), které jsou místem potenciálních poruch (obr. 9, 10).

Obr. 9 – Kaverny v suterénní stěně bílé vany

Obr. 10 – Sanace kaveren pomocí krystalizační ucpávky

Mezi další nevýhody bílých van patří jejich podstatně vyšší difuzní propustnost oproti povlakovým hydroizolacím. Faktor difuzního odporu μ [-] dosahuje podle [7] pro železobeton hodnoty μ_n = 23–32, zatímco např. u moderních povlakových hydroizolací na bázi modifikovaných asfaltů se tato hodnota pohybuje v rozpětí μ = 40000 ÷ 50000 (při posuzování hydroizolační obálky jako celku však bývá o něco nižší v závislosti na kvalitě provedení spojů mezi pásy). Z uvedeného je zřejmá nevhodnost použití bílých van u staveb situovaných na pozemcích s nadměrnou koncentrací radonu v podloží v závislosti na radonovém indexu stavby podle [8] (pro přesné posouzení stavební konstrukce z hlediska pronikání radonu je nutné stanovit tzv. součinitel difúze radonu pro konkrétní konstrukci).

Závěr – kdo je tedy vítěz?

Při volbě koncepce ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti je nutné vždy vycházet z konkrétních podmínek dané stavby se zohledněním všech parametrů a zejména potom rizikových faktorů obou technologií uvedených v předchozím textu. Nelze tedy objektivně stanovit, zda tím nejlepším univerzálním řešením pro každou stavbu jsou povlakové hydroizolace nebo bílá základová vana. Nicméně je jasné, že tím nejhorším způsobem ochrany spodní stavby proti vodě a vlhkosti je ten, který je navržen bez hlubší analýzy problému, s nekritickým protěžováním pouze jedné technologie a bez objektivního porovnání všech dostupných variant. Složitý a zodpovědný rozhodovací proces při návrhu je to, co odlišuje profesionály od „poučených amatérů“.

Poznámka: Všechny fotografie uvedené v článku jsou originální z archivu autora (vztahují se na ně autorská práva).

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

Literatura

• [1] ČSN EN 206-1 – Beton – Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda, ČNI, Praha 2001
• [2] ČSN EN 12390-8 – Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 8: Hloubka průsaku tlakovou vodou, ČNI, Praha 2001
• [3] ČSN EN 1992-1-1 – Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI, Praha 2006
• [4] ČSN EN 480 – Přísady do betonu, malty a injektážní malty, ČNI, Praha 1999
• [5] ČSN 731209 (zrušená) – Vodostavebný beton, ČSNI, Praha 1986
• [6] ČSN P 73 0606 – Hydroizolace staveb – Povlakové hydroizolace – Základní ustanovení, ČSNI, Praha 2000
• [7] ČSN 730540-3 – Tepelná ochrana budov, Část 3: Výpočtové hodnoty veličin pro navrhování a ověřování, ČNI, Praha 1994
• [8] ČSN 73 0601 – Ochrana staveb proti radonu z podloží, ČNI, Praha 2006
• [9] WISSLICEN, H., HILLEMEIER, B.: Zu den Arbeits- und Scheinfugen in wasserundurchlassigen Stahlbeton-Konstruktionen, článek v Beton- und Stahlbetonbau 85, ISSN 0005-9900, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin 1990
• [10] PAZDERKA, J.: Účinnost sanačních postupů založených na krystalizačních materiálech, odborný článek, časopis Beton TKS 2/09, s. 16-19, Beton TKS, Praha 2009